一种空腹双折线形人行桥梁的桥跨组件的制作方法

本发明涉及建筑及人行桥梁领域，尤其是涉及一种空腹双折线形人行桥梁的桥跨组件。

背景技术：

传统上，桥梁结构体系有四种：梁式桥、拱桥、悬索桥、刚构桥。近现代随着建筑材料和设计技术的发展，在四大桥梁类型的基础上衍生出了一些新型的桥梁体系。如斜拉桥、悬带桥等。

按桥梁的桥跨结构数量分，可以分为单跨、两跨、三跨、多跨等。桥梁桥跨数量越少，需要的下部的桥墩就越少，由于桥墩会影响航道通行，且其施工一般在水下，施工昂贵，作业困难且风险较大。在经济技术条件允许的条件下，一般希望使用尽可能大的跨度和尽可能少的桥跨数量实现跨越。

桥梁的平面设计有时并不是自由的，需要考虑桥梁两端道路的走向或景观的需求。如果两端道路走向不能完全正对，就需要采用曲线桥或折线桥。曲线桥在竖向荷载下的特征是会在梁体中产生扭矩，可能使桥体扭转产生路面不平整或者倾覆的问题。为了使桥梁能够适应两端道路走向不能完全正对的情况，需要对桥跨进行设计，使桥跨的出现弯折，进而改变整个桥梁的走向。而一般桥梁对这些出于交通或景观考虑的曲线桥并不能很好适应。往往需要调整交通功能或景观迁就桥梁的设计，导致功能或外观受到一定影响。

而对于人行桥梁，通常而言，河道中央景观比较开阔，气流条件好，给人的感受比较舒适，行人在桥梁中央驻留的可能性大，建筑设计上有时希望在跨中设置景观平台，但传统桥梁结构如需要设置平台，只能从侧面悬挑，给主体结构带来倾覆等额外负担。

对于桥梁，桥跨是其的基本组件，需要设计桥跨组件，将该桥跨组件应用于桥梁中，提高人性桥梁的稳定性，并且能够实现局部弯折，进而改变桥梁走向，适应各种设计环境的需求。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种空腹双折线形人行桥梁的桥跨组件，可以将本发明的空腹双折线形人行桥梁的桥跨组件作为桥跨应用于桥梁中，作为桥梁中的一段结构。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种空腹双折线形人行桥梁的桥跨组件，该桥跨组件的两端与桥墩或桥台连接，该桥跨组件包括两个在竖直方向设有转折的折梁，该两个折梁上下交叉重叠布置；所述两个折梁的上部转折点之间设有搭板，所述两个折梁与所述搭板形成桥面；两个折梁重叠部分以及所述搭板与设于所述搭板下方的折梁之间通过腹杆连接。

