一种波纹钢与混凝土组合双曲拱桥及其制作方法与流程

本发明属于桥梁结构技术领域，具体涉及一种波纹钢与混凝土组合双曲拱桥及其制作方法。

背景技术：

传统的混凝土双曲拱桥拱圈各构件之间连接薄弱，桥跨结构整体性较差，双曲拱结构普遍存在承载能力低、开裂严重等问题；传统的覆土波纹钢涵洞跨径较小，且以素土回填，填土较厚的同时承载力也难以保证。

拱桥护栏多采用木结构和钢结构，木结构的耐久性差，易于出现虫蛀和风化腐蚀现象；喷漆钢结构外部的喷漆容易因为行人或车辆摩擦而脱落，钢筋裸漏在大气中，易于锈蚀。这类护栏影响行车的安全性以及舒适性，后期的维护不便，维护费用高。

传统的钢筋混凝土拱桥施工时，需要现场架设大量支架及支护模板，工作量大且工期长，施工质量难以保证。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种波纹钢与混凝土组合双曲拱桥及其制作方法。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种波纹钢与混凝土组合双曲拱桥，包括拱桥主体结构，所述拱桥主体结构包括对应拱桥尺寸的波纹钢拱圈，所述波纹钢拱圈上焊接有若干个圆柱头焊钉，所述波纹钢拱圈上浇筑有混凝土拱板，所述混凝土拱板上覆设稻草加筋土，所述稻草加筋土上覆设有桥面板混凝土层，所述桥面板混凝土层上覆设有沥青层，所述沥青层上沿波纹钢拱圈延伸方向的两侧均匀安装有护栏。

进一步的，所述圆柱头焊钉在波纹钢拱圈上的波谷中均匀排布。

进一步的，所述混凝土拱板的厚度为20cm。

进一步的，所述稻草加筋土是稻秸秆与素土拌合而成。

进一步的，所述护栏的内部为镀锌钢筋，所述护栏的外部为竹材。

一种波纹钢与混凝土组合双曲拱桥的制作方法，包括以下步骤：

a：对软基换填后加固，并夯实紧密，保证地基承载力达到建筑要求；

b：在工厂预制波纹钢拱圈的同时，在造桥现场浇筑u型桥台，并在波纹钢拱圈与桥台搭接的位置预留预埋件，所述预埋件为镀锌的钢板结构，且所述预埋件上开设有两排对应波纹钢拱圈中波谷位置的孔洞；

c：在工厂提前在波纹钢拱圈上焊接圆柱头焊钉，整体吊装波纹钢拱圈精确对位架设，并通过螺栓将波纹钢拱圈与预埋件的孔洞配合连接，后做防水处理；

d：绑扎混凝土拱板钢筋，以波纹钢拱圈为底模板，架设四周支护模板，对称分段浇筑混凝土拱板；

e：养护28天后，用回弹仪测定混凝土拱板的强度，达到标准强度的75％以上，拆除四周支护模板，分层回填压实稻草加筋土；

f：布置桥面钢筋网，架设四周支护模板，浇筑桥面板混凝土；

g：待桥面板混凝土达到建桥要求后，安装护栏附属设施；

h：浇筑沥青层，完成桥面铺装。

本发明的有益效果为：

本发明利用波纹钢特殊的截面形式增大截面面积与抗弯刚度，使之具有较高的承载能力和稳定性；而且波纹钢具有轻质高强、耐久性好、亦可充当施工模板等诸多优点。利用波纹钢与混凝土组合结构替代传统混凝土双曲拱桥中的拱波，增大跨径变成一种刚性结构，可巧妙省去拱肋、拉杆等构件，同时使得拱圈无论在纵向和横向均为一个整体，有效提升桥梁的整体性能，改善了传统双曲拱桥中构件连接薄弱、开裂严重、整体性差等问题。利用稻草加筋土代替素土，秸秆纤维可有效提升土体抗剪强度，增强土体填料密实性；护栏中的钢筋用竹材包裹起来，避免钢筋直接暴露在空气中，减缓了钢筋的锈蚀，且竹材易于维修替换，提高行车安全性以及舒适性。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明分层结构示意图；

