新型廊桥复合钢结构及建造方法与流程

本发明涉及一种桥梁钢结构，具体地说是新型廊桥复合钢结构及建造方法。

背景技术：

廊桥是湖南、贵州两省山区少数民族居住地的一种跨河桥梁结构特色建筑物，以往的廊桥桥体均采用砌石块或混凝土结构，桥体上部为少数民族特色建筑物。

随着我国钢结构桥梁的发展，廊桥桥体和上部特色建筑物逐步由钢结构取代混凝土结构。当前钢结构廊桥桥体的设计有如下几种型式：

1、桁架结构：建筑物一层地面为钢结构廊桥桁架结构下弦，建筑物二层地面为钢结构廊桥桁架结构上弦。缺点：桁架结构重量大，斜撑密布，不利于店面布置和使用；

2、箱形梁结构：采用变截面箱形梁结构，特点是建筑物一层地面坐落在箱型梁上表面，箱形梁结构简单，缺点：构件重量大，山区吊装困难，工程造价高；

3、拱式桁架结构：桁架上弦为建筑物一层地面，缺点：桁架拱中受力最大而截面最小，受力处于最不利状态，结构用钢材多，工程造价高；

4、单侧拱式桁架结构：桁架上弦为建筑物一层地面，单侧拱式桁架结构在拱式桁架结构基础上进行了优化，是现今技术的最高水平，但仍存在桁架拱中受力最大而截面最小、受力处于最不利状态、结构用钢材多，工程造价高等问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的是提供新型廊桥复合钢结构及建造方法，其将桥梁本体嵌入钢结构建筑物之中，桥梁与建筑物相互融合，结构新颖，充分发挥钢结构的优势，达到重量轻造价低，施工便捷，安全系数高。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

新型廊桥复合钢结构，其包括桥梁本体、钢结构建筑物，所述桥梁本体由桥墩、拱桥拱肋、拱桥弦杆组成，所述拱桥拱肋设置若干个，所述拱桥拱肋下弦位置与拱桥弦杆连接，所述拱桥弦杆的两端下方分别设置桥墩，所述钢结构建筑物由均布的立柱、纵梁、横梁搭建的一个立体空间钢结构，所述桥梁本体嵌入钢结构建筑物之中。

进一步地，所述拱桥拱肋与立柱交叉位置须保证拱桥拱肋结构连续。

进一步地，所述钢结构建筑物在每个层面上设置了若干个横向斜撑。

进一步地，所述立柱柱脚轴线布置成约4x4米的间距。

进一步地，所述拱桥拱肋高度与钢结构建筑物高度一致。

进一步地，所述新型廊桥复合钢结构建造方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤一：钢结构建筑物设计

