拱形排架悬吊桥梁结构的制作方法

1.本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及拱形排架悬吊桥梁结构。


背景技术：

2.随着城市化进程不断推进，既有道路扩容的需求与日俱增，城市道路的立体化扩容改造成为深度城市化地区解决道路拥挤最为直接有效的方法。立体改扩建过程中，立体层桥梁往往受地形、地物等限制需反复跨越地面层道路，为了保证线型平顺并减少立体层桥梁修建对道路两侧土地的占用，立体层桥梁往往需要小夹角跨越地面层道路，如：立体层桥梁与地面层道路的夹角不超过20
°
时，在这种情况下，其能够减少对土地的占用，但会增长立体层桥梁跨越地面层道路的主梁长度，因此，受地面层道路保通、安全需要的限制，在地面层道路上设置立体层桥梁十分困难。
3.针对立体层桥梁小夹角跨越地面层道路难题，常规解决方案为采用门架式桥墩小跨度跨越或采用缆索承重桥大跨度跨越。采用门架式桥墩的连续梁存在施工中保通难度大、景观性差的缺点，同时随着跨径增大梁高增加，门架式桥墩的盖梁的高度需要增大，故需要调高线路来保障桥下线路的净空，造成建设成本增加；大跨度缆索承重桥存在主梁不能很好适应桥位处平面线形，受力复杂，经济性差，高耸的桥塔与周边环境不协调等问题。
4.综上所述，目前针对立体层桥梁小夹角跨越地面层道路的情况，常规解决方案均存在一定的局限性，亟需一种兼顾实用与景观的桥梁结构作为解决途径。


技术实现要素：

5.本发明的目的是：针对现有技术的梁桥需要设置大量的桥墩，存在占地多的问题，提供拱形排架悬吊桥梁结构，该桥梁结构通过多组横向的拱肋横跨于主梁，并通过竖向的吊索将主梁吊起，使得主梁下方沿主梁纵向的某一段范围内能够不设置桥墩，尤其适用于主梁下方地面有道路、地面下有管线、地铁等不宜设墩的情况。
6.本发明所采用的技术方案为：拱形排架悬吊桥梁结构，包括纵向的主梁，主梁上方设置多组横向且互相平行的拱肋并横跨主梁，拱肋与主梁之间设置有竖向的吊索。
7.其中，主梁为线路纵向的其中一段梁体，主梁的两端可以是连接于现有的桥梁结构，也可以连接道路结构，其他附属结构等可参照现有桥梁结构设置，以保证主梁正常通车。
8.本方案中，拱肋横跨于主梁，其两端具有受力点，如以地面为受力点。拱肋上设有竖向的吊索，吊索以拱肋为受力点，为主梁提供向上的拉力，通过多组拱肋对主梁进行支撑，使得在主梁纵向的某一段范围内能够不设置桥墩，尤其适用于主梁下方地面有道路、地面下有管线、地铁等不宜设墩的情况。
9.优选的，拱肋的形式包括但不限于以下三种：
10.a、包括三道弧形的拱架，中间的拱架铅垂，两侧的拱架向外倾斜，相邻拱架之间设置多道肋条；或
11.b、拱肋包括两道弧形的拱架，两道拱架铅垂或向外倾斜，之间设置多道肋条；或
12.c、拱肋包括两道弧形的拱架，一道拱架铅垂，另一道拱架向外倾斜，两道之间设置多道肋条。
13.采用至少两道拱架利于提高单组拱肋的承载能力，能够增大相邻两个拱肋之间的设置间距，提高适应性；且能够节省拱肋两端的基础的设置数量，减少对桥梁两侧的土地的占用；并且更加美观。且当拱肋具有倾斜设置的拱架时，拱肋的倾斜的拱架与铅垂方向的夹角不宜超过30
°
，保证拱架的稳定性，使得拱架能够稳定的为主梁提供向上竖向作用力。
14.优选的，当拱肋包括三道弧形的拱架时，拱肋的三道弧形的拱架的高度均相同，或拱肋中间的拱架高度大于拱肋两侧的拱架高度，或拱肋两侧的拱架高度大于拱肋中间的拱架高度；
15.当拱肋包括两道弧形的拱架时，拱肋的两道弧形的拱架的高度均相同，或拱肋的其中一道弧形的拱架高于拱肋的另一道弧形的拱架。
16.当拱肋为三道弧形的拱架组成时，可根据景观需要和受力条件将三道拱架设置一样的高度；或者设置为两侧高、中间底；或者设置为两侧低、中间高等；
17.当拱肋为两道弧形的拱架时，可根据景观需要和受力条件将两道拱架设置一样的高度；或者设置为一侧高、另一侧低。
18.优选的，弧形的拱架为圆弧形的拱架、椭圆形的拱架或样条曲线形的拱架。
19.本方案中，弧形可以为圆弧形、椭圆形、样条曲线形等，能够适应于对不同线型主梁进行支撑。
20.优选的，弧形的拱架能够替换成门型的拱架、梯形的拱架或矩形的拱架。
21.将弧形的拱架替换成门型的拱架、梯形的拱架或矩形的拱架等，也能够实现为主梁提供竖向作用力。
22.优选的，纵向相邻的两组拱肋之间设置有多道纵向的纵撑，纵撑的两端连接到拱肋边侧的拱架上。
23.纵撑的数量根据实际情况确定。通过纵撑将相邻的拱肋连接，使得所有的拱肋能够形成一个整体，能够增加强度，提高受力性能。当主梁的设置长度较长时，通过纵撑将拱肋连接起来，能够保证对主梁的稳定支撑。相比于不设纵撑的方式，其支撑性能更好，能够减少设置拱肋的数量。
24.优选的，纵撑为伸缩式结构，其两端分别连接两个拱肋，当主梁的长度较长时，通过将部分相邻的两组拱肋之间的纵撑设置为伸缩式结构，使得主梁纵向的部分相邻两个拱肋之间能够实现耗能，减少结构温度效应。
25.优选的，拱肋的两侧底端固定到主梁两侧下方的拱座基础上，每组拱肋的拱架共用同一个拱座基础。
