专利名称：三跨连续刚构钢拱桥的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大跨度拱桥，特别是一种大跨度、较高结构刚度、良好受力状态的三跨连续刚构钢拱桥。
背景技术：
随着交通建设的发展，大跨度桥梁技术有了飞跃的提高。拱桥由于其具有其它桥型无法比拟的曲线造型和美感，更容易让设计者在桥梁美学上有发挥的空间，因而在桥梁建设中有较大的推广应用可能性。
无推力拱桥需要基础提供强大的反力，而在平原地区建造的拱桥很难有如此良好的地质条件来满足结构受力需要，因此目前的拱桥一般设计成三跨自锚式拱桥。图4为三跨自锚式拱桥结构示意图，主拱拱肋1为中承式拱桥，两侧边拱拱肋2为上承式拱桥，在两边拱拱肋2的端横梁间张拉桥面系柔性系杆来平衡主拱拱肋拱脚处产生的水平推力。现有技术的上述结构在实际使用中存在如下局限性①随着主拱跨度增加，一方面全桥整体刚度相应下降，另一方面使边拱拱肋端横梁之间柔性系杆的张拉力加大，而为了平衡该水平拉力需在边拱拱肋端横梁处压重巨大荷载，使局部结构受力极其复杂；同时为了提高全桥整体刚度，钢材使用量将会大幅度增加，使投资加大；②边拱拱肋的上承式拱桥结构形式限制了其跨度，所以该结构形式无法满足需要边拱提供较大跨度情况下使用，在通航水域，边拱的存在也不利于通航；③从美学角度看，该结构形式主要突出了主拱拱肋的位置，而淡化了边拱拱肋的过渡陪衬作用，当主拱跨度很大时，建筑整体显得很不协调。
发明内容
本发明的目的是提供一种三跨连续刚构钢拱桥，有效解决现有技术三跨自锚式拱桥结构局部受力复杂、大跨度时投资大且边拱结构无法满足大跨度使用需要等技术缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供了一种三跨连续刚构钢拱桥，包括中承式主拱拱肋、通过吊杆与所述主拱拱肋连接的主拱桥面、位于所述主拱拱肋二侧的中承式边拱拱肋、通过吊杆与所述边拱拱肋连接并与之两端固接的边拱桥面，所述主拱拱肋通过固接在主墩上的三角刚构与所述边拱拱肋的内侧拱脚连接，所述边拱拱肋的外侧拱脚通过支座与边墩连接。
所述三角刚构为倒三角状的钢结构或混凝土结构或钢-混组合结构，其上部一侧顶角固接主拱拱肋，另一侧顶角固接边拱拱肋，下部顶角与主墩固接。
所述主拱桥面的二侧设置柔性系杆，所述柔性系杆的张拉锚固点设置在主拱拱肋或边拱拱肋与三角刚构的固接点处。所述支座为纵向滑动支座。所述主拱桥面为钢结构或钢—混组合结构，所述边拱桥面为混凝土结构。
在上述技术方案中，所述边拱桥面的二侧设置刚性系杆，所述刚性系杆与边拱拱肋的两端固接，所述主拱拱肋的两端与主拱桥面的两端固接或释放约束连接。
本发明为了在同等跨度条件下提高结构刚度、增大主拱、边拱跨度及改善全桥受力状态，提出了一种新型拱桥结构形式的三跨连续刚构钢拱桥。本发明将主拱拱肋和边拱拱肋均设计成中承式拱，因此有效解决了现有技术制约边拱上承式拱桥跨度增大、不利于通航等技术缺陷；通过设置三角刚构将主拱拱肋和边拱拱肋固接在一起，形成稳定、合理的整体受力结构体，提高了全桥结构整体刚度，使增加主拱和边拱跨度成为可能；通过优化结构体系，取消了现有技术为平衡柔性系杆水平力而增设的庞大的竖向平衡荷载，使局部结构受力简单；通过主拱桥面设置的柔性系杆和边墩处的纵向滑动支座减小了主墩处的不平衡水平力，通过主拱桥面、边拱桥面的结构形式不同平衡了主墩的不平衡弯矩，最终使主墩的不平衡弯矩和水平力均很小，降低了基础的设计难度，节省了全桥结构用钢量，减少了投资造价；本发明整体形成三跨连续的拱在外观上更加协调美观，更适合融入周围景观中。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明结构示意图；图2为本发明施工状态示意图；图3为本发明大桥实例结构示意图；图4为三跨自锚式拱桥结构示意图。
