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《大跨度双拱轴线组合拱桥及其建造方法》涉及桥梁技术领域,具体涉及一种具有较大跨度的组合拱桥,以及该种组合拱桥的建造方法。
拱桥设计被较多的应用于2011年9月前的桥梁建造当中,其具有跨度大、造型美观,能够充分利用材料抗压性等优点。但是,2011年9月前的大跨度拱桥均存在水平推力大,横向稳定的可控性难度较大,施工难度较高的缺陷。
美国专利US7469438中采用的拱线轴,能够有效的解决上述缺陷,降低拱桥的水平推力,横向稳定性较好,但其仍然存在以下不足:
1、由于拱轴线调整,中支点处的主拱截面弯矩较大,主拱截面的材料成本较大;
2、由于拱轴线偏离拱的压力线,产生较大弯矩,拱腰范围的竖向位移大,导致主梁变形很大,很难满足正常使用的功能要求。
图1为《大跨度双拱轴线组合拱桥及其建造方法》一种大跨度双拱轴线组合拱桥的结构示意图;
图2为图1中拱轴组合的结构示意图;
图3为图1中A处的放大视图;
图4为该发明另一种大跨度双拱轴线组合拱桥的结构示意图;
图5为该发明建造方法的示意图,示意桥墩及塔吊的建造;
图6为该发明建造方法的示意图,示意拱轴组合的搭建;
图7为该发明建造方法的示意图,示意拱轴弯梁的搭建;
图8为该发明建造方法的示意图,示意主梁的搭建。
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拱轴系数m:拱顶处横载强度gd与拱脚处横载强度gj的比值。即m(拱轴系数)=gd/gj。
看起来挺古典的,桥体也做的好精致哦,不仅技术过硬,外观也不赖,跟苏州江南古城的气息相得益彰啊!
我以为高位拼比较好,因为这样架子同拱同时起,比较安全而竖转一是吨位大,二是太高风险太大
2016年12月7日,《大跨度双拱轴线组合拱桥及其建造方法》获得第十八届中国专利优秀奖。 2100433B
如图1所示,为《大跨度双拱轴线组合拱桥及其建造方法》的一种大跨度双拱轴线组合拱桥,其包括主梁2、中桥墩11、以及两辅桥墩12、13,中桥墩11作为整个组合拱桥的中间支点,两辅桥墩12作为两端支点,中桥墩11上固定安装有拱轴组合3,在中桥墩11和两辅桥墩12之间分别连接有一拱轴弯梁4、5,拱轴弯梁4、5对称设置,其二者均呈向上突起的弧形,并且由多个拱轴弯梁节段依次对接形成。
结合图2、3,拱轴组合3包括下拱轴31和上拱轴32,下拱轴31呈“V”形,其底端固定在中桥墩11上,“V”形的开口朝上,上拱轴32呈下凹弧形,其位于下拱轴31“V”形开口内,两端分别与下拱轴31“V”开口的两端相切连接。拱轴弯梁5的内侧端与拱轴组合3的相应端部对接,拱轴弯梁5的外侧端分叉形成两个弯梁支脚51、52,该两弯梁支脚51、52连接在辅桥墩12上,用以加强稳定性。上述拱轴弯梁4与拱轴弯梁5的结构相同,其与辅桥墩13的连接方式也于上述相同,在这里不做重复说明。
上述的拱轴弯梁4、5与上拱轴32的对接处平滑过渡,形成平滑曲线。拱轴弯梁4、5分别由多个拉索与主梁2连接。上述拱轴弯梁4、5均由多个节段依次对接形成。
