一种钢管混凝土拱桥

1.本发明属于桥梁技术领域，尤其涉及一种钢管混凝土拱桥。


背景技术：

2.拱桥是向上凸起的曲面，其最大主应力沿拱桥曲面作用。随着我国桥梁工程的不断发展，人们对桥梁的要求除了坚固耐用，便于通行外，对桥梁的施工工期以及施工期间人力物力的耗费也逐渐重视。
3.传统的拱桥是钢筋混凝土结构，其需要在施工现场用钢筋搭建拱形桥结构，然后浇筑混凝土，施工繁琐，耗费人力物力。
4.可见，需要一种新型的拱桥结构，以解决现有技术中施工繁琐，耗费人力物力的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的在于提供一种钢管混凝土拱桥，旨在解决现有技术中施工繁琐，耗费人力物力的技术问题。
6.本发明实施例是这样实现的，所述钢管混凝土拱桥包括拱肋、固定在所述拱肋上的桥面结构以及拱脚座；所述拱肋用于承载所述桥面结构，所述拱肋包括第一主拱肋、第二主拱肋以及横撑结构，所述第一主拱肋和所述第二主拱肋沿桥面宽度方向平行设置且均为拱形结构，所述横撑结构固定连接在所述第一主拱肋和所述第二主拱肋之间；所述拱脚座用于支撑所述拱肋，所述拱脚座分别设置在所述第一主拱肋和所述第二主拱肋的两端，所述拱脚座包括拱座以及设置在所述拱座上的拱脚，所述拱脚用于将拱肋与所述拱脚座连接。
7.优选地，所述横撑结构与所述第一主拱肋和所述第二主拱肋垂直设置。
8.优选地，所述拱肋还包括第三主拱肋和第四主拱肋，所述第三主拱肋和所述第四主拱肋分别设置在所述第一主拱肋和所述第二主拱肋的下方，且所述第一主拱肋和所述第三主拱肋之间以及所述第二主拱肋和所述第四主拱肋之间还设置有至少两个竖撑结构，且相邻两个所述竖撑结构倾斜方向相反设置。
9.优选地，所述第一主拱肋、所述第二主拱肋、所述第三主拱肋、所述第四主拱肋以及所述横撑结构和所述竖撑结构均为钢管结构，且所述钢管结构中灌注有混凝土。
10.优选地，所述拱座上设置有安装槽，所述拱脚通过角度调节机构设置在所述安装槽中，所述角度调节机构用于在使所述拱脚与所述拱肋对接时调节所述拱脚的倾斜角度，所述安装槽用于在所述拱脚与所述拱肋对接后填充混凝土。
11.优选地，角度调节机构包括铰接件、弹簧、螺杆、螺纹锁紧件以及设置在所述拱脚上的通孔；所述铰接件用于将拱脚的一端与拱座铰接连接；
所述螺杆一端固定在所述拱座上，另一端穿过所述通孔，所述弹簧套设在所述螺杆上，所述螺纹锁紧件设置在所述螺杆的自由端且满足通过旋转所述螺纹锁紧件靠近或者远离所述弹簧能够压缩或者释放所述弹簧，从而调节所述拱脚的倾斜角度。
12.优选地，所述拱脚和所述拱肋之间还设置有定位机构，所述定位机构用于在拱脚与拱肋对接时使对齐。
13.优选地，所述定位机构包括设置在所述拱脚上的第一定位孔、设置在所述拱肋上的第二定位孔以及连接所述第一定位孔和所述第二定位孔的定位件。
14.优选地，所述桥面结构包括桥面板和桥面铺装层；所述桥面板采用超高性能纤维增强混凝土板，且所述桥面板中设置有钢筋网；所述桥面铺装层设置在所述桥面板的上表面，所述桥面铺装层从下至上依次设置有豆石混凝土层和花岗岩火烧板层。
15.优选地，述钢管混凝土拱桥还包括设置在拱桥上的走廊结构，所述走廊结构包括支撑结构和围护结构；所述支撑结构固定安装在所述拱肋上，所述围护结构采用玻璃纤维增强混凝土材质。
16.本发明实施例提供的一种钢管混凝土拱桥，通过将拱桥分为拱肋、桥面结构以及拱脚座三个模块，拱肋和拱脚座可以提前制作完成然后运输到施工现场将拱肋与拱脚座上的拱脚连接，再铺设桥面结构，简化施工工艺，节省人力物力。
附图说明
17.图1为本发明实施例提供的一种钢管混凝土拱桥的结构示意图；图2为本发明实施例提供的第一主拱肋、第二主拱肋与横撑结构配合的结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种钢管混凝土拱桥沿桥面宽度方向的剖视图；图4为本发明实施例提供的一种设置有第三主拱肋、第四主拱肋以及竖撑结构的拱肋的结构示意图；图5为本发明实施例提供的一种拱脚座的结构示意图；图6为本发明实施例提供的一种设置有挂耳的拱脚的结构示意图；图7为本发明实施例提供的一种定位机构的结构示意图；附图中：1、拱肋；11、第一主拱肋；12、第二主拱肋；13、第三主拱肋； 15、横撑结构；16、竖撑结构；21、桥面板；22、豆石混凝土层；23、花岗岩火烧板层；3、拱脚座；31、拱座；32、拱脚；33、安装槽；34、铰接件；35、螺杆；36、弹簧；37、螺纹锁紧件；38、挂耳；381、通孔 39、定位件；41、支撑结构；42、围护结构。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
