中承式网状吊杆拱桥及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种中承式网状吊杆拱桥，包括位于桥面结构两侧的弧形拱肋,以及联接拱肋和桥面结构的网状吊杆、拱上立柱，所述拱肋之间设置有多个横撑，所述拱肋由空心钢管对接构成，所述空心钢管外表面包覆一层CA

【技术实现步骤摘要】
中承式网状吊杆拱桥及其施工方法


[0001]本专利技术涉及吊杆拱桥领域，具体涉及一种中承式网状吊杆拱桥及其施工方法。

技术介绍

[0002]超高性能混凝土(Ultra
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High Performance Concrete，简称：UHPC)以其优异的力学特性和耐久性在全球范围内被广泛用于桥梁工程。然而，UHPC昂贵的材料成本和对施工技术的高要求阻碍了它的大规模应用。当前，由于UHPC均按照传统的结构形式和设计理论来使用，因此其优良性能及其潜在的好处还没有得到充分的利用。UHPC在桥梁工程中主要用于传统预制混凝土构件的现浇湿接缝、桥面铺装和破损桥梁的修复。尽管传统的UHPC可以提高钢筋混凝土组合结构中混凝土材料的强度，但其弹性模量相对普通混凝土增加较小，将其用作组合结构仍难以充分发挥材料各自的力学特性，限制了钢
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砼组合桥梁结构轻量化的进一步突破。
[0003]钢管混凝土(Concrete
‑
Filled Steel Tube，简称：CFST)拱桥是一种常见的大跨度拱桥结构形式，但是钢管外侧直接暴露在大气环境中，容易生锈，导致腐蚀问题突出，运营期维护成本高昂。此外，CFST拱桥通常采用自架设施工方法，即：先完成主拱钢管结构的架设，待其合拢以后在钢管内灌注填充混凝土。然而，这种施工方法会使钢管在混凝土凝固之前承受相当大的初始应力。此外，混凝土的收缩和徐变效应将导致混凝土承担的压应力逐步转移到钢管上。这种影响进一步增加了钢管的压应力，导致钢管承受高应力而混凝土材料不能发挥其全部优势。
[0004]因此，需要一种网状吊杆拱桥，可以克服大跨度混凝土拱桥自重过大、全钢拱桥厚钢板成本高、焊接难度大、以及CFST拱桥的缺点。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种中承式网状吊杆拱桥及其施工方法，将CA
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UHPC引入网状吊杆拱桥的拱肋中，将CA
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UHPC材料和钢管进行组合，使拱桥具有跨越能力强、受力高效、施工快速简便、运营期养护工作量少的优点，解决大跨度混凝土拱桥自重过大、全钢拱桥厚钢板成本高、焊接难度大、以及CFST拱桥的问题。
[0006]本专利技术的中承式网状吊杆拱桥，包括位于桥面结构两侧的弧形拱肋，以及联接拱肋和桥面结构的网状吊杆、拱上立柱，所述拱肋之间设置有多个横撑，所述拱肋由空心钢管对接构成，所述空心钢管外表面包覆一层CA
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UHPC外包层，桥面以上和拱肋以下的吊杆平行交叉分布，所述桥面以上和拱肋以下的吊杆平行交且少相互交叉两次，桥面以下和拱肋以上的拱上立柱倾斜交叉分布，所述吊杆、拱上立柱通过内侧构造加劲连接节点；
[0007]进一步，在空心钢管与CA
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UHPC外包层的界面径向设置剪力钉，所述剪力钉沿CA
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UHPC外包层周向均布，所述CA
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UHPC外包层外表面箍筋，在CA
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UHPC外包层内周向均布有纵向钢筋；
[0008]进一步，所述主拱肋节段的空心钢管之间通过法兰对接实现精准对位，通过对接
焊方式连接，所述网状吊索锚固于空心钢管内，横撑、拱上立柱与空心钢管的连接节点均设置有加劲板，所述加劲板位于空心钢管内；
[0009]进一步，所述拱肋纵向两端固定于拱座，所述拱座与桥面结构之间固定连接有倒V型边墩，所述拱肋相对向内倾斜形成提篮拱结构；
[0010]进一步，所述横撑由4根杆件构成，4根杆件的一端交汇固定连接为一体，另一端均斜向连接于拱肋上4个不同位置；
[0011]进一步，所述4根杆件的交汇固定点位于横撑纵向长度的1/4位置处；
[0012]进一步，所述拱肋通过拱铰结构连接拱座，实现双铰拱结构体系并减少拱脚附加弯矩，所述拱铰结构由上凹半球形结构和下凸半球形结构以及位于上凹半球形结构和下凸半球形结构之间的滑动副组成，所述上凹半球形结构和下凸半球形结构凹凸配合并可沿半球面相对滑动，所述下凸半球形结构通过CA
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UHPC垫块实现向拱座扩散传力。