26.通过拱座基础为拱肋提供受力，每个拱肋与其两端的拱座基础形成一个完成的受力单元；且能够节省拱座基础设置数量。
27.优选的，拱座基础包含承台、桩基和锚固系统，锚固系统包括拱座混凝土和位于其内部的钢箱、固定端锚梁和高强钢拉杆，钢箱位于拱座混凝土顶部，固定端锚梁位于拱座混凝土底部，钢箱通过高强钢拉杆连接于固定端锚梁，钢箱具有与拱架数量适配的插槽，拱架伸入对应的插槽并与钢箱焊接连接。
28.拱脚能够将拱肋的多道拱架位于主梁同一侧的端部汇聚在一起，使得拱座基础的规模更小；通过上述结构，能够将拱肋两端稳定在架设在主梁的两侧，主梁上的荷载力依次传递至吊索、拱架、钢箱、高强钢拉杆、固定端锚梁、承台、桩基，使得多组拱肋能够稳定的将主梁支撑。除外，相邻两个拱座基础的间距不宜超过30m，为主梁提供足够的向上的竖向力，使得主梁能够正常通车。
29.优选的，吊索顶端固定到拱肋的拱架上、底端固定到主梁两侧边缘。
30.优选的，根据主梁的车道布置，吊索能够替换为中央单索面或中央单索面与两侧双索面的结合。
31.中央单索面是指：吊索顶端固定到拱肋的拱架上、底端固定到主梁的横向中部；中央单索面与两侧双索面的结合是指：吊索顶端固定到拱肋的拱架上、底端固定到主梁的横向中部和主梁两侧边缘。
32.吊索连接在主梁上的位置，可根据主梁的车道数量进行布置，可以设置中央单索面、两侧双索面或前两者的组合。即当主梁的横向宽度较小、车道较小，可以在主梁的横向中部设置吊索或在主梁的横向两侧边缘设置吊索；当主梁的横向宽度较大、车道较多时，需要在主梁的横向中部和主梁的两侧边缘均设置吊索。
33.优选的，每个拱架均连接有吊索，每个吊索对应肋条设置。在每个拱架均有吊索来支撑主梁，且将吊索连接在拱架设置肋条的位置，能够提高单组拱肋对主梁的支撑能力，提高主梁通行时的稳定性。
34.优选的，吊索呈铅垂布置或倾斜布置。
35.吊索铅垂方向布置或者倾斜布置，能够适应不同的景观要求和受力要求。
36.优选的，当吊索沿主梁纵向倾斜布置时，位于主梁同侧的吊索的倾斜方向相同，主梁两侧的吊索倾斜方向相反。
37.即主梁同一侧的吊索沿同向倾斜，主梁两侧的吊索沿相反方向倾斜，利于根据周边环境进行协调，景观性更好，且便于安装和布置。
38.优选的，拱肋的拱架和肋条、以及纵撑为方钢管、圆钢管或工字钢，本方案采用的是拱架上通过吊索为主梁提供向上的竖向力，拱架受弯能力需求较高，采用方钢管、圆钢管或工字钢等钢结构，能够很好的满足本方案中拱架所需的受弯特性。
39.优选的，当拱肋为钢管时，拱肋内部分灌注混凝土，灌注位置为从拱脚处到拱肋高度的1/5～1/3处；
40.当拱肋为工字钢时，拱肋外包混凝土，外包位置为从拱脚处到拱肋高度的1/5～1/3处。
41.当采用方钢管或者圆钢管时，通过在拱肋的拱脚向上浇筑1/5～1/3拱肋高度的混凝土，能够加强拱肋拱脚的强度，提高拱肋的稳定性，且不会大幅增加拱肋的整体重量，减少沉降变形，减小对拱肋受弯特性的影响。采用工字钢作为拱架时，通过在拱脚处外包混凝土，也能够达到在钢管拱脚处灌注混凝土相同的目的。
42.优选的，主梁由下方的边墩支撑；或主梁由下方的边墩和辅助墩支撑。边墩位于主梁的两端，辅助墩用于辅助边墩对主梁进行支撑。
43.优选的，当主梁由下方的边墩支撑时，边墩上设有限位装置；
44.当主梁由下方的边墩和辅助墩支撑时，边墩和/或辅助墩上设有限位装置。
45.通过设置边墩来支撑主梁，或通过设置边墩和辅助墩一起来支撑主梁，均能够提高主梁稳定性。在边墩上设置限位装置、在辅助墩上设置限位装置、或在边墩和辅助墩上设置限位装置，用于对主梁的横向和纵向进行限位，主梁的竖向限位由主梁的自重实现，来保证主梁的正常通车。边墩和辅助墩均可以采用现有的墩柱，在墩柱顶上采用限位结构与主梁形成限位。限位结构可以采用抗风支座和限位挡块等。
46.优选的，边墩和辅助墩均位于最外侧的拱肋之外。
47.主梁设有拱肋的区域是能够被多组拱肋完全支撑的，其下方无需设置边墩和辅助墩，使得设有拱肋的主梁区域的下方空间不设桥墩。
48.优选的，互相平行的拱肋能够替换成根据桥梁设计线形呈一定角度设置。
49.根据主梁线型选择，多组拱肋可以平行设置，也可以部分平行设置，部分拱肋之间可以呈一定预设夹角设置。如：主梁上方设置多组横向的拱肋，拱肋横跨主梁，至少有两组拱肋之间具有夹角，夹角根据实际情况选择，拱肋与主梁之间设置有竖向的吊索。
50.优选的，主梁位于地面层道路的上方，主梁的水平投影与地面层道路的水平投影斜交，拱肋两侧连接的拱座基础分别位于地面层道路边线两侧；
51.当主梁下方设有边墩时，边墩位于地面层道路外侧；
52.当主梁下方设有边墩和辅助墩时，边墩和辅助墩位于地面层道路外侧。
53.在主梁是设置在地面层道路上方且与地面层道斜交时，通过拱形排架悬吊桥梁结构，能够在主梁与地面层道路相交的水平投影部分上方设置多组拱肋，避免需要在地面层道路上设置墩柱，避免影响桥下地面层道路的通行，且对道路两侧占地少。且主梁两端下方的墩也设置于地面层道路外，拱肋两端的拱座基础也设置于地面层道路外的两侧，即拱肋会同时横跨地面层道路和主梁。地面层道路也可以替换成其它既有线路，如用于运输的河流或者已经修建好的铁路等。
