专利名称：中等跨度钢管混凝土桁架梁桥的制作方法
技术领域：
本发明涉及桥梁，特别涉及一种中等跨度钢管混凝土桁架梁桥。
背景技术：
山区高速公路地形、地质条件复杂，地震烈度高，桥墩高度大于40米的桥梁比比皆是。采用原40米、50米简T梁或中等跨度的连续刚构桥，因自重太大，地震水平荷载产生很大弯矩，导致桩基数量大、埋深长、桥墩截面尺寸粗壮，钢筋用量多达500～700kg/m2；材料运输、构件架设安装十分困难，造成桥梁造价太高，暴露了采用传统材料的桥梁使用的局限性和弱点。因此，在新环境下，引用高强材料，减轻自重，开发新结构，减化施工工艺的新桥型方案，是山区公路建设向又快又好发展的必然要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种中等跨度钢管混凝土桁架梁桥，该梁桥具有结构重量轻和构件架设安装简便的特点，特别适合运用于山区高速公路的建设中。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是本发明的中等跨度钢管混凝土桁架梁桥，包括架设于桥墩顶端的主梁，其特征是所述主梁由下弦管、上弦骨架和若干根间隔设置且具有纵横向倾角的腹管构成，各腹管的上、下两端分别与下弦管、上弦骨架固定连接形成其横断面呈三角形的桁架梁，与桥墩形成连接的下弦管采用的是钢管混凝土。
作为本发明的一种优选方案，所述主梁为分幅结构，即在其横向各设置左、右桁架梁，左、右桁架梁通过连接构件连接为一体。
本发明的有益效果是，采用钢管混凝土管桁架梁，结构重量轻和构件架设安装简便，可大幅度提高桥梁建设速度，降低桥梁造价，有利于加快山区高速公路的发展。
本说明书包括如下四幅附图图1是本发明中等跨度钢管混凝土桁架梁桥中主梁立面的一般构造图；图2是本发明中等跨度钢管混凝土桁架梁桥中主梁横断面的一般构造图；图3是本发明中等跨度钢管混凝土桁架梁桥中腹管与上弦骨架的连接构造图；图4是本发明中等跨度钢管混凝土桁架梁桥中主梁与桥墩连接支承构造图。
图中零部件、部位名称及所对应的标记下弦管11、上弦骨架12、腹管13、横梁20、斜腹杆21、横向连接杆22、支座30、上座31、下座32、盆式橡胶支座33。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，本发明的中等跨度钢管混凝土桁架梁桥，包括架设于桥墩顶端的主梁，所述主梁由下弦管11、上弦骨架12和若干根间隔设置且具有纵横向倾角的腹管13构成。参照图2，各腹管13的上、下两端分别与下弦管11、上弦骨架12固定连接形成其横断面呈三角形的桁架梁，与桥墩形成连接的下弦管11采用的是钢管混凝土。
参照图2，所述主梁通常采用分幅结构设计，即在其横向各设置左、右桁架梁，左、右桁架梁通过连接构件连接为一体。作为一种典型的配置方式，参照图3，所述连接构件包括设置在每跨支点处的横梁20、斜腹杆21、横向连接杆22，横梁20的两端分别与左、右桁架梁的下弦管11固定连接。斜腹杆21在主梁横断面呈V型，该对斜腹杆21的下端与下弦管11固定连接，而其上端则分别与左、右桁架梁的腹管13固定连接。横向连接杆22在左、右桁架梁上部与各腹管13固定连接。
图4示出的是桁架梁与桥墩之间的一种传力连接方式。参照该图，所述左、右桁架梁有下弦管11通过固定设置在桥墩顶端的支座30与桥墩形成连接。所述支座30由上座31、下座32和盆式橡胶支座33构成，其中上座31与下弦管11固定连接，下座32锚固于桥墩顶端，盆式橡胶支座33设置在上座31、下座32之间。
本发明的中等跨度钢管混凝土桁架梁桥采用钢管混凝土管桁架梁，具有结构重量轻和构件架设安装简便的特点，可大幅度提高桥梁建设速度，降低桥梁造价，有利于加快山区高速公路的发展。