附图标记说明1-主拱拱肋； 2-边拱拱肋； 3-三角刚构； 4-主拱桥面；5-边拱桥面； 6-主墩； 7-边墩； 8-支座；11-吊杆。
具体实施例方式
图1为本发明结构示意图，图2为本发明施工状态示意图。如图1、图2所示，本发明三跨连续刚构钢拱桥包括主拱拱肋1、主拱桥面4、边拱拱肋2、边拱桥面5、三角刚构3、主墩6和边墩7，其中主拱拱肋1和边拱拱肋2均为钢结构的中承式拱，主拱拱肋1通过吊杆11与主拱桥面4连接，边拱拱肋2通过吊杆11与边拱桥面5连接，且边拱拱肋2的两端与边拱桥面5的两端固接，主拱拱肋1的两端分别通过二个三角刚构3与二个边拱拱肋2和边拱桥面5的一端固接，二个三角刚构3与二个主墩6固接，二个边拱拱肋2和边拱桥面5的另一端通过支座8与二个边墩7连接。
本发明上述技术方案将主拱拱肋和边拱拱肋均设计成中承式拱桥结构，并通过设置三角刚构将主拱拱肋和边拱拱肋固接在一起，提高了全桥结构的整体刚度，并相应增加主拱和边拱的跨度。三角刚构3可以为钢结构，也可以是混凝土结构或钢-混组合结构，为一倒三角状，三角刚构3的下部顶角与主墩6固接，上部一侧顶角固接主拱拱肋1，上部另一侧顶角固接边拱拱肋2和边拱桥面5。具体地，三角刚构3两侧的斜梁分别固接主拱拱肋1和边拱拱肋2，上部纵梁与两侧的斜梁固接，最终使主拱拱肋1、边拱拱肋2、三角刚构3和边拱桥面5形成稳定、合理的整体受力结构体，因此提高了全桥结构的整体刚度，同时可以增加主拱拱肋、边拱拱肋的跨度。在实际施工中，本发明需要先施工三角刚构，然后平衡施工主拱拱肋和主拱桥面、边拱拱肋和边拱桥面。
在上述技术方案中，本发明主拱桥面4的二侧对拉有柔性系杆，用于平衡主拱拱肋1及主拱桥面4的恒载产生的水平推力，柔性系杆可以是高强度钢丝束或钢绞线，其张拉锚固点设置在主拱拱肋1或边拱拱肋2与三角刚构3的固接点处。此外，本发明边拱拱肋2的外侧拱脚与边墩7连接的支座8为纵向滑动支座，纵向滑动支座使边拱拱肋2在边墩7处可实现沿桥身方向的水平位移，可以释放掉边拱拱肋对主墩产生的水平反力，最大限度地减小主墩处的水平推力。进一步地，本发明主拱桥面4可采用钢结构或钢-混组合结构，而边拱桥面5则采用混凝土结构，该混合结构的设计理念是为了使主拱拱肋和主拱桥面、边拱拱肋和边拱桥面的自重荷载在主墩6处基本平衡，该优化结构改变了现有技术三跨拱桥的结构体系，相应地可以减少柔性系杆数量及水平张拉力，边拱桥面采用混凝土结构，因此取消了现有技术为平衡柔性系杆水平力而增设的庞大的竖向平衡荷载，使局部结构受力简单。具体地，主拱桥面4采用钢-混组合结构可以减轻其自重，边拱桥面5采用混凝土结构既可以提供足够的压重荷载来平衡主拱桥面重量，又能节省全桥结构用钢量，减少投资造价。本发明上述技术方案通过主拱桥面张拉的柔性系杆和边墩处设置的纵向滑动支座减小了主墩处的不平衡水平力，通过主拱桥面、边拱桥面的结构形式不同平衡了主墩的不平衡弯矩，最终使主墩的不平衡弯矩和水平力均很小，降低了基础的设计难度和投资造价。
