一种板桁组合体系景观桥及其施工方法

摘要

本发明公开了一种板桁组合体系景观桥，包括桁架，该桁架包括内侧桁片、外侧桁片和上平联，该内侧桁片、外侧桁片和上平联均为华伦式桁架，三片平面稳定的华伦式桁架以共用弦杆的方式在空间上组成一个稳定的三角形，大幅度增加了主桁的面外刚度，整体结构刚度大，抗风抗震性能好。该上平联为水平方向的华伦式桁架，内侧桁片为铅垂方向的华伦式桁架，外侧桁片为外倾曲面华伦式桁架，结构规整，形式新颖，造型美观，景观效果好。同时公开一种施工方法，采用顶推施工，边跨在顶推时设置必要的临时墩，并将边跨两侧主梁与主跨主梁临时固结，将边跨主梁作为顶推所用导梁以减少建设成本。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，特别涉及一种板桁组合体系景观桥及其施工方法。

背景技术

钢桁架因其跨越能力强、景观效果好，在公路、铁路桥梁建设中得到广泛的应用。近几十年来国内新建了许多钢桁梁桥，该桥型在桥梁工程中占有重要地位。随着经济的进步，现在的桥梁不仅仅需要满足通行功能，还要兼顾建筑的美感。传统的钢桁架梁桥采用横向多片竖直的主桁加横向联系组成，其结构形式过于单一和经典，已难以满足桥梁造型对于造型美观的要求。同时，传统的钢桁架梁桥荷载的标准值较低导致大量桥梁承载力不足，结构整体不稳定，抗风抗震能力不强，使用期间易出现损坏。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种板桁组合体系景观桥及其施工方法，能够增强该景观桥的承载能力，提高抗风抗震性能，同时使该景观桥更加美观。

本发明所采用的技术方案是：一种板桁组合体系景观桥，包括桁架，该桁架包含内侧桁片、外侧桁片及上平联；该内侧桁片包括第一上弦杆、第一下弦杆和第一腹杆；该外侧桁片包括第二上弦杆、第二下弦杆和第二腹杆；该第一下弦杆与第二下弦杆为共用构件；第一上弦杆与第二上弦杆之间设有上平腹杆，该第一上弦杆、第二上弦杆和上平腹杆构成上平联；该第一腹杆、第二腹杆和上平腹杆以华伦式桁架的结构布置，该第一腹杆与第二腹杆交错布置。

有益效果：该板桁组合体系景观桥设置了内侧桁片和外侧桁片，并将该内侧桁片的腹杆与外侧桁片的腹杆交错布置，结构规整，形式新颖，造型美观，景观效果好。在保证较大跨越能力的前提下，桥型结构主桁的每一组成部分均是平面稳定的华伦式桁架，每一片主桁由三片稳定的华伦式桁架组成，三片平面稳定的华伦式桁架以共用弦杆的方式在空间上组成一个空间稳定的三角形，大幅度增加了单片主桁的面外刚度和结构整体刚度，提升了抗风抗震的性能。

进一步地，该内侧桁片设置成竖向，外侧桁片设置成向外倾斜。

进一步地，还包括弧形桥门架，该弧形桥门架位于桁架的两端，一对该桁架通过弧形桥门架相连，该第一上弦杆与第二上弦杆为中间低两端高的曲杆。

进一步地，该弧形桥门架包括桥门架上弦杆，该桥门架上弦杆下方设置有桥门架下弦杆，该桥门架下弦杆端部与该内侧桁片及该外侧桁片的端部腹杆连接，该桥门架下弦杆端部之间设置加强腹杆，该第一上弦杆与第二上弦杆的端部结合点设置加强腹杆连接，该桥门架上弦杆与桥门架下弦杆间采用桥门架腹杆交错连接。

进一步地，景观桥体两边的第一上弦杆之间设置跨中顶架，该跨中顶架位于景观桥体的中部，该跨中顶架向上凸起。

进一步地，还包括桥面系，该桥面系包含主梁、横梁、纵梁及桥面板，该主梁位于景观桥体两侧且与该第一下弦杆、第二下弦杆为共用构件，该横梁用于连接两侧主梁并设置在该桁架内的第一腹杆和第二腹杆与主梁的交汇点；该纵梁设置在该主梁之间，该桥面板设置在主梁之间。

进一步地，还包括主墩，该主墩包含墩腿和横柱，该墩腿在顶部设置支座，该横柱用于连接景观桥体两侧的墩腿。

进一步地，该板桁组合体系景观桥包括主跨和边跨，该桁架设置在该主跨上，该边跨仅设置该桥面系，该边跨的桥面系与该主跨的桥面系间断并设置伸缩缝，该边跨和该主跨形成简支结构。

进一步地，该桥面板全部或部分设置为高强度玻璃。

一种板桁组合体系景观桥的施工方法，主桥采用顶推施工，该顶推施工的方法步骤为：步骤1：搭设施工平台和钢围堰完成主墩和临时墩的施工；步骤2：现场拼接边跨钢板组合梁作为导梁，在导梁后方现场焊接拼接主跨华伦式钢桁架；步骤3：将导梁和主跨顶推至设计位置；步骤4：完成顶推后，撤掉临时墩，现场吊装焊接另一钢板组合梁边跨，焊接桥面板，铺设桥面铺装，安装附属设施。