20.如图1
‑
3所示，为本发明实施例提供的一种钢管凝土拱桥的结构示意图，所述钢管
混凝土拱桥包括拱肋1、固定在所述拱肋上的桥面结构以及拱脚座3；所述拱肋1用于承载所述桥面结构，所述拱肋1包括第一主拱肋11、第二主拱肋12以及横撑结构15，所述第一主拱肋11和所述第二主拱肋12沿桥面宽度方向平行设置且均为拱形结构，所述横撑结构15固定连接在所述第一主拱肋11和所述第二主拱肋12之间；所述拱脚座3用于支撑所述拱肋1，所述拱脚座3分别设置在所述第一主拱肋11和所述第二主拱肋12的两端，所述拱脚座3包括拱座31以及设置在所述拱座上的拱脚32，所述拱脚32用于将拱肋1与所述拱脚座3连接。
21.在本发明实施例中，拱肋1是拱桥主拱圈的骨架，第一主拱肋11和第二主拱肋12可以为弯成拱形的钢管结构，第一主拱肋11和第二主拱肋12分别设置在桥面的宽度方向的两边缘处。第一主拱肋11和第二主拱肋12之间通过横撑结构15连接，横撑结构15可以为直的钢管段，本实施例对横撑结构15在第一主拱肋11和第二主拱肋12之间具体设置结构不做限制，例如，横撑结构15与第一拱肋11和第二拱肋12垂直设置，且横撑结构15的两端分别与第一主拱肋11和第二主拱肋12焊接连接，其中第一主拱肋11和第二主拱肋12之间可以按一定间距设置多道相互平行的横撑结构15。在实际施工工艺中，例如，第一主拱肋11和第二主拱肋12的净距可以为3.2m，作为第一主拱肋11和第二主拱肋12的钢管可以选用外径为800mm、壁厚为12 mm的钢管，作为横撑结构15的钢管可以选用外径为800mm、壁厚为12 mm的钢管，且第一主拱肋11、第二主拱肋12以及横撑结构15的钢管内均灌注c50微膨胀混凝土。
22.在本发明实施例中，拱脚座3固定在地面上，第一主拱肋11的两端和第二主拱肋12的两端均分别设置一个拱脚座3，第一主拱肋11的两端和第二主拱肋12的两端分别分与拱脚座3上的拱脚32固定连接，从而实现拱脚座3对拱肋1的支撑。其中拱座31由混凝土筑成，拱脚32选用与第一主拱肋11和第二主拱肋12规格相同的钢管，拱脚32可以在制作拱座31时直接将拱脚32固定在拱座31上，本实施例对拱座31的具体形状不做限制。其中第一主拱肋11和第二主拱12与拱脚32之间的连接方式可以为焊接。
23.在本发明实施例中，桥面结构包括桥面板21和桥面铺装层，其中桥面板21通过螺栓固定在拱肋1上，例如可以采用m30高强螺栓，螺栓间距30cm，桥面铺装层设置在桥面板21的上表面，桥面铺装层从下至上依次设置有豆石混凝土层22和花岗岩火烧板层23。其中桥面板21采用超高性能纤维增强混凝土（uhpfrc）板，且在超高性能纤维增强混凝土（uhpfrc）板中布置两层钢筋网，其中钢筋网中钢筋的规格可以为hrb335、直径10mm，超高性能纤维增强混凝土（uhpfrc）板可以制作为厚度为10cm 、沿桥宽度方向尺寸与设计尺寸相适应、沿桥跨度方向的尺寸可以为1m，这样沿桥跨度方向可以铺设多块桥面板，一方面便于制作运输，另一方面多块桥面板可以共同分担拱桥的弧度以及安装误差。其中豆石混凝土层22可以铺设4cm，花岗岩火烧板23可以铺设2cm。
24.在本发明实施例中，优选地，钢管混凝土桥还包括设置在拱桥上的走廊结构，走廊结构包括支撑结构41和围护结构42，其中支撑结构41固定安装在拱肋1上，围护结构42可以采用玻璃纤维增强混凝土材质，其中支撑结构41可以包括钢架梁和钢架立柱，钢架梁和钢架立柱可以均采用h型钢，围护结构42包括围栏、走廊立柱、坡顶以及顶棚，其中顶棚可以采用玻璃纤维增强树脂中空采光板，顶棚的两侧还可以设置太阳能电池板，太阳能电池板可以为走廊内的夜间照明供电。围护结构可以为桥上的人遮风挡雨。当然走廊结构上还可以设置一些非承重装饰，这些装饰可以用3d打印生产。
25.本发明实施例提供的一种钢筋混凝土拱桥，通过将拱桥分为拱肋1、桥面结构以及拱脚座3三个主要部分，拱肋1和拱脚座3可以提前制作完成然后运输到施工现场将拱肋1与拱脚座3上的拱脚32连接，再铺设桥面结构，简化施工工艺，节省人力物力。