[0013]本专利技术公开一种中承式网状吊杆拱桥的施工方法，包括以下步骤：
[0014](1)通过使用架拱吊机架设预制拱肋节段，在拱肋合拢之前，临时斜拉扣索辅助主拱肋的受力；在主拱结构形成后，逐步移除临时斜拉扣索；
[0015](2)拱上立柱、刚性吊杆、网状吊索和桥面结构从岸侧向跨中分段施工；
[0016](3)安装预制混凝土桥面板，然后张拉网状吊索，调整桥面结构的整体线型，浇筑桥面板现浇湿接缝，对称拆除临时斜拉扣索和临时塔架，完成桥梁主体结构施工；
[0017]进一步，所述拱肋的施工方法包括以下步骤：
[0018]S1.工厂制造预制拱肋节段,内层空心钢管制造完成后，浇筑CA
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UHPC外包层，并进行蒸汽养护；
[0019]S2.用运输驳船将预制拱肋节段从工厂运到桥址，利用架拱吊机吊装；
[0020]S3.利用设置于预制拱肋节段中内层钢管端头的现场对接法兰实现待安装预制拱肋节段的精确对位，待安装线型符合要求之后进行内层钢管的现场对接焊连接；
[0021]S4.待内层钢管焊接完成和探伤合格后，现场浇筑CA
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UHPC现浇接头，并进行现场蒸汽养护。
[0022]本专利技术的有益效果：本专利技术的中承式网状吊杆拱桥，将CA
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UHPC引入网状吊杆拱桥的拱肋中，并且将CA
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UHPC材料和钢管进行组合，使拱桥具有跨越能力强、受力高效、施工快速简便的特点，解决大跨度混凝土拱桥自重过大、全钢拱桥厚钢板成本高、焊接难度大、以及CFST拱桥的问题。
[0023]本专利技术的中承式网状吊杆拱桥，具有以下优势：
[0024](1)拓展了网状吊杆拱桥结构体系类型和对地形条件的适用性。通过结构体系的创新，尽可能减小主拱的附加弯矩，使主拱以承受轴向力为主，从而将CA
‑
UHPC最突出的力学特性，即压缩性能，可以得到充分的发挥。由于减小了弯矩，主拱截面应力分布更均匀，因此可显著减小拱肋截面尺寸、减小壁厚和截面面积，从而实现减轻结构自重、充分利用材料的目的，使该桥型的结构效率和经济性得到明显提升。
[0025](2)拱肋采用圆形空心截面，构造简单，制造方便。充分利用了复合材料组合结构的优点，让CA
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UHPC外层承担大部分拱轴压力，以尽量减少内层空心钢管的厚度，避免了厚钢板的焊接。与全钢拱桥相比，本专利技术的桥梁钢板最大厚度可控制在40毫米以内(不超过40毫米的钢板焊接结构为易焊结构)，这就可提高了施工质量和工程经济性。同时，空心钢管
还兼作为施工模板，大大简化了施工工艺和减少了施工措施。
[0026](3)将CA
‑
UHPC这种绿色环保型建筑材料应用于主拱结构中，较常规混凝土材料更加节约材料用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中承式网状吊杆拱桥，其特征在于：包括位于桥面结构两侧的弧形拱肋，以及联接拱肋和桥面结构的网状吊杆、拱上立柱，所述拱肋之间设置有多个横撑，所述拱肋由空心钢管对接构成，所述空心钢管外表面包覆一层CA
‑
UHPC外包层，所述桥面以上和拱肋以下的吊杆平行且相互交叉至少两次，桥面以下和拱肋以上的拱上立柱倾斜交叉分布，所述吊杆、拱上立柱连接于空心钢管并通过内侧构造加劲连接节点。2.根据权利要求1所述的中承式网状吊杆拱桥，其特征在于：在空心钢管与CA
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UHPC外包层的界面径向设置剪力钉，所述剪力钉沿CA
‑
UHPC外包层周向均布，所述CA
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UHPC外包层外表面箍筋，在CA
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UHPC外包层内周向均布有纵向钢筋。3.根据权利要求1所述的中承式网状吊杆拱桥，其特征在于：所述拱肋节段的空心钢管之间以法兰对接和对接焊的方式固定连接，所述网状吊索锚固于空心钢管内，横撑、拱上立柱与空心钢管的连接节点均设置有加劲板，所述加劲板位于空心钢管内。4.根据权利要求3所述的中承式网状吊杆拱桥，其特征在于：所述拱肋纵向两端固定于拱座，所述拱座与桥面结构之间固定连接有倒V型边墩，所述拱肋相对向内倾斜形成提篮拱结构。5.根据权利要求1所述的中承式网状吊杆拱桥，其特征在于：所述横撑由4根杆件构成，4根杆件的一端交汇固定连接为一体，另一端均斜向连接于拱肋上4个不同位置。6.根据权利要求5所述的中承式网状吊杆拱桥，其特征在于：所述4根杆件的交汇固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖亚平，谢亿民，刘纲，程明，黄懋科，李瑜，陈家勇，赵李俊，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：