所述两个折梁呈相互旋转对称或近似旋转对称布置。

所述折梁在竖直方向上设有两个转折，两个转折处之间的距离为所述折梁长度的0.2～0.4倍。

所述两个折梁上在水平方向设有两处转折，使两个折梁的交叉处部分重叠或者不发生重叠；所述桥面为双折线平面。

所述搭板的两边形成观景平台，该观景平台与所述折梁固定连接。本发明中景观平台由其下方的折梁支撑，无需设计侧面悬挑，有利于保持桥梁主体结构的稳定。

水平方向上，两个转折处之间的距离为所述折梁长度的0.2～0.4倍。

所述折梁选自箱梁、密肋梁或π形梁。

所述腹杆竖直安装于所述两个折梁之间或所述搭板与设于所述搭板下方的折梁之间。

该空腹双折线形人行桥梁的桥跨组件为三跨连续梁组件；在竖直方向上，所述两个折梁的下部转折点与桥墩连接。

本发明还提供了一种空腹双折线形人行桥梁的桥跨组件的设计方法，包括以下步骤：

(1)设计桥面结构、折梁结构、折梁纵断面和折梁横断面；

(2)核算桥梁强度、刚度、稳定性、抗倾覆性能、抗震性能和施工过程参数；

(3)若步骤(3)中计算得出抗震性能不符合设计要求的结论，则在所述空腹双折线形人行桥梁的桥跨组件上添加阻尼器，减小桥梁振动。

本发明还提供了一种空腹双折线形人行桥梁的桥跨组件的施工方法，包括以下步骤：

(1)加工制作折梁、腹板和搭板零部件，制作零部件时，考虑所述桥梁起拱量，该起拱量等于所述桥梁载和0.5倍活荷载之和作用下的桥梁挠度；

(2)将所述折梁分为2～3段，对每段折梁进行分段焊接加工；

(3)将两个步骤(2)中焊接完成的折梁分别安装于两岸的支座上；

(4)将安装于两岸的支座上的折梁在河道中合龙，施工卸载，完成安装。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)折梁的竖直方向设有两个转折点，并且桥梁较差重叠设计，这种结构梁桥本来是依靠自身截面抗弯，但两部分梁桥重叠在一起使得两道梁共同工作，互相支承，整体形成空间空腹桁架，两梁分别作为桁架上弦和下弦，由两个梁体整体协同抗弯，大大提升了结构的刚度，因此，对于大跨度折线桥具有较好的平面内刚度与平面外刚度；

(2)折梁的水平方向设计两个转折点，使得到的桥梁能够适应双折线形状的桥面走线；

(3)扭转平衡，两折线形的桥上下梁体旋转对称，可以互相平衡折线桥线形引起的扭转；

(4)对支座和基础的水平力小，在本发明优化的设计参数情况下，本发明桥梁为连续梁桥体系，对两侧的桥墩桥台可以实现零水平力，降低桩基造价；

(5)设计与弯矩形状一致，内力较为均匀，有利于在维持较高结构效率的同时统一构件截面，降低采购、加工的成本；

(6)桥上视野开阔。由于受力结构主要在下部，桥面以上无任何结构物遮挡视野，相比悬索桥、斜拉桥、上承式拱桥等其他桥型，可以有更开阔的景观和视野；

(7)具有景观平台空间，且景观平台结构为桥体主要承重结构的一部分，不会对桥跨结构造成额外负担。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例1的主视方向分解结构示意图；

图3为实施例1的分解结构示意图；

图4为实施例2的结构示意图；

图5为实施例2的俯视方向分解结构示意图；

图6为实施例2的主视方向分解结构示意图；

图7为实施例2中折梁连接关系示意图；

图8为实施2的装配结构示意图；

图9为实施例2中的桥梁使用状态变形图；

图中，1为第一折梁，2为第二折梁，3为腹杆，4为搭板，5为腹杆及横隔板组件，h0为设计常水位，h1为设计高水位，h2为设计低水位。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

一种空腹双折线形人行桥梁的桥跨组件，包括第一折梁1、第二折梁2、腹杆3和搭板4，如图1所示；第一折梁1和第二折梁2为在竖直方向设有两处转折的折梁，如图2和图3所示，竖直方向上，两个转折处之间的距离为所述折梁长度的0.3倍，并且两个折梁上下交叉重叠布置；所述两个折梁的上部转折点之间设有搭板，所述两个折梁与所述搭板形成桥面；两个折梁重叠部分以及所述搭板与设于所述搭板下方的折梁之间通过腹杆连接，并且腹杆竖直安装于所述两个折梁之间或所述搭板与设于所述搭板下方的折梁之间；两个折梁呈相互旋转对称或近似旋转对称布置；两个折梁均为箱梁；本实施例的空腹双折线形人行桥梁的桥跨组件即三跨连续梁组件。

