一种新型刚架拱桥的制作方法

本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及到一种新型刚架拱桥。

背景技术：

刚架拱桥是在桁架拱桥、肋拱桥、斜腿刚构桥等基础上，结合我国拱桥特点及无支架施工经验而发展起来的新桥型，属于有推力的高次超静定结构。刚架拱桥大部分构件偏心受压，无纯拉构件，可以充分利用混凝土抗压能力强的特点。与桁架拱相比，混凝土用量和钢筋用量均可以减少，经济效益较明显；施工方法适用性强，可采用预制吊装、有支架吊装、悬臂拼装、转体施工法等。

传统的刚架拱桥构件较少，主要由刚架拱片和横向连接系组成，其构造简单、自重轻，且线条简练、外形美观、施工方便，是一种经济效益良好的轻型桥梁结构，传统刚架拱桥的跨径适用范围为25～70m。

传统的刚架拱桥矢跨比较小，拱座承担的推力较大，对下部结构的刚度要求较高，当跨径较大时，需增加斜撑以缩小弦杆段的跨度，斜撑可作为支撑弦杆设置在拱腿上。

传统刚架拱桥在结构方面具有梁拱的特点，结构整体性较差，在长期车辆荷载作用下结构震动容易造成刚架节点破坏；另外，主拱圈在拱座上形成超静定结构，拱肋内部容易出现对结构不利的附加应力。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明的提供了一种新型刚架拱桥，本新型刚架拱桥以v形墩和主拱圈结合形成主要受力体系，稳定性良好，刚度分配合理，荷载传递明确,既保证了结构受力稳定，又使得桥梁具备景观效果。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案如下所述：

一种新型刚架拱桥，包括若干拱座基础1，每个拱座基础1上均设置有v形墩2，以及桥台6和桥面结构7，每两个v形墩2的桥跨内侧安装有主拱圈3，v形墩2通过主拱圈3连接形成拱形结构，所述v形墩2上设置有若干主支撑4，主支撑4的两侧设置有若干斜支撑5，通过主支撑4、斜支撑5和桥台6共同支撑桥面结构7，形成新型刚架拱桥。

所述v形墩由桥跨内侧支墩2-1和桥跨外侧支墩2-2组成，桥跨内侧支墩2-1和桥跨外侧支墩2-2的夹角范围为45º～70º，所述桥跨内侧支墩2-1的截面尺寸自墩底至墩顶逐渐减小。

所述主拱圈3贯穿于v形墩2内部，与拱座基础1相接。

所述主拱圈3为钢箱混凝土结构，包括主拱圈钢箱3-1，主拱圈钢箱3-1内填充由微膨胀混凝土8，主拱圈钢箱3-1为变截面形式，自拱脚至拱顶截面面积逐渐减小。

所述主拱圈3为哑铃型变截面钢管混凝土结构，包括两个主拱圈钢管3-2，钢管内填充的微膨胀混凝土8以及连接主拱圈钢管3-2的腹板3-3，主拱圈3截面拱脚至拱顶哑铃型截面高度逐渐减小。

所述主支撑4分别安装于v形墩2的桥跨内侧支墩2-1和桥跨外侧支墩2-2上。

所述主支撑4为变截面钢管混凝土结构，包括变截面的主支撑钢管4-1以及在其中填充的微膨胀混凝土8，变截面的主支撑钢管4-1自底部到顶部钢管直径逐渐减小，在每一个v形墩2的分支处，主支撑4的数量为纵向两个，横向两个，纵向两个主支撑的夹角为30°～45°，横向两个主支撑平行布置。

所述主支撑4为变截面钢箱混凝土结构，包括焊接变截面的主支撑钢箱4-2以及在其中填充的微膨胀混凝土8，变截面的主支撑钢箱4-2自底部到顶部截面面积逐渐减小，在每一个v形墩2的分支处，主支撑4的数量为两个，垂直于v形墩2分支安装。

所述斜支撑5为变截面圆形钢或变截面焊接矩形型钢，在主拱圈3顶部设置主拱圈斜支撑5-1形成拱顶支撑；在主支撑4之间设置横向斜支撑5-2形成横向联系。

所述斜支撑5与主支撑4的连接位置在主支撑4高度的1/2处以上，且斜支撑5与主支撑4的长度之比为1:2.5～1:3.5。

本发明有益效果为：1）本发明提供的新型刚架拱桥结构新颖独特，材料运用合理，构造尺寸根据受力部位不同合理变化，将传统刚架拱桥与斜腿刚构桥的特点集于一体，形成了一种兼具结构受力需求与景观效果的新型桥梁。

