[发明专利]桥面带坦拱肋的混凝土自锚式悬带桥

说明书

技术领域

本发明属于交通运输桥涵工程领域，尤其涉及一种桥面带坦拱肋的混凝土自锚式悬带桥。

背景技术

混凝土悬带桥为美籍华人林同炎先生提出，具有刚度大、节省钢材、施工便捷的优点。对于混凝土自锚式悬带桥，由于桥面承受了较大的顺桥向压力，需要将桥面尺寸设计得较厚，使恒载大幅增加；若桥面被设计为水平状态，则在顺桥向压力与活载共同作用下，桥面会出现下弯，导致桥面的附加弯矩增大，使桥面结构抗压能力削弱，桥面一旦被压溃失稳，桥梁将失效垮塌。目前，混凝土自锚式悬带桥的桥面在较大的压应力下一般采用上拱线型，以防止桥面板受下弯作用而被压溃，并分担一定的恒载作用，但这一结构特性影响了桥梁的桥面线型以及行车舒适性。由于上述局限，使该桥型难以在较高等级公路建设中推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是一种设计科学、结构简单的桥面带坦拱肋的混凝土自锚式悬带桥，以推动悬带桥在高等级高速公路的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：桥面带坦拱肋的混凝土自锚式悬带桥，在混凝土自锚式悬带桥的桥面上设置坦拱肋并用系杆与桥面和立柱连接。

坦拱肋为桁架式，其线型为悬链线、抛物线或圆弧线；混凝土自锚式悬带桥的下弦线型为悬链线、抛物线或圆弧线。

桥面上设置2-3片坦拱肋；当坦拱肋为3片时，坦拱肋设在桥梁横截面两侧与横截面中心线处；当坦拱肋为2片时，坦拱肋设在桥梁横截面两侧。

坦拱肋靠近支座处的部分为拱肋实腹段，拱肋实腹段长度为2个立柱支撑长度及跨径的1/6中的较大值。

坦拱肋采用钢筋混凝土或钢管混凝土制作。

混凝土自锚式悬带桥的下弦悬带的矢跨比为1/15-1/10，坦拱肋的矢跨比为3/100-5/100。

混凝土自锚式悬带桥的下弦悬带结构内钢丝直接现浇在下弦悬带结构混凝土中，钢丝的端部锚固在支座中。

针对现有混凝土自锚式悬带桥存在的问题，发明人设计了一种桥面带坦拱肋的混凝土自锚式悬带桥，在混凝土自锚式悬带桥的桥面上设置坦拱肋并用系杆与桥面和立柱连接。通过增设上凸的坦拱肋，使自锚式桥面结构截面的中性线上升，提升了桥面结构重心高度，并分担一部分桥梁恒载，减小悬带桥下弦对桥面板的轴压应力，又不影响桥面线型与行车舒适性。本发明混凝土自锚式悬带桥设计科学、结构简单，可以推动悬带桥在高等级高速公路的应用。

附图说明

图1是本发明桥面带坦拱肋的混凝土自锚式悬带桥的桥梁横截面结构示意图。

图2是本发明桥面带坦拱肋的混凝土自锚式悬带桥的跨中横截面使用状态示意图。

图3是本发明桥面带坦拱肋的混凝土自锚式悬带桥的坦拱肋-桥面板联合结构与下弦悬带结构荷载分担比例计算示意图。

图中：1坦拱肋(轴线)，2下弦混凝土悬带结构(轴线)，3纵向钢丝，4立柱，5桥面板，6系杆，7悬带桥支座，8汽车，9拱肋实腹段，10主桥跨径，11下弦悬带矢高，12坦拱肋矢高，13支座部位下弦悬带与水平方向的夹角θ1，14支座部位坦拱肋-桥面板联合截面与水平方向的夹角θ2，15坦拱肋与桥面板联合截面形心线。

具体实施方式

一、本发明桥面带坦拱肋的混凝土自锚式悬带桥的基本结构

如图1至3所示，本发明的混凝土自锚式悬带桥系在桥面上设置坦拱肋1并用系杆6与桥面板5和立柱4连接。系杆按受拉构件设计，需要经过结构计算配置足够的受拉钢筋。坦拱肋为2-3片；当坦拱肋为3片时，坦拱肋设在桥梁横截面两侧与横截面中心线处；当坦拱肋为2片时，坦拱肋设在桥梁横截面两侧，这样的坦拱肋设置主要是出于安排汽车8行车道的考虑(图2)。

其中，坦拱肋为桁架式，以最大限度的减轻坦拱肋结构的恒载作用；其线型为悬链线、抛物线或圆弧线；混凝土自锚式悬带桥的下弦线型为悬链线、抛物线或圆弧线。坦拱肋靠近悬带桥支座7处的部分为拱肋实腹段，由于此处的拱肋较低，构件与桥面间距较小，如果留缝，既不利于受力，也不利于施工，故而可以做成实腹段。拱肋实腹段9长度为2个立柱支撑长度及跨径的1/6中的较大值。坦拱肋可采用钢筋混凝土或钢管混凝土制作，当采用钢管混凝土时，截面计算需要同时考虑混凝土与钢管截面。

混凝土自锚式悬带桥的下弦悬带结构2内的纵向钢丝3直接现浇在下弦悬带结构混凝土中，钢丝的端部锚固在支座中。混凝土自锚式悬带桥的下弦悬带的矢跨比为1/15-1/10，坦拱肋的矢跨比为3/100-5/100。坦拱肋矢跨比过大将导致较高的建造成本，坦拱肋与桥面系一起分担的恒载比例可以由以下方法获得：