以拟建中的四川雅西(雅安—西昌)高速公路拖乌一号特大桥作为本发明的应用实例具体说明如下1、孔跨布置拖乌河一号特大桥位于四川省冕宁县拖乌乡，国道108线从拟建桥位区通过，交通便利。该桥起点里程K182+132.31米，讫点里程K183+662.15米，桥全长1529.84米，设计路面宽度为24.50m，全桥孔跨布置为(47.43+5×46.75+47.43)+(47.43+7×46.75+47.43)+(47.43+7×46.75+47.43)+(47.43+5×46.75+47.43)米；下部结构采用两种形式，高墩采用钢管混凝土组合格构桥墩、承台、桩基础，矮桥墩采用桩柱(墩)式桥墩和桥台；2、全桥结构体系由于该桥桥位处，地震烈度高达IX级，通过结构计算表明，当墩、梁固定连接时，桥跨联(两伸缩缝间)全部桥墩共同受力，桥墩及桩基受力合理、工程造价最经济，因此，设计将桥墩与主梁固定连接。但是，该桥桥墩高度最大40余米，桥墩柔度不足以满足温度和主梁收缩徐变荷载的要求，因此，设计采用最大支座水平位移7.0厘米，当到达这一变形量后，支座钢盆锁住，成为地震荷载作用下的固定连接构造而全联孔桥墩共同受力(地震荷载作用下桥墩顶最大水平位移为19厘米)。该桥雅安岸路线最大纵坡为3.9％，根据已成桥梁使用经验表明，长期荷载作用下，主梁梁体有向低处一端滑移的可能性。本次设计，在0号桥台处，设置了只容许温度引起变形3.0厘米的限位装置，确保桥梁主梁两端伸缩变形一致。
3、曲线设计该桥位于半径较小的曲线上，主梁桁架设计为以桁架节间间距为直线，节点处为曲线变化点，即以“直”代“曲”的处理方式。上缘桥面板为以确保上弦节点的悬臂径向长相同，节点间悬臂径向长随曲线变化的处理措施。位于曲线内桥墩，盖梁、墩柱设计为沿径向布置，主梁内、外跨长不等的处理措施。
4、主梁构造主梁为46.75米(伸缩缝处设有支承长度，边跨长47.43米)钢管桁架连续梁，中心梁高440厘米，主梁节间间距为419.8厘米，中跨下弦管为一根Φ760×16毫米钢管，边跨下弦管钢管壁厚根据不同位置为24、20、18毫米三种，下弦管钢管内灌注C60混凝土；腹管为Φ377毫米钢管，壁厚根据不同位置为8、10、12、14、16、18毫米；上弦骨架为厚20厘米的预应力钢筋混凝土(混凝土等级为C50)结构，腹管节点处横向设置有高40厘米的预应力钢筋混凝土肋。主梁横向为左、右分幅设计，每幅桥由钢管混凝土下弦管、钢管腹管及预应力钢筋混凝土上弦骨架组成三角形。上弦骨架悬臂宽为340厘米(内侧为339厘米)，悬臂板两次倒角变高形成，上弦骨架两腹管间距为533厘米，两侧纵肋处高为64厘米，跨中高20厘米，主梁横断面布置如图2所示。
5、腹管上、下节点构造主梁腹管纵横向倾角，兼顾了桥面板受力、钢束布置及张拉工艺、腹管本身应力水平等因素，腹管与上弦骨架的连接构造，采用钢管与开孔钢板、纵向Φ245×14毫米无缝钢管焊接、钢筋横向贯通开孔钢板，或从开孔钢板下缘穿过，形成与桥面钢筋混凝土锚固连接。腹杆与下弦管直接采用相贯焊缝焊接连接，要求腹管相贯线采用专用切割机完成，确保坡口相贯线的几何尺寸。
6、两幅桥梁主梁横向连接构造设计该桥设计每幅桥为一个三角形组成桁架梁，为了提高主梁整体抗扭能力，在每跨支点处，设置横梁。伸缩缝处横梁对应竖直腹杆设置，呈“I”形。其余支座处横梁对应支座两侧第一道斜腹杆设置，呈“V”字形。同时，在每幅桥内的三角形顶端，沿横向桁架对应位置设置横向连接杆，如图3所示。
7、墩、梁连接构造主梁与桥墩连接构造为，在主梁下弦钢管设置竖向肋板5块，底部设置水平钢板与肋板焊接连接，形成支座上座。在钢管格构柱顶设置垫石，垫石上设置锚板，形成支座下座，支座上、下钢板间设置盆式橡胶支座，将主梁与桥墩连接传力，如图4所示。
8、桥墩结构构造该桥桥墩最高墩高约40米，经过比较论证，高墩采用钢管混凝土格构桥墩、桩基础，矮墩采用双柱式钢筋混凝土桥墩。钢管混凝土格构桥墩采用四根外径Φ720×12(14)毫米钢管，内灌C50混凝土，纵向采用平行单肢钢管连接，横向采用平行钢管桁架连接。钢管格构桥墩顶(盖梁下缘)纵向顶宽186厘米，按1∶50放坡。桥墩横向为直立，柱肢中心距为1225厘米。每个钢管混凝土柱下设置一根直径为180厘米的桩基础，钢管混凝土柱与桩基间设置高为300厘米的钢筋混凝土矩形框架承台，形成受力整体，承台上300厘米范围内，钢管混凝土外包15厘米厚C30钢筋混凝土防护层。
