拱梁间为部分刚性连接形式的中承式系杆拱桥

摘要

本发明涉及一种拱梁间为部分刚性连接形式的中承式系杆拱桥。拱肋与桥面系钢箱边主梁横向通过链杆固结，桥面系钢箱边主梁竖向与拱肋通过刚性吊杆连接，桥面系为纵横梁结构，纵向为钢箱边主梁，位于拱肋平面内，吊杆采用刚性吊杆。本发明通过拱梁间部分刚性连接的方式，加强了拱肋对桥面的约束，提高了拱桥的整体性，使结构传力途径简单明确。同时限制了桥面系顺桥向的位移，减小了温度作用下刚性吊杆的应力，降低了活载作用下短刚性吊杆的应力幅值，改善了其疲劳性能，使用寿命长；可避免设置大吨位阻尼装置；结构简单，操作方便，便于施工与维修。

说明书

技术领域

本发明涉及一种中承式系杆拱桥结构，特别是其拱梁间采用部分刚性连接形式的中承式系杆拱桥。 

背景技术

中承式系杆拱桥中，拱梁连接方式是一个关键构造。拱梁连接方式反应了主梁梁端边界约束的强弱，决定了梁上荷载包括列车活载、制动力、温度力和传力的途径。 

目前在国内，中承式系杆拱桥的拱梁的连接方式有以下几种： 

(1)在拱梁交接处拱肋间设置横梁，主梁与横梁通过固定支座连接，而另一侧则用活动支座连接； 

(2)同样在拱梁交接处设置横梁，两侧主梁与横梁通过大吨位阻尼装置连接，同时增设防止桥面纵向漂移的软约束。 

作法(1)有如下缺点： 

a、温度力作用下，采用活动支座连接的一侧，主梁在拱梁交接处与拱肋相对顺桥向位移过大，使得连接主梁的短刚性吊杆产生较大顺桥向弯矩； 

b、活载作用下，采用活动支座连接主梁和拱肋间横梁的一侧，使得连接主梁的短刚性短吊杆产生较大顺桥向弯矩，增大了该侧吊杆疲劳破坏的概率； 

c、列车制动力作用下，将较大的水平制动力传递给单侧拱肋，造成单侧拱肋受力过大。 

作法(2)虽对上述缺陷虽然有所改进，理论上解决了制动力的传力问题，但是依然存在下述缺点：列车活载作用下短吊杆顺桥向弯矩较大，吊杆疲劳问题仍未能很好解决。 

由于上述问题的存在，特别是短吊杆受力的问题较难解决，导致一些中承式拱桥出现了短吊杆断裂，甚至桥面垮塌的事故。 

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种可增强主梁外部约束条件，限制主梁的顺桥向位移，减小短刚性吊杆的顺桥向弯矩，降低短吊杆疲劳破坏的拱梁间为部分刚性连接形式的中承式系杆拱桥。 

本发明的目的的实现方式为，拱梁为部分刚性连接形式的中承式系杆拱桥，拱肋与桥面系钢箱边主梁横向通过链杆固结，桥面系钢箱边主梁竖向与拱肋通过刚性吊杆连接，桥面系为纵横梁结构，纵向为钢箱边主梁，位于拱肋平面内，吊杆采用刚性吊杆。 

本发明通过拱梁间部分刚性连接的方式，增强了桥面系钢箱边主梁外部约束条件，限制了主梁的顺桥向位移，减小了短刚性吊杆的顺桥向弯矩，降低了短刚性吊杆疲劳破坏的概率。 

本技术方案所采用的主要原理是将拱肋与桥面系边主梁通过链杆固结，由于拱肋刚度较大，而钢箱边主梁刚度相对较小，钢箱边主梁的内力并不会对拱肋造成较大影响。而拱肋对钢箱边主梁的约束使得主梁纵向水平位移得到限制，降低了短刚性吊杆在温度力、活载作用下的弯矩，减小了其疲劳应力幅；同时制动力也有了可靠的传力途径。 

本发明优点如下： 

1、通过改变通常情况下的拱肋与主梁的连接方式加强了拱桥的整体性，使结构传力途径简单明确； 

2、加强了拱肋对桥面的约束，限制了桥面系顺桥向位移，减小了温度影响下短刚性吊杆的应力，降低了活载作用下短刚性吊杆的应力幅值，改善了其疲劳性能，提高了结构使用寿命； 

3、可避免设置大吨位阻尼装置； 

4、结构简单，操作方便，便于施工与维修； 

附图说明

图1为拱梁间部分刚性连接的本发明结构平面示意图， 

图2为拱梁间部分刚性连接的本发明结构立面示意图， 

图3为拱肋与桥面系钢箱边主梁间采用链杆连接示意图， 

图4为铁路桥面系统断面图。 

具体实施方式

参照图1、2、3，拱肋1与桥面系钢箱边主梁2横向通过链杆3固结，桥面系边主梁竖向与拱肋通过刚性吊杆4连接，桥面系为纵横梁结构，纵向为钢箱边主梁，位于拱肋平面内，吊杆采用刚性吊杆。 

拱肋1、桥面系钢箱边主梁2、链杆3、刚性吊杆4截面为钢箱截面。 

拱肋1与桥面系钢箱边主梁2横向通过链杆3固结，由于拱肋刚度较大，而桥面系钢箱边主梁刚度相对较小，钢箱边主梁的内力并不会对拱肋造成较大影响。而拱肋对钢箱边主梁的约束使得其纵向水平位移得到限制，降低了短刚性吊杆在温度力、活载作用下的弯矩，减小了其疲劳应力幅；同时制动力也有了可靠的传力途径。 

桥面系为纵横梁结构，纵向为钢箱边主梁，位于拱肋平面内。 

桥面系钢箱边主梁为主梁形式的铁路桥面系统如图4所示。参照图1，铁路桥面在拱肋处钢箱边主梁间距由跨中的28.5m减小为端部的23.5m。为了实现拱梁的部分刚性连接，将拱肋处未变窄的钢箱边主梁设外伸接头与链杆3固结，链杆3另一端与拱肋外伸接头固结，通过链杆实现拱梁的部分刚性连接。 

钢箱边主梁与拱肋如果在施工中过早地形成部分刚性连接，链杆会承受后期桥面荷载，增大链杆应力，降低链杆安全储备。为了充分发挥本发明所述构造结构安全的优势，在桥梁主体结构基本施工完毕后，再将钢箱边主梁2与拱肋1通过链杆3固结。在制作和施工时，链杆制作成栓接杆件。施工过程中，先完成拱桥主体构件的施工，最后才将链杆拼接到位，这样能充分发挥链杆在后期运营阶段的作用，确保结构安全。 

以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，并非用来局限本发明专利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均同理包含于本发明的范围内。