除了上述中桥墩位于中间位置的结构外,《大跨度双拱轴线组合拱桥及其建造方法》的组合拱桥还可以是如图4所示,中桥墩不在正中间的位置,相应的两个拱轴弯梁的跨度也就不同。
上述组合拱桥可采用如下方法建造:
A、如图5所示,建造中桥墩11和两个辅桥墩12、13,根据实际需求,使中桥墩位于两辅桥墩之间,并且保证其三者共线,并且,在中桥墩以及两个辅桥墩分别搭建塔吊61、62、63;
B、如图6所示,在中桥墩11上搭建满堂支架111,该满堂支架11适应拱轴组合3的形状,然后利用满堂支架111逐个的依次搭建拱轴组合3的各个节段,拱轴组合3的相邻两节段采用内管定位的方式临时连接;
C、搭建呈向上突起的弧形的拱轴弯梁4、5,该步骤分为下面两个可以同时进行,也可以不分先后顺序进行的两个分步骤:
步骤C1中,如图7所示,利用中桥墩11上的塔吊61吊装拱轴弯梁4、5的节段43、53,多个拱轴弯梁4、5的节段43、53由拱轴组合3的外侧端部作为起始端逐一对接安装,在每装好一个拱轴弯梁4、5的节段43、53后,利用钢索71临时将该拱轴弯梁4、5的节段43、53连接在中桥墩11的塔吊61上;
步骤C2中,如图7所示,在辅桥墩12、13上将拱轴弯梁4、5的外端部支脚作为起始端开始逐一的向内对接搭建拱轴弯梁4、5的节段43、53,每一个拱轴弯梁的节段43、53均通过一钢索72临时连接在辅桥墩12、13的塔吊62、63上,在此过程中,拱轴弯梁4、5的节段43、53通过辅桥墩12、13上的塔吊62、63吊装。
D、再如图7所示,利用运输船81将拱轴弯梁4、5的合拢段44、54运输至步骤C1、C2中搭建好的拱轴弯梁4、5的节点部分正下方,再利用预先搭建在拱轴弯梁4、5节点处的吊具82将合拢段44、54吊至适合高度,然后将合拢段44、54与拱轴弯梁4、5预先搭建的好的两端节点进行对接合拢,最后,对拱轴弯梁4、5的相邻节段的对接端进行实施焊接,由此,完成拱轴弯梁4、5的搭建;
E、如图8所示,由两辅桥墩12、13向内依次搭建主梁2的节段21,同时由中桥墩11向其两侧依次搭建主梁2的节段21,在由两辅桥墩12、13向内依次搭建主梁2的节段21的同时,利用拉索6将每一个搭建好的主梁2的节段21与拱轴弯梁4、5连接,当主梁2的节段21距离中桥墩11或者辅桥墩12、13距离较远时,可先利用运输船81将该节段21运输至预装位置的正下方,再利用预先吊挂在拱轴弯梁4、5上的绳索起吊该节段21,到预定高度后实施对接;
F、主梁合拢,并对相邻的主梁节段实施焊接。
《大跨度双拱轴线组合拱桥及其建造方法》的目的之一在于提供一种大跨度双拱轴线组合拱桥,其通过采用双拱轴线方法,能够有效降低主拱截面的弯矩,同时减小主梁的形变。
《大跨度双拱轴线组合拱桥及其建造方法》的目的之二在于提供一种上述大宽度组合拱桥的建造方法。
为实现上述目的一,《大跨度双拱轴线组合拱桥及其建造方法》采用如下技术方案:
大跨度双拱轴线组合拱桥,包括主梁、作为中间支点的中桥墩、两个作为两端支点的辅桥墩,该组合拱桥还包括拱轴组合,以及两个呈向上突起的弧形的拱轴弯梁,拱轴组合安装在中桥墩上,其两端分别与两拱轴弯梁的内侧端对接连接,两拱轴弯梁的外侧端则分别安装在两辅桥墩上,两拱轴弯梁与主梁之间通过多根拉索连接。