54.优选的，主梁与地面层道路小夹角跨越。
55.拱形排架悬吊桥梁结构能够适用于主梁与地面层道路的夹角是小角度跨越的情况，即适用于夹角小于或等于20
°
的情况。在此情况下，主梁与地面层道路并行部分长度更长，但无需设置大量墩柱，不影响桥下地面层道路的通行。
56.采用本结构，能够解决改扩建项目中立体层与地面层道路小夹角跨越的受力大、道路两侧占地多、容易影响地面层道路通行的难题，还能够提高并行长度，其能够减少对地面层道路两侧的建筑物的影响，适应性广泛。
57.优选的，主梁设计线处于小半径曲线及缓和曲线上。本方案中的拱形排架悬吊桥梁结构也适应小半径曲线及缓和曲线主梁。
58.但主梁的曲线半径不宜小于150m，且当主梁为曲线梁时，宜采用箱梁、格构钢板梁等梁形。
59.优选的，主梁为扁平钢箱梁或者钢桁梁。
60.本方案中，主梁可以采用扁平钢箱梁或钢桁梁等梁形。采用钢桁梁时，钢桁梁可具有上下两层行车道。
61.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
62.1、本发明所述的拱形排架悬吊桥梁结构，拱肋横跨于主梁，其两端具有受力点，如以地面为受力点。拱肋上设有竖向的吊索，吊索以拱肋为受力点，为主梁提供向上的拉力，
通过多组拱肋对主梁进行支撑，使得在主梁纵向的某一段范围内能够不设置桥墩，尤其适用于主梁下方地面有道路、地面下有管线、地铁等不宜设墩的情况。
63.2、与常规桥梁相比，本发明所述的拱形排架悬吊桥梁结构，通过多组横向的拱肋横跨于主梁，并通过竖向的吊索将主梁吊起，使得主梁下方沿主梁纵向的某一段范围内能够不设置桥墩，且能够避免影响桥下地面层道路的通行；与门架式桥墩的连续梁相比，当面对跨径增大梁高增加的情况时，因为本发明所需设置的桥墩数量少，相应的建设成本的增加的量较少，且其梁高能够便于调整，能够通过吊点位置的变化，便利的调节主梁在拱肋上的吊设位置，能很好的适应主梁的平面线型；且本发明的结构美观，在保证净空的情况下主梁高度可以设置得更低，解决了桥下净空不够的问题；与大跨度缆索承重桥相比，本发明能很好适应桥位处平面曲线线形，其比缆索承重桥主跨跨径小，且受力简单，造价低，经济性好，且布置灵活，对周边环境影响小。本发明的桥梁结构实现了功能与景观的统一，结构形式新颖，丰富了桥梁结构的选择。
64.3、本发明对桥面宽度的适应性较强，可根据主梁横向宽度，选择索面的数量，从单索面到多索面，无需增加额外的塔柱。
65.4、本发明将荷载分配到数个拱座基础，单个基础的规模小，占地少，无需大规模开挖。
66.5、本发明所述拱座及辅助墩、过渡墩均位于主梁的端部，能够对主梁进行支撑，且通过边墩和/或辅助墩上设置的限位装置对主梁进行横向、纵向的限位，由主梁自重实现主梁的竖向限位，保证主梁通车运行时的稳定性。
67.6、在主梁是设置在地面层道路上方且与地面层道路斜交时，通过拱形排架悬吊桥梁结构，能够在主梁与地面层道路相交的平面部分上方设置多组拱肋，避免需要在地面层道路上设置墩柱，避免影响桥下地面层道路的通行。且本发明的辅助墩、过渡墩、拱座基础均在地面层道路两侧，地面层道路中分带无桥墩，对施工期间地面层道路保通和行车安全有利。
68.7、本发明造型独特，层次分明，有极强的个性化设计和美学设计创新空间，景观效果好。
69.8、尤其在地面层道路上方修建与地面层道路呈小于或等于20
°
夹角跨越的桥梁时，虽然主梁与地面层道路相交的并行部分长度长，但无需设置大量墩柱，道路两侧占地少，不影响桥下地面层道路的通行，解决了改扩建项目中立体层与地面层道路小夹角跨越的受力大、占地多、容易影响地面层道路通行的难题，还能够提高并行长度，其能够减少对地面层道路两侧的建筑物的影响，适应性广泛。
附图说明
70.图1为本发明实施例1的拱形排架悬吊桥梁结构的整体布置示意图；
71.图2为本发明实施例1的拱形排架悬吊桥梁结构的侧视图；
72.图3为本发明实施例1的拱形排架悬吊桥梁结构与地面层道路交叉的平面图；
73.图4为本发明实施例3的拱形排架悬吊桥梁结构与地面层道路交叉的平面图；
74.图5是实施例7拱架的布置平面图；
75.图6是实施例7中主梁两端的限位结构的布置示意图；
76.图7是图6中的局部放大示意图；
77.图8是实施例7中拱形排架悬吊桥梁结构与地面层交叉拱肋处的横断面图；
78.图9是实施例7中拱座基础的结构示意图；
79.图10是图9中a
‑
a处的截面图；
80.图11是图9中b
‑
b处的截面图。
81.图中，1
‑
拱肋；11
‑
拱架；12
‑
肋条；2
‑
主梁；3
‑
吊索；4
‑
拱座基础；41
‑
钢箱；42
‑
承台；43
‑
拱座混凝土；44
‑
固定端锚梁；45
‑
高强钢拉杆；46
‑
pbl键钢板；5
‑
纵撑；6
‑
边墩；7
‑
辅助墩；8
‑
地面层道路；91
‑
双向抗风支座垫石；92
‑
纵向阻尼装置；93
‑
横向抗风支座垫石；94
‑
竖向支座垫石。
具体实施方式