图3是本发明立体拆分结构示意图；

图4是本发明中波纹钢拱圈的结构示意图；

图5是本发明中预埋件的结构示意图；

图6是本发明中护栏的结构示意图。

附图标记说明：

1-波纹钢拱圈、2-圆柱头焊钉、3-混凝土拱板、4-稻草加筋土、5-桥面板混凝土层、6-沥青层、7-护栏、8-竹材、9-镀锌钢筋、10-预埋件。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

本发明一种波纹钢与混凝土组合双曲拱桥，包括拱桥主体结构，拱桥主体结构包括波纹钢拱圈1，波纹钢拱圈1上焊接有若干个圆柱头焊钉2，圆柱头焊钉2在波纹钢拱圈1上的波谷中均匀排布。波纹钢拱圈1上浇筑有20cm厚的混凝土拱板3，可以将跨径提升到15cm以上，同时承载能力提升2倍以上。混凝土拱板3上覆设稻草加筋土4，稻草加筋土4是稻秸秆与素土拌合而成。与覆素土相比，在无粘性土中掺入纤维进行加筋后，可以有效提升土体抗剪强度。稻草加筋土4上覆设有桥面板混凝土层5，桥面板混凝土层5上覆设有沥青层6，沥青层6上沿波纹钢拱圈1延伸方向的两侧均匀安装有护栏7。护栏7的内部为镀锌钢筋9，护栏7的外部为竹材8，形成钢筋的二次保护，延缓钢筋锈蚀，增强其耐久性。

一种波纹钢与混凝土组合双曲拱桥的制作方法，包括以下步骤：

a：对软基换填后加固，并夯实紧密，保证地基承载力达到常规建筑要求；

b：在工厂预制波纹钢拱圈1，采用q345波纹钢，其有三种形式，分别为7h、8h、9h型，将波纹钢按一定顺序采用40cr高强镀锌螺纹螺栓拼接，并在波纹钢上焊接圆柱头焊钉2，同时，在造桥现场浇筑u型桥台，并在波纹钢拱圈1与桥台搭接的位置预留预埋件10，预埋件10为镀锌的钢板结构，且预埋件10上开设有两排对应波纹钢拱圈1中波谷位置的孔洞；

c：整体吊装波纹钢拱圈1，精确对位架设，并通过螺栓将波纹钢拱圈1与预埋10的孔洞配合连接，后做防水处理；

d：绑扎混凝土拱板3钢筋，以波纹钢拱圈1为底模板，架设四周支护模板，对称分段浇筑混凝土拱板3，养护28天后拆除模具；

e：养护28天后，用回弹仪测定混凝土拱板3的强度，达到标准强度的75％以上，拆除四周支护模板，在混凝土拱板3上覆设稻草加筋土4，稻草加筋长度为15mm，质量加筋率为0.20％，筋材形状为四分之一状，并采用sh胶浸泡和防腐处理，分层回填压实稻草加筋土，每层回填土高度为40cm，回填土的压实度不应小于95％；

f：布置桥面钢筋网，架设四周支护模板，浇筑桥面板混凝土5；

g：待桥面板混凝土5达到标准建桥要求后，安装栏杆等附属设施；

h：浇筑沥青层6，完成桥面铺装。

本发明可采用的拱桥的拱圈尺寸为：拱轴系数为3.142，矢跨比为1/6，计算跨径为15.257m。如图4所示，本发明可采用的波纹钢尺寸为：厚度为150mm，相邻波峰的距离为400mm，波峰处的圆弧半径为80mm，波峰与波谷之间的直线连接部分长度为17.9mm。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种波纹钢与混凝土组合双曲拱桥，包括拱桥主体结构，拱桥主体结构包括波纹钢拱圈，波纹钢拱圈上覆设有混凝土拱板。混凝土拱板上覆设稻草加筋土，稻草加筋土上覆设有桥面板混凝土层，桥面板混凝土层上覆设有沥青层，沥青层上沿波纹钢拱圈延伸方向的两侧均匀安装有护栏。本发明还公开了该拱桥的制作方法，本发明利用波纹钢与混凝土组合结构替代传统混凝土双曲拱桥中的拱波，增大跨径变成一种刚性结构，同时使得拱圈无论在纵向和横向均为一个整体，有效提升桥梁的整体性能，改善了传统双曲拱桥中构件连接薄弱、开裂严重、整体性差等问题。

技术研发人员：刘荣;雷笑;唐晨;司朋举;白峰源;田帅;陈泽
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2019.03.11
技术公布日：2019.05.28