[發明專利]微彎壁板式圓端形鋼管混凝土組合拱肋及施工方法

在審

• 申請號: 202210697121.0
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN114922046A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 李長坤;陳兆慧;葉長允;林國偉;鄒得金;司英明;楊晨;王新民;王長民
• 申請（專利權）人: 濟南城建集團有限公司;濟南城建設計研究院有限責任公司;山東匯通建設集團有限公司;濟南市市政工程建設集團有限公司;山東匯達新型建筑材料有限公司;山東匯友市政園林集團有限公司
• 主分類號: E01D4/00
• 分類號: E01D4/00;E01D21/00;B23P15/00
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓;張冉冉

1.一種微彎壁板式圓端形鋼管混凝土組合拱肋，其特征在于：由主拱肋、填充在主拱肋內的核心混凝土層、兩個副拱肋以及用于連接主拱肋和副拱肋的若干連接桿組成；所述主拱肋的軸線為拋物線形，兩個所述副拱肋的軸線為圓弧線形，且兩個所述副拱肋均傾斜且對稱設置在主拱肋的兩側，所述副拱肋的兩個拱腳分別與主拱肋的兩個拱腳固定連接，兩個副拱肋結構相同，兩個所述副拱肋高于主拱肋，除拱腳處之外的所述主拱肋與副拱肋之間均通過連接桿固定連接；所述主拱肋為微彎壁板式圓端形鋼管，所述主拱肋由向外凸起的半圓弧上壁板、向外凸起的半圓弧下壁板以及兩個向內微彎側壁板圍合固定連接而成；所述副拱肋為圓形空鋼管，所述連接桿為矩形空鋼管。

2.根據權利要求1所述的微彎壁板式圓端形鋼管混凝土組合拱肋，其特征在于：除拱腳處之外的所述主拱肋均通過其兩個向內微彎側壁板的外表面與連接桿固定連接；所述副拱肋的拱腳與主拱肋拱腳處的向內微彎側壁板固定連接。

3.根據權利要求1所述的微彎壁板式圓端形鋼管混凝土組合拱肋，其特征在于：所述半圓弧上壁板與半圓弧下壁板的結構相同，且為對稱設置；所述兩個向內微彎側壁板的結構相同，且為對稱設置。

4.根據權利要求1所述的微彎壁板式圓端形鋼管混凝土組合拱肋，其特征在于：所述向內微彎側壁板為向內微彎曲的圓弧形側壁板，所述向內微彎側壁板的彎曲矢高的計算方法，包括以下步驟：

S1：需要通過試算擬定直側壁板式主拱肋模型的壁板厚度以及主拱肋模型縱向截面的高度和寬度，并將主拱肋模型的壁板厚度以及主拱肋模型縱向截面的高度和寬度值計算出Ac、As后，通過公式(1)進行驗證，確定使主拱肋模型的正截面抗壓承載力能夠滿足式(1)要求的參數值，得到擬定直側壁板式主拱肋模型；其中公式(1)如下所示：

γ₀N_d≤0.9φ(f_cdA_c+f_sA_s) (1)

式(1)中，γ₀為結構重要性系數；N_d為主拱肋的設計軸壓力，N_d是通過采用現有技術中的有限元軟件對整個拱橋進行結構受力分析得到的；φ為軸心受壓穩定系數，f_cd為核心混凝土層的抗壓強度設計值，f_s為主拱肋使用的鋼材的抗壓強度設計值；A_c為核心混凝土層的截面積，As為半圓弧上壁板截面積、半圓弧下壁板截面積以及兩個直側壁板截面積之和；

S2：對步驟S1得到的擬定直側壁板式主拱肋模型進行壓注自密實微膨脹混凝土泵壓作用變形分析，計算直側壁板變形量；

S3：將步驟S2計算得到的直側壁板撓度變形量反向向內設置，作為向內微彎側壁板的基本彎曲矢高，考慮壓注混凝土的沖擊動力作用，并根據微彎矢高與主拱肋模型縱向截面的寬度和高度的比例協調所帶來的截面外觀設計效果，將基本彎曲矢高放大作為設計彎曲矢高，同時，向內微彎側壁板的微彎線型采用圓弧形，而后再將步驟S1得到的擬定直側壁板式主拱肋模型的壁板厚度、擬定直側壁板式主拱肋模型縱向截面的寬度和高度以及步驟S3中確定的向內微彎側壁板的設計彎曲矢高結合起來，獲得擬定的微彎壁板式圓端形鋼管主拱肋；

S4：對擬定的微彎壁板式圓端形鋼管主拱肋的截面再次進行壓注混凝土泵壓作用下的變形分析，計算向內微彎側壁板的變形值；然后校核微彎壁板變形值是否小于設計規范規定中受壓為主的拱形鋼結構容許撓度值，容許撓度值為拱跨度的1/400，拱跨度為半圓弧上壁板下端與半圓弧下壁板上端之間的距離；如果微彎壁板變形量小于容許撓度值，則確定此截面設計；否則，返回步驟S1修改壁厚或者返回步驟S3增大基本彎曲矢高，如此循環，直至擬定的微彎壁板式圓端形鋼管主拱肋的微彎壁板變形量小于容許撓度值。