[發(fā)明專(zhuān)利]拉桿拱橋

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810311324.5
• 申請(qǐng)日: 2018-04-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108411760B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝肖禮;邱辰;喻澤成;覃霞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E01D4/00
• 分類(lèi)號(hào): E01D4/00
• 代理公司: 南寧深之意專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 45123
• 代理人: 徐國(guó)華

本發(fā)明公開(kāi)了一種拉桿拱橋，主要由拱肋、主梁、拉桿、立柱和橋墩組成，主梁兩端支承于橋臺(tái)或橋墩上，拱肋與橋臺(tái)固結(jié)。拉桿對(duì)稱(chēng)布置，上端與主梁端部相連接，下端與拱肋的1/4、3/4處連接，其豎向分力直接通過(guò)橋墩傳給基礎(chǔ)，水平分力由主梁平衡。拉桿提供外力僅給1/4、3/4拱肋處增加彈性約束，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性，大幅度改善了結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性。此外，拉桿還使得拱肋的計(jì)算跨徑減小并加強(qiáng)拱肋的薄弱部位，同時(shí)分擔(dān)部分豎向荷載，從而結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度承載力和面內(nèi)剛度得到改善。另外，拉桿的拉力對(duì)拱肋產(chǎn)生正面的非保向力效應(yīng)，提高了結(jié)構(gòu)的面外穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種拱橋體系，具體涉及了一種拉桿拱橋。

背景技術(shù)

拱橋是人類(lèi)最早也是最廣泛使用的橋型之一。拱橋具有悠久的歷史,其造型美觀、結(jié)構(gòu)輕巧、跨越能力大。由于在豎向荷載作用下拱的兩端支承除了受豎向反力外,還將受到水平推力的作用,使得拱內(nèi)彎矩大大減小。拱為主要承受壓力的結(jié)構(gòu),因此可以充分發(fā)揮材料的特性,被廣泛應(yīng)用于橋梁工程、水利工程以及建筑工程中。拱是一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式,它可以清晰地表現(xiàn)出力流和美學(xué)的外觀。

拱式結(jié)構(gòu)體系作為一種古老的橋式以其跨越能力大、可就地取材、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用少、造型美觀等特有的優(yōu)勢(shì)而成為建筑歷史最悠久、競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng),并且長(zhǎng)盛不衰,不斷發(fā)展的橋梁結(jié)構(gòu)體系。即使在當(dāng)代,拱橋仍是我國(guó)已建成橋梁的主要橋型,其形式之多、建設(shè)地域之廣,堪稱(chēng)世界之最。

拱橋有許多種分類(lèi)方式，按照橋面的位置可分為上承式拱橋、中承式拱橋和下承式拱橋，其中，上承式拱橋又可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是普通型上承式拱橋，這類(lèi)拱橋由拱肋、拱上傳力構(gòu)件、主梁組成，拱肋是主要承重結(jié)構(gòu)；另一類(lèi)是整體型上承式拱橋，這類(lèi)拱橋則是由拱肋片和主梁組成，拱肋片是主要承重結(jié)構(gòu)。上承式拱橋的優(yōu)點(diǎn)主要有：施工方便、橋上視野開(kāi)闊，主梁構(gòu)造簡(jiǎn)單，可充分利用拱肋截面材料強(qiáng)度來(lái)增大跨越能力，橋跨主要承重結(jié)構(gòu)的寬度可以做得更小，從而節(jié)省墩臺(tái)圬工減少造價(jià)等，正因?yàn)榫哂斜姸鄡?yōu)點(diǎn)，上承式拱橋直到現(xiàn)在仍然是我國(guó)公路和鐵路上使用較為廣泛的一種橋型。

世界橋梁歷史告訴我們，拱橋，尤其是上承式拱橋在整個(gè)橋梁的發(fā)展過(guò)程中占據(jù)著舉足輕重的位置。我國(guó)古代的石拱橋曾聞名于世，其中最具代表性的是李春在河北趙縣修建的趙州橋,該橋修建于公元605年左右,凈跨37.02m,寬9m。該橋構(gòu)思巧妙,工藝精湛,歷經(jīng)1400多年而無(wú)恙,被譽(yù)為“國(guó)際土木工程里程碑建筑”。在近代，上承式拱橋在橋梁建設(shè)中也有許多經(jīng)典。比如位于美國(guó)西弗吉尼亞州費(fèi)耶特維爾附近的新河峽大橋，長(zhǎng)924米，跨徑518米，為世界上跨徑第三長(zhǎng)的拱橋，橋面高出峽谷267米，是全美第一高，世界第二高的公路橋。我國(guó)萬(wàn)州長(zhǎng)江公路大橋建在現(xiàn)重慶市萬(wàn)州區(qū)黃牛孔子江江面，是長(zhǎng)江上第一座單孔跨江公路大橋，是當(dāng)時(shí)世界上跨徑和規(guī)模最大的鋼筋混凝土拱橋。位于克羅地亞首都薩格勒布西南的克羅地亞克爾克大橋，主跨390米，為大跨度鋼筋混凝土拱橋。

上承式拱橋雖然有著許多優(yōu)點(diǎn)，但是也存在許多不足之處，首先，隨著拱橋跨度的不斷突破，拱肋作為壓彎構(gòu)件其穩(wěn)定性會(huì)快速下降，通常可以通過(guò)加強(qiáng)橫撐或加大橋?qū)拋?lái)提高面外穩(wěn)定性，但仍缺少有效的方法提高其面內(nèi)穩(wěn)定性；上承式拱橋由于立柱自重較大，增加了拱肋負(fù)擔(dān)，且立柱壓力對(duì)拱肋產(chǎn)生了負(fù)面的非保向力效應(yīng)，拱肋穩(wěn)定性不足的問(wèn)題更為突出。其次，上承式拱橋常應(yīng)用于山區(qū)高速鐵路橋的建設(shè)中，高速鐵路對(duì)上承式鐵路拱橋的剛度提出了嚴(yán)格的要求，如何使拱橋獲得更高的剛度是提高列車(chē)行駛速度和行車(chē)舒適性的重要課題。

為了提高上承式拱橋的剛度及穩(wěn)定性，使上承式拱橋在競(jìng)爭(zhēng)中獲得長(zhǎng)足發(fā)展，只能在結(jié)構(gòu)上尋求新的突破。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有上承式拱橋存在的突出問(wèn)題，提出一種新的拱橋---拉桿拱橋。本發(fā)明在傳統(tǒng)上承式拱橋的基礎(chǔ)上，新增拉桿將主梁端部與拱肋1/4、3/4處進(jìn)行連接，直接通過(guò)拉桿提供外力并且僅給1/4、3/4拱肋處增加彈性約束，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性，大幅度改善了結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，且未給拱肋帶來(lái)任何負(fù)擔(dān)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：