用于双层交通的上承式梁-拱组合刚构桥的制作方法

用于双层交通的上承式梁
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拱组合刚构桥
技术领域
1.本发明涉及桥梁工程领域，特别涉及一种200～300m跨度范围内能实现双层交通功能的上承式梁
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拱组合刚构桥。


背景技术：

2.随着城市经济的飞速发展，城市规模的不断扩大，城市道路及轨道交通系统的过江(河)需求也日益增加；另一方面，由于用地规划、航道布置、行洪要求、工程投资、运营管理等多方面综合因素的影响，城市过江(河)通道资源十分有限。而公轨共建跨江桥既解决了城市道路及轨道交通的过江(河)需求，也解决了城市桥位资源有限的矛盾，是一种较为优秀的建设方案。现目前，公轨共建桥主梁绝大部分采用双层钢桁梁形式，存在以下几方面的问题：(1)双层钢桁梁用钢量大，工程造价高；(2)双层钢桁梁结构复杂，设计、施工难度大；(3)双层钢桁梁桥结构振动大，噪音大，对城市周边的居住、商业、休闲等地块影响大；(4)钢结构后期养护工作量巨大，全寿命周期后期维护成本高；(5)公轨分期实施前期资金投入大，资金闲置率高。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种既能实现双层交通功能，又具有降低工程造价、施工便捷、养护方便、降低噪音、节能环保等特点的新型桥型——上承式梁
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拱组合刚构桥。
4.本发明的用于双层交通的上承式梁
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拱组合刚构桥，包括沿纵桥向设置的上弦箱形梁、承托上弦箱形梁的下弦箱形拱和桥墩，城市道路交通位于所述上弦箱梁桥面上，城市轨道交通位于所述上弦箱形梁的上弦梁箱室内；
5.进一步，所述上弦梁箱室为由上弦梁顶板、上弦梁腹板和上弦梁底板构成的单箱单室直腹板等截面结构；
6.进一步，所述下弦箱形拱由下弦拱顶板、下弦拱底板和下弦拱腹板构成截面空心矩形结构；
7.进一步，所述上弦箱形梁于1/4～1/3跨径处与下弦箱形拱竖向固结，下弦箱形拱的下弦拱底板以纵向抛物线线形变化的方式延伸至上弦箱形梁的上弦梁底板；
8.进一步，所述上弦箱形梁、下弦箱形拱和桥墩均两两交汇相互固形成受力三角区，所述受力三角区的角点处倒圆角设置；
9.进一步，所述受力三角区采用双扣索与悬臂浇筑相结合的施工方法形成，包括上层临时施工扣索和下层临时施工扣索，具体步骤为：搭建临时施工塔架并从桥墩两侧向所述上弦箱形梁与下弦箱形拱的合拢处两侧依次对称挂临时扣索；其中，下层临时施工扣索在上弦箱形梁与下弦箱形拱合拢之后的节段依次浇筑时，按照下弦箱形拱两端到中间的顺序依次对称拆索；上层临时施工扣索在上弦箱形梁跨中合拢之后对称拆索；
10.进一步，所述临时施工塔架端采用钢箱锚梁锚固，在所述上弦箱形梁、下弦箱形拱
端采用齿块构造锚固；
11.进一步，所述上弦箱形梁内对应桥墩固结处0#块位置设置横梁，所述下弦箱形拱与上弦箱形梁的合拢处均设置竖向横隔板，位于上弦箱形梁内的竖向横隔板开设有适应轨道交通界限的通孔，所述上弦箱形梁的上弦梁箱室外侧设置外置横隔板；
12.进一步，所述竖向横隔板内布置竖向及横向预应力钢束，所述下弦箱形拱的下弦拱腹板以纵向抛物线线形变化的方式延伸直至与上弦箱形梁的上弦梁腹板，所述下弦箱形拱的下弦拱底板以“燕尾型”构造过渡直至上弦箱形梁的上弦梁底板，所述上弦梁箱室和下弦箱形拱的箱室内腔端部均设置倒直角；
13.进一步，所述桥墩为变截面矩形空心墩并在桥墩空腔中设置有电梯，沿桥墩外侧设置有梯道，在上弦箱形梁与桥墩结合的0#块处设置轨道站台。
14.本发明的有益效果是：本发明公开的用于双层交通的上承式梁
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拱组合刚构桥，在常规连续刚构桥基础上充分融合梁桥与拱桥优点进行创新改良，即在箱梁根部附近设置斜腿拱，对箱梁根部的腹板进行挖空，减轻结构自重、优化结构受力从而增加主梁竖向刚度、减小跨中下挠、进而提高其跨越能力。此双层交通上承式梁
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拱组合刚构桥解决了现目前常规双层钢桁梁桥存在的结构振动大、工程造价高、施工周期长及后期养护量大等诸多问题，具有结构简洁、受力合理、造价经济、建造便捷、使用舒适、养护方便、节能环保等优点，具有较高的经济和社会价值；相比普通刚构桥，上承式梁
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拱组合刚构桥充分发挥梁