2）本发明提供的新型刚架拱桥以v形墩和主拱圈结合形成主要受力体系，稳定性良好，刚度分配合理，荷载传递明确，在一定程度上优化了结构的受力；另外，采用自下而上的截面和材料变化方式，在减轻自重的同时，也可充分发挥各种材料的性能优势，具有较好的经济技术效益。

3）本发明提供的新型刚架拱桥，结构简洁明快，构造层次分明，在特殊地貌可与周围环境相协调；该新型刚架拱桥与传统刚架拱桥相比，具有很高的辨识度，其构造特点给人印象深刻、充满想象，运用于不同自然与人文环境时，可以有不同的寓意，是一种景观效果表现丰富的新型桥梁。

附图说明

图1为本发明实施例1三维立体图；

图2为本发明实施例1立面示意图；

图3为本发明实施例1主拱圈横断面示意图；

图4为本发明实施例1主支撑横断面示意图；

图5为本发明实施例1斜支撑横断面示意图；

图6为本发明实施例1主支撑处的断面投影示意图；

图7为本发明实施例2立面示意图；

图8为本发明实施例主拱圈横断面示意图；

图9为本发明实施例2主支撑横断面示意图；

图10为本发明实施例2斜支撑横断面示意图；

图中所示：拱座基础1、v形墩2、桥跨内侧支墩2-1、桥跨外侧支墩2-2、主拱圈3、主拱圈钢箱3-1、主拱圈钢管3-2、腹板3-3、主支撑4、主支撑钢管4-1、主支撑钢箱4-2、斜支撑5、主拱圈斜支撑5-1、横向斜支撑5-2、桥台6、桥面结构7、微膨胀混凝土8。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体的实施例进一步的说明本发明的技术方案：

实施例1

本发明提供了一种新型刚架拱桥，本实施例包括拱座基础1、v形墩2、主拱圈3、主支撑4、斜支撑5、主拱圈斜支撑5-1、桥台6以及桥面结构7，如图1～6所示。

本发明所述新型刚架拱桥一般适用于地质状况较好的v形沟谷。本实施例中所述新型刚架拱桥全长200m，净跨径为100m的刚架主拱，矢跨比为1:2，主拱圈为1.4次抛物线形，桥梁全宽12m，主拱圈在横向为两个，桥型布置以桥跨中心线对称设置。

本实施例所述新型刚架拱桥包括桥台6、拱座基础1以及拱座基础上的v形墩2，其中，桥台6为柱式桥台，结合地形布置于桥跨梁端，拱座基础1为重力式扩大基础，v形墩2为实腹式钢筋混凝土结构，其横向宽度为9m，墩底至墩顶的竖向高度为25m。

其中，v形墩2由两个支墩即桥跨内侧支墩2-1和桥跨外侧支墩2-2组成，且两个支墩中心线之间的夹角为65°，桥跨内侧支墩2-1的截面尺寸较大，且自墩底至墩顶逐渐减小。

本实施例所述新型刚架拱桥的主要桥跨结构为主拱圈3与v形墩2共同组成的刚架拱结构，其中，主拱圈3自拱座基础1延伸至拱顶，其在与v形墩2的结合处埋置于桥跨内侧支墩2-1的下缘内侧，主拱圈3的线形与内侧支墩2-1的下缘线形一致。

其中，所述主拱圈3为钢箱混凝土结构，包括主拱圈钢箱3-1，钢箱内填充的微膨胀混凝土8，主拱圈钢箱3-1为变截面形式，自拱脚至拱顶截面面积逐渐减小，拱脚截面尺寸为2×1.6m，拱顶截面尺寸为1×0.8m。

本实施例所述新型刚架拱桥的v形墩2上，两侧分别设置有若干主支撑4，主支撑4呈一定角度内插于v形墩2上，且桥梁纵向所有主支撑4顶面处于同一水平面。

其中，桥跨内侧支墩2-1与桥跨外侧支墩2-2在纵桥向上分别设置两个主支撑4，在横桥向分别设置两个主支撑4，纵向主支撑4呈v形布置，横向主支撑4平行布置。

其中，主支撑4为变截面钢管混凝土结构，包括变截面的主支撑钢管4-1以及在其中填充的微膨胀混凝土8，变截面的主支撑钢管4-1自底部到顶部钢管直径逐渐减小，底部直径为1.5m，顶部直径为1.2m，钢管壁厚为16mm。

