一种应用波形钢腹板的哑铃型钢管混凝土拱肋结构

摘要

本发明公开了一种应用波形钢腹板的哑铃型钢管混凝土拱肋结构，包括拱肋，拱肋包括上圆钢管和下圆钢管，上圆钢管与下圆钢管之间通过波形钢腹板焊接连接，拱肋上缘顶部或下缘底部设置吊杆锚固点，吊杆与拱肋上缘吊杆锚固点为承压板，吊杆与拱肋下缘吊杆锚固点为锚拉板，上圆钢管与下圆钢管内设有混凝土。施工方法包括：1)预制拱肋；2)吊装拱肋；3)灌注混凝土。本发明与现有技术相比的优点在于：结构明确，施工方便，利用波形钢腹板连接哑铃型钢管混凝土拱桥拱肋的上圆钢管和下圆钢管，波形钢腹板腔内无需灌注混凝土，能够减轻整体结构的自重；主拱上圆钢管和下圆钢管之间采用波形钢腹板抗剪，能够优化拱肋的受力，避免腹板“爆仓”。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体是指一种应用波形钢腹板的哑铃型钢管混凝土拱肋结构。

背景技术

钢管混凝土拱桥具有承载力高、经济美观、施工方便等诸多优点，在我国的桥梁工程中得到广泛应用。目前，我国已建成了几百座形式多样的钢管混凝土拱桥。哑铃型截面拱肋在钢管混凝土拱桥中的应用占比最大，其是由上下圆钢管混凝土和连接上下圆钢管混凝土的两道直腹板组成腹腔，以及在腹腔内灌注的混凝土构成。然而，大量的工程实践表明上述现有的哑铃型钢管混凝土拱肋在压力灌注腹腔混凝土时腹板受混凝土压力的作用容易外鼓严重，腹板与钢管连接处的焊缝会被拉裂而引发“爆仓”事故，其主要原因是在压注腹腔内混凝土时腹板与钢管交接处产生很大的应力。

目前防止哑铃型钢管混凝土拱肋在压注腹腔内混凝土时出现爆仓事故的技术措施主要有：1.采用型钢对腹板进行加劲，并在腹板之间增设对拉杆；2.在腹腔内增设隔板将腹腔进行分仓，再分仓灌注混凝土。以上方法构造复杂、效果有限，而且腹腔内混凝土仍然不能采用压力灌注，施工效率低，并且混凝土浇筑的密实性得不到保证。基于现有技术的限制我国《公路钢管混凝土拱桥设计规范》中规定哑铃型钢管混凝土主拱计算时。腹腔内的混凝土不计入主拱截面受力，仅计算其自重的影响。这使得设计时腹腔内混凝土的强度得不到利用，造成了材料的浪费，影响了钢管混凝土拱桥的经济性。

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种新型带波形钢腹板的拱肋结构，利用波形钢腹板作为哑铃型拱肋的腹板，腹板内不灌注混凝土，该结构不但能够减轻拱肋的自重，优化拱肋的受力，而且能够防止在腹腔内灌注混凝土时爆仓。

发明内容

本发明的目的是解决背景技术中提到的问题，提供一种应用波形钢腹板的哑铃型钢管混凝土拱肋结构。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种应用波形钢腹板的哑铃型钢管混凝土拱肋结构，包括拱肋，所述拱肋包括上圆钢管和下圆钢管，所述上圆钢管与下圆钢管之间通过波形钢腹板焊接连接，所述拱肋上缘顶部或下缘底部设置吊杆锚固点，所述吊杆与拱肋上缘吊杆锚固点为承压板，吊杆与拱肋下缘吊杆锚固点为锚拉板，所述拱肋与承压板和锚拉板焊接；