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拱组合的优越力学性能将公轨两用混凝土桥的跨度助推到200～300m范围，极大提高了跨越能力；上承式梁
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拱组合刚构桥具有多样的双层交通体系组合形式，具有适应性强、应用广泛的特点，是200～300m跨度范围内值得推荐使用的新型公轨共建桥梁结构。
附图说明
15.下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
16.图1为本发明的一种用于双层交通的上承式梁
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拱组合刚构桥立面布置图；
17.图2为本发明的一种用于双层交通的上承式梁
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拱组合刚构桥标准断面布置图；
18.图3为本发明的一种用于双层交通的上承式梁
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拱组合刚构桥上弦梁与下弦拱融合固结处断面布置图；
19.图4为本发明的一种用于双层交通的上承式梁
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拱组合刚构桥墩梁固结处0#块断面布置图；
20.图5为本发明的一种用于双层交通的上承式梁
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拱组合刚构桥上弦梁与下弦拱合拢处构造细节立面布置图；
21.图6为本发明的一种用于双层交通的上承式梁
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拱组合刚构桥上弦梁与下弦拱合拢处上弦梁1/2顶板和1/2底板一般构造图；
22.图7为本发明的一种用于双层交通的上承式梁
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拱组合刚构桥上弦梁与下弦拱合拢处下弦拱“燕尾型”底板构造图；
23.图8为本发明的一种用于双层交通的上承式梁
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拱组合刚构桥墩梁固结处0#块一般构造图；
24.图9为本发明的一种用于双层交通的上承式梁
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拱组合刚构桥墩梁固结处0#块1/2顶板和1/2底板一般构造图；
25.图10为本发明的一种用于双层交通的上承式梁
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拱组合刚构桥上弦梁与下弦拱合拢前施工挂索布置图；
26.图11为本发明的一种用于双层交通的上承式梁
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拱组合刚构桥上弦梁与下弦拱合拢后施工挂索布置图；
27.图12为本发明的一种用于双层交通的上承式梁
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拱组合刚构桥主梁跨中合拢后施工临时索拆索布置图。
28.图中标记：1—上弦箱形梁，2—下弦箱形拱，3—桥墩，4—基础，5—临时施工塔架，6—临时施工扣索，7—上弦梁顶板，8—上弦梁底板，9—上弦梁腹板，10—下弦拱顶板，11—下弦拱底板，12—下弦拱腹板，13—外置横隔板，14—竖向横隔板，15—上弦梁与下弦拱融合处“燕尾型”底板。
具体实施方式
29.本实施例的用于双层交通的上承式梁
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拱组合刚构桥，包括沿纵桥向设置的上弦箱形梁1、承托上弦箱形梁1的下弦箱形拱2和桥墩3，城市道路交通位于所述上弦箱梁桥面上，城市轨道交通位于所述上弦箱形梁1的上弦梁箱室内；桥墩3锚固于基础4上。在所述上弦箱形梁1桥面上布置城市道路交通系统及人行走行系统，在所述上弦梁箱室内布置城市轨道交通系统，通过设置双幅桥来实现双向交通；解决了现目前常规双层钢桁梁桥存在的结构振动大、工程造价高、施工周期长及后期养护量大等诸多问题，具有结构简洁、受力合理、造价经济、建造便捷、使用舒适、养护方便、节能环保等优点，具有较高的经济和社会价值；相比普通刚构桥，上承式梁