9、桥台结构构造全桥两岸桥台均设计为桩柱式，桩径为1.8米，桩柱顶设置盖梁，盖梁根部高为146厘米，端部高为100厘米。桥台盖梁上设置背墙，背墙厚为60厘米的钢筋混凝土结构，高约为500厘米，为了加强背墙的挡土和抗击冲撞能力，距支座上下游的横向250厘米处，设置了高为320厘米，宽为50厘米的梯形加强肋板。背墙顶放置搭板和安装伸缩缝，0号桥台背墙左右两侧设置30厘米的耳墙，放1∶1锥坡。32号桥台台后和两侧设置扶壁式挡土墙。该桥原施工图设计方案为38×40.4米简支T梁桥，全桥长为153650厘米，宽为24.5米，下部结构为空心墩配桩基础，较矮桥墩采用矩形空心双柱墩直接埋入地基基础。
现将原施工图设计数量与本次钢管混凝土桁架梁的主要工程数量比较如下表(施工图同精度比较)。
全桥主要工程数量比较表
从上表比较可以可以看出，原施工图设计简支T梁材料指标如下，混凝土为2.065m3/m2；钢材为314.3Kg/m2；钢管混凝土桁架连续梁材料指标如下，混凝土为0.855m3/m2；钢材为221.8Kg/m2。因此，钢管混凝土连续桁架桥比简支T梁具有明显的经济优势。
除此之外，设计计算与实验表明，本发明的中等跨度钢管混凝土桁架梁桥用于山区高墩桥梁，尤其是高烈度地震区的桥梁，技术性能优良，经济合理；工程造价节约显著，桥墩越高，桩基越长，地震烈度越大，经济性越好；属于资源节约型、环保友好型、技能密集型的典型桥梁方案，且具有向城镇、平原等地区推广应用的广阔空间。
权利要求
1.中等跨度钢管混凝土桁架梁桥，包括架设于桥墩顶端的主梁，其特征是所述主梁由下弦管(11)、上弦骨架(12)和若干根间隔设置的且具有纵横向倾角的腹管(13)构成，各腹管(13)的上、下两端分别与下弦管(11)、上弦骨架(12)固定连接形成其横断面呈三角形的桁架梁，与桥墩形成连接的下弦管(11)采用的是钢管混凝土。
2.如权利要求1所述的中等跨度钢管混凝土桁架梁桥，其特征是所述主梁为分幅结构，即在其横向各设置左、右桁架梁，左、右桁架梁通过连接构件连接为一体。
3.如权利要求2所述的中等跨度钢管混凝土桁架梁桥，其特征是所述连接构件包括设置在每跨支点处的横梁(20)，该横梁(20)的两端分别与左、右桁架梁的下弦管(11)固定连接。
4.如权利要求3所述的中等跨度钢管混凝土桁架梁桥，其特征是所述连接构件还包括设置在每跨支点处的一对在主梁横断面呈V型的斜腹杆(21)，该对斜腹杆(21)的下端与下弦管(11)固定连接，而其上端则分别与左、右桁架梁的腹管(13)固定连接。
5.如权利要求3或4所述的中等跨度钢管混凝土桁架梁桥，其特征是所述所述连接构件还包括设置在每跨支点处的横向连接杆(22)，该横向连接杆(22)在左、右桁架梁上部与各腹管(13)固定连接。
6.如权利要求2所述的中等跨度钢管混凝土桁架梁桥，其特征是所述左、右桁架梁有下弦管(11)通过固定设置在桥墩顶端的支座(30)与桥墩形成连接。
7.如权利要求6所述的中等跨度钢管混凝土桁架梁桥，其特征是所述支座(30)由上座(31)、下座(32)和盆式橡胶支座(33)构成，其中上座(31)与下弦管(11)固定连接，下座(32)锚固于桥墩顶端，盆式橡胶支座(33)设置在上座(31)、下座(32)之间。
全文摘要
本发明公开了一种中等跨度钢管混凝土桁架梁桥，该梁桥具有结构重量轻和构件架设安装简便的特点，特别适合运用于山区高速公路的建设中。它包括架设于桥墩顶端的主梁，所述主梁由下弦管(11)、上弦骨架(12)和若干根间隔设置的且具有纵横向倾角的腹管(13)构成，各腹管(13)的上、下两端分别与下弦管(11)、上弦骨架(12)固定连接形成其横断面呈三角形的桁架梁，与桥墩形成连接的下弦管(11)采用的是钢管混凝土。本发明的有益效果是，采用钢管混凝土管桁架梁，结构重量轻和构件架设安装简便，可大幅度提高桥梁建设速度，降低桥梁造价，有利于加快山区高速公路的发展。
文档编号E01D19/04GK101074553SQ20071004930
公开日2007年11月21日 申请日期2007年6月15日 优先权日2007年6月15日
发明者庄卫林, 牟廷敏, 黄道全, 范碧琨, 田波, 谢光辉, 梁健, 钟川剑 申请人:四川省交通厅公路规划勘察设计研究院