82.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
83.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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
84.实施例1
85.本发明涉及拱形排架悬吊桥梁结构，所述结构包括纵向的主梁2，主梁2由下方的边墩6、或边墩6和辅助墩7支撑。主梁2上方设置多组横向且互相平行的拱肋1并横跨主梁2，拱肋1与主梁2之间设置有竖向的吊索3。
86.拱肋1包括三道弧形的拱架11，中间的拱架11铅垂，两侧的拱架11向外倾斜，相邻拱架11之间设置多道肋条12。如图2中位于中部的拱肋1。
87.拱肋1也可以包括两道弧形的拱架11，两道拱架11铅垂或向外倾斜，之间设置多道肋条12。如图4中的拱肋1。
88.拱肋1也可以包括两道弧形的拱架11，一道拱架11铅垂，另一道拱架11向外倾斜，两道之间设置多道肋条12。如图2中位于边部的拱肋1。
89.纵向相邻的两组拱肋1之间设置有多道纵向的纵撑5，纵撑5的两端连接到拱肋1边侧的拱架11上。
90.拱肋1的两侧底端固定到主梁2两侧下方的拱座基础4上，每组拱肋1的拱架11共用同一个拱座基础4。
91.吊索3顶端固定到拱肋1的拱架11上，底端固定到主梁2两侧边缘。
92.拱肋1的拱架11和肋条12为方钢管或圆钢管，纵撑5为方钢管、圆钢管或者工字型截面。
93.拱肋1的拱架11和肋条12内部分灌注混凝土，灌注位置为从拱脚处到拱肋1高度的1/5～1/3处。
94.参见附图1
‑
4，本发明的结构中，多组拱肋1横向跨越地面层道路8，各组拱肋1以纵撑5相连，形成拱形排架，主梁2从拱形排架下方穿过，通过吊索3悬吊在拱形排架上。拱座基础4分别位于地面层道路8两侧，拱肋1两侧分别锚固在拱座基础4上。主梁2的两端支承于边墩6上，根据受力需要可设置若干辅助墩7辅助支承主梁2。
95.拱肋1数量根据主梁2跨度和拱肋1间距确定，每组拱肋1之间可平行设置，也可根
据桥梁设计线线形需要呈一定角度设置；根据结构受力需要，每组拱肋1共用一组拱座基础4。
96.纵撑5布置的形式和数量可根据受力及景观要求设置。随着拱肋1数量增加，温度荷载效应增大，可通过在其中一组或多组相邻拱肋1间设置伸缩式纵撑5或不设纵撑5，将拱形排架在纵向上分为两个或多个相对独立的部分，来降低温度荷载效应。
97.吊索3一端锚固在主梁2上。可根据主梁2的车道布置，设置中央单索面、两侧双索面或前两者的组合。吊索3另一端锚固在拱肋1上。沿拱肋1轴线方向，根据索面数量在拱肋1上设置对应数量的吊点；沿主梁2纵向方向，可根据受力和景观需要布置吊点位置，使吊索3呈铅垂或倾斜布置。
98.本发明具有以下几种不同的结构形式：实施例1：图1为实施例1主体结构立体图，图2为实施例1主体结构侧视图，图3为实施例1主体结构平面，该实施例由拱肋1、主梁2、吊索3、拱座基础4、纵撑5、边墩6、辅助墩7组成。
99.拱肋1采用全钢结构，矩形截面，横向跨越地面层道路8既有道路。三道拱架11为一组拱肋1，端部为两道拱架11组成一组拱肋1，中间拱架11铅垂，两侧拱架11以一定角度向外倾斜。每组拱肋1共用一组拱座基础4，拱座基础4分别位于地面层道路8边线两侧。沿主梁2纵桥向设若干组上述拱。纵撑5采用矩形截面，沿拱肋1拱轴线布置若干根，将各组拱肋1连接成拱形排架，增强结构的整体稳定性。为减小结构温度效应，将拱形排架在纵向上分为若干部分，各部分之间不设纵撑5或将纵撑5设置成可伸缩式。主梁2为扁平钢箱梁，通过两侧的吊索3与拱肋1相连，每个拱肋1上均设两个吊点。主梁2设计线处于小半径曲线及缓和曲线上，调整拱肋1拱轴线线形，使得在主梁2不同位置处拱肋1的弧形拱架11可采用圆弧形、椭圆形、样条曲线型等形状，以适应主梁2的线路变化，避免吊索3长度过短。主梁2跨越地面层道路8后，两端支撑于边墩6上，为了改善主梁2和边吊索3受力，在边吊索3与边墩6之间设置辅助墩7。边墩6和辅助墩7均设置在地面层道路8外侧。
100.在实际应用中，所述拱肋1、主梁2、吊索3、拱座基础4、纵撑5、边墩6、辅助墩7的材料、线形以及截面尺寸可按照受力、景观需要择优选用，拱肋1的横向跨径和纵向间距，片数和排列形式，纵撑5的布置及吊索3的布置等，均可根据桥位特点、结构受力需要进行调整。
101.实施例2
102.本实施例将实施例1中的拱肋1改为每组两道拱架11，两道拱架11分别向两侧倾斜，以纵撑5相连。其余构造与实施例1相同。
103.实施例3
104.图4为实施例3主体结构平面图，该体系由拱肋1、主梁2、吊索3、拱座基础4、纵撑5、边墩6组成。
105.拱肋1采用圆形钢管截面，两道拱架11平行布置，之间以若干纵撑5连接，纵撑5采用圆形钢管截面。两道拱架11共用一组拱座基础4，拱座基础4分别位于地面层道路8边线两侧，拱肋1横向跨越地面层道路8。沿地面层道路8路线方向设若干组上述拱，其中部分组相互平行布置，部分组与前组拱呈一定夹角布置，以适应主梁2平面线形。各组拱之间以若干纵撑5连接，将各组拱肋1连接成整体。主梁2为钢板组合梁，横向布置三道梁，每道钢板梁通过吊索3与拱肋1相连，每个拱肋1上均设三个吊点。主梁2跨越地面层道路8后，两端支撑于边墩6上。边墩6设置在地面层道路8外侧，施工阶段和运营阶段对地面层道路8均无干扰。
