[发明专利]大桁拱桥

说明书

本发明公开了一种大桁拱桥，主要由拱肋、主梁、竖腹杆、斜腹杆、柔性吊杆和横撑组成；所述的竖腹杆分别竖直设置在拱肋的1/4附近、1/2、3/4附近处；斜腹杆两端分别连接于中间竖腹杆底部和两边竖腹杆顶部；所述的拱肋、主梁、竖腹杆、斜腹杆构成一个以拱肋作为上弦杆、主梁作为下弦杆且带柔性吊杆的大桁架结构。本发明的大桁拱桥既不破坏拱结构的受力特征，又有桁架的特点，可使结构的刚度、稳定性、动力特性得到很大改善。因其矢跨比可以做得更小，可有效减小矢高，从而又降低施工难度。本发明具有良好的力学性能，可用于修建对刚度、动力性能要求高的桥梁，有极大的工程应用价值。

技术领域

本发明属于一种拱桥体系，具体涉及了一种大桁拱桥。

背景技术

拱式结构体系作为一种古老的桥式，以其跨越能力大、可用地方材料、造价经济、养护维修费用少、造型美观等特有的技术优势而成为建筑历史最悠久、竞争力较强,并且常盛不衰,不断发展的桥梁结构体系。即使在现代,拱桥仍是我国已建或在建桥梁的主要桥型,其形式之多、建设地域之广,堪称世界之最。因此, 对拱式结构体系的研究具有极大的现实意义。

拱是桥梁最基本的结构形式之一，拱式结构以受压为主，其主要承重结构是拱圈或拱肋。在竖向荷载作用下，两端将产生水平推力。正是这个水平推力，使拱内产生轴向压力，从而大大减小了拱圈的截面弯矩，使之成为偏心受压构件，截面上的应力分布较受弯梁均匀。因此可充分利用主拱截面材料强度来增大跨越能力。

拱桥是所有桥梁体系中变化最多的结构，按拱轴线可分为圆弧拱、抛物线拱、悬链线拱、折线拱等；按桥面与拱肋相对位置可分为上承式、中承式、下承式拱；按拱截面形式又可分为板拱、肋拱、箱拱、桁架拱、刚架拱；按受力可分为有推力与无推力体系拱桥、简单体系拱桥、组合体系拱桥等。

拱桥在我国有着极其广泛的应用，也取得过辉煌的成就，向上可追溯至建于隋朝年间公元595年－605年的赵州桥，距今已有1400多年的历史，是当今世界上现存第二早、保存最完整的古代单孔敞肩石拱桥。如今，拱桥的多个世界纪录也均由我国保持，如世界上主跨跨径最大的拱桥是重庆朝天门大桥，世界上主跨跨径最大的钢管拱桥是上海卢浦大桥，重庆万州长江大桥是当时世界上跨径和规模最大的钢筋混凝土拱桥，重庆菜园坝长江大桥更是创下了三项世界第一：钢箱拱梁跨距420米，为世界第一长；是世界第一座公路轻轨两用城市大桥；也是世界第一座采用缆索吊机安装的大桥。

对于拱桥的结构改进，人们也进行了许多研究；如中国专利申请号为CN201310613938.6公开了一种钢管桁架拱桥，包括两个空心圆钢管拱肋、空心圆钢管系梁和横撑，所述横撑焊接在两个空心圆钢管拱肋之间，所述空心圆钢管系梁上焊接有横梁，还包括拱脚连接装置，所述空心圆钢管拱肋的两端和空心圆钢管系梁的两端通过拱脚连接板形成刚结，所述空心圆钢管拱肋的腹部和空心圆钢管系梁之间连接有桁架式腹杆。该发明申请的钢管采用工厂制造成品钢管，施工现场对钢管节段进行焊接，节段少，焊接质量易保证，施工方便，施工工期短。又如中国专利申请号为CN201710067044.X公开了一种张拉成形组合结构拱桥的建造方法，所述拱桥包括至少两根平直的相互平行的下弦、至少两根上拱的相互平行的上弦、横向连接于相邻两根上弦之间的一组横撑、连接于同侧上弦和下弦之间的一组腹杆、连接于相邻两根下弦之间的一组横梁；下弦和横梁共同构成平面桥面系；所述下弦由顺序穿在下弦钢索上的一组下弦管拼接组成，相邻的下弦管之间通过法兰螺栓连接；所述上弦由上弦管顺序焊接而成，拼接好的上弦管的两端底部分别焊接于拼接好的下弦管的两端；在拼接好的下弦管和上弦管内灌注有微膨胀砂浆或混凝土。本发明可在拱桥建设中将施工成形态、运行荷载态融为一体，施工快捷，简单经济。上述两个方案均是在全跨内布置刚性腹杆，整个结构更具有桁架的特征，而拱的受力特征减弱，结构应力水平较大；整个结构的超静定次数增加，在温度作用下结构拱肋应力水平明显增加。