一种用于拱桥基础的抗推结构的制作方法

本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种用于拱桥基础的抗推结构。

背景技术：

拱桥通常是一种有推力结构，当在软基上建设拱桥时，因地基的承载力不足，为平衡拱座所受的水平推力，现有技术一般采用在拱座上安装群桩基础、阻滑板等抗推措施，或在拱跨两侧的拱座之间设置通长的拉梁，形成拉梁自平衡体系以承受水平推力。在该拉梁自平衡体系中，拉梁可承受全部或部分水平力。

上述现有技术存在如下问题：阻滑板布置易受场地条件制约，且其抗推原理是利用浅层地基土与阻滑板之间的摩阻力抗推，故而在软土层中的应用受限。此外，当拱桥跨越峡谷、深沟等特殊地貌时，对于单孔拱桥，无法在两侧拱座之间设置通长的拉梁；对于多孔拱桥，无法在主拱跨或在每两个相邻的拱座之间连续设置通长的拉梁，这样也就无法形成拉梁自平衡体系。因此，当群桩基础尚不足以提供合理可靠的抗推力时，势必要寻找新的拱桥抗推解决方案。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种用于拱桥基础的抗推结构，该结构足以抵抗拱桥的水平推力，并能够适应特殊场地的布置需求。

本发明提供了一种用于拱桥基础的抗推结构，安装在拱桥上，所述拱桥包括多个拱座，所述抗推结构包括多个拉梁，所述拉梁上设有一根或多根打入土体深处的桩，多个所述拉梁固定在至少一个拱座的内侧。

优选地，所述拉梁的一端固定在所述拱座的内侧，另一端向所述拱桥的中部延伸。

优选地，多个所述拉梁关于所述拱桥的中心线对称布置。

优选地，多根所述桩的顶部沿所述拉梁的轴线间隔地固定在所述拉梁上。

优选地，所述拉梁为分级结构，所述分级结构包括多级次的按从低到高的顺序依次固定连接的梁体，在相邻的两个级次中，一个或多个高级次梁体从低级次梁体的端部由近向远延伸而出。

优选地，所述分级结构关于一级梁体的轴线对称。

优选地，在相邻的两个级次中，高级次梁体的截面面积小于低级次梁体的截面面积。

优选地，所述拉梁采用混凝土制成，且内部设有钢筋、型钢或拉索。

优选地，所述桩为预制桩、钻孔灌注桩或挖孔桩。

本发明的抗推结构主要包括拉梁和桩，拉梁固定在拱座上，桩的顶部固定在拉梁上。当拱座受到水平推力时，拉梁随之受拉力并带动桩，此时紧密分布在桩周围的土体会对桩施加反向的抗推力，桩数量越多，便会有越大范围的土体来提供抗推力。这种抗推结构为拱桥抵抗水平推力提供了一种新的方式，其不受地形影响，可结合地形灵活布置拉梁和桩的位置，通过改变拉梁的结构和调整桩的数量，可以更加充分地利用更大范围的土体一起抵抗水平推力，此外还可以避免位于拱座一侧的部分土体集中受力的情况，降低了土体蠕变的风险，提高了拱座抗推的安全可靠度。

附图说明

图1是本发明应用在单孔拱桥上的主视图；

图2是图1的俯视图(去除拱圈)；

图3是本发明应用在多孔拱桥上的主视图；

图4是图3的俯视图(去除拱圈)；

元件标号说明：

1拱座

11第一拱座

12第二拱座

2拉梁

21第一拉梁

211一级梁体

212二级梁体

213三级梁体

22第二拉梁

31第一拱圈

32第二拱圈

4桩

5地面线

a平行于x轴方向的中心线

b平行于y轴方向的中心线

c平行于z轴方向的中心线

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图1所示为本发明应用在单孔拱桥上的主视图，在以下的描述中，以图1中的附图作为方向的参考基础，在图1中，垂直于视图纸面朝外为前方向，垂直于视图纸面朝内为后方向，沿视图纸面向上为上方向，沿视图纸面向下为下方向，沿视图纸面朝右为右方向，沿视图纸面朝左为左方向，其中，定义上下方向为z轴，左右方向为x轴，前后方向为y轴。在对其他视图描述时，以图1所确定的方向作为基础。

