一种高强度的复合结构波纹钢板拱桥的制作方法

本实用新型涉及一种复合结构的波纹钢板拱桥，属于桥梁设施技术领域。

背景技术：

波纹钢板结构越来越广泛地应用到道路交通工程中，其中包括覆土的波纹钢板拱桥，这种拱桥具有施工快速的优点，同时有较好的承载能力，特别适合在小跨径、低负荷的道路交通中使用。随着交通工程的发展，波纹钢板结构也逐渐向更大波形、更大跨度方向发展，现有的覆土波纹钢板拱桥在跨径增大、负荷增加的情况下，在使用阶段会产生较大变形，不能适应道路交通的需要。另外在施工过程中，大跨径波纹钢拱桥遇到拱顶附近大型设备施工作用时，结构稳定性显著降低，容易发生失稳。为了使覆土波纹钢拱桥更加适应目前大跨、重载的需求，有必要对现有的覆土波纹钢板在强度、刚度、稳定性方面进行全面提高。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高强度的复合结构波纹钢板拱桥，这种复合结构波纹钢板拱桥具有较高的强度、刚度和稳定性，可以满足大跨度、高负荷的交通需求，同时具有较低的施工难度。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种高强度的复合结构波纹钢板拱桥，它包括基础，波纹钢板拱圈、混凝土拱圈、桥台覆土，基础固定在拱桥两端的地面上，波纹钢板拱圈和混凝土拱圈的两端分别与拱桥两端的基础固定连接，混凝土拱圈覆盖在波纹钢板拱圈上，混凝土拱圈与波纹钢板拱圈浇筑组成复合结构，混凝土拱圈内部还设有一层沿着混凝土拱圈圆拱方向的钢筋网，混凝土拱圈内有多个剪力连接件与波纹钢板拱圈上表面垂直固定连接，桥台覆土覆盖在混凝土拱圈的上面。

上述高强度的复合结构波纹钢板拱桥，所述波纹钢板拱圈由若干波纹钢板板片通过螺栓拼接而成，成型后线型为开截面单弧或多弧拱形。

上述高强度的复合结构波纹钢板拱桥，所述剪力连接件的下端垂直固定在波纹钢板拱圈的波纹钢板波谷位置处，剪力连接件采用焊接式或栓接式的剪力钉。

上述高强度的复合结构波纹钢板拱桥，所述混凝土拱圈内的钢筋网由多根纵向和横向的钢筋组成，纵向钢筋沿着拱桥的跨度方向，横向钢筋沿着拱桥的宽度方向，横向钢筋位于纵向钢筋下方。

上述高强度的复合结构波纹钢板拱桥，所述混凝土拱圈内有隔缝结构，隔缝结构沿着混凝土拱圈的跨度方向，隔缝结构位于混凝土拱圈的宽度的中心线上，隔缝结构将混凝土拱圈分隔为左右两幅，混凝土拱圈的左右两幅与隔缝结构的两侧面浇筑连接。

上述高强度的复合结构波纹钢板拱桥，所述隔缝结构由长螺栓，钢套管，平钢板和隔断板组成，长螺栓的螺杆穿过波纹钢板向上伸出，钢套管套在长螺栓上，多个长螺栓和钢套管沿着隔缝结构的长度方向间隔均布，相邻的钢套管之间放置隔断板，每个钢套管的外侧分别焊接两块平钢板，两块平钢板平行相对，两块平钢板内侧板面夹紧隔断板，两块平钢板的外侧板面、隔断板的外侧板面分别与隔缝结构两侧的混凝土拱圈浇筑连接，隔断板为具有一定弹性的木板，或聚乙烯泡沫板，或聚氨酯泡沫板。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用波纹钢板拱圈和混凝土拱圈相结合的复合结构拱圈，使得拱桥的拱圈结构的刚度和稳定性显著增加，提升了拱桥在大跨度，高填方条件下的适用性，混凝土拱圈覆盖在波纹钢板拱圈的上表面，隔绝外部环境，增强了波纹钢板的抗腐蚀性能；本实用新型的混凝土拱圈底部与波纹钢板拱圈通过剪力连接件相连接，并在混凝土拱圈内靠近上表面位置布置一层钢筋网，由钢筋网和波纹钢板承受弯矩引起的截面拉应力，减小了混凝土拱圈在使用过程中的裂缝发展；本实用新型在混凝土拱圈内设置了隔缝结构，减少了混凝土由温度引起的次内力。

本实用新型是对现有技术的有效改进，这种复合结构波纹钢板拱桥具有较高的强度、刚度和稳定性，可以满足大跨度、高负荷的交通需求，同时具有较低的施工难度，可以在道路交通施工中广泛采用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是波纹钢板与混凝土截面示意图；