有益效果：采用顶推施工，边跨在顶推时设置必要的临时墩，并将边跨两侧主梁与主跨主梁临时固结，将该边跨主梁作为顶推所用导梁以减少建设成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明：

图1为实施例的立体图；

图2为实施例主桥的俯视图；

图3为实施例主桥的正视图；

图4为实施例的侧面剖视图；

图5为实施例的上平联的结构示意图；

图6为实施例的内侧横片的结构示意图；

图7为实施例的外侧桁片的结构示意图；

图8为实施例的弧形桥门架的结构示意图；

图9为实施步骤1的状态示意图；

图10为实施步骤2的状态示意图；

图11为实施步骤3的状态示意图；

图12为实施步骤4的状态示意图；

1-第一上弦杆、2-第二上弦杆、3-第一腹杆、4-第二腹杆、5-上平腹杆、6-桥门架下弦杆、7-桥门架腹杆、8-主梁、9-横梁、10-纵梁、11-桥面板、12-主墩。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图8,该板桁组合体系景观桥主要由桁架、桥面系、主墩12和弧形桥门架组成。其中该桁架包括内侧桁片、外侧桁片和上平联，该内侧桁片、外侧桁片和上平联均为华伦式桁架，三片平面稳定的华伦式桁架以共用弦杆的方式在空间上组成一个稳定的三角形，大幅度增加了主桁的面外刚度，整体结构刚度大，抗风抗震性能好。具体的，上平联为水平方向的华伦式桁架，内侧桁片为铅垂方向的华伦式桁架，外侧桁片为外倾曲面华伦式桁架，结构规整，形式新颖，造型美观，景观效果好。

具体的，该内侧桁片包括第一上弦杆1、第一下弦杆和第一腹杆3，该外侧桁片包括第二上弦杆2、第二下弦杆和第二腹杆4，其中第一下弦杆与第二下弦杆为共用构件，第一上弦杆1与第二上弦杆2之间设有上平腹杆5。该第一腹杆3和第二腹杆4交错布置，使得景观桥体结构更加稳定，增大了景观桥上的视野。上平联可以为单独的构件，由两根杆与上平腹杆5焊接而成，最后焊接在第一上弦杆1与第二上弦杆2之间，也可以为上平腹杆5直接焊接在第一上弦杆1与第二上弦杆2之间构成的。优选的，内侧桁片与外侧桁片为焊接。

具体的，景观桥体两侧的桁架通过弧形桥门架相连，其中该第一上弦杆1与第二上弦杆 2为中间高两边低的曲杆，景观桥体两边的桁架连起来，形成摇篮形的华伦式桁架，使得景观桥体的桁架更加美观，结构更加新颖。优选的，弧形桥门架与桁架为焊接。

具体的，该弧形桥门架包括桥门架上弦杆，该桥门架上弦杆为内外两根弧形杆，内侧的桥门架上弦杆与景观桥体左右两侧的第一上弦杆1相连接，外侧的桥门架上弦杆与景观桥体左右两侧的第二上弦杆2相连接。该桥门架上弦杆的下方对应设置有桥门架下弦杆6，该桥门架下弦杆6的尺寸小于桥门架上弦杆。该桥门架下弦杆6的端部与位于桥头和桥尾的第一腹杆3及第二腹杆4连接，该桥门架下弦杆端部之间设置加强腹杆，该第一上弦杆与第二上弦杆的端部结合点设置加强腹杆连接。该桥门架上弦杆与桥门架下弦杆6之间采用桥门架腹杆7交错连接，桥门架腹杆7与桥门架上弦杆和桥门架下弦杆6之间形成三角形结构。增强了桁架的稳定性，提升了抗风抗震的性能。

具体的，该景观桥体两边的第一上弦杆1之间设置跨中顶架，该跨中顶架位于景观桥体的中部，该跨中顶架向上凸起。优选的，该跨中顶架包括六根弧形杆件，景观桥体的左右两侧分别设置三根弧形杆件，该弧形杆件的一端与第一上弦杆1连接，另一端汇集在桥面中央一点，形成穹顶结构，并在穹顶结构处加装景观，使得景观桥体顶部具有标识，增加美观性。

具体的，该板桁组合体系景观桥还包括桥面系，该桥面系包含主梁8、横梁9、纵梁10 及桥面板11，该主梁8位于桥梁两侧且与该第一下弦杆、第二下弦杆为共用构件，该横梁9 用于连接两侧主梁8并设置在该桁架内腹杆与主梁8的交汇点。该纵梁10设置在该主梁8之间，用于将桥面荷载传递至横梁9，该桥面板11设置在主梁8之间。

优选的，为增加景观效果，该第一上弦杆1、第二上弦杆2和主梁8均设置为倒角箱型断面或大直径圆形断面，该上平联、第一腹杆3、第二腹杆4、上平腹杆5和桥门架腹杆7 设置为小直径圆形断面。