本发明提供了一种用于拱桥基础的抗推结构，该结构可以应用在单孔或多孔拱桥上。如图1所示，单孔拱桥包括第一拱圈31，以及一组对称设置的拱座1，第一拱圈31的两端分别固定在这两个拱座1上。该抗推结构包括多个固定在拱座1内侧的拉梁2，这里的内侧指的是拱座1靠近拱桥中部的一侧，即将拉梁2布置在拱座1所受水平推力的相反方向。每个拉梁2上设有一根或多根打入土体深处的桩4。当拱座1受到水平推力时，固定在拱座1上的拉梁2受到拉力并带动桩4，此时桩4周围的土体会对桩4施加反向的抗推力，桩4的数量越多，分布面积越大，便会有越大范围的土体来提供抗推力。整个抗推结构可以为对称结构，关于拱桥中平行于x轴方向的中心线a、平行于y轴方向的中心线b以及平行于z轴方向的中心线c对称，保证拱桥的受力平衡；当两个拱座1所处的场地情况不一致时，比如一处为软质土，另一处为坚硬岩石，整个抗推结构也可以为非对称结构，只在设置于软质土中的拱座1上固定多个拉梁2，因此拉梁2的数量、倾斜角度、长度以及在拱座1上的排布位置均可以根据安装现场的土地形貌、土质、施工需要等进行调整。

在本发明的一个具体实施例中，拉梁2采用混凝土制成，且内部设有钢筋、型钢或拉索。桩4承受水平力为主，种类不受限制，可采用预制桩、钻孔灌注桩或挖孔桩等，且顶部与拉梁2固定连接。拉梁2可采用常规的杆件结构，一端固定在拱座1的内侧，另一端向拱桥的中部延伸，优选地采用变截面结构，其中固定在拱座1内侧的一端的截面面积大于另一端的截面面积，变截面的设计有利于节省材料，减轻自重。多个桩4沿拉梁2的轴线间隔地固定在拉梁2上。

考虑到拉梁的受力特征，拉梁2也可以进一步地设置为如图2所示的分级结构，该分级结构包括多级次的按从低到高的顺序依次固定连接的梁体，如依次连接的一级梁体211、二级梁体212和三级梁体213。在相邻的两个级次中，一个或多个高级次梁体从低级次梁体的端部由近向远延伸而出。如图2所示，拉梁2包括一个一级梁体211，一级梁体211的端部延伸出一个或多个二级梁体212，在每个二级梁体212的端部继续延伸出一个或多个三级梁体213，整个分级结构关于一级梁体211的轴线对称。在相邻两个级次的梁体上分别设有桩4，且高级次梁体的截面面积小于低级次梁体的截面面积。采用分级结构，本领域技术人员根据条件和需要决定级次数量，同时为了获得足够的抗推力，通过决定每一级次梁体上连接的高级次梁体的数量，可以合理地提高每根拉梁2上连接的桩4数量和分布面积，从而充分有效地利用更大范围的土体一起抵抗拱座1所受的推力。

如图3和图4所示，本发明的抗推结构应用在多孔拱桥上，多孔拱桥包括从内向外排布的一组第一拱座11和一组第二拱座12，设置在第一拱座11上的为第一拉梁21，固定在两个第一拱座11上的为第一拱圈31(即主拱圈)；设置在第二拱座12上的为第二拉梁22，固定在第一拱座11和第二拱座12上的为第二拱圈32。第一拉梁21和第二拉梁22具体地采用前述的杆件结构，当然也可以采用前述的分级结构。类似地，应用在多孔拱桥上的抗推拱桥可以为对称结构，也可以根据多孔拱桥跨越的不同场地情况调整为非对称结构。

本发明的抗推结构为拱桥抵抗水平推力提供了一种新的方式，其既可以应用在平坦地带，也可以应用在具有深沟或峡谷的特殊地貌中。如图3所示，第一拱圈31跨越了凹陷处，第二拱圈32则位于平坦地带上，本领域技术人员可以根据需要和条件增加与第一拱座11相连接的桩4数量和分布面积，即使第一拱座11相对靠近凹陷处，也能有足够的土体来提供抗推力。而第二拱座12所受水平推力相对较小，周围土体分布也更紧密均匀，因此与第二拱座12相连接的桩4数量便可通过减少第二拉梁22的数量以及每个第二拉梁22上桩4的数量来相应减少。由此可见这种抗推结构不受地形影响，可结合地形灵活布置拉梁和桩的位置，通过改变拉梁的结构和调整桩的数量，更加充分地利用更大范围的土体一起抵抗水平推力，此外可以通过改变拉梁的分布位置和面积，避免位于拱座一侧的部分土体集中受力的情况，降低了土体蠕变的风险，提高了拱座抗推的安全可靠度。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。