[發(fā)明專利]梁拱固結三角形拱橋

在審

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• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN108930222A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發(fā)明（設計）人: 謝肖禮;邱辰;覃霞;龐木林
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: E01D4/00
• 分類號: E01D4/00;E01D101/30
• 代理公司: 南寧深之意專利代理事務所(特殊普通合伙) 45123
• 代理人: 徐國華

本發(fā)明公開了一種梁拱固結三角形拱橋，主要由拱肋（1）、主梁（2）、柔性吊桿（5）和拱肋橫撐（6）組成；所述的柔性吊桿（5）布置在拱肋（1）和主梁（2）之間；其中：在拱肋（1）和主梁（2）之間還設有剛性斜桿組件，所述的剛性斜桿組件主要由兩根剛性斜桿（3）呈倒V形組成，即這兩根剛性斜桿（3）與主梁（2）形成三角形結構；在這兩根剛性斜桿之間還設有斜桿橫聯(lián)（4）。本發(fā)明中采用三角形對拱肋及主梁進行約束，同時提高主梁的線剛度，使得結構的整體剛度大幅度提高，并可大大減小拱橋在受半跨荷載作用時“蹺蹺板”效應明顯的問題。

技術領域

本發(fā)明屬于一種拱橋體系，具體涉及了一種梁拱固結三角形拱橋。

背景技術

拱橋歷史悠久，早在公元前1300年左右希臘邁錫尼地區(qū)就出現(xiàn)了石拱橋雛形，在中國古代，以趙州橋為代表的石拱橋更是世界橋梁寶庫中的精品。如今，拱橋早已成為我國公路上使用十分廣泛的一種橋型，也正因為如此對拱式結構的研究具有極大的現(xiàn)實意義。

拱橋和梁橋的區(qū)別不僅在于外形，更重要的是在受力性能方面。由力學知識可知，在豎向荷載作用下，梁在支承處將僅受到豎向反力作用，而拱在豎向荷載作用下，支承處將同時受到水平和豎向反力的共同作用。這個水平反力的反作用力，被稱為水平推力。由于水平反力的作用，拱承受的彎矩將比相同跨徑的梁小很多，從而主要處于承受軸向壓力的狀態(tài)。這樣，拱橋不僅可以利用鋼、鋼筋混凝土等材料來修建，而且還能依其受力特點，利用適合承壓而抗拉性能較差的圬工材料來修建。

拱橋是最能經(jīng)受時間考驗的橋型，也是經(jīng)濟跨度適用范圍廣的橋型，還是結構造型最為豐富的橋型。拱橋形式多種多樣、構造各有差異。按照建橋材料可分為圬工拱橋、鋼筋混凝土拱橋、鋼管混凝土拱橋和鋼拱橋等；按照結構體系類型可分為簡單體系拱橋與組合體系拱橋；按照拱圈軸線采用的線形可分為圓弧拱橋、拋物線拱橋和懸鏈線拱橋等；按照拱圈截面形式可分為板拱、肋拱、雙曲拱和箱型拱；按照橋面系在上部結構立面中的位置可以分為上承式拱橋、中承式拱橋和下承式拱橋；按照是否對下部結構作用水平推力可分為有推力拱橋和無推力拱橋。

拱橋是我國最常用的一種橋梁型式，其式樣之多，數(shù)量之大，為各種橋型之冠，特別是公路橋梁，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國的公路橋中7％為拱橋。中國當代的各類拱橋目前在跨度上保持著世界紀錄，如目前世界上跨度最大的石拱橋，是我國于1990年建成的山西晉城丹河大橋，跨徑達146米；目前世界上第一跨徑的鋼筋混凝土拱橋是我國于1997年建成的重慶萬縣長江大橋，跨徑達420米；目前世界上第一跨鋼拱橋為我國于2003年建成的上海盧浦大橋，跨徑達550米；2009年4月29日，重慶朝天門長江大橋通車，一舉成為世界第一大跨徑拱橋，跨徑達552米。

目前，拱橋的應用已取得長足的技術進步，但是，隨著工程實踐的不斷增多和科學研究的逐漸深入，拱橋由于其結構和受力上的特點也存在諸多問題有待解決。首先，隨著拱橋跨度的不斷突破，拱肋作為壓彎構件其穩(wěn)定性成為了拱橋設計中的關鍵問題，通常需要通過設置強大的拱肋橫撐、增大矢跨比等措施來保證特大跨度拱橋的穩(wěn)定性。其次，近年來我國高速鐵路的建設對鐵路拱橋的剛度提出了嚴格的要求，而拱橋在受半荷載作用時“蹺蹺板”效應十分明顯，極大地制約了列車行駛速度的提高，如何使拱橋獲得更高的剛度是提高高速列車行駛速度和行車舒適性的重要課題。最后，當拱橋跨徑增大時，其橫向及豎向基頻下降很快，特別是下承式柔性吊桿拱。如何按照橋梁工程新的設計理念如何基于持續(xù)設計方法來使拱結構獲得剛好的力學性能以順應時代發(fā)展的需要，使拱橋在激烈競爭中繼續(xù)保持優(yōu)勢并獲得長足發(fā)展，是橋梁工作者面臨的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有拱橋存在的突出問題，提出一種新的拱橋---梁拱固結三角形拱橋，其完全保留了拱橋良好的受力特性，在增加材料不多的情況下，使結構強度承載力、動力特性、穩(wěn)定性均有大幅提高，同時也有一定的美學價值。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：