本实施例中所述主支撑4两侧设置有若干斜支撑5，斜支撑5在纵桥向呈不同角度布置；在主拱圈3顶部设置两道主拱圈斜支撑5-1形成拱顶支撑；每两个横向主支撑4之间设置横向斜支撑5-2形成横向联系，斜支撑根据在主支撑4上的连接位置不同长度也不同，但所有纵、横向斜支撑顶面与主支撑顶面处于同一水平面上。

其中，斜支撑5为圆钢管，钢管直径为600mm，壁厚为14mm；斜支撑5在主支撑4两侧各设一个，且相邻主支撑与斜支撑在顶平面上的纵向距离相同，并与桥面结构7的纵横梁节点对应。

本实施例中所述桥面结构7为纵横梁体系形成的混凝土桥面结构，其中，纵横梁节点位置与所述主支撑4、斜支撑5位置一一对应，形成单向桥面板结构。

实施例2

本发明提供了一种新型刚架拱桥，本实施例在实施例1的基础上改变v形墩上主支撑为竖直式，包括拱座基础1、v形墩2、主拱圈3、主支撑4、斜支撑5、主拱圈斜支撑5-1、桥台6以及桥面结构7，如图7～10所示。

本发明所述新型刚架拱桥一般适用于地质状况较好的v形沟谷。本实施例中所述新型刚架拱桥全长180m，净跨径为130m的刚架主拱，矢跨比为1:2，主拱圈为2次抛物线形，桥梁全宽10.5m，主拱圈在横向为两个，桥型布置以桥跨中心线对称设置。

本实施例所述新型刚架拱桥包括桥台6、拱座基础1以及拱座基础上的v形墩2，其中，桥台为柱式桥台，结合地形布置于桥跨梁端，拱座基础1为重力式扩大基础，v形墩2为实腹式钢筋混凝土结构，其横向宽度为8m，墩底至墩顶的竖向高度为20m。

其中，v形墩2由两个支墩即桥跨内侧支墩2-1和桥跨外侧支墩2-2组成，两个支墩中心线之间的夹角为48°，桥跨内侧支墩2-1变截面构件，自墩底至墩顶截面面积逐渐减小；桥跨外侧支墩2-2为竖直等截面式。

本实施例所述新型刚架拱桥的主要桥跨结构为主拱圈3与v形墩2共同组成的刚架拱结构，其中，主拱圈3自拱座基础1延伸至拱顶，其在与v形墩2的结合处埋置与桥跨内侧支墩2-1的下缘内侧，主拱圈3的线形与内侧支墩2-1的下缘线形一致。

其中，所述主拱圈3为哑铃型变截面钢管混凝土结构，包括两个主拱圈钢管3-2，钢管内填充的微膨胀混凝土8以及连接主拱圈钢管3-2的腹板3-3，主拱圈3截面变化通过腹板高度调整，自拱脚至拱顶哑铃型截面高度逐渐减小。

其中，主拱圈钢管3-2的直径为800～500mm，壁厚为14mm，哑铃型截面高度拱脚为2.5m，拱顶为1.5m。

本实施例所述新型刚架拱桥的v形墩2，支墩2-1和支墩2-2上分别设置1个竖向主支撑4，全桥纵向共为4个，且桥梁纵向所有主支撑4顶平面与底平面处于同一水平位置。

其中，主支撑4为变截面钢箱混凝土结构，包括焊接变截面的主支撑钢箱4-2以及在其中填充的微膨胀混凝土8，变截面的主支撑钢箱4-2自底部到顶部截面面积逐渐减小，底部规格为1.2×1.2m，顶部规格为0.8×0.8m，焊接钢箱壁厚为12mm。

本实施例中所述主支撑4在两侧1/2高度位置设置有两个斜支撑5，斜支撑5在纵桥向等角度布置；在主拱圈3顶部设置两道主拱圈斜支撑5-1形成拱顶支撑；每两个横向主支撑4之间设置横向斜支撑5-2形成横向联系。

其中，斜支撑5为变截面焊接矩形型钢，底部规格为600×500mm，顶部规格为500×400mm，壁厚为10mm；斜支撑5在主支撑4两侧各设一个，且相邻主支撑与斜支撑在顶平面上的纵向距离相同，并与桥面结构7的纵横梁节点对应。

本实施例中所述桥面结构7为纵横梁体系形成的混凝土桥面结构，其中，纵横梁节点位置与所述主支撑4、斜支撑5位置一一对应，形成单向桥面板结构。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。