[發明專利]展翅拱斜拉橋

在審

• 申請號: 201711305579.2
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN107841934A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 惠斌;張為;熊建輝;彭亞東;李海霞;楊麗星;潘澤宇;陶啟立;趙維賀;王明偉;楊文忠;陳翼軍;徐德標;張坤;朱雪光
• 申請（專利權）人: 北京市市政工程設計研究總院有限公司
• 主分類號: E01D11/04
• 分類號: E01D11/04;E01D19/02;E01D19/16
• 代理公司: 北京萬科園知識產權代理有限責任公司11230
• 代理人: 杜澄心,張亞軍

技術領域

本發明涉及一種公路、鐵路、市政道路和園林等跨越河流、溝谷、道路等的橋梁構筑物工程技術領域。

背景技術

橋梁工程從主受力體系分為梁式橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋幾大類。近年來各種組合型式的橋型不斷涌現，包括斜拉橋與梁橋組合體系橋(如廣東金馬大橋)、斜拉橋與懸索橋組合體系橋(如貴州烏江大橋、Brooklyn橋)、斜拉與反拱形上承式索橋組合體系橋(如日本miho博物館橋)、拱橋與梁橋組合體系橋(簡稱梁拱組合體系橋，由拱肋、系梁、吊桿、橫梁及橋面系組合而成)、斜拉橋與拱橋組合橋(如馬來西亞Putrajaya8號橋、湖南湘潭四橋等)。

馬來西亞Putrajaya8號橋采用斜拉橋與提籃拱橋共存，形成一種嶄新的組合體系-斜拉拱橋，其主跨300m，橋寬32m。因為斜拉橋的拉索受拉，拱橋拱圈受壓，將兩種看似矛盾的橋型很好的組合一起。同時通過施工過程中梁合攏前張拉拱的吊桿，使得絕大部分橋梁恒載由斜拉索承擔，達到預期目標；湖南湘潭四橋為雙飛燕斜拉索鋼管混凝土拱橋,主跨400m,寬27m。該橋強調了拱肋的承重作用,張力可調的斜拉索作用于拱肋,架設時方便拼裝,成橋后則能改善拱的受力,是一種實現大跨拱橋的新的嘗試。

此種組合體系橋也存在一定不足，首先橋型組成構件眾多，包括橋塔、主拱、橋面系、吊桿、系桿、斜拉索等，整體視覺效果較為凌亂繁雜；另外由于增加了橋塔，橋塔造價較高，使得橋梁整體經濟性較差。

另一方面，一種空間異形拱橋-蝴蝶拱橋近年來因為其良好的景觀效果、視覺張力，得到了大量的應用，尤其以天津海河大沽橋、廣西南寧大橋、杭州九堡大橋出名。蝴蝶拱橋是將豎直拱肋往橋外外傾而形成的一種新型異型拱橋，通常采用中下承式拱梁組合和系桿拱等無推力體系。

蝴蝶拱橋也存在一定缺陷，首先由于其拱肋外傾，導致其面外穩定性較差，橫向穩定問題突出，需要增加吊桿數量或者副拱去解決，導致構造復雜；同時由于其采用無推力拱橋體系及拱肋外傾穩定性問題，以及拱橋矢跨比較小，拱軸線不合理，材料指標較高，其適用跨徑不大，一般為80～160m之間。

拱橋上拱圈截面只受軸向壓力而無彎矩作用的拱軸線，滿足這一條件的拱軸線稱為合理拱軸線。

發明內容

本發明的目的是提供一種展翅拱斜拉橋，將空間異形拱與斜拉-拱橋組合體系橋梁兩者結合，以解決精簡體系結構、明確主體構件受力、滿足橋型景觀效果的同時可使拱圈達到主要受壓的合理受力狀態等技術問題。

為了實現上述發明目的，本發明所采用技術方案如下：

展翅拱斜拉橋，采用展翅外形的空間異形主拱拱圈和拱圈內外與主梁連接的斜拉索、主梁三大主體結構構件按照受力要求以及合理拱軸線主要受壓目標組合而成；拱圈向拱外拉索連接主梁所在橋跨方向傾斜；全橋總體采用兩跨或者三跨布置形式；采用三跨布置時，展翅外形主拱位于邊跨主梁范圍，拱圈向中跨主梁傾斜，拱圈通過拉索連接邊跨及中跨主梁，另一側的展翅拱體系對稱布置；采用兩跨布置時，展翅外形主拱位于中跨主梁范圍，拱圈向邊跨主梁傾斜，拱圈通過拉索連接中跨及邊跨主梁；主拱邊墩一側拱腳與主梁剛性連接，主梁即拱腳底部設支座與邊墩橋臺基礎連接；主拱中墩一側拱腳與主梁剛性連接；調整主梁和主拱的受力的拱內拉索位于拱圈范圍內，兩端連接拱圈范圍內的主梁和主拱；拱外拉索位于拱圈范圍外，兩端連接拱圈范圍外的主梁和主拱；拱內拉索方向與主拱傾斜方向一致，在中墩處邊跨內主拱產生的水平推力與中跨拉索的水平分力方向相反。

主拱拱軸線采用橢圓線與直線組合形成，或采用多次拋物線；根據橋面寬度，橫向采用雙主拱形式，拱圈之間依據橫向穩定性需要設數道橫撐。

主梁采用整體鋼箱，拱肋結合段及吊索區設置于主梁最外側箱室，頂板采用正交異性鋼橋面板，箱室之間間隔一定距離設橫隔板。

拉索采用平行布置,或采用豎琴式布置；拉索采用無粘結環氧噴涂鋼絞線，纏包后擠塑外擠PE；拉索下錨點與鋼箱梁采用鋼錨箱連接，下端采用可張拉式冷鑄錨頭；拉索上錨點與主拱拱圈采用耳板連接，上端拉索采用叉耳式錨固。

主拱中墩一側拱腳向下延伸至中墩承臺基礎頂面，使拱腳與中墩基礎剛性連接。

主拱與主梁相接拱梁結合段采用焊接，并設置加勁肋加強連接，拱肋內外表面設置剪力釘，內注補償收縮混凝土；拱腳處節段配置鋼筋，伸入承臺一定錨固長度，拱腳與中墩基礎采用法蘭盤錨栓連接。

拱圈高度按照拱圈所在邊跨主梁跨徑以及矢跨比要求、拱內拉索布置形式，滿足邊跨主梁受力要求進行確定；相應中跨主梁跨徑依據拱圈高度、拱外拉索布置形式以滿足中跨主梁受力要求為準則進行確定。