拱轴组合包括下拱轴和上拱轴,下拱轴呈“V”形,其“V”形的下端部与中桥墩固定,上拱轴呈向下弯曲的弧形,上拱轴位于下拱轴“V”形的开口处,并且上拱轴的两端分别连接在下拱轴的两端。
上拱轴的两端分别与下拱轴的两端相切,并且上拱轴与两拱轴弯梁对接并形成平滑曲线。
拱轴弯梁外侧端成形为两个与辅桥墩连接的弯梁支脚。
拱轴弯梁通过多个弯梁节段依次对接形成。
为实现上述目的二,《大跨度双拱轴线组合拱桥及其建造方法》采用如下技术方案:
上述大跨度双拱轴线组合拱桥的建造方法,包括如下步骤:
A、建造桥墩,桥墩包括位于中间的中桥墩,以及分别位于两端的辅桥墩;
B、在中桥墩上分段的搭建拱轴组合,拱轴组合的各节段之间采用内管定位方式临时连接;
C、搭建呈向上突起的弧形的拱轴弯梁,包括不分先后顺序的如下两步:
C1、在搭建好的拱轴组合的端部,由内向外依次对接拱轴弯梁的节段;
C2、在辅桥墩上由外向内依次对接拱轴弯梁的节段;
D、将拱轴弯梁的合拢段的两端分别与上述步骤C1、C2中搭建好的拱轴弯梁的节点部分对接,实现拱轴弯梁的合拢,并对各个相邻的拱轴弯梁的节段实施焊接;
E、由两辅桥墩向内依次搭建主梁节段,同时由中桥墩向其两侧依次搭建主梁节段,在由两辅桥墩向内依次搭建主梁节段的同时,利用拉索将每一个搭建好的主梁节段与拱轴弯梁连接;
F、主梁合拢,并对相邻的主梁节段实施焊接。
在上述步骤A中,还需在建造好的中桥墩及辅桥墩上搭建塔吊,上述步骤C则具体为:
步骤C1中,利用中桥墩塔吊吊装拱轴弯梁的节段,多个拱轴弯梁的节段由拱轴组合的外侧端部作为起始端逐一对接安装,在每装好一个拱轴弯梁的节段后,利用钢索临时将该拱轴弯梁的节段连接在中桥墩的塔吊上;
步骤C2中,在辅桥墩上将拱轴弯梁的外端部支脚作为起始端开始逐一的向内对接搭建拱轴弯梁的节段,每一个拱轴弯梁的节段均通过一钢索临时连接在辅桥墩的塔吊上,在此过程中,拱轴弯梁的节段通过辅桥墩上的塔吊吊装。
所述步骤D中,利用运输船将拱轴弯梁的合拢段运输至拱轴弯梁的合拢位置下方,再利用吊具吊装拱轴弯梁的合拢段。
《大跨度双拱轴线组合拱桥及其建造方法》通过采用双拱轴线方法,大幅增加了桥拱的截面抗弯强度,降低了中支点处拱截面的弯矩,拱腰竖向位移较小,减小了主梁的形变量,从而使得整个桥梁受力较为合理。同时,利用《大跨度双拱轴线组合拱桥及其建造方法》的方法,可有效的降低施工成本,缩短施工工期。
1.《大跨度双拱轴线组合拱桥及其建造方法》特征在于,包括如下步骤:
A、建造桥墩,桥墩包括位于中间的中桥墩,以及分别位于两端的辅桥墩;
B、在中桥墩上分段的搭建拱轴组合,在中桥墩上搭建满堂支架,该满堂支架适应拱轴组合的形状,然后利用满堂支架逐个的依次搭建拱轴组合的各个节段,拱轴组合的各节段之间采用内管定位方式临时连接;
C、搭建呈向上突起的弧形的拱轴弯梁,包括不分先后顺序的如下两步:
C1、在搭建好的拱轴组合的端部,由内向外依次对接拱轴弯梁的节段;
C2、在辅桥墩上由外向内依次对接拱轴弯梁的节段;
D、将拱轴弯梁的合拢段的两端分别与上述步骤C1、C2中搭建好的拱轴弯梁的节点部分对接,实现拱轴弯梁的合拢,并对各个相邻的拱轴弯梁的节段实施焊接;