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拱组合刚构桥充分发挥梁
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拱组合的优越力学性能将公轨两用混凝土桥的跨度助推到200～300m范围，极大提高了跨越能力。
30.本实施例中，所述上弦梁箱室为由上弦梁顶板7、上弦梁腹板9和上弦梁底板8构成的单箱单室直腹板等截面结构；所述下弦箱形拱2的箱室由下弦拱顶板10、下弦拱底板11和下弦拱腹板12构成截面空心矩形结构；路面或者轨道交通承轨台直接设置在所述上弦箱形梁1的上弦梁底板8上，箱室内轨道界限按照轨道交通隧道断面界限要求控制，满足接触线网、检修线网等设施的空间要求。所述上弦梁采用直腹板单箱单室混凝土结构，腹板顶底部均设置承托，箱室内腔高度保持不变，以保证内腔轨道交通系统行走的平顺性；所述下弦拱为空心矩形截面构造，截面宽度与所述上弦梁底板8宽度相同；所述桥墩3采用变截面矩形空心墩，横桥向截面宽度保持不变，且与所述上弦梁底板8宽度相同。解决了常规连续刚构桥存在的跨中下挠、腹板开裂的问题，同时具有降低工程造价、施工便捷、养护方便、降低噪音、节能环保、双层交通适应性强等优点，是200～300m跨度范围内值得推荐使用的新型公轨共建桥梁结构。
31.本实施例中，所述上弦箱形梁1于1/4～1/3跨径处与下弦箱形拱2竖向固结，下弦箱形拱2的下弦拱底板11以纵向抛物线线形变化的方式延伸至上弦箱形梁1的上弦梁底板8。
32.本实施例中，所述上弦箱形梁1、下弦箱形拱2和桥墩3均两两交汇相互固形成受力三角区，所述受力三角区的角点处倒圆角设置；增大主梁竖向刚度、减小跨中下挠，此技术方案解决了常规连续刚构桥存在的跨中下挠、腹板开裂的问题。在受力三角区的角点处倒圆角设置可以避免局部应力集中现象。
33.本实施例中，所述受力三角区采用双扣索与悬臂浇筑相结合的施工方法形成，包括上层临时施工扣索6和下层临时施工扣索6，具体步骤为：搭建临时施工塔架5并从桥墩3两侧向所述上弦箱形梁1与下弦箱形拱2的合拢处两侧依次对称挂临时扣索；其中，下层临时施工扣索6在上弦箱形梁1与下弦箱形拱2合拢之后的节段依次浇筑时，按照下弦箱形拱2两端到中间的顺序依次对称拆索；上层临时施工扣索6在上弦箱形梁1跨中合拢之后对称拆索，所述临时施工塔架5端采用钢箱锚梁锚固，在所述上弦箱形梁1、下弦箱形拱2端采用齿块构造锚固；上弦箱形梁1与下弦箱形拱2采用双层扣索辅助悬臂浇筑施工，施工过程中所述下弦箱形拱2浇筑要多于上弦箱形梁1浇筑两个节段，挂索对称张拉；所述上弦箱形梁1与所述下弦箱形拱2在融合固结前临时锚固；所述下层施工临时扣索6在上弦梁与下弦拱融合固结后的节段浇筑过程中按照由两端到中间的顺序依次对称拆索；所述上层施工临时扣索在整个主梁跨中合拢之后对称拆索。所述施工临时塔架锚固端采用钢锚箱锚固，上弦梁及下弦拱端采用齿块锚固。
34.本实施例中，所述上弦箱形梁1内对应桥墩3固结处0#块位置设置横梁，所述下弦箱形拱2与上弦箱形梁1的合拢处均设置竖向横隔板14，位于上弦箱形梁1内的竖向横隔板14开设有适应轨道交通界限的通孔，所述上弦箱形梁1的上弦梁箱室外侧设置外置横隔板13；在固结处外侧采用圆弧倒角，内侧采用直角倒角。上弦形箱梁与桥墩3融合固结处的0#块位置设置两道竖向横隔板14，竖向横隔板14在纵桥向位置与桥墩3壁对齐，且厚度与桥墩3壁厚等厚，为保证轨道交通系统界限要求，对所述竖向横隔板14按照满足轨道交通界限要求开孔处理，并在竖向横隔板14对应的箱梁外侧设置外隔板13，以此增加抗剪面积及抗扭刚度。竖向横隔板14的结构和安装位置与现有技术中横隔板14相同，此处不再一一赘述。
35.本实施例中，所述竖向横隔板14内布置竖向及横向预应力钢束，所述下弦箱形拱2的下弦拱腹板12以纵向抛物线线形变化的方式延伸直至与上弦箱形梁1的上弦梁腹板9，所述下弦箱形拱2的下弦拱底板11以“燕尾型”构造15过渡直至上弦箱形梁1的上弦梁底板8，所述上弦梁箱室和下弦箱形拱2的箱室内腔端部均设置倒直角；
36.本实施例中，所述桥墩3为变截面矩形空心墩并在桥墩3空腔中设置有电梯，沿桥墩3外侧设置有梯道，在上弦箱形梁1与桥墩3结合的0#块处设置轨道站台。横桥向截面宽度保持不变，且与所述上弦梁底板8宽度相同。桥墩3采用变截面矩形空心墩且横桥向截面宽度保持不变，且与所述上弦梁底板8宽度相同。此新型组合桥具有适应性广的特点；在用地资源紧张，对环境要求严格的重要区域，可实现“人行景观平台+轨道交通+轨道站点”新型组合形式；可实现“道路交通+管线桥”新型组合形式，此新型组合形式中所述上弦梁顶板平面布置城市道路交通体系，所述上弦梁箱室内设计为轨道交通系统各种供水、供电、供气的管线过江系统。
37.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。