大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造的製作方法

2023-10-11 18:37:59 1

專利名稱：大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造的製作方法
技術領域：
本發明涉及橋梁構造，特別涉及一種客運專線鐵路跨越山區「V」型峽谷地形的大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造。
背景技術：
客運專線鐵路橋梁對剛度要求較高，各大跨橋型中，斜拉橋和懸索橋由於其自身剛度難以提升，溫度變形大，較難滿足列車高速運營的相關要求。而拱橋作為一種常用的橋型，不但具有較大的跨越能力及整體剛度，而且能很好的與峽谷地形相結合。特別是混凝土拱橋，具有剛度大、承載能力強、受溫度變化影響小、造價低及後期養護維修工作量小等諸多優點，與客運專線鐵路橋梁強調結構剛度和變形小的特點正好吻合。根據橋面板與拱圈的位置不同，拱橋可以分為上承式、中承式、下承式三種形式，目前已建大跨度混凝土拱橋 多為上承式無鉸拱，且多為肋拱，採用板拱的較少。而目前上承式混凝土箱形板拱橋均為等寬度拱，即主拱截面採用等寬。鐵路橋梁橋面往往較窄，主拱圈寬度需與之相協調，橫向剛度受到一定限制，雖然尚能滿足小跨度鐵路橋梁橫向剛度的要求，但難以適應鐵路大跨度橋梁橫向剛度的要求。為提高鐵路大跨度橋梁橫向剛度，保證運營條件下列車的安全性和乘坐旅客的舒適性，需增加拱圈寬度，如拱圈整體加寬，由於橋面較窄，拱上結構與主拱圈協調性差，影響橋梁景觀效果；且增加了主拱圬工用量，造成材料的浪費。而對於拱上結構，我國上承式混凝土拱橋的拱上結構均採用簡支結構體系，由於簡支梁跨越能力有限，隨著拱橋跨度的增大，拱上立柱較高，特別是靠近拱腳的1#墩柱(如跨度為500m拱橋，矢跨比採用1/5，拱上1#立柱接近100m)，拱上墩柱縱向剛度較難滿足設計要求，且拱上立柱多，增加了施工難度及施工風險。

發明內容
本發明所要解決技術問題是提供一種大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造，在很好地滿足拱橋結構橫向、縱向剛度及受力的同時，可降低主拱圈和拱上結構的施工難度及施工風險，並大大降低工程造價。本發明解決其技術問題所採取的技術方案如下本發明的大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造，包括主拱圈、交界墩、拱上梁、拱上立柱和拱座基礎，交界墩和主拱圈兩側拱腳支撐於拱座基礎上，拱上梁通過拱上立柱支撐於主拱圈上，其特徵是所述主拱圈為等高單箱多室截面箱形板拱，其拱頂部為等寬段，靠近兩側拱腳部為線性變寬段；所述交界墩與固結於其頂端的T構梁構成交界墩T構，所述拱上梁為多跨連續梁。本發明的有益效果是，主拱拱腳局部變寬很好的適應了跨度變化對主拱橫向剛度要求，結構受力合理，安全可靠；在確保拱橋結構縱向、橫向剛度及受力要求的前提下，降低了結構的施工難度及施工風險，主拱斷面可分階段形成，大幅降低該橋梁結構的工程造價，節省投資；且橋梁外形美觀、拱上跨度比例與主拱尺度協調，富有韻律，與山區深谷地形結合，具有較強的視覺衝擊力，景觀效果極佳，可充分體現橋梁的美學效果。