106.在实际应用中，所述拱肋1、主梁2、吊索3、拱座基础4、纵撑5、边墩6的材料、线形以及截面尺寸可按照受力、景观需要择优选用，拱肋1的横向跨径和纵向间距，片数和排列形式，纵撑5的布置及吊索3的布置等，均可根据桥位特点、结构受力需要进行调整。
107.实施例4
108.本实施例将实施例1中的拱肋1内部分灌注混凝土，混凝采用c40～c80微膨胀混凝土，灌注位置为从拱脚处到拱肋1高度的1/5～1/3处。其余构造与实施例1相同。
109.实施例5
110.本实施例将实施例2中的拱肋1内部分灌注混凝土，混凝采用c40～c80微膨胀混凝土，灌注位置为从拱脚处到拱肋1高度的1/5～1/3处。其余构造与实施例2相同。
111.实施例6
112.本实施例将实施例3中的拱肋1内部分灌注混凝土，混凝采用c40～c80微膨胀混凝土，灌注位置为从拱脚处到拱肋1高度的1/5～1/3处。其余构造与实施例3相同。
113.实施例7
114.本实施例提供拱形排架悬吊桥梁结构，如图1
‑
11所示，包括纵向的主梁2，主梁2上方设置多组横向且互相平行的拱肋1并横跨主梁2，拱肋1与主梁2之间设置有竖向的吊索3。
115.或者拱形排架悬吊桥梁结构，包括纵向的主梁2，主梁2上方设置多组横向的拱肋1，拱肋1横跨主梁2，至少有两组拱肋1之间具有夹角，拱肋1与主梁2之间设置有竖向的吊索3。
116.具体的，根据主梁2线型选择，多组拱肋1可以平行设置，也可以部分平行设置，部分拱肋1之间可以呈一定夹角设置。
117.其中，主梁2为线路纵向的其中一段梁体，主梁2的两端可以是连接于现有的桥梁结构，通过现有的桥梁结构来实现对主梁2的横向、竖向以及纵向的限位；主梁2的两端也可以如现有的桥梁结构一样，通过设置桥墩来实现为主梁2的横向、竖向以及纵向的限位，使得主梁2在通车时不会发生摇晃等结构不稳的状况。主梁2可以在纵向具有坡度，如坡度为1.35％，也可以在横向具有一定超高，最大超高4％；主梁2也可以具有一定的弯度，主梁2可以为曲线段，如主梁2为平面线形为半径r＝1120m圆曲线接两段ls＝265m和ls＝120m的缓和曲线。但主梁2的曲线半径不宜小于150m，且当主梁2为曲线梁时，宜采用箱梁、格构钢板梁等梁形。本方案中，主梁2沿纵向也可以为其它曲线段，如s形曲线段等，即本方案中的拱形排架悬吊桥梁结构也适应曲线段的主梁2，当然也可以适用于基础的直线段的主梁2。
118.本方案中，拱肋1的数量与主梁2的长度有关，如图2中，一共设置7组拱肋1；本方案中，拱肋1横跨于主梁2，其两端具有受力点，如以地面为受力点。本实施例中，在拱肋1两端设有拱座基础4，通过拱座基础4将拱肋1两端进行固定，提供稳定的受力。
119.本方案中，可以通过横跨主梁2的拱架11来形成拱肋1，拱架11的数量可以为一个、两个或三个等。当每个拱肋1的拱架11为两个及两个以上时，需要通过肋条12将拱肋1的所有拱架11进行连接，如图4
‑
5所示，且每个拱肋1的所有拱架11的相同端均需要通过同一个拱座基础4进行固定，使得每个拱肋1为一个整体单元，使得拱肋1的受力效果更好。每个拱肋1中的肋条12的数量是根据实际情况确定的，且连接方向也与拱架11的布置位置、布置方向以及主梁2的线型情况有关。通过将拱肋1由多个拱架11组成，在面对主梁2长度很长，需要较大尺寸的拱肋1时，拱肋1重量大，吊装施工不便，通过分成几个拱架11分别进行吊装安
装，施工更加方便。且其采用至少两道拱架11利于提高单组拱肋1的承载能力，能够增大相邻两个拱肋1之间的设置间距，提高适应性；且能够节省拱肋1两端的基础的设置数量；并且更加美观。
120.如：拱肋1包括三道弧形的拱架11，中间的拱架11铅垂，两侧的拱架11向外倾斜，相邻拱架11之间设置多道肋条12，如图5中中间的拱肋1；拱肋1设置三道弧形的拱架11，拱肋1的三道弧形的拱架11的高度可以设置为均相同；也可以使拱肋1中间的拱架11高度大于拱肋1两侧的拱架11高度；还可以拱肋1两侧的拱架11高度大于拱肋1中间的拱架11高度等。除外，拱肋1还可以包括两道弧形的拱架11，两道拱架11铅垂或向外倾斜，之间设置多道肋条12；或拱肋1包括两道弧形的拱架11，一道拱架11铅垂，另一道拱架11向外倾斜，两道之间设置多道肋条12，如图5中左右两端的拱肋1。当拱肋1包括两道弧形的拱架11时，拱肋1的两道弧形的拱架11的高度可以设置为均相同；也可以使拱肋1的其中一道弧形的拱架11高于拱肋1的另一道弧形的拱架11。
121.本方案中，当拱肋1具有倾斜设置的拱架11时，拱肋1的倾斜的拱架11与铅垂方向的角度为不宜超过30
°