E、由两辅桥墩向内依次搭建主梁节段,同时由中桥墩向其两侧依次搭建主梁节段,在由两辅桥墩向内依次搭建主梁节段的同时,利用拉索将每一个搭建好的主梁节段与拱轴弯梁连接;
F、主梁合拢,并对相邻的主梁节段实施焊接;
所述大跨度双拱轴线组合拱桥,包括主梁、作为中间支点的中桥墩、两个作为两端支点的辅桥墩,该组合拱桥还包括拱轴组合,以及两个呈向上突起的弧形的拱轴弯梁,拱轴组合安装在中桥墩上,其两端分别与两拱轴弯梁的内侧端对接连接,两拱轴弯梁的外侧端则分别安装在两辅桥墩上,两拱轴弯梁与主梁之间通过多根拉索连接。
2.如权利要求1所述的建造方法,其特征在于,在上述步骤A中,还需在建造好的中桥墩及辅桥墩上搭建塔吊,上述步骤C则具体为:
步骤C1中,利用中桥墩塔吊吊装拱轴弯梁的节段,多个拱轴弯梁的节段由拱轴组合的外侧端部作为起始端逐一对接安装,在每装好一个拱轴弯梁的节段后,利用钢索临时将该拱轴弯梁的节段连接在中桥墩的塔吊上;
步骤C2中,在辅桥墩上将拱轴弯梁的外端部支脚作为起始端开始逐一的向内对接搭建拱轴弯梁的节段,每一个拱轴弯梁的节段均通过一钢索临时连接在辅桥墩的塔吊上,在此过程中,拱轴弯梁的节段通过辅桥墩上的塔吊吊装。
3.如权利要求1所述的建造方法,其特征在于,所述步骤D中,利用运输船将拱轴弯梁的合拢段运输至拱轴弯梁的合拢位置下方,再利用吊具吊装拱轴弯梁的合拢段。
大跨度拱桥拱轴线优化研究
大跨度拱桥拱轴线优化研究——以一条初始的拱轴线形及某种特定的荷载工况为基础,建立有限元模型,根据拱轴线优化的基本原理,通过有限元程序的迭代计算,求得在特定荷载下拱圈上的各个离散点接近于压力线的坐标:再利用曲线拟合的方法得到可应用于实际工程的各...
旧拱桥拱肋及拱轴线形确定方法
旧拱桥拱肋及拱轴线形确定方法——在拱桥加固中,由于设计资料的缺乏,往往需要重新确定其拱肋及拱轴线形,该文通过实例分析,介绍了几种确定拱轴线形的方法。
采用风洞试验、CFD数值模拟和理论计算相结合的研究方法,着重进行拱肋气动参数识别、大跨度拱桥涡振和驰振失效机理及风振控制原理的研究,建立大跨度拱桥非线性静风稳定性分析方法和等效风荷载计算方法。对于大跨度拱桥抗风设计理论的形成和发展、桥梁抗风规范的修订和完善、拱桥抗风设计的经济性和安全性,具有重大的理论意义和实际意义。 2100433B
《钢箱-混凝土组合拱桥》是交通运输行业高层次人才培养项目著作书系之一。全书共分八章,内容包括:山区拱桥结构体系与施工技术探索;钢箱—混凝土组合拱桥的基本概念;PBH剪力联结构造力学性能试验研究;PBH剪力联结构造力学模型与计算方法;钢箱—混凝土组合压弯构件试验研究及全过程分析;钢箱—混凝土组合压弯构件承载力计算;钢箱—混凝土组合拱桥的主要构造细节;钢箱—混凝土组合拱桥的工程应用。