本說明書包括如下九幅附圖圖I為本發明大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造的整體結構示意圖；圖2為本發明大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造主拱圈結構立面圖；圖3為本發明大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造主拱圈結構俯視圖；圖4為本發明大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造主拱圈拱頂截面圖；圖5為本發明大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造主拱圈拱腳截面圖； 圖6為本發明大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造交界墩T構示意圖；圖7為本發明大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造交界墩立面構造圖；圖8為本發明大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造交界墩側視圖；圖9為本發明大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造拱圈施工扣索布置示意圖。圖中示出構件、部位及所對應的標記主拱圈1，等寬段11，線性變寬段12，中箱室13，邊箱室14 ;交界墩T構2，交界墩21，墩柱21a、橫梁21b，扣索安裝結構21c ；T構梁22 ；拱上連續梁3 ;拱上立柱4 ;拱座基礎5，拱圈施工扣索6。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。參照圖1，本發明的大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造，包括主拱圈I、交界墩21、拱上梁3、拱上立柱4和拱座基礎5，交界墩21和主拱圈I兩側拱腳支撐於拱座基礎5上，拱上梁3通過拱上立柱4支撐於主拱圈I上。參照圖I至圖4，所述主拱圈I為等高單箱多室截面箱形板拱，其拱頂部為等寬段11，靠近兩側拱腳部為線性變寬段12，滿足拱腳截面受力的同時，增加了主拱圈的橫向剛度，從而形成一種新型的上承式箱形板拱外形。圖4和圖5不出了王拱圈I的一種典型結構，即所述王拱圈I為具有中箱室13和兩側邊箱室14的等高單箱三室截面箱形板拱，其中，線性變寬段12和等寬段11的中箱室13寬度相同，線性變寬段12兩側邊箱室14的寬度相對於等寬段11兩側邊箱室14的寬度加寬。截面可採用分環澆築，分部形成整體截面，大大降低了施工難度，同時主拱施工用模板可以重複倒用，節約了模板工程數量，降低了工程造價。參照圖I和圖6，所述交界墩21與固結於其頂端的T構梁構成交界墩T構，所述拱上梁3為多跨連續梁，拱上建築形成T構一連續梁組合結構，可降低拱上墩柱4的高度，減少墩柱4的個數，有利於降低了拱上結構的施工難度及施工風險，並節約拱上墩圬工量。T構梁22與拱上梁3跨度比可採用黃金分割的比例(O. 618)，增強拱上建築的美學效果。與「V」形峽谷地形環境協調，景觀效果好。參照圖7、圖8和圖9，所述交界墩柱21採用由兩墩柱21a和將其固結為一體的縱向間隔設置的橫梁21b構成的門式雙柱墩，在橫梁21b上設置用於固定拱圈施工扣索6的扣索安裝結構21c。墩柱21a間距和橫向寬度與主拱圈I寬度相協調，在支撐交界墩T構2的T構梁22的同時，作為主拱圈I施工時的扣塔，採用永久結構與施工用臨時結構相結合，省去了施工時臨時扣塔，顯著降低了工程造價，節省投資。
本發明大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造具有結構創新、安全可靠、經濟合理和造型美觀的特點。申請人已成功將其應用於在建滬昆客運專線北盤江特大橋(主跨445m)和雲桂鐵路南盤江特大橋(主跨416m)的設計中。其中滬昆客專北盤江特大橋設計時速為350km/h,為主跨445m上承式鋼筋混凝土拱橋,建成之後為世界最大的混凝土拱橋。主拱圈為9. Om等高，拱頂段315m為18m等寬，拱腳段65m為18 28m變寬，交界墩墩高102m，T構梁跨為65m，拱上連續梁為8 X 42m連續梁，拱上1#立柱高57m。如按照等寬度板拱，拱圈混凝土圬工方量為29630方，拱上1#墩柱高85m，採用本發明主拱混凝土圬工方量為25004方，節約混凝土圬工方19%左右，拱上1#立柱降低33%，參考圖9，交界墩作為主拱施工用扣塔，大幅度降低了工程造價及施工風險。
以上所述只是用圖解說明本發明大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造的一些原理，並非是要本發明局限在所示和所述的具體結構和適用範圍內，故凡是所有可能被利用的響應修改以及等同物，均屬於本發明所申請的專利範圍。
權利要求
1.大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造，包括主拱圈(I)、交界墩(21)、拱上梁(3)、拱上立柱(4)和拱座基礎(5)，交界墩(21)和主拱圈(I)兩側拱腳支撐於拱座基礎(5)上，拱上梁(3)通過拱上立柱(4)支撐於主拱圈(I)上，其特徵是所述主拱圈(I)為等高單箱多室截面箱形板拱，其拱頂部為等寬段(11)，靠近兩側拱腳部為線性變寬段(12);所述交界墩(21)與固結於其頂端的T構梁(22)構成交界墩T構(2)，所述拱上梁(3)為多跨連續梁。
2.如權利要求I所述的大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造，其特徵是所述主拱圈(I)為具有中箱室(13)和兩側邊箱室(14)的等高單箱三室截面箱形板拱，其中，線性變寬段(12)和等寬段(11)的中箱室(13)寬度相同，線性變寬段(12)兩側邊箱室(14)的寬度相對於等寬段(11)兩側邊箱室(14)的寬度加寬。
3.如權利要求I或2所述的大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造，其特徵是所述交界墩柱(21)採用由兩墩柱(21a)和將其固結為一體的縱向間隔設置的橫梁(21b)構成的門式雙柱墩，在橫梁(21b)上設置用於固定拱圈施工扣索(6)的扣索安裝結構(21c)。
全文摘要
大跨度鐵路上承式混凝土拱橋構造，在很好地滿足拱橋結構橫向、縱向剛度及受力的同時，可降低主拱圈和拱上結構的施工難度及施工風險，並大大降低工程造價。它包括主拱圈(1)、交界墩(21)、拱上梁(3)、拱上立柱(4)和拱座基礎(5)，交界墩(21)和主拱圈(1)兩側拱腳支撐於拱座基礎(5)上，拱上梁(3)通過拱上立柱(4)支撐於主拱圈(1)上。所述主拱圈(1)為等高單箱多室截面箱形板拱，其拱頂部為等寬段(11)，靠近兩側拱腳部為線性變寬段(12)。所述交界墩(21)與固結於其頂端的T構梁(22)構成交界墩T構(2)，所述拱上梁(3)為多跨連續梁。
文檔編號E01D4/00GK102797218SQ201210299418
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月22日 優先權日2012年8月22日
發明者徐勇, 陳列, 何庭國, 陳克堅, 謝海清, 胡京濤, 遊勵暉, 任偉, 黃毅, 胡玉珠, 楊國靜, 韓國慶 申請人:中鐵二院工程集團有限責任公司