专利名称：臂膀拱桥的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及桥梁建筑在结构上的改革。
举世闻名的“赵州桥”建成已近1600年历史，至今安如磐石，完好如初。何耶？“拱式结构”之故也。这不能不被认为是我们中国人值得自豪的又一大奇迹！然而阻挠它进一步发扬光大的症结在于它过于费工费时，据说数千人从开工至竣工长达20年之久。这与当前“时间就是金钱”快节奏风格格格不入的。另从阅历中发现无论古代的石拱桥、砖拱桥(也包括城门洞)，和现代的砼拱桥，都是采用犹如牲畜驮驮子似的脊背负重法达到负荷目的的，这无疑是施工周期长根本原因；而号称亚洲第一，世界第二巍峨雄壮座落在黄浦江上的上海斜拉桥，却是利用另一种方式实现负荷目的的。那就是把桥体所受之力通过缆索作用于斜拉塔达到目的的。然而，建造座落在桥两端高耸入云的斜拉塔和用特殊材料做成的许许多多长长缆索，自然是要花好多钱的。这对一个发展中国家来说，无疑也是力不从心的。由此可以得出前者坚固耐用而费时，后者高贵豪华而费钱的结论。能否把两者各取其所长，舍其所短，有机地结合起来呢？研究证明，这个设想是可以也能够实现的。
本实用新型的目的是为桥梁建筑提供一种既造价低、耗资少、坚固耐用而又施工进度快捷的臂膀拱桥技术方案。
本实用新型的目的是这样实现的把传统的脊背负重的拱桥，改为臂膀负重的拱桥，也就是利用同样的“拱式结构”工作原理，变换一下工作方式，而去达到同样目的的。整体结构由桥台(礅)臂膀拱，桥体及其连结装置—横骨梁支撑立柱缆索构成。具体是这样的，先在工厂里轧制成弧断面呈1/2圆环体的拱式结构构成的钢臂膀拱原件。依设计桥体负荷能力，可以是单株的，也可以扣合成双株的呈圆管状，也可以多株连结成组合式的，将其两端埋置固定于桥两侧两端的桥台(礅)适当部位体内，用它去取代斜拉桥的斜拉塔和传统拱桥脊背负重的作用。它所处的位置可以在桥体下方，也可以在桥体的上方，也可使桥体从它的中间穿过，这要随适应河床水流和行船需要而定。当它处于桥体下方时，它的负重则为“全抬式”，也就是桥体负荷作用力，通过桥体横骨梁两端着力点，经垂直支撑立柱作用于拱臂膀；当它处于桥体上方时，它的负重则为“全拉式”，也就是桥体负荷作用力通过桥体横骨梁两端着力点经缆索作用于拱臂膀；当桥体处于它的中间部位时，则它的负重为“抬拉式”或称“又抬又拉式”。也就是桥体作用力在拱臂膀下方部位由支撑立柱传导，在拱臂上方部位则是由缆索传导作用于拱臂膀、再由拱臂膀传导作用于桥台(礅)，经桥台作用于地壳消失。对于桥体的结构则是这样的用特制的以“拱式结构”构成的钢直拱体，作为桥体纵横骨架，纵向等距分布由上下两层，上层为俯状，下层为仰状对应构成，中间夹一层横向骨架，由俯仰交错构成。假定以长5m为一段落组合单位，则纵向直拱体的长度为5m，横向直拱体长度＝桥面宽度，每一段落组合单位也则为一个受力单元，每一受力单元的纵向两端各增设一横向骨架，作为纵向底层骨架着落点；凡纵横交错构件的吻合部位均由电焊焊接牢固，使其段落组合单位的整体结构成为牢固的统一体。此则成为桥体整体结构的部件之一。横骨梁是由3株相同结构的1/2圆环体构成，呈倒“品”字形，上2株在组合段落单位组合时，先各与纵向底层骨架两端连结，底株的两端着力点部位则先与桥两侧臂膀拱上设置的支撑立柱或缆索连结，在桥体总装时，再把这3者连结成为一体。当把桥体整体结构所需的各组合单位组装完成时，也则当桥台(礅)施工完毕，臂膀拱及其所需的支撑立柱，缆索备置到位时，则可进行桥体整体总装。总装时，组合单位之间对接处要严格调整到位，纵向骨架要对齐，两者横骨梁对接处要无间隙，而后牢固焊接成为同一体。为加强桥体砼体的连结作用，在底和上层骨架表面间加设一层网状由中(或大)规格的钢筋作辅助设施连结装置。最后浇注混凝土凝固剂自然凝固成形。