在上述技术方案基础上，本发明边拱桥面5的二侧设置刚性系杆，与边拱拱肋2的两端固接，刚性系杆可以是混凝土边纵梁，与混凝土边拱桥面一起形成混凝土横纵梁体系。此外，主拱拱肋1的两端与主拱桥面4的两端可以采用固接，也可以采用释放约束连接，根据主墩的刚度、主拱桥面的结构尺寸及桥梁受力要求等条件进行选择。
图3为本发明大桥实例结构示意图，大桥跨度为B+A+B，其中A＝428m，B＝177m，主拱拱肋1、边拱拱肋2分别与三角刚架3固接；边拱桥面5采用混凝土横纵梁体系，用于平衡主拱桥面4重量，两侧混凝土边纵梁(刚性系杆)与边拱拱肋2两端固接；在边墩7的顶部设置纵向滑动支座8；主拱桥面4为钢-混结合梁的横纵梁体系，以减轻主拱桥面自重，其与主拱拱肋1只是通过吊杆11连接，主拱桥面4两侧的柔性系杆张拉锚固点设置在主拱拱肋1与三角刚架3的固接点9处。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种三跨连续刚构钢拱桥，包括中承式主拱拱肋、通过吊杆与所述主拱拱肋连接的主拱桥面、位于所述主拱拱肋二侧的中承式边拱拱肋、通过吊杆与所述边拱拱肋连接并与之两端固接的边拱桥面，其特征在于，所述主拱拱肋通过固接在主墩上的三角刚构与所述边拱拱肋的内侧拱脚连接，所述边拱拱肋的外侧拱脚通过支座与边墩连接。
2.如权利要求1所述的三跨连续刚构钢拱桥，其特征在于，所述三角刚构为倒三角状的钢结构或混凝土结构或钢—混组合结构，其上部一侧顶角固接主拱拱肋，另一侧顶角固接边拱拱肋，下部顶角与主墩固接。
3.如权利要求1所述的三跨连续刚构钢拱桥，其特征在于，所述主拱桥面的二侧设置柔性系杆，所述柔性系杆的张拉锚固点设置在主拱拱肋或边拱拱肋与三角刚构的固接点处。
4.如权利要求1所述的三跨连续刚构钢拱桥，其特征在于，所述支座为纵向滑动支座。
5.如权利要求1所述的三跨连续刚构钢拱桥，其特征在于，所述主拱桥面为钢结构或钢—混组合结构，所述边拱桥面为混凝土结构。
6.如权利要求1～5任一所述的三跨连续刚构钢拱桥，其特征在于，所述边拱桥面的二侧设置刚性系杆，所述刚性系杆与边拱拱肋的两端固接。
7.如权利要求1～5任一所述的三跨连续刚构钢拱桥，其特征在于，所述主拱拱肋的两端与主拱桥面的两端固接或释放约束连接。
全文摘要
本发明涉及一种三跨连续刚构钢拱桥，包括中承式主拱拱肋、通过吊杆与主拱拱肋连接的主拱桥面、位于主拱拱肋二侧的中承式边拱拱肋、通过吊杆与边拱拱肋连接并与之两端固接的边拱桥面，主拱拱肋通过固接在主墩上的三角刚构与边拱拱肋的内侧拱脚连接，边拱拱肋的外侧拱脚通过支座与边墩连接。主拱桥面的二侧设置柔性系杆，边拱拱肋外侧拱脚与边墩连接的支座为纵向滑动支座，主拱桥面为钢结构或钢—混组合结构，边拱桥面为混凝土结构。本发明通过优化的结构设计提高了全桥整体刚度，使主墩不平衡弯矩和水平力均很小，降低了基础设计难度，节省了全桥结构用钢量，减少了投资造价，其整体形成三跨连续的拱在外观上更加协调美观。
文档编号E01D6/02GK1904209SQ20061010397
公开日2007年1月31日 申请日期2006年7月28日 优先权日2006年7月28日
发明者徐升桥, 任为东, 彭岚平, 李辉, 刘春彦, 卢大兴, 张华 申请人:中铁工程设计咨询集团有限公司