[发明专利]微弯壁板式圆端形钢管混凝土组合拱肋及施工方法

权利要求书

1.一种微弯壁板式圆端形钢管混凝土组合拱肋，其特征在于：由主拱肋、填充在主拱肋内的核心混凝土层、两个副拱肋以及用于连接主拱肋和副拱肋的若干连接杆组成；所述主拱肋的轴线为抛物线形，两个所述副拱肋的轴线为圆弧线形，且两个所述副拱肋均倾斜且对称设置在主拱肋的两侧，所述副拱肋的两个拱脚分别与主拱肋的两个拱脚固定连接，两个副拱肋结构相同，两个所述副拱肋高于主拱肋，除拱脚处之外的所述主拱肋与副拱肋之间均通过连接杆固定连接；所述主拱肋为微弯壁板式圆端形钢管，所述主拱肋由向外凸起的半圆弧上壁板、向外凸起的半圆弧下壁板以及两个向内微弯侧壁板围合固定连接而成；所述副拱肋为圆形空钢管，所述连接杆为矩形空钢管。

2.根据权利要求1所述的微弯壁板式圆端形钢管混凝土组合拱肋，其特征在于：除拱脚处之外的所述主拱肋均通过其两个向内微弯侧壁板的外表面与连接杆固定连接；所述副拱肋的拱脚与主拱肋拱脚处的向内微弯侧壁板固定连接。

3.根据权利要求1所述的微弯壁板式圆端形钢管混凝土组合拱肋，其特征在于：所述半圆弧上壁板与半圆弧下壁板的结构相同，且为对称设置；所述两个向内微弯侧壁板的结构相同，且为对称设置。

4.根据权利要求1所述的微弯壁板式圆端形钢管混凝土组合拱肋，其特征在于：所述向内微弯侧壁板为向内微弯曲的圆弧形侧壁板，所述向内微弯侧壁板的弯曲矢高的计算方法，包括以下步骤：

S1：需要通过试算拟定直侧壁板式主拱肋模型的壁板厚度以及主拱肋模型纵向截面的高度和宽度，并将主拱肋模型的壁板厚度以及主拱肋模型纵向截面的高度和宽度值计算出Ac、As后，通过公式(1)进行验证，确定使主拱肋模型的正截面抗压承载力能够满足式(1)要求的参数值，得到拟定直侧壁板式主拱肋模型；其中公式(1)如下所示：

γ₀N_d≤0.9φ(f_cdA_c+f_sA_s) (1)

式(1)中，γ₀为结构重要性系数；N_d为主拱肋的设计轴压力，N_d是通过采用现有技术中的有限元软件对整个拱桥进行结构受力分析得到的；φ为轴心受压稳定系数，f_cd为核心混凝土层的抗压强度设计值，f_s为主拱肋使用的钢材的抗压强度设计值；A_c为核心混凝土层的截面积，As为半圆弧上壁板截面积、半圆弧下壁板截面积以及两个直侧壁板截面积之和；

S2：对步骤S1得到的拟定直侧壁板式主拱肋模型进行压注自密实微膨胀混凝土泵压作用变形分析，计算直侧壁板变形量；

S3：将步骤S2计算得到的直侧壁板挠度变形量反向向内设置，作为向内微弯侧壁板的基本弯曲矢高，考虑压注混凝土的冲击动力作用，并根据微弯矢高与主拱肋模型纵向截面的宽度和高度的比例协调所带来的截面外观设计效果，将基本弯曲矢高放大作为设计弯曲矢高，同时，向内微弯侧壁板的微弯线型采用圆弧形，而后再将步骤S1得到的拟定直侧壁板式主拱肋模型的壁板厚度、拟定直侧壁板式主拱肋模型纵向截面的宽度和高度以及步骤S3中确定的向内微弯侧壁板的设计弯曲矢高结合起来，获得拟定的微弯壁板式圆端形钢管主拱肋；

S4：对拟定的微弯壁板式圆端形钢管主拱肋的截面再次进行压注混凝土泵压作用下的变形分析，计算向内微弯侧壁板的变形值；然后校核微弯壁板变形值是否小于设计规范规定中受压为主的拱形钢结构容许挠度值，容许挠度值为拱跨度的1/400，拱跨度为半圆弧上壁板下端与半圆弧下壁板上端之间的距离；如果微弯壁板变形量小于容许挠度值，则确定此截面设计；否则，返回步骤S1修改壁厚或者返回步骤S3增大基本弯曲矢高，如此循环，直至拟定的微弯壁板式圆端形钢管主拱肋的微弯壁板变形量小于容许挠度值。