，保证拱架11的稳定性，使得拱架11能够稳定的为主梁2提供向上竖向作用力。其中，采用弧形的拱架11能够较好的适应主梁2的线型，便于设置吊索3为主梁2提供竖向作用力，弧形通指圆弧形、椭圆形或者不规则的样条曲线形等。本方案中，同一个拱肋1的拱架11的形状相同，但不同的拱肋1可以采用不同的拱架11。当主梁2的设计线处于小半径曲线及缓和曲线上时，采用样条曲线形的拱架11便于调整拱肋1的拱轴线线形，更好的适应主梁2的设计线，避免吊索3长度过短。除了弧形的拱架11外，也可以采用门型的拱架11、梯形的拱架11、矩形的拱架11等，也能够配合吊索3为主梁2提供竖向作用力。
122.当然，采用弧形的拱架11能够更好的适应于具有一定弯度的主梁2。如图5和图8所示，图8中的拱肋1对应于图5中左端第一个拱肋1，该拱肋1的拱架11均是采用弧形，且该拱肋1的拱顶控制点偏右，均不是采用圆弧形拱架11。如图5
‑
6所示，因为主梁2是在纵向向左侧弯曲的，拱肋1的拱顶控制点逐渐偏左侧变化的。且中间的拱肋1均是采用的3个拱架11，3个拱架11中间的铅垂，两侧的拱架11向外倾斜，相邻拱架11之间设置多道肋条12，肋条12采用倾斜的连接方式，适应拱架11的形状和位置；位于两端的两个拱肋1采用两个拱架11，远离其它拱肋1的拱架11铅垂设置，靠近其它拱肋1的拱架11朝向其它拱肋1设置，且两个拱架11通过肋条12连接。
123.为减小结构温度效应，将拱形排架在纵向上分为若干拱肋1，拱肋1之间可以不连接。当然，拱肋1之间也可以采用多道纵向的纵撑5进行连接，纵撑5的数量根据实际情况确定。通过纵撑5将相邻的拱肋1连接，使得所有的拱肋1能够形成一个整体，能够增加强度，提高受力性。当主梁2的设置长度较长时，通过纵撑5将拱肋1连接起来，能够保证对主梁2的稳定支撑。相比于不设纵撑5的方式，其支撑性能更好，能够减少设置拱肋1的数量。但作为较优的实施方式，通过将部分相邻的两组拱肋1之间的纵撑5设为伸缩式结构，其两端分别连接两个拱肋1，使得主梁2纵向的部分相邻两个拱肋1之间能够实现耗能，减少结构温度效应。伸缩式结构根据主梁2的实际长度等选择在主梁2纵向不同的位置设置，来提高拱肋1、纵撑5形成的排架整体的受力能力和调节能力。
124.本实施例中，拱肋1、肋条12、以及纵撑5均可以为方钢管、圆钢管或工字钢。本方案采用的是拱架11上通过吊索3为主梁2提供向上的竖向力，拱架11受弯能力需求较高，采用
方钢管、圆钢管或工字钢等钢结构，能够很好的满足本方案中拱架11所需的受弯特性。
125.当采用方钢管或者圆钢管时，通过在拱肋1的拱脚向上浇筑1/5～1/3拱肋1高度的混凝土，能够加强拱肋1拱脚的强度，提高拱肋1的稳定性。当拱肋1为工字钢时，拱肋1外包混凝土，外包位置为从拱脚处到拱肋1高度的1/5～1/3处，也能够达到在钢管拱脚处灌注混凝土相同的目的。且拱肋1的拱架11可以分节段在工厂加工，运至施工现场拼装场地组拼为大节段再吊装架设。拱肋1连接可以采用全焊接。如：拱肋1截面采用箱型截面，宽1000mm，高度由拱顶的1000mm逐渐变化为拱底的1400m。顶板和腹板分别挑出40mm，以方便焊接和增强结构的美感。拱肋1板厚均为20mm，在拱底2米范围内加厚为30mm。拱肋1顶底板和腹板各设一根板肋用于加劲，板肋均设置在母板中心，尺寸为160
×
20mm，在拱底加厚段变为240
×
20mm。
126.拱肋1内部还可以设置横隔板，非吊点节间的横隔板根据作用不同分为两种类型，分别是纵撑5处隔板和节间隔板。每处纵撑5对应拱肋1位置设置两道纵撑5处隔板，平行于纵撑5定位点所在的拱轴线法平面，分别对应纵撑5的两道腹板，纵撑5处隔板根据对应纵撑5的厚度分为20mm和30mm两种板厚；每个节间中点设置节间隔板，节间隔板垂直于拱肋1轴线，板厚为12mm。上述隔板中心位置均设置400
×
400mm人孔，方便拼装焊接。
127.在吊点节间，拱肋1对应吊索3位置设置吊耳隔板，吊耳隔板为隔板和耳板组成的整体式板件，隔板分别可以采用30mm和20mm两种板厚，并在耳板处分别可以加厚至55mm和48mm。拱肋1底板开孔，吊耳隔板以铅垂方向插入拱肋1内部，根据是否达到顶板分为全隔板和半隔板。吊耳隔板与底板连接处设置加劲肋，满足吊耳隔板及拱肋1底板的局部受力需要。不同的吊耳隔板在各自节间的相对位置不同，为了改善拱肋1受力，在吊耳隔板的左右两侧，根据实际情况选择设置吊耳旁隔板，吊耳旁隔板分为全隔板和半隔板，均垂直于拱轴线布置，板厚均可以为12mm。
128.如图8
‑
10所示，拱肋1两端通过拱座基础4连接地面，拱肋1和拱座基础4固定连接。拱座基础4包含承台42、桩基和锚固系统，锚固系统包括拱座混凝土43和位于其内部的钢箱41、固定端锚梁44和高强钢拉杆45，钢箱41位于拱座混凝土43顶部，固定端锚梁44位于拱座混凝土43底部，钢箱41通过高强钢拉杆45连接于固定端锚梁44，钢箱41具有与拱架11数量适配的插槽，拱架111伸入对应的插槽并与钢箱41焊接连接。
129.如：附图2中部的拱肋1具有三个拱架11，故钢箱41具有三个插槽，两端部的拱肋1各包含两个拱架11，则对应的钢箱41具有两个插槽。
130.具体的，单个拱座基础4采用承台42群桩基础，如每个承台42下设置4根直径2m钻孔灌注桩，按嵌岩桩设计，桩长暂定35m。承台42底设素混凝土垫层，要求垫层每边长度比承台42宽出20cm。