所述上圆钢管与下圆钢管内设有混凝土。

作为一种优选方案，所述混凝土为普通混凝土、超高性能混凝土或活性粉末混凝土中的一种。

作为一种优选方案，所述拱肋横向为单片拱、多片拱中的一种。

作为一种优选方案，横向拱肋数量大于2，拱肋为设置横撑、不设置横撑中的一种。

作为一种优选方案，所述拱肋为平行拱肋、外倾拱肋、内倾拱肋中的一种。

作为一种优选方案，所述波形钢腹板为通长布置、间隔布置的一种，所述波形钢腹板内部设置加劲板。

作为一种优选方案，所述吊杆为竖直吊杆、尼尔森体系吊杆中的一种。

一种应用波形钢腹板的哑铃型钢管混凝土拱肋结构的施工方法，具体包括以下步骤：

1)预制拱肋：在工厂内将上圆钢管、下圆钢管、波形钢腹板焊接成分段拱肋；

2)吊装拱肋：将工厂预制的分段拱肋运至现场，在现场分段吊装拱肋，并调整拱轴线线形，焊接拱肋合拢段以及拱肋横撑；

3)灌注混凝土：在上圆钢管和下圆钢管内灌注混凝土，波形钢腹板腹腔内在成桥后无需灌注混凝土。

作为一种优选方案，在上圆钢管、下圆钢管内灌注混凝土前，应确保钢管焊接牢固。

本发明与现有技术相比的优点在于：结构明确，施工方便，利用波形钢腹板连接哑铃型钢管混凝土拱桥拱肋的上圆钢管和下圆钢管，波形钢腹板腔内无需灌注混凝土，能够减轻整体结构的自重；主拱上圆钢管和下圆钢管之间采用波形钢腹板抗剪，能够优化拱肋的受力，避免腹板“爆仓”。

附图说明

图1是本发明平行拱肋的结构示意图。

图2是本发明内外倾拱肋的结构示意图。

图3和图4是本发明拱肋的剖面图。

图5是本发明图3、图4中1-1的剖面图。

如图所示：1、拱肋，2、上圆钢管，3、下圆钢管，4、波形钢腹板，5、承压板，6、锚拉板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“正面”、“背面”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，仅是为了方便描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所致的方式或原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。此外，属于“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合附图，一种应用波形钢腹板的哑铃型钢管混凝土拱肋结构，包括拱肋1，所述拱肋1包括上圆钢管2和下圆钢管3，所述上圆钢管2与下圆钢管3之间通过波形钢腹板4焊接连接，所述拱肋1上缘顶部或下缘底部设置吊杆锚固点，所述吊杆与拱肋上缘吊杆锚固点为承压板5，吊杆与拱肋下缘吊杆锚固点为锚拉板6，所述拱肋与承压板和锚拉板焊接；

所述上圆钢管2与下圆钢管3内设有混凝土，所述混凝土为普通混凝土(NC)、超高性能混凝土(UHPC)或活性粉末混凝土(RPC)中的一种。

所述拱肋横向为单片拱、多片拱中的一种，当横向拱肋数量大于2时，拱肋为设置横撑、不设置横撑中的一种。

所述拱肋1为平行拱肋、外倾拱肋、内倾拱肋中的一种。

所述吊杆为竖直吊杆、尼尔森体系吊杆中的一种。

所述波形钢腹板4为通长布置、间隔布置的一种，波形钢腹板内部可以设置加劲板。

一种应用波形钢腹板的哑铃型钢管混凝土拱肋结构的施工方法，具体包括以下步骤：

1)预制拱肋：在工厂内将上圆钢管、下圆钢管、波形钢腹板焊接成分段拱肋；

2)吊装拱肋：将工厂预制的分段拱肋运至现场，在现场分段吊装拱肋，并调整拱轴线线形，焊接拱肋合拢段以及拱肋横撑；

3)灌注混凝土：在上圆钢管、下圆钢管内灌注混凝土前，应确保钢管焊接牢固，后在上圆钢管和下圆钢管内灌注混凝土，所述波形钢腹板腹腔内在成桥后无需灌注混凝土。

本发明在具体实施时，拱肋工厂内分段焊接，在上圆钢管和下圆钢管之间焊接波形钢腹板；分段吊装并调整拱轴线线形，焊接拱肋合拢段以及拱肋横撑；在上圆钢管和下圆钢管内灌注混凝土。拱肋横向不限于单片拱，也可以是多片拱。拱肋可以是平行拱肋、外倾拱肋和内倾拱肋等形式。焊接波形钢腹板时需要切好焊接接口，使波形钢腹板与上下钢板贴合，利于焊接。上下钢管和波形钢腹板在工厂分段焊接运至现场拼装焊接。波形钢腹板在上下钢管之间受剪力作用，腹腔内成桥后无需灌注混凝土，减轻自重。波形钢腹板同样具有手风琴效应。在上下钢管内灌注混凝土前确保钢管焊接牢固，防止钢管变形过大导致波形钢腹板产生额外应力。吊杆位置需要设置吊杆锚固点，吊杆可以是竖直吊杆或尼尔森体系吊杆。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。