[发明专利]变高度双层组合式钢管混凝土拱肋及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大中型钢管混凝土拱桥中的拱肋及其施工方法。

背景技术

近年来大量修建高速铁路、客运专线，各种跨越江河、公路、铁路、堤防等地形地貌的钢管混凝土拱桥随之不断涌现，要求钢管混凝土拱桥设计与建造技术不断创新、发展与推广。

钢管混凝土拱桥主要由拱肋、主梁、吊索组成，吊索将主梁自重、桥面二期恒载与活载传递到拱肋，故拱肋受力巨大。钢管混凝土拱肋是钢管混凝土拱桥的主受力构件，拱肋结构合理与否关系到整个大桥的安全、经济性以及梁端转角是否满足高速列车的行车舒适性，所以拱肋结构是此类拱桥设计中的关键技术问题。

常见的拱肋型式为等高度双层组合式钢管混凝土拱肋。这种拱肋型式虽有其合理性，但也存在如下不足之处：

(1)在受力方面，拱肋拱脚处受力巨大，特别是其在活载作用下弯矩较大，等高度拱肋通常需要把拱脚附近拱肋钢管加厚较多，增加了工程造价，

(2)在梁端转角方面，简支钢管混凝土系杆拱桥拱脚处恰好在梁端，等高度拱肋整个拱肋刚度一致，在拱脚处并没有加大，所以其梁端转角通常不能满足规范对高速铁路桥梁的要求，

(3)在桥梁景观方面，等高度拱肋整个拱肋高度一致，在景观上显得较单一，缺乏层次感和动感。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种结构刚度较大、受力可靠合理，能较好地适应高速铁路桥梁的建设需要，施工方便、造型优美、工程造价低的变高度双层组合式钢管混凝土拱肋。

本发明目的的实现方式为，变高度双层组合式钢管混凝土拱肋，弧形上层钢管、下层钢管两端固定在拱座上，上层钢管、下层钢管内浇注有微膨胀混凝土，弧形上层钢管、下层钢管之间通过连接板和连接腹杆连接，间距从拱脚处向拱顶处逐步减少。

变高度双层组合式钢管混凝土拱肋的施工方法，具体步骤如下：

a、在工厂采用钢板卷管、焊接、热弯加工成拱肋节段，制造时，将上、下层钢管之间放置成变高度形式，即拱顶处上、下层钢管相距较近，拱脚处上下层钢管相距较远，

b、通过开坡口角焊缝将连接板与拱肋节段的上、下层钢管焊连到一起，

c、采用开坡口相贯线焊缝将连接腹杆与拱肋节段的上、下层钢管焊连到一起，

d、将工厂制造好的拱肋节段运到施工现场，将设计在拱脚处的拱肋节段与拱脚连到一起，

e、在施工现场依次吊装从拱脚处到拱顶处的拱肋节段，并进行拼接，形成整体拱肋，

f、现场向上、下层钢管内灌注微膨胀混凝土，形成钢管混凝土拱肋结构。

本发明大大减小了简支钢管混凝土系杆拱桥的梁端转角，使其能较好地满足高速铁路、客运专线的行车要求。同时又有效地改善了大跨度钢管混凝土拱肋拱脚部位的受力状态，从而节约投资。用本发明施工的拱肋，结构刚度较大、受力可靠合理，施工方便、工程造价低、造型优美。本发明可适用于各种大中型钢管混凝土拱桥。

附图说明

图1是本发明结构示意图，

图2是图1的A-A向剖示图

图3是图1的B-B向剖示图

具体实施方式

参照图1、2、3，本发明的变高度双层组合式钢管混凝土拱肋由上、下层钢管，上、下层钢管连接板，上、下层钢管连接腹杆等组成。弧形上层钢管1、下层钢管2两端固定在拱座6上，上层钢管1、下层钢管2内浇注微膨胀混凝土5，弧形上层钢管1、下层钢管2之间通过连接板3和连接腹杆4连接，间距从两端向中间逐步减少。

变高度双层组合式钢管混凝土拱肋的施工方法，具体步骤如下：

a、在工厂采用钢板卷管、焊接、热弯加工成拱肋节段，制造时，将上、下层钢管之间放置成变高度形式，即拱顶处上、下层钢管相距较近，拱脚处上下层钢管相距较远，

b、通过开坡口角焊缝将连接板与拱肋节段的上、下层钢管焊连到一起，

c、采用开坡口相贯线焊缝将连接腹杆与拱肋节段的上、下层钢管焊连到一起，

d、将工厂制造好的拱肋节段运到施工现场，将设计在拱脚处的拱肋节段与拱脚连到一起，

e、在施工现场依次吊装从拱脚处到拱顶处的拱肋节段，并进行拼接，形成整体拱肋，

f、现场向上、下层钢管内灌注微膨胀混凝土，形成钢管混凝土拱肋结构。