[發明專利]竹節形鋼管桁式折線拱橋

有效

• 申請號: 201610742322.2
• 申請日: 2016-08-26
• 公開（公告）號: CN106192716B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 龔俊虎;嚴愛國;文望青;薛照鈞;史娣;尹書軍;曾甲華
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: E01D4/00
• 分類號: E01D4/00;E01D19/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 黃行軍

技術領域

本發明涉及橋梁結構拱橋技術領域，具體涉及一種竹節形鋼管桁式折線拱橋。

背景技術

拱橋是所有橋梁體系中變化最多的結構，其結構形式千姿百態。按拱的形狀可分為圓弧拱、拋物線拱、懸鏈線拱、折線拱等；按橋面與拱肋的相對位置可分為上承式拱橋、中承式拱橋、下承式拱橋；按拱肋的截面形式可分為板式拱、肋拱、箱形拱、桁架拱、剛架拱；按受力可分為有推力和無推力體系拱橋、簡單體系拱橋、組合體系拱橋等。拱橋的受力特點是，將豎向荷載產生的軸力由拱頂向拱腳傳遞，轉變為拱腳處的豎向力和水平推力。推力的存在與否是區別拱和梁的主要標志，凡是豎向荷載作用下能產生水平推力的結構都可稱為拱式結構。

中國古代有修建木拱橋和石拱橋的悠久歷史，河北省趙縣的趙州橋為現今世界上尚存的跨徑最大的古代石拱橋，在我國浙江、福建等地仍保存有一些明清時期修建的木拱橋，如福建屏南的千乘橋。

在我國古代木拱橋建橋史上，有一種西方沒有而中國所獨有的木拱橋型式—貫木拱橋，也稱“虹橋”。由于受木材承載能力較小以及天然木料的截面尺寸不大等條件限制，古代貫木拱橋的跨度一般不大于40m。另外受制于古代建橋材料的局限性，貫木拱橋一般采用上承式結構，無法采用中承式或下承式結構。

因此，折線拱橋要滿足現代橋梁的交通通行功能、景觀功能，符合技術先進、安全可靠、適用耐久、經濟合理的要求，需要克服以下幾方面的問題：

1、古代貫木拱橋受材料限制一般采用上承式結構，而城市一般建于地勢相對平坦的地方，現代城市橋梁采用的拱橋大多為中承式或下承式結構，因此需要解決新橋型對于中承式或下承式結構的適應性問題。

2、折線拱在房屋建筑的屋頂結構或輸水結構的渡槽上有過應用，但是在公路或鐵路橋梁上應用極少。拱橋的軸線一般是曲線，折線拱以直代曲，在外荷載作用下折線拱的部分截面可能產生較大的彎矩，因此需要解決新橋型的整體受力合理性問題。

3、古代貫木拱橋為木結構，其桿件與桿件之間的連接通過鐵釘或木榫進行連接，現代鋼結構橋梁通過焊接連接，因此需要對原有貫木拱橋的內部約束體系進行重構。

4、受木材承載能力較小以及天然木料的截面尺寸不大等條件限制，貫木拱橋的跨度一般不大于40m，現代城市橋梁跨越道路、河流需要更大的跨越能力，因此需要增大橋梁結構的跨越能力。

5、木結構拱橋一般不存在局部穩定問題，如采用鋼結構則存在局部受壓的穩定性問題。因此需要解決局部傳力和局部穩定性問題。

6、古代貫木拱橋均為有推力拱結構，現代橋梁受場地限制經常需要在地基承載力不高的地方修建大跨度橋梁，因此需要對貫木拱橋的傳力路徑進行重構，將其改進為無推力或小推力的拱式結構。

7、近年來隨著我國大規模交通基礎設施建設的開展，尤其是城市橋梁的建設，對橋梁的景觀功能提出了更高要求，因此需要解決將木結構改為鋼結構后與自然景觀的融合性問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足之處，而提供一種竹節形鋼管桁式折線拱橋。它是一種模擬天然竹節外形、與大自然融為一體、結構體系受力合理的大跨度竹節形鋼管桁式折線拱橋橋型。

為了實現上述目的，本發明提供了一種竹節形鋼管桁式折線拱橋，其特征在于：包括梁部結構、位于在梁部結構兩側的兩個主拱肋和用于支撐梁部結構和主拱肋的下部結構，所述主拱肋由三折線拱和四折線拱焊接形成，所述三折線拱包括水平設置的三折線拱第二鋼管、位于三折線第二鋼管兩頭呈“八”字形布置的三折線拱第一鋼管和三折線拱第三鋼管，所述三折線拱第一鋼管、三折線拱第二鋼管和三折線拱第三鋼管依次首尾呈鈍角交叉相貫焊接形成三折線拱，所述四折線拱由四折線拱第一鋼管、四折線拱第二鋼管、四折線拱第三鋼管和四折線拱第四鋼管依次首尾呈鈍角交叉相貫焊接形成，所述三折線拱和四折線拱的兩側穿過梁部結構上相對應的開孔且三折線拱和四折線拱的兩端拱腳支撐在下部結構上，所述主拱肋上靠近梁部結構的一側鋼管上掛設有若干個豎直布置的鋼絲索吊桿，所述鋼絲索吊桿的另一端連接梁部結構。

進一步地，所述三折線拱和四折線拱的跨度相同，所述三折線拱第一鋼管和三折線拱第三鋼管對稱設置在三折線拱第二鋼管的兩側，所述四折線拱第二鋼管和四折線拱第三鋼管對稱布置，所述四折線拱第一鋼管和四折線拱第四鋼管對稱布置，所述三折線拱和四折線拱的豎直中心線重合，所述三折線拱和四折線拱相貫焊接。