[發明專利]一種上承式敞肩拱橋及其建造方法

無效

• 申請號: 201310065824.2
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103088749A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 劉旭鍇;唐穎;張強;何銘;張洪海;曹景;劉志才;戴少雄;李強;趙傳亮;趙欣;喬建剛
• 申請（專利權）人: 天津市市政工程設計研究院
• 主分類號: E01D4/00
• 分類號: E01D4/00;E01D21/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發明屬于橋梁結構技術領域，尤其涉及一種上承式拱橋結構。

背景技術

上承式拱橋是一種古老經典的橋型，外形典雅優美，其受力特點是：荷載作用下，拱腳產生水平推力，大大減小了主拱圈的彎矩，適合在地質條件比較好的地區建造。為了減少拱腳水平推力，常采用空腹式拱橋，結構的景觀效果較差；少部分拱橋也采用了在主拱圈上布置拱上腹拱的敞肩拱結構，考慮到拱腳變形的影響，拱上腹拱一般均采用兩鉸拱或三鉸拱，結構整體性較差，抗震性能不佳，有待改進。

軟土地區修建上承式拱橋，抵抗水平推力的傳統方法有兩種方法：一是采用大體量的基礎工程，比如群樁基礎、沉井基礎、阻滑板、群樁基礎+阻滑板組合形式或沉井基礎+阻滑板組合形式，此方法造價偏高，且工期較長；二是采用預應力技術平衡水平推力，比如在橋面系中布置體外預應力索，或兩拱腳承臺之間設置環氧全涂裝無粘結鋼絞線成品柔性索或平行鋼絲索等。總體來看，預應力技術在上承式拱橋中的研究及應用較少，且目前的工程實例及研究成果均采用柔性拉索，其不足之處主要在于：一是耐久性較差，柔性拉索雖然使用了環氧涂裝或者雙層PE外套等保護措施，但在橋梁全壽命周期內仍然需要更換，更換時為保證足夠的施工空間需將臺后填土剔除，更換完畢后再回填；二是施工不便，柔性拉索須隨著上部結構的施工加載而逐步分級張拉，且為了保證有張拉空間，須保留施工通道直到二期恒載完成。

發明內容

鑒于上述傳統實踐方法的不足，本發明的目的是提供一種新型上承式敞肩拱橋結構，以改進抵抗水平推力的方法，減少工程造價，降低施工難度并提高結構性能。本發明的技術方案如下：

一種上承式敞肩拱橋，包括主拱圈（1）、拱上腹拱（2）、承臺（3）、樁基礎（4），拱上腹拱（2）布置在主拱圈（1）的兩側，主拱圈（1）的拱腳設置在承臺（3）內，所述的上承式敞肩拱橋還包括多個預應力混凝土拉壓桿（5），穿過每根預應力混凝土拉壓桿（5）的預應力鋼絞線（6）的兩端分別錨固在同側的承臺（3）內，主拱圈（1）、樁基礎（4）及預應力混凝土拉壓桿（5）通過承臺（3）連接形成整體。

本發明同時提供一種所述的上承式敞肩拱橋的建造方法，其中，

設計方法為：（1）初步估算：取主拱圈脫離體進行分析，不考慮預應力混凝土拉壓桿，按照無鉸拱進行計算，求得拱腳的豎向反力、彎矩及水平推力；（2）樁基礎的尺寸擬定：根據求得的拱腳豎向反力及彎矩進行樁基礎4的設計，優先考慮單排樁，因彎矩影響單排樁通不過時采用雙排樁；（3）預應力混凝土拉壓桿5的尺寸擬定：根據步驟（2）所擬定樁基礎的尺寸，求出其總水平抗拉剛度；根據預應力混凝土拉壓桿的軸向剛度應是樁基礎4水平抗推拉剛度的3.5倍及以上的要求，確定預應力混凝土拉壓桿的截面尺寸；（4）鋼絞線的尺寸擬定：預應力混凝土拉壓桿內預應力鋼絞線6的總初張拉力應不小于1.45倍的步驟（1）中所計算的水平推力；鋼絞線的張拉控制應力按≤0.7倍的材料標準強度；（5）結構整體驗算：按步驟（2）、（3）、（4）所擬定的結構各構件尺寸，采用有限元梁格模型進行驗算；主拱圈1按壓彎構件要求，預應力混凝土拉壓桿按預應力混凝土A類構件控制，樁基礎4的頂部水平位移≤6mm及規范規定的其他要求；驗算結果不滿足上述要求時調整按步驟（2）、（3）、（4）所擬定的結構各構件尺寸，重新驗算，直到滿足上述要求為止；（6）局部構件計算：取單個拱上腹拱的脫離體進行分析，按單跨無鉸拱橋進行設計；側墻則按擋土的懸臂梁計算。

施工時方法為：（1）鉆孔灌注樁施工，對預應力混凝土拉壓桿下方進行地基處理；（2）施工承臺；（3）設預應力混凝土拉壓桿的跨徑為L，在位于預應力混凝土拉壓桿跨徑兩端的兩個L/4處，設置兩個濕接頭作為后澆梁段，長度均為0.5m，其余位置即為先澆梁段，施工預應力混凝土拉壓桿的先澆梁段；（4）搭設主拱圈施工支架，主拱圈支架的支撐位置應避開預應力混凝土拉壓桿；待預應力混凝土拉壓桿先澆梁段混凝土的齡期達到28天后，在一天中環境溫度相對較低的時候采用微膨混凝土填筑預應力混凝土拉壓桿的后澆梁段，待后澆梁段混凝土的齡期達到10天后，張拉預應力混凝土拉壓桿內部的后張預應力鋼絞線，并真空灌漿；（5）滿堂支架上綁扎主拱圈鋼筋，澆筑混凝土；（6）滿堂支架上綁扎拱上腹拱內鋼筋，澆筑混凝土；（7）施工側墻，待混凝土強度達到要求后，施工填料并壓實；（8）橋面系施工。

與傳統技術相比，本發明的有益效果是：

（1）預應力混凝土拉壓桿為常規的體內有粘結預應力混凝土構件，無特殊防腐問題，與整體結構同壽命周期，實用中無須更換，耐久性好；