一种汽车和轻轨同层的中承式系杆拱桥及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车和轻轨同层的中承式系杆拱桥及其施工方法，尤其涉及桥梁在合理布置汽车荷载、轻轨荷载的方式以及取消立柱而代之以背拉索的新型中承式系杆拱桥桥型体系。
【背景技术】
[0002]桥梁是提供交通工具跨越障碍物的一种方式，服务于不同交通工具就形成各种桥梁:公路桥梁、市政桥梁、铁路桥梁和前三种的两种或三种共用桥梁，目前国内较多出现公路与铁路共用桥梁、市政与轻轨共用桥梁等，不同交通工具在桥梁上所采取的布置方式，主要是采取钢桁主梁上、下层布置。由于受下层的净空和其建筑高度的限制，使得上层布设的路线纵断面抬升过大而导致引桥过长，造价高，同时上下层分离处的结构难以处理，景观较差，如分离处再遇路线交叉复杂，则交通组织存在困难和容易混乱，交叉工程造价也大。为此，提出“公铁同层布设”新方式。但采用何种形式上的公铁同层桥面布置，使得桥型美观、受力合理，尤其是使得常用的中承式系杆拱桥受力合理，造型美观，是本发明探讨的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种汽车和轻轨同层的中承式系杆拱桥及其施工方法，通过采用新型的桥梁建筑和结构设计，以实现提高线形技术标准和降低造价的同层布设，并实现桥梁建筑美和结构的统一。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
一种汽车和轻轨同层的中承式系杆拱桥，该拱桥主梁采用混合结构，边跨主梁为预应力混凝土结构，中跨主梁为钢箱梁结构，其特征在于该拱桥具有组合拱传力系统，该传力系统包括提篮式钢箱主拱和背拉索。
[0005]优选的，该组合拱传力系统还包括三角刚架，三角刚架由前斜腿、后斜腿、三角刚架主梁和拱脚构成，背拉索位于三角刚架上部，背拉索在钢拱肋与边跨边主梁之间设置，提篮式钢箱主拱从道路桥与轻轨桥间分隔带中穿出，拱脚处拱肋间距为18.229米，拱顶处拱肋间距为3m，拱轴线采用m=l.25的悬链线，跨度308m，矢高68.444m，矢跨比1:4.5。
[0006]优选的，背拉索采用工厂预制，由73丝Φ 5mm直径、强度为1770MPa的低松弛镀锌平行钢丝组成，外包HDPE保护层，边跨主梁端设冷铸镦头锚，背拉索锚固在边跨主梁箱内横隔板上端，提篮式钢箱主拱拱肋端设叉耳，背拉索与主拱拱肋的耳板销铰锚固。
[0007]优选的，该拱桥还包括吊杆，吊杆顺桥向间距10.2m设置，顺桥向采用双侧双吊杆布置，单侧双吊杆中心距670mm，吊杆索采用工厂预制，由Φ15.24mm直径、强度为1860MPa的低松弛环氧喷涂钢绞线组成，外包HDPE保护层，吊杆上端设整束挤压式锚直接锚固在主拱拱箱内横隔板上，吊杆下端设叉耳与桥面边箱吊点隔板伸出顶板的吊耳销铰锚固。
[0008]优选的，轻轨布置在道路中间，两侧布置市政道路。
[0009]一种根据权利要求1-5任一项所述的中承式系杆拱桥的施工方法，其特征在于，步骤一，先做好三角刚架；步骤二，在岸边支架拼装钢拱肋；步骤三，张拉临时系杆，形成拱结构；步骤四，横向顶推拱结构出河装船，浮运至桥下；步骤五，整体提升合拢。
[0010]与现有技术相比，本发明具有如下显著效果:
(1)“公铁同层布设”新方式:针对城市道路与轻轨合用一个走廊带时，一般采用上下层布设的方式，虽然桥梁宽度较窄，桁架结构容易设计，但上层交通的纵断面需要提升很多，直接导致上层桥梁长度过长，造价过高，并且需要通过框架墩的形式才能转换上下层的合成与分离，使得合成与分离处的线形标准低，而且墩柱林立，景观差。为此，提出“公铁同层布设”新方式，轻轨布置在道路中间，两侧布置市政道路，不存在市政与轻轨不同层转换问题，有利于提高道路和轻轨两者线形技术标准，减少桥梁长度，降低工程造价，提升景观价值；
(2)道路与轻轨同层布设，中承式系杆提篮拱桥的拱肋从道路与轻轨的分隔带中穿出，并逐渐靠拢形成提篮造型。通过吊杆悬吊桥面，在横断面形成由两根吊杆支撑的大悬臂箱梁，很好地解决了宽桥面横断面受力大的问题。同时拱桥的刚度大，能解决道路与轻轨重交通的刚度需求；
(3)中承式系杆拱桥的拱肋采用混合结构，桥面以下中跨及边跨拱肋采用混凝土箱形结构，以提高耐久性和防撞能力，桥面以上拱肋采用钢箱结构，以减少恒载，提高跨越能力。混凝土拱肋与钢拱肋之间设钢混结合段。为了边跨压重及降低造价，边跨及三角刚架上主梁采用PC大悬臂箱梁结构，而中跨为降低自重提高跨越能力，采用大悬臂箱形钢结构。混凝土梁与桥面下的边中跨混凝土拱肋刚结形成三角刚架，在中跨钢拱肋与三角刚架上部的箱梁之间设背拉索，以取消边跨拱肋上常用的立柱，提高桥下通透性，美化景观，同时背拉索可起到调整拱脚处内力的作用；
(4)先做好三角刚架，同时在岸边支架拼装钢拱肋，然后张拉临时系杆，形成拱结构，再横向顶推出河装船，浮运至桥下，整体提升合拢，使得工期短，质量容易控制，尤其能减少台风地区的施工风险；
(5)优化拱脚，采用新颖的拱脚形状:中、边跨拱脚不按常规直接相交于承台的拱座上，而是从承台上设一个墩身并与中、边跨拱肋以圆弧交汇，以突出拱肋的力线和减小交汇处体量，突显出拱脚结构美。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的拱桥公铁同层布设图图2为本发明的拱桥造型整体结构示意图图3为本发明的拱桥三角刚架局部结构图图4为本发明的拱桥三维造型效果图附图标记说明
1.主拱；2.“X”横撑；3.轻轨荷载；4.汽车荷载；5.钢箱梁主梁；6.吊杆；
7.系杆；8.三角刚架；9.拱脚基础；10.桥墩；11.背拉索；12.桥面；
13.前斜腿；14.后斜腿；15.三角刚架主梁；16.拱脚。
【具体实施方式】
[0012]对于拱桥各个受力构件如图1~3，以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描