本实用新型的具体结构由附图给出，并结合附图再做如下说明附
图1为臂膀拱桥整体结构侧视图；附图2为臂膀拱桥复合体臂膀拱截面图；附图3为臂膀拱桥复合体横骨梁截面图；附图4为臂膀拱桥桥体构造纵剖面图；附图5为臂膀拱桥桥体构造横剖面图；附图6为臂膀拱桥复合体支撑立柱截面图。
图中1为桥台(礅)；2为支撑立柱；3为横骨架；4为桥体；5为臂膀拱；6为缆索；7为砼；8为弧拱构件；9为直拱骨件；10为直拱构件；r为臂膀拱内壁半径；r1为臂膀拱外壁半径；d为臂膀拱厚度r1-r＝d；d1桥体厚度；b为桥体跨度≈2r；H为桥面距臂膀拱埋置点高度，H1为桥面距臂膀拱峰顶高度，H+H1＝r1，当H＝0时，桥结构则为“全拉式”，当H1＝0时，桥结构则为“全抬式”；b1为桥体着力点距离；r2为构件内壁半径；r3为构件外壁半径。
当桥结构为“拉式”时，桥体4的横骨梁3的两端着力点则与缆索6的底端连结，缆索6的顶端则与臂膀拱5连结；缆索6分直拉和斜拉两种。直拉是为桥体总装时用的，斜拉是为总装完毕后的加固时用的，斜拉以y垂直中心线为界左右交叉进行；当桥体结构为“抬式”时，桥体4的横骨梁3的两端着力点与支撑立柱2顶端连接，立柱底端与臂膀拱5连结，立柱呈垂直状，不允许歪斜。臂膀拱5的两端则是埋置固定于桥体基础设施—桥两端设置桥台1的砼体内的。
本实用新型实施后，予见可能取得的效益1、与斜拉桥比，可望节约许许多多珍贵的器材，因而造价低，投资少；2、与传统的脊背负重拱桥比，可望节约许许多多珍贵的时间，而缩短施工周期；因为建造桥台与组装桥体可同时施工。桥台完工之日也则整体总装之时；3、因为从构造构件到整体结构均是利用“拱式结构”原理构成的，所以必然会产生出以a+ar+ar2+ar3+ar4+……等比级数递增构成的无比强大的合力，犹如4个鸡蛋构成的合力，却可以承受2个姑娘体重的压力，而安然无恙一样，其比值约1∶500，令人吃惊的比例关系！无论作用力作用于哪个方位，均会同时激发整体合力的反作用力与之相抗衡，作用力越大，反作用力则越大。
4、因为这种桥造价低，施工进度快，可广泛应用于公路、铁路、渡槽、跨越江河、沟壑、街道、立交、架空等领域中去，为国家节约可观数额的投资。
权利要求臂膀拱桥是为桥梁建筑提供一种新型技术方案，其特征在于整体结构是由桥台(1)臂膀拱(5)桥体(4)及其支撑连结装置支撑立柱(2)横骨梁(3)缆索(6)构成，利用臂膀拱(5)负重法取代传统拱桥脊背负重法，臂膀拱(5)的骨干构件是用钢质材料轧制成1/2圆环体或正圆环体，依桥体负荷能力大小决定采用多株组合体或单株体，或与砼结合成复合型或裸体型，弧体的两端是各埋置固定在桥跨两侧设置的桥基础设施——桥台(礅)(1)体内的；桥体(4)是由直拱骨件(9)纵横交错，纵向设上下两层，横向夹在纵向上下两层中间仰俯交错排列构成的骨架为骨干与砼(7)结合而成的复合体构成的；横骨梁(3)是由结构相同3株1/2圆环体直拱构件(10)与砼(7)结合而成的复合体；支撑立柱(2)是由两株1/2圆环体直拱构件(10)扣合与砼(7)结合的复合体构成；缆索(6)是由钢质纤维束组成的高强度钢缆绳构成。
专利摘要臂膀拱桥是为桥梁建筑提供一种新型技术方案。是由桥台(1)臂膀拱(5)桥体(4)横骨梁(3)支撑立柱(2)缆索(6)构成的以臂膀负荷法取代传统拱桥脊背负荷法一种新型拱式桥梁。因为其构造的骨干构件及其结构都是采用“拱式结构”原理构成的,所以必然具有以等比级数递增构成强大合力,用这种合力构成桥的负荷能力自然会比4只鸡蛋可以承受2个姑娘体重的压力要强大的多,而且还具有用料省,造价低,施工周期短,适应面广的特点。
文档编号E01D1/00GK2287638SQ9520654
公开日1998年8月12日 申请日期1995年3月27日 优先权日1995年3月27日
发明者徐继先 申请人:徐继先