26.如图4所示，在本发明的另一个实施例中，所述拱肋1还包括第三主拱肋13和第四主拱肋（图中未示出），所述第三主拱肋13和所述第四主拱肋分别设置在所述第一主拱肋11和所述第二主拱肋12的下方，且所述第一主拱肋111和所述第三主拱肋13之间以及所述第二主拱肋12和所述第四主拱肋之间还设置有至少两个竖撑结构16，且相邻两个所述竖撑结构16倾斜方向相反设置。
27.在本发明实施例中，第三主拱肋13和第四主拱肋的拱型弧度与第一主拱肋11和第二主拱肋12的拱型弧度可以不一致，且第三主拱肋13和第四主拱肋的两端可以分别连接在第一主拱肋11和第二主拱肋12上，或者每个拱脚座3上设置两个拱脚32，例如其中一个拱脚32连接第一主拱肋11的一端，另一个拱脚32连接第三主拱肋13的一端。第一主拱肋11和第三主拱肋13之间以及第二主拱肋12和第四拱肋之间的相邻竖撑结构16通过倾斜方向相反设置可以构成三角型支撑，提高对第一主拱肋11和第二主拱肋12的支撑稳定性。
28.本发明实施例提供的一种钢筋混凝土拱桥，通过分别在第一主拱肋111和第二主拱肋12的下方设置第三主拱肋13和第四主拱肋，并在第一主拱肋11和第三主拱肋13之间以及第二主拱肋12和第四主拱肋之间设置竖撑结构16，为第一主拱肋11和第二主拱肋12沿径向提供支撑，提供拱肋1支撑的稳定性。
29.如图5所示，在本发明的另一个实施例中，所述拱座上设置有安装槽33，所述拱脚32通过角度调节机构设置在所述安装槽33中，所述角度调节机构用于在使所述拱脚32与所述拱肋1对接时调节所述拱脚32的倾斜角度，所述安装槽33用于在所述拱脚32与所述拱肋1对接后填充混凝土。
30.在本发明实施例中，由于拱肋1和拱脚座3都是提前制作完成然后运输到施工现场进行配合安装的，但是由于制作误差以及钢管弯曲成型后的回弹等各方面因素，安装时，拱脚座3上的拱脚32可能与拱肋1不能准确配合，通过设置安装槽33然后将拱脚32通过角度调节机构设置在安装槽33中，角度调节机构可以调节拱脚32的倾斜角度，同时安装槽33为拱脚32提供调节空间，通过对拱脚32进行调节可以吸收部分误差，提高了安装工作的灵活性，且在安装完成后在安装槽33内填充混凝土可以将拱脚固定，保障拱脚32支撑的稳定性。
31.在本发明实施例中，对安装槽33以及调节机构的具体结构不做限制，例如，安装槽33可以为倾斜设置在拱座上的矩形槽，调节机构可以包括铰接件34、弹簧36、螺杆35、螺纹锁紧件37以及设置在拱脚32上的通孔381，其中，铰接件34用于将拱脚32的一端与拱座31铰接连接，铰接件34可以为球形铰，螺杆35的一端固定在拱座31上，另一端穿过通孔381，如图6所示，图6中所示拱脚为拱脚靠近弹簧一侧的视图，可以在拱脚32上设置挂耳38然后将通孔381设置在挂耳38上，弹簧36则套设在螺杆35上位于拱座31与拱脚32之间，螺纹锁紧件37与螺杆35螺纹配合并设置在螺杆35的自由端，螺纹锁紧件37可以为螺母，当旋转螺纹锁紧件37沿螺杆35向下运动通过挂耳38压缩弹簧，拱脚32顺时针转动，当旋转螺纹锁紧件37沿螺杆35向上运动弹簧26释放，拱脚32逆时针转动，从而可以实现拱脚32的角度调节。
32.如图7所示，在本发明的另一个实施例中，所述拱脚32和所述拱肋1之间还设置有定位机构，所述定位机构用于在拱脚32与拱肋1对接时使其对齐。
33.在本发明实施例中，拱脚32和拱肋1配合安装时，可以通过定位机构为其对接提供定位基准，且第一主拱肋11和第二主拱肋12的两端均需要与拱脚32对接，可以先通过定位机构将对齐的一端暂时固定，然后再对齐另一端。本实施例对定位机构的具体结构不做限制，例如，定位机构可以包括设置在拱脚32上的第一定位孔（图中未示出）、设置在拱肋1上的第二定位孔（图中未示出）以及连接第一定位孔和第二定位孔的定位件39，第一定位孔和第二定位孔可以分别设置在拱脚32和第一主拱肋11（第二主拱肋）外壁上的定位孔，第一定位孔和第二定位孔的中心线分别与拱脚32和第一主拱肋11（第二主拱肋）的中心线平行，定位件39可以为定位销，当第一定位孔和第二定位孔对齐，并使定位销39能够穿过第一定位孔和第二定位孔，从而可以实现拱脚32与拱肋1的对齐，并使其能够暂时固定。
34.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。