131.拱形排架拱座基础4位于地面层道路8两侧，如图3和图8所示，一部分位于地面层道路8路堤边坡上，一部分距离路堤边坡有一定的距离。从景观角度考虑，需要保证同一组拱形排架的拱座基础4标高一致，不同组间拱形排架的拱座基础4标高变化与地面层纵坡变化一致。由于桥位处地面层道路8左右幅改建后从在约1m的高差，为了保证拱形排架位置地面层通行净空和左右幅行车视角的景观效果，要保证同一组拱形排架的拱座基础4标高一致，从而导致同一组拱形排架的拱座基础4埋深不同。以第一组拱座基础4埋深为例，即图3中左侧的第一个拱座基础4，左右两侧拱座基础4的承台42标高均为76.31m，左侧承台42顶
面埋深约70cm，右侧承台42顶面埋深约300cm。为了保证拱形排架的拱座基础4安全、便于拱形排架的拱座基础4施工，地面层道路8扩建路基填筑，以及为了保证景观效果超填部分需要先行施工，待施工完毕后再进行拱形排架的拱座基础4施工。超填部分压实度要求同路基填筑部分，该区域进行路堤拓宽施工时要采取切实有效措施避免新建路基或超填部分沿交接面滑移对桩基产生剪切作用。
132.如图9
‑
11所示，固定端锚梁44可设有4根，分别位于拱座混凝土43内部的四周，并分别埋于拱座混凝土43内。为了避免由于钢拉杆与拱座混凝土43之间的粘结而导致拱座周围局部混凝土受拉开裂，必须在拱座混凝土43浇筑前用超低模量高伸长率聚硫防腐密封剂覆裹于钢拉杆外围，再浇筑拱座混凝土43。固定端锚梁44所在平面与拱座顶面为两平行的平面。可增设pbl键钢板46，在伸入钢板上开直径20cm的孔洞穿直径25mmpbl键钢筋，以保证混凝土与钢板更好的连接。如图10所示，每个拱座设置18根直径φ50mm高强钢拉杆45，高强钢拉杆45的两端分别连接拱脚和对应的固定端锚梁44。
133.本方案中，当拱肋1为多道拱架11时，拱脚能够将拱肋1的多道拱架11位于主梁2同一侧的端部汇聚在一起，使得拱座基础4的规模更小；通过上述结构，能够将拱肋1两端稳定在架设在主梁2的两侧，主梁2上的荷载力依次传递至吊索3、拱架11、拱脚、高强钢拉杆45、固定端锚梁44、承台42、桩基，使得多组拱肋1能够稳定的将主梁2支撑。
134.如图3所示，主梁2两端的下方可以通过设置边墩6、或同时设置边墩6和辅助墩7进行支撑，均能够提高主梁2稳定性。当主梁2下方设有墩时，如边墩6、辅助墩7等，墩可以位于主梁2两端的拱肋1的外侧。主梁2设有拱肋1的区域是能够由多组拱肋1完全支撑的，其下方无需设置墩，使得设有拱肋1的主梁2区域的下方空间不被占用。且当主梁2下方设有墩时，墩应当位于地面层道路8外；而且拱肋1两端的拱座基础4也设置于地面层道路8外的两侧，即拱肋1会同时横跨地面层道路8和主梁2，如图3所示，避免影响地面层道路8的使用。上述墩，可指代边墩6和辅助墩7。
135.且通过在边墩6上、在辅助墩7上、或在边墩6和辅助墩7上设置相应的限位装置，均能够对所述主梁2形成横向限位、纵向限位，且主梁2的竖向限位由主梁2的自重实现，进而实现对主梁2形成约束，保证主梁2通车运行时的稳定性。限位结构可以采用抗风支座和限位挡块等。
136.本实施例中，拱形排架悬吊桥梁结构需要对主梁2进行约束，其约束体系需同时适应桥面汽车荷载、风荷载、地震及温度等荷载的变形要求。综合各方面需求，可采用图6
‑
7中的约束方案，如：辅助墩7上设置竖向支座垫石94及横向抗风支座垫石93；边墩6上设置竖向支座垫石94、双向抗风支座垫石91和纵向阻尼装置92，纵向阻尼装置92的限位值不宜超过24cm。
137.其中，竖向支座垫石94为横向抗风支座垫石93、双向抗风支座垫石91和纵向阻尼装置92提供了设置条件，使得能够设置在墩和主梁2中间，对主梁2进行限位。通过在辅助墩7上设置横向抗风支座垫石93，对主梁2的横向进行限位；通过在边墩6上设置双向抗风支座垫石91，能够对主梁2的纵向和横向同时进行限位，通过在边墩6上设置纵向阻尼装置92，能够加强对主梁2的纵向限位能力。
138.竖向支座垫石94、横向抗风支座垫石93、双向抗风支座垫石91和纵向阻尼装置92的数量均根据实际情况确定，其设置位置也可以根据实际情况进行选择。
139.本实施例中，辅助墩7可以采用下部等截面，上部变宽截面的实心板式墩，辅助墩7上设置两块竖向支座垫石94及一块横向抗风支座垫石93。边墩6可以采用下部等截面，上部变宽截面的实心板式墩，边墩6上设置两块竖向支座垫石94、两块横向抗风支座垫石93兼作纵向挡块用，并预留两处阻尼器安装位置。
140.具体的，约束体系可以采用，在边墩6及辅助墩7的顶面两侧各设置两个竖向支座，其中边墩6竖向支座采用3.0mn的jqz型双向滑动支座，辅助处竖向支座采用8.0mn的jqz双向滑动型支座；辅助墩7的横向中部设有横向抗风支座，横向抗风支座采用双向滑动的kfqz型，其中左侧边墩6采用1.0mn，两个辅助墩7及右侧边墩6为2.0mn。为限制主梁2在动力作用下的纵桥向位移，并追求主梁2变形与下部结构承载能力的平衡，在两个边墩6上设置有粘滞阻尼器及纵向限位挡块，挡块限位值最大为24cm，实现主梁2在温度作用下可自由变形，又可改善主梁2的纵桥向变形。