周志祥,男,1958年生,教授,博士生导师,首批新世纪百千万人才工程国家级人选,国务院政府特殊津贴获得者,交通运输部新世纪百千万人才第一层次人选,重庆市桥梁与隧道学科学术带头人,山区桥梁与隧道国家重点实验室培育基地主任,重庆交通大学土木建筑学院党总支书记,任全国土木工程学科教学指导委员会委员,中国土木工程学会桥梁及结构工程学会理事等多种社会兼职。承担国家和省部级以上科技项目20余项,发表论文100余篇,出版专著和教材5部,获得授权发明专利23项,省部级科技成果奖15项。首创“钢箱—混凝土组合拱桥”,成功应用于重庆万盛区藻渡大桥等四座桥梁,完成“山区拱桥建设维护新技术研发及应用”,获得2009年度国家科技进步二等奖(排名第2);提出并主持研究成功“混凝土桥梁裂缝仿生监测系统”,完成“公路在用桥梁检测评定与维修加固成套技术”,获得2009年度国家科技进步二等奖(排名第9);首创“横张预应力混凝土梁施工方法”,成功应用于红槽房大桥等七座桥梁,获得重庆市科技进步一等奖;提出并主持完成“适于陡峻山区的整体式悬挑结构复合道路的修筑方法”,成功应用于西藏、云南、四川等地道路改造工程;主研“重庆朝天门长江大桥工程建设关键技术研究”,获得重庆市科技进步一等奖。
范亮,女,1979年生,博士,重庆交通大学土木建筑学院副教授。主持国家自然科学青年基金项目“钢箱—混凝土组合结构PBH剪力连接件的传力机制与疲劳性能研究”,主研国家及省部级以上科技项目10余项,发表论文20余篇,出版专著2部,获省部级科技奖2项。现主要从事钢—混凝土组合结构性能及其在桥梁工程中的应用研究。
第1章山区拱桥结构体系与施工技术探索
1.1拱桥研究背景
1.2八字形混凝土拱桥的探索
1.3中段微弯八字形组合结构拱桥的探索
第2章钢箱—混凝土组合拱桥的基本概念
2.1钢箱—混凝土组合拱桥的提出
2.2钢箱—混凝土组合拱桥的构造特点
2.3钢箱—混凝土组合拱桥的结构方案
2.4钢箱—混凝土组合拱桥的施工技术
2.5钢箱—混凝土组合拱桥与混凝土拱桥的比较
第3章PBH剪力联结构造力学性能试验研究
3.1常用剪力联结构件分类
3.2PBH剪力联结构造的基本概念
3.3PBH剪力联结构造力学性能试验模型设计
3.4PBH剪力联结构造的抗剪刚度及承载力
3.5试验情况
第4章PBH剪力联结构造力学模型与计算方法
4.1PBH剪力联结构造有限元分析方法研究
4.2钢板—混凝土滑移本构关系
4.3PBH剪力联结构造承载力计算方法
4.4PBH剪力联结构造荷载—滑移本构关系
第5章钢箱—混凝土组合压弯构件试验研究及全过程分析
5.1构件设计及加载方案
5.2钢箱—混凝土组合构件受弯试验
5.3钢箱—混凝土组合构件偏压试验
5.4钢箱—混凝土组合压弯构件中约束混凝土本构模型
5.5考虑界面滑移的钢箱—混凝土组合压弯构件全过程分析方法
第6章钢箱—混凝土组合压弯构件承载力计算
6.1M—N曲线及大小偏压破坏定义
6.2承载力影响因素及多参数拓展分析
6.3钢箱—混凝土压弯构件正截面承载力计算公式
第7章钢箱—混凝土组合拱桥的主要构造细节
7.1钢箱拱肋的构造
7.2钢箱拱肋变高度区段构造
7.3钢箱—混凝土组合拱肋构造
7.4拱上立柱、横系梁与钢箱拱肋的联结构造
7.5转动铰构造及其力学性能分析
第8章钢箱—混凝土组合拱桥的工程应用
8.1四川遂宁界福路人行桥
8.2万盛区藻渡大桥
8.3重庆江津夹滩笋溪河大桥
参考文献
索引2100433B