一种带斜撑的斜吊杆中承式异形拱肋拱桥结构体系的制作方法

1.本发明涉及中承式拱桥结构，特别涉及一种带斜撑的斜吊杆中承式异形拱肋拱桥结构体系。


背景技术：

2.随着城市桥梁的景观要求越来越高，美学成为桥梁建设的主要方面。对于拱桥而言，尽量压低矢跨比甚至采用异形拱轴线来创造更好的景观效果已初步形成趋势，而这种异形拱肋通常不是受力最合理的拱轴线。
3.既有的斜吊杆异形拱桥如图1、图2所示。拱肋1一侧固结或铰接在基础5上，一侧与主梁3一起支撑在墩柱6上。斜吊杆2在拱肋上分散锚固于拱曲率最大处，在梁上均匀锚固。图1主要受力特征为主梁3上的荷载通过斜吊杆2传递给拱肋1形成其轴压力，系杆及主梁3承受拱肋1传递的荷载形成拉力和压力，整个自平衡体系支撑在基础5和墩柱6上。图2主要受力特征为主梁3上的荷载通过斜吊杆2传递给拱肋1形成其轴压力，斜吊杆2的水平分力最终通过拱肋1传递至基础5。
4.图1中的结构问题在于斜吊杆2传递给主梁的拉力和压力增加主梁的荷载，且是异号的，斜吊杆2的水平分力没有得到有效利用。
5.图2中的结构问题在于斜吊杆2的水平分力传递给基础5，增加了基础5的尺寸以抵抗水平力。
6.因此，如何完美的融合美学外观与力学性能，是当代异形拱肋桥梁亟待解决的技术难题。为了解决主拱的受力问题，国内众多异形拱拱桥采用了斜吊杆，但斜吊杆所产生的水平分力并没有好好利用。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于克服上述不足，提供一种可有效的平衡拱桥结构产生的水平推力的带斜撑的斜吊杆中承式异形拱肋拱桥结构体系。
8.本发明的一种带斜撑的斜吊杆中承式异形拱肋拱桥结构体系，包括主梁以及与主梁连接的拱肋，主跨位置处用于连接主梁和拱肋的吊杆为斜吊杆，位于主梁承受拉力侧且分别设置在桥梁两侧边跨处的斜撑，所述的斜撑上端与主梁固结，与斜撑固结位置处的主梁支撑在桥墩上，所述的斜撑下端与同侧的拱肋下端均固结在基础上。
9.与现有技术相比，本发明具有以下显著的效果：
10.(1)本发明结合异形拱轴线的形状，斜吊杆在拱肋上分散锚固于拱曲率最大处，在梁上均匀锚固，索合力与拱肋前后两段(曲率较小段)总体形成平衡力系，可以有效的降低主拱结构的应力水平，减小主拱变形，保证结构的合理性和安全性，从而达到减小工程量，节约工程投资的目的。
11.(2)本发明在边跨设置斜撑，通过结构构造将斜吊杆水平分力传至基础中，有效的抵抗了主拱产生的水平力，相当于提供了一个免费的强大系杆力，而且这个系杆力不需要
系杆维护，可以有效地减小桥梁基础工程量，减少日常养护工作，降低工程投资。
12.(3)本发明降低了结构处理难度，避免了拱梁相交处刚度较大的主梁截面与刚度小的主拱截面固结细节处理。
附图说明
13.图1是现有技术中斜吊杆下承式拱桥的示意图；
14.图2是现有技术中斜吊杆中承式拱桥的示意图；
15.图3是本发明带斜撑的中承式斜吊杆拱桥结构体系适用于单跨拱桥的示意图；
16.图4是本发明带斜撑的中承式斜吊杆拱桥结构体系适用于两跨拱桥的示意图；
17.图5是本发明带斜撑的中承式斜吊杆拱桥结构体系适用于多跨拱桥的示意图；
18.图6是本发明边跨斜撑平行布置的示意图；
19.图7是本发明边跨斜撑隐藏式布置的示意图；
20.图标：1-拱肋；2-斜吊杆；3-主梁；4-斜撑；5-基础；6-桥墩
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例对本发明加以详细说明。
22.如图3～7所示本发明的一种带斜撑的斜吊杆中承式异形拱肋拱桥结构体系，包括主梁以及与主梁连接的拱肋1，主跨位置处用于连接主梁和拱肋1的吊杆为斜吊杆2，位于主梁3承受拉力侧且分别设置在桥梁两侧边跨处的斜撑4，所述的斜撑4上端与主梁3固结，与斜撑4固结位置处的主梁3支撑在桥墩6上，所述的斜撑4下端与同侧的拱肋1下端均固结在基础5上。在斜撑4与主梁3固结处的梁底设置有支撑用的桥墩，不承担顺桥向的水平力，斜吊杆2在主梁3中产生的水平向分力，转换成斜撑4内部的轴力，抵消拱肋1在基础5中产生的部分水平推力，从而达到减少基础5工程量，减少后期结构维护工作量的目的。