图3是拱圈表面覆盖模板的示意图；

图4是隔缝结构的示意图。

图中标记如下：基础1、波纹钢板拱圈2、混凝土拱圈3、桥台覆土4、钢筋网5、剪力连接件6、.隔缝结构7、长螺栓8、钢套管9、平钢板10、隔断板11、波纹钢模板12。

具体实施方式

本实用新型由基础1、波纹钢板拱圈2、混凝土拱圈3、桥台覆土4组成。

图1显示，基础1固定在拱桥两端的地面上，基础1为拱桥的基础，承担拱脚传递的竖向力，水平推力以及可能存在的弯矩。可根据实际地质情况选择混凝土扩大基础或者桩基础。基础顶面通过预埋地脚螺栓和角钢与主拱圈连接。

图1显示，波纹钢板拱圈2和混凝土拱圈3的两端分别与拱桥两端的基础1固定连接，混凝土拱圈3覆盖在波纹钢板拱圈2上，混凝土拱圈3与波纹钢板拱圈2浇筑组成复合结构。波纹钢板拱圈2和混凝土拱圈3相结合的复合结构拱圈，使得拱桥的拱圈结构的刚度和稳定性显著增加，提升了拱桥在大跨度，高填方条件下的适用性，混凝土拱圈3覆盖在波纹钢板拱圈2的上表面，隔绝外部环境，增强了波纹钢板的抗腐蚀性能。

图1显示，桥台覆土4覆盖在混凝土拱圈3的上面。桥台覆土4在结构中起到传递和扩散荷载的作用，在正常使用阶段，桥台覆土4以及拱圈的混凝土和波纹钢三者协同变形，相互作用，共同承担外部荷载。桥台覆土4在混凝土拱圈3浇筑养护完成后回填，可根据设计要求选用级配砂，细石混凝土或其他材料。回填过程中保证需要对称分层回填，并压实。

图2显示，波纹钢板拱圈2由若干波纹钢板板片通过螺栓拼接而成，成型后线型为开截面单弧或多弧拱形。

图2显示，混凝土拱圈3内有多个剪力连接6件与波纹钢板拱圈2上表面垂直固定连接。剪力连接件6的下端垂直固定在波纹钢板拱圈2的波纹钢板波谷位置处，剪力连接件6采用焊接式或栓接式的剪力钉。剪力连接件6可以传递波纹钢和混凝土之间的剪力，使两者形成整体共同受力。

图2显示，混凝土拱圈3内部设有一层沿着混凝土拱圈3圆拱方向的钢筋网5。钢筋网5由多根纵向和横向的钢筋组成，纵向钢筋沿着拱桥的跨度方向，横向钢筋沿着拱桥的宽度方向，横向钢筋位于纵向钢筋下方。钢筋网5帮助混凝土结构承受截面由弯矩产生的拉应力，并抑制混凝土裂缝的发展。钢筋网5的直径和间距根据情况选取并均匀布置。

图2、3显示，混凝土拱圈3在浇筑过程中，利用波纹钢板拱圈2作为下模板，同时可使用多个波纹钢模板12作为上模板，在混凝土拱圈3浇筑完成后，波纹钢模板12可视情况选择拆除或者保留在结构上。

图2、4显示，在拱桥的宽度较大时，可以在拱桥的宽度中间设置一道隔缝结构7，隔缝结构7用于缓解混凝土热胀冷缩引起的温度应力。隔缝结构7沿着混凝土拱圈3的跨度方向，隔缝结构7位于混凝土拱圈3的宽度的中心线上，隔缝结构7将混凝土拱圈3分隔为左右两幅，混凝土拱圈3的左右两幅与隔缝结构7的两侧面浇筑连接。

如果桥面的宽度再大，还可以增加隔缝结构7的数量，数量以保证消除混凝土热胀冷缩对桥面结构的影响为准。

图2、4显示，隔缝结构7由长螺栓8，钢套管9，平钢板10和隔断板11组成。长螺栓8的螺杆穿过波纹钢板向上伸出，钢套管9套在长螺栓8上，多个长螺栓8和钢套管9沿着隔缝结构7的长度方向间隔均布，相邻的钢套管9之间放置隔断板11，钢套管9的外径与隔断板11的厚度相当，每个钢套管9的外侧分别焊接两块平钢板10，两块平钢板10平行相对，两块平钢板10内侧板面夹紧隔断板12。两块平钢板10的外侧板面、隔断板11的外侧板面分别与隔缝结构7两侧的混凝土拱圈3浇筑连接。

隔断板12为具有一定弹性的木板，或聚乙烯泡沫板，或聚氨酯泡沫板，可以在混凝土热胀冷缩时进行伸缩。