141.除外，由于温度变化、荷载等因素的影响，主梁2端部会产生水平变位和转角，在梁端设置d560型梳齿板式桥梁伸缩缝装置，伸缩缝装置除满足纵向伸缩及竖向转动外，还应满足横向转动的要求，伸缩缝的初始缝宽应根据安装当时的温度进行反算，并预设固定。主引桥伸缩缝下方水带位置应设置排水构造，将伸缩缝处水汇集至竖向排水管内。
142.本实施例中，吊索3顶端固定到拱肋1的拱架11上，底端固定到主梁2上，对主梁2提供竖向的拉力。本方案中，吊索3可以采用铅垂设置或倾斜设置，能够适应不同的景观要求和受力要求。且当吊索3沿主梁2纵向倾斜布置时，位于主梁2同侧的吊索3的倾斜方向相同，主梁2其中一侧的吊索3与主梁2另一侧的吊索3的倾斜方向相反设置。即主梁2同一侧的吊索3沿同向倾斜，主梁2两侧的吊索3沿相反方向倾斜，其景观性更好，且便于安装和布置。因为吊索3主要是提供向上的拉力，故吊索3采用铅垂设置受力会更好。吊索3对应于主梁2的设置位置可以在主梁2横向中部、两侧或者中部两侧均设置，这是根据主梁2的宽度确定的。如图8所示，只在主梁2两侧设置竖直的吊索3，为主梁2提供竖直向上的拉力。除外，本方案中，每个拱架11均连接有吊索3，且将吊索3连接在拱架11设有肋条12的位置，即在每个拱架11的肋条12设置出均通过吊索3来支撑主梁2，能够提高单组拱肋1对主梁2的支撑能力，提高主梁2通行时的稳定性。具体的，根据主梁2的横向宽度，每个拱架11可以沿主梁2的横向设置1
‑
3个吊点，每个吊点通过一个吊索3连接下方的主梁2。吊索3根据拱肋1与主梁2的位置关系不等距铅垂布置，吊索3纵向间距变化范围在4.43～12.14m，每个主拱与副拱上均设置2个吊点，每个吊点布置一根吊索3，全桥可共计62根吊索3，吊索3长度变化范围在14.28～39.09m。
143.且在主梁2范围内沿行车方向布置11组间距为22.5m的拱肋1，每组拱肋1包含3根拱架11端部两根，每根拱架11均通过两根竖向吊索3与扁平钢箱41主梁2连接。当然，拱肋1的间距可以调整，当主梁2的纵向长度变长时，需要缩减相邻两个拱肋1之间的间距或增大单组拱肋1的抗弯能力，但相邻两个拱肋1之间的间距不宜超过30m，即相邻两个拱座基础4之间的间距不宜超过30m。
144.与常规桥梁相比，本发明所述的拱形排架悬吊桥梁结构，通过多组横向的拱肋1横跨于主梁2，并通过竖向的吊索3将主梁2吊起，使得主梁2下方沿主梁2纵向的某一段范围内能够不设置桥墩，且能够避免影响桥下地面层道路8的通行,尤其适用于主梁2下方地面有道路、地面下有管线、地铁等不宜设墩的情况；与门架式桥墩的连续梁相比，当面对跨径增
大梁高增加的情况时，因为本发明所需设置的桥墩数量少，相应的建设成本的增加的量较少，且本发明的结构美观，主梁2高度可以设置得更低，解决了桥下净空不够的问题；与大跨度缆索承重桥相比，本发明能很好适应桥位处平面曲线线形，其比缆索承重桥主跨跨径小，且受力简单，造价低，经济性好，且布置灵活，对周边环境影响小。本发明的桥梁结构实现了功能与景观的统一，结构形式新颖，丰富了桥梁结构的选择。
145.本发明所述的拱形排架悬吊桥梁结构，其可以用做常规桥梁；也可以用于位于地面层道路8上方且与地面层道路8斜交的桥梁节段，如主梁2与地面层道路8之间的夹角为45
°
或60
°
等；更重要的是，其能够用于在地面层道路8上方修建与地面层道路8呈小于或等于20
°
夹角跨越的桥梁，因其在主梁2与地面层道路8相交的平面部分设置拱肋1，拱肋1两端可以同时跨越地面层道路8和主梁2，且主梁2与地面层道路8相交的平面部分下方也无需设置桥墩，能够减少桥墩的设置，解决了改扩建项目中立体层与地面层道路8小夹角跨越的受力大、占地多、容易影响地面层道路8通行的难题，如图3中，所述主梁2与所述地面层道路8的夹角小于20
°
。
146.除外，本方案中的地面层道路8也可以是其它既有线路，如用于运输的河流或者已经修建好的铁路等。且主梁2可以采用箱梁或者钢桁梁等结构形式，采用箱梁时，箱梁顶面用于通车，吊索3连接在箱梁的顶部，曲线形主梁2和直线形主梁2均可采用箱梁；采用钢桁梁时，钢桁梁分为上下两层行车道，为整体结构，吊索3连接在钢桁梁上层，钢桁梁适用于直线形主梁2。
147.拱形排架悬吊桥梁结构，多组拱肋1通过纵撑5连接，形成受力较优、调节较优的拱形排架结构；主梁2通过吊索3与拱肋1连接；主梁2上的荷载的传力路径为：作用在主梁2上的汽车荷载通过吊索3传递给拱肋1，拱肋1将吊索3力传递到拱座基础4；由于多组拱肋1相连，形成空间拱形排架结构，结构的支撑稳定性更好，抗风、抗震性能更优。且拱肋1沿着跨越地面层道路8或者桥梁的主梁2的前进方向可以设置多组，用拱肋1悬吊代替了桥墩支撑，避免了立体层桥梁的桥墩施工对地面层道路8正常交通造成干扰，避免了立体层桥墩设置对既有道路通行能力的影响。
148.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。