23.根据桥梁景观考虑，所述的斜撑4的轴线在水平面上的投影与主梁3中轴线平行布置，或者所述的斜撑4的轴线在水平面上的投影与主梁3中轴线相交且在相交位置处与主梁3固结，与斜撑4固结位置处的主梁3支撑在桥墩上，即逐渐向桥梁中线处靠拢，隐藏在桥梁梁底下。斜吊杆的在梁体内产生的水平分力，通过主梁与斜撑的固结构造转化为斜撑内的轴力，再由斜撑与承台的固结构造转化为竖向力与水平力，为减小基础的水平推力提供了一个免费的系杆力。
24.本发明的斜撑可采用钢结构；也可采用上端钢结构、下端混凝土的组合结构；也可以采用混凝土结构，结构处理方式灵活多样。
25.如图3所示，对于单跨拱桥，在主梁3承受拉力的一侧的每侧边跨处分别设置斜撑4。
26.如图4、5所示，对于两跨拱桥和多跨拱桥，分别布置在桥梁每侧边跨处的斜撑4的位置为：在两跨拱桥和多跨拱桥的主梁3承受拉力的两侧分别设置一个斜撑4。
27.如图4所示，主跨位置处斜吊杆2的布置结构为：沿顺桥向在两跨拱肋或者多跨拱肋的最外侧各设置一个斜撑4。
28.如图5所示，对于多跨拱桥，分别布置在桥梁每侧边跨处的斜撑4的位置为：在多跨拱桥的主梁3承受拉力的两侧分别设置一个斜撑4，即沿顺桥向在最前侧拱桥和最后侧拱桥
的前后两侧各设置一个斜撑4。
29.优选的，斜吊杆上端在拱肋上分散锚固于拱曲率最大处，且斜吊杆下端在主梁上均匀锚固，这样使得索合力与拱肋前后两段(曲率较小段)总体形成平衡力系。
30.本发明未提及的结构均采用现有结构即可。
31.以上所述仅为本发明的较佳实例而已，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，均应含在本发明的保护范围之内。
32.以上对本发明的描述仅仅是示意性的，而不是限制性的，所以，本发明的实施方式并不局限于上述的具体实施方式。如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下，做出其他变化或变型，均属于本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种带斜撑的斜吊杆中承式异形拱肋拱桥结构体系，包括主梁以及与主梁连接的拱肋(1)，主跨位置处用于连接主梁和拱肋的吊杆为斜吊杆(2)，其特征在于：位于主梁(3)承受拉力侧且分别设置在桥梁两侧边跨处的斜撑(4)，所述的斜撑上端与主梁固结，与斜撑固结位置处的主梁支撑在桥墩(6)上，所述的斜撑下端与同侧的拱肋下端均固结在基础(5)上。2.根据权利要求1所述的带斜撑的斜吊杆中承式异形拱肋拱桥结构体系，其特征在于：对于单跨拱桥，在与主梁承受拉力的一侧的每侧边跨处分别设置斜撑。3.根据权利要求1所述的带斜撑的斜吊杆中承式异形拱肋拱桥结构体系，其特征在于：对于两跨拱桥和多跨拱桥，分别布置在桥梁每侧边跨处的斜撑的位置为：在两跨拱桥和多跨拱桥的主梁承受拉力的两侧分别设置一个斜撑。4.根据权利要求1-3之一所述的带斜撑的斜吊杆中承式异形拱肋拱桥结构体系，其特征在于：所述的斜撑的轴线在水平面上的投影与主梁中轴线平行布置，或者所述的斜撑的轴线在水平面上的投影与主梁中轴线相交且在相交位置处与主梁固结，与斜撑固结位置处的主梁支撑在桥墩上。5.根据权利要求4所述的带斜撑的斜吊杆中承式异形拱肋拱桥结构体系，其特征在于：斜吊杆倾斜角度总体上与拱顶拱脚形成的夹角的平分线一致。6.根据权利要求4所述的带斜撑的斜吊杆中承式异形拱肋拱桥结构体系，其特征在于：所述的斜撑采用钢结构、上端为钢结构且下端为混凝土的组合结构或者混凝土结构中的一种结构。7.根据权利要求6所述的带斜撑的斜吊杆中承式异形拱肋拱桥结构体系，其特征在于：斜吊杆上端在拱肋上分散锚固于拱曲率最大处，且斜吊杆下端在主梁上均匀锚固。

技术总结
本发明公开了一种带斜撑的斜吊杆中承式异形拱肋拱桥结构体系，包括主梁以及与主梁连接的拱肋，主跨位置处用于连接主梁和拱肋的吊杆为斜吊杆，位于主梁承受拉力侧且分别设置在桥梁两侧边跨处的斜撑，所述的斜撑上端与主梁固结，与斜撑固结位置处的主梁支撑在桥墩上，所述的斜撑下端与同侧的拱肋下端均固结在基础上。本发明可以减小主拱变形，保证结构的合理性和安全性，可以有效地减小桥梁基础工程量。量。量。


技术研发人员：曹景 刘旭锴 冯克岩 邓锦平 谢雪峰 华龙海 黄思勇 杨立坤 李英帅 蔡景波 李洪学 袁有为 赵兴中 张俊明 郑石 郭文杰 崔天娇 陈良田
受保护的技术使用者：天津市政工程设计研究总院有限公司
技术研发日：2022.09.23
技术公布日：2023/3/16