本实施例的设计方法包括以下步骤：

(1)设计桥面结构、折梁结构、折梁纵断面和折梁横断面；

(2)核算桥梁强度、刚度、稳定性、抗倾覆性能、抗震性能和施工过程参数；

(3)若步骤(3)中计算得出抗震性能不符合设计要求的结论，则在所述空腹双折线形人行桥梁的桥跨组件上添加阻尼器，减小桥梁振动。

本实施例的施工方法包括以下步骤：

(1)加工制作折梁、腹板和搭板零部件，制作零部件时，考虑所述桥梁起拱量，该起拱量等于所述桥梁载和0.5倍活荷载之和作用下的桥梁挠度；

(2)将所述折梁分为2～3段，对每段折梁进行分段焊接加工；

(3)将两个步骤(2)中焊接完成的折梁分别安装于两岸的支座上；

(4)将安装于两岸的支座上的折梁在河道中合龙，施工卸载，完成安装。

实施例2

一种空腹双折线形人行桥梁的桥跨组件，包括第一折梁1、第二折梁2、腹杆3和搭板4，如图4所示。第一折梁1和第二折梁2为在竖直方向设有两处转折的折梁，如图6所示，在水平方向上也设有两处弯折，如图5所示，竖直方向上，两个转折处之间的距离为所述折梁长度的0.2倍；水平方向上，两个转折处之间的距离为所述折梁长度的0.2倍；水平方向的两处转折，使两个折梁的交叉处部分重叠，如图7所示。在两个折梁的上部转折点之间设置搭板，所述两个折梁与所述搭板形成桥面，由于两个折梁在中间部分没有完全重叠，此时折梁和搭板形成的桥面或者人行通道为双折线形状的桥面走线；并且由于两个折梁中间部分具有两边突出的主梁结构，该主梁结构可以支撑较宽的搭板，使得搭板两边自然而然形成景观平台，该景观平台由在其下部的折梁进行支撑；两个折梁重叠部分以及所述搭板与设于所述搭板下方的折梁之间通过腹杆连接，并且腹杆竖直安装于所述两个折梁之间或所述搭板与设于所述搭板下方的折梁之间；两个折梁呈相互旋转对称或近似旋转对称布置；本实施例中折梁选择为π形梁，并且该空腹双折线形人行桥梁的桥跨组件为三跨连续梁组件。

实施例3

一种空腹双折线形人行桥梁的桥跨组件，包括第一折梁、第二折梁、腹杆和搭板。第一折梁和第二折梁为在竖直方向设有一次转折的折梁，在水平方向上设有两处弯折，竖直方向上，两个转折处之间的距离为所述折梁长度的0.4倍；水平方向上，两个转折处之间的距离为所述折梁长度的0.4倍；水平方向的两处转折，使两个折梁的交叉处部分重叠。在两个折梁的上部转折点之间设置搭板，所述两个折梁与所述搭板形成桥面，由于两个折梁在中间部分没有完全重叠，此时折梁和搭板形成的桥面或者人行通道为双折线形状的桥面走线；并且由于两个折梁中间部分具有两边突出的主梁结构，该主梁结构可以支撑较宽的搭板，使得搭板两边自然而然形成景观平台，该景观平台由在其下部的折梁进行支撑；两个折梁重叠部分以及所述搭板与设于所述搭板下方的折梁之间通过腹杆及横隔板5连接，并且腹杆竖直安装于所述两个折梁之间或所述搭板与设于所述搭板下方的折梁之间；两个折梁呈相互旋转对称或近似旋转对称布置；本实施例中折梁选择为密肋梁。

将该三跨连续梁结构作为河道桥梁进行应用，如图8所示，该三跨连续梁结构全长46m，主跨30m，由于景观设计要求河道中央设置观景平台，设计为三跨连续梁桥，主跨采用本发明的结构，其中采用密肋梁作为主梁，采用h形钢作为腹杆。经计算，恒荷载和0.5倍活荷载下的挠度约25mm，通过施工过程或加工阶段的预起拱25mm可以使正常使用时的桥面基本平直。经过其余复核，桥梁强度、变形、稳定性都可以得到保证，并且设计该桥梁组件时，需要考虑设计高水位h1、设计常水位h0以及设计低水位h2的情况。由于桥梁计算舒适度足够，不需设置振动控制的阻尼器，将三跨桥梁分段运送到河岸后拼装吊装到位，在河中焊接，完成建造。

对该三跨连续梁结构计算桥梁在使用状态的变形情况，如图9所示，图中颜色越暗表示变形越大，该桥梁的两端位移小于中间部分位移；具体地，本实施例中的桥梁结构两端的位移仅为0～9mm，形变较小；中部形变大于两个端部处的形变，最高形变位移为117mm；整体来看，本发明在使用状态下形变较小，结构稳固，对两端桥墩上支座和基础的水平力小。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。