a1、根据施工需要，设计一个位于桥梁上弦表面的钢结构建筑物，将钢结构建筑物立柱柱脚轴线布置成约4x4米的间距；

a2、依据钢结构建筑物层数的要求，设计出各纵梁、横梁，横向斜撑的理论线；

a3、根据设计要求，计算屋面、楼面、隔断、楼梯等固定载荷重量，确定活载荷重量；

a4、纵梁、横梁再设计，将静载和动载叠加，得出每根纵梁和横梁的受力，按建筑规范选择纵梁和横梁的结构尺寸，并计算各梁的重量；

a5、立柱再设计，根据已经得出的纵梁、横梁重量，前期计算的动、静载再次叠加，得出立柱受力大小数值，再根据墙体厚度选择立柱截面尺寸和厚度，并计算出立柱的自身重量；

步骤二：桥梁本体设计

b1、设计一个圆弧拱桥拱肋线，下弦线长度与两桥墩间的距离一致，拱桥拱肋高度与钢结构建筑物高度一致；

b2、计算出的立柱受力，加载到拱桥拱肋上；

b3、根据载荷分析，计算出拱桥拱肋应力，设计拱桥拱肋的截面尺寸；

b4、根据载荷分析，计算出拱桥弦杆应力，设计拱桥弦杆的截面尺寸；

b5、由上综合设计出拱桥拱肋，以及拱桥弦杆的结构图；

步骤三：嵌入搭建

c1、将步骤二设计好的桥梁本体嵌入所述步骤一的钢结构建筑物之中，组合成钢结构廊桥主体建筑，拱桥拱肋与立柱交叉位置必须保证拱桥拱肋结构连续；

c2、用三维软件建模，对c1搭建的结构进行有限元分析，将局部应力较大区域进行加强，再分析。

本发明的优点在于：其将桥梁本体嵌入钢结构建筑物之中，桥梁与建筑物相互融合，结构新颖，跨行业地将桥梁技术融入建筑结构之中，方便工程快捷施工，大大节省钢材用量，可降低成本，充分发挥钢结构的优势，达到重量轻，施工便捷，安全系数高，且左右桥墩不需要设置抗水平推力装置，对于桥头已经存在的建筑物不会构成水平推力推移破坏。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的桥拱结构示意图；

图3为本发明的钢结构建筑物理论线参考图；

图4为本发明的钢结构建筑物理论线俯视图；

图5为本发明的钢建筑物结构示意图；

在图中：

1、桥墩理论线；2、拱桥拱肋；3、立柱；4、纵梁；5、拱桥弦杆；6、横向斜撑理论线；7、横梁。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1至图5所示，新型廊桥复合钢结构，其包括桥梁本体、钢结构建筑物。桥梁本体由桥墩、拱桥拱肋2、拱桥弦杆5组成，拱桥拱肋2设置若干个，在具体实施列中拱桥拱肋2一共设置有2个。拱桥拱肋2下弦位置与拱桥弦杆5连接，拱桥弦杆5的两端下方桥墩理论线1位置分别设置桥墩。

钢结构建筑物由均布的立柱3、纵梁4、横梁7搭建的一个立体空间钢结构，作为优选，立柱3柱脚轴线布置成约4x4米的间距，满足普通店面建筑的开间距离，钢结构建筑物在每个层面上计算得出若干个横向斜撑理论线6，在该位置设置了横向斜撑，保证层面结构的稳定。

此外，桥梁本体嵌入钢结构建筑物之中，拱桥拱肋2与立柱3交叉位置须保证拱桥拱肋2结构连续。图2中符号“h”标识的是拱桥拱肋2的高度，图3中符号“h”标识的是钢结构建筑物的高度，所述两个高度大小一致。

综上，新型廊桥复合钢结构建造方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：钢结构建筑物设计

a1、根据施工需要，设计一个位于桥梁上弦表面的钢结构建筑物，将钢结构建筑物立柱3柱脚轴线布置成约4x4米的间距；

a2、依据钢结构建筑物层数的要求，设计出各纵梁4、横梁7，横向斜撑理论线6；

a3、根据设计要求，计算屋面、楼面、隔断、楼梯等固定载荷重量，确定活载荷重量；

a4、纵梁4、横梁7再设计，将静载和动载叠加，得出每根纵梁4和横梁7的受力，按建筑规范选择纵梁4和横梁7的结构尺寸，并计算各梁的重量；

a5、立柱3再设计，根据已经得出的纵梁4、横梁7重量，前期计算的动、静载再次叠加，得出立柱3受力大小数值，再根据墙体厚度选择立柱3截面尺寸和厚度，并计算出立柱3的自身重量；

步骤二：桥梁本体设计

b1、设计一个圆弧拱桥拱肋2线，下弦线长度与两桥墩间的距离一致，拱桥拱肋2高度与钢结构建筑物高度一致；

b2、计算出的立柱3受力，加载到拱桥拱肋2上；

b3、根据载荷分析，计算出拱桥拱肋2应力，设计拱桥拱肋2的截面尺寸；

b4、根据载荷分析，计算出拱桥弦杆5应力，设计拱桥弦杆5的截面尺寸；

b5、由上综合设计出拱桥拱肋2，以及拱桥弦杆5的结构图；

步骤三：嵌入搭建

c1、将步骤二设计好的桥梁本体嵌入所述步骤一的钢结构建筑物之中，组合成钢结构廊桥主体建筑，拱桥拱肋2与立柱3交叉位置必须保证拱桥拱肋2结构连续；

c2、用三维软件建模，对c1搭建的结构进行有限元分析，将局部应力较大区域进行加强，再分析。

本领域技术人员能够理解，所述钢结构建筑物的具体框架搭建采用的是现有技术，对于其内部具体结构连接此处不再赘述。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。