具体的，该板桁组合体系景观桥还包括主墩12，该主墩12设置在该主梁8下方。优选的，该主墩12采用混凝土结构且设置成A型，该主墩12包含墩腿、横柱和系梁，该墩腿在顶部设置支座，该横柱用于连接景观桥体两侧的墩腿，该系梁位于该墩腿下方并将其外形设置为内凹的圆弧，使其侧面视图表现为摇篮底座。

跨径最大的一跨称之为主跨，而跨径较小的称之为边跨。优选的，该板桁组合体系景观桥包括主跨和边跨，该桁架设置在该主跨上，该边跨仅设置该桥面系，以减小主墩12上方的负弯矩，使得景观桥能够跨越更远的距离。该边跨桥面系与该主跨的桥面系间断并设置伸缩缝，边跨和主跨形成简支结构，便于景观桥的施工安装。

优选的，该桥面板11全部或部分设置为高强度玻璃，以提高景观桥的景观效果。

参照图9至图12，主桥采用顶推施工，该板桁组合体系景观桥的施工方法分为四个步骤。

步骤1：搭设施工平台和钢围堰完成主墩12和临时墩的施工。

步骤2：现场拼接边跨钢板组合梁作为导梁，在导梁后方现场焊接拼接主跨华伦式钢桁架。

步骤3：将导梁和主跨顶推至设计位置。

步骤4：完成顶推后，撤掉临时墩，现场吊装焊接另一钢板组合梁边跨，焊接桥面板11，铺设桥面铺装，安装附属设施。

具体的，在施工工法方面，可综合考虑现场的场地条件、运输条件、桥下通行条件等因素，选择顶推、吊装悬拼、满堂支架等多种施工方法。

参照图1，该桥为某城市的跨江人行天桥，其主要功能为连接江中某小岛和滨江路，用于人行过江。桥跨径布置为2×40+168+2×40m，主跨采用168m摇篮形华伦式钢桁简支梁桥跨越桥下航道，主跨两侧各配2×40m简支钢板梁分别连接滨江路和某小岛。横向设置两片主桁，主桁跨中桁高10.5m，支点桁高20.5m，两片主桁横向中心距18m，每片主桁由三片华伦式桁架组成，两片主桁之间每隔6m设置横梁9，横梁9上架设正交异性桥面板，设计桥面宽度为2m(主桁下弦杆宽度)+16m(通行净宽)+2m(主桁下弦杆宽度)＝20m。

主桥的第一上弦杆1、第二上弦杆2、主梁8、桥门架上弦杆、桥门架下弦杆6采用箱型断面，由于第一上弦杆1和第二上弦杆2是受压杆，箱内设置加劲肋保证局部稳定性；上平腹杆5、桥门架腹杆7采用工型断面；第一腹杆3、第二腹杆4采用箱型断面或工型断面，其中靠近支点范围内杆件采用箱型断面，跨中范围内杆件采用工型断面。第一上弦杆1、第二上弦杆2、主梁8、桥门架上弦杆、桥门架下弦杆6采用Q500qENH钢材，第一上弦杆1、第二上弦杆2、桥门架上弦杆、桥门架下弦杆6杆件高1000mm，宽1000mm，板厚36～50mm。主梁8杆件高2000mm，宽2000mm，板厚28～50mm。桥梁采用整体式全焊节点，即每段上弦杆、主梁8即为一预制节点，第一上弦杆1、第二上弦杆2每段长12002～12292mm，主梁8 每段长6000mm。上平腹杆5、桥门架腹杆7采用Q420qE钢材，箱型断面，高500mm，宽500mm，板厚28mm，杆件长度5909mm～10095mm。第一腹杆3、第二腹杆4采用Q420qE钢材，箱型断面或工型断面，高500mm，宽800mm，板厚28～48mm，杆件长度10000mm～20591mm。第一上弦杆1、第二上弦杆2箱型截面杆件的受压板件均设置与20mm厚的加劲肋。两片主桁之间纵向每隔6000m设置一道横梁9，箱型断面，高2000mm，宽1000mm，厚32mm。纵梁10为H型断面，高1000mm，宽800mm，厚32mm。桥面板11采用正交异性桥面板，采用L形加劲肋，Q370qE 钢材，桥面板11厚度16mm。桥面铺装为5.5cm环氧沥青砼。

主墩12为门架墩，采用矩形断面，群桩基础，采用钻或冲孔灌注桩，桩径为2m。承台顶面设置成曲面，模仿摇篮的弯腿构造。边墩为柱墩，采用矩形断面，群桩基础，采用钻或冲孔灌注桩，桩径为1.5m。根据桩径不同，承台的厚度随之不同，主墩12直径2.0m桩承台的最小厚度为3.945m，边墩直径1.5m桩承台的厚度为2.5m。桩基采用钻孔灌注桩或冲孔灌注桩，直径有1.5m及2.0m两种，单桩承载力分别为9000kN、15000kN，平均桩长约40m。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在该技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。