CN110130203B - 一种上承式拱-刚构连续梁组合桥及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上承式拱‑刚构连续梁组合桥，其特征在于，包括上承式拱(3)以及刚构连续梁单元；其中，所述刚构连续梁单元包括首尾相连的连续梁(4)和刚构(5)；所述连续梁(4)包括连续梁梁体(401)和拱上立柱(402)，所述拱上立柱(402)设于所述上承式拱(3)的顶部，且所述拱上立柱(402)的顶部设有纵向活动支座(403)；所述刚构(5)包括刚构梁体(501)和高墩(502)，所述刚构梁体(501)设于所述高墩(502)上方。本发明还公开了一种上承式拱‑刚构连续梁组合桥的施工方法，本发明采用刚构连续梁代替现有技术中的简支梁，通过优化上部结构形式，有利于增强结构整体性、提高行车舒适性、减少拱上立柱、缩短工期。

Description

一种上承式拱-刚构连续梁组合桥及施工方法

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，更具体地，涉及一种上承式拱-刚构连续梁组合桥及施工方法。

背景技术

我国山区面积广阔，占全国总面积的三分之二，山区铁路大多山高谷深，地形陡峻，地质复杂，交通不便。为适应山区峡谷及铁路选线等技术要求，随着高速铁路的建设，特别是我国山区高速铁路的飞速发展，越来越多地需要采用大跨度桥梁跨越高山峡谷，上承式拱桥对高山峡谷地形有着更好的适应性和经济性。

目前上承式拱桥的拱上结构一般采用简支梁，如图1所示，拱顶部设置若干拱上立柱，相邻的拱上立柱的顶部设有一段简支梁，相邻的拱上立柱和拱脚立柱之间也设有简支梁，现有技术中采用简支梁的形式存在以下不利因素：

(1)简支梁与拱形成的结构体系没有实现受力一体化，整体性较差，因此导致整体的刚度弱刚度弱，不利于高速铁路的行车舒适性；

(2)简支梁的跨越能力较差，为了提高桥梁的整体稳定性，需要设置数量较多的拱上立柱，数布置密集，增加高工作业工作量和施工难度；

(3)简支梁可以预制后架设，也可以在拱上搭设支架现场浇筑，但是预制架设常常受到山区运输条件的限制，而现场浇筑需要在拱了上搭设支架，施工风险大。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种上承式拱-刚构连续梁组合桥，采用刚构连续梁代替现有技术中的简支梁，通过优化上部结构形式，达到增强结构整体性、提高行车舒适性、减少拱上立柱、方便施工、缩短工期等目的。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种上承式拱-刚构连续梁组合桥，包括上承式拱以及该上承式拱上方设置的至少两联刚构连续梁单元；其中，

所述刚构连续梁单元包括首尾相连的连续梁和刚构；

所述连续梁包括连续梁梁体和拱上立柱，所述拱上立柱设于所述上承式拱的顶部，且所述拱上立柱的顶部设有纵向活动支座用于支撑上方的所述连续梁梁体；

所述刚构包括刚构梁体和高墩，所述刚构梁体设于所述高墩上方。

进一步地，所述刚构梁体和所述高墩之间还设有立柱。

进一步地，所述上承式拱包括拱圈和拱脚，上下拱圈的一端分别与纵向两侧的所述拱脚固定连接。

进一步地，所述高墩位于所述拱脚的顶部。

进一步地，每个相邻的所述刚构连续梁单元共用一个连接墩。

进一步地，所述连接墩设置于所述上承式拱的顶部。

进一步地，每个所述刚构连续梁单元之间设置伸缩缝，该伸缩缝位于所述连接墩的顶部。

进一步地，根据地形的实际情况以及施工条件，所述上承式拱和拱上的所述连续梁刚构单元对称布置。

进一步地，所述拱上立柱至少设有一个。

按照本发明的另一方面，提供一种上承式拱-刚构连续梁组合桥的施工方法，用于所述的一种上承式拱-刚构连续梁组合桥的施工，其特征在于，包括如下步骤：

S1：分别在山体的两端设置所述拱脚，并且在该拱脚上施工所述高墩；

S2：在所述高墩上搭设临时扣塔，在该临时扣塔上设置若干背索，背索的一端与所述临时扣塔固定连接，另一端与山体两侧的固定连接；同时在两侧的所述上承式拱和两侧对应的所述临时扣塔之间设置拉索；

S3：采用扣塔之间设置的缆索吊进行所述拱圈的吊装，并在该拱圈上设置所述立柱；

S4：拆除所述临时扣塔后，以所述高墩和所述立柱为支点，利用挂篮分别对称向纵桥向两侧悬臂浇筑，直到合龙；

S5：所述连续梁梁体采用钢-混凝土组合梁，在结合梁下方设置临时支架，先吊装该结合梁的钢箱梁，再在所述钢箱梁上拼装预制混凝土板，所述连续梁梁体与所述刚构梁体通过结合段连接，刚构连续梁单元关于拱顶对称，两者共用拱顶的连接墩，并且在两联刚构连续梁单元之间设置伸缩缝。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明的上承式拱-刚构连续梁组合桥，采用刚构连续梁代替现有技术中的简支梁，克服了上承式拱-简支梁桥中的简支梁在结构性能、施工架设以及经济效益等方面存在的问题，具有整体性强、刚度大、行车舒适性好、受力性能优、拱上立柱少、架设施工方便、工期短、景观效果佳等优点，提高了高速铁路的行车舒适性。

(2)本发明的上承式拱-刚构连续梁组合桥，上部结构采用刚构连续梁单元组合，刚构连续梁的跨越能力远大于简支梁，可以大幅减少在拱上立柱的数量，减少高空浇筑施工的工作量。

(3)本发明的上承式-刚构连续梁组合桥的施工方法，刚构部分采用挂篮对称悬灌；连续梁部分可以采用挂篮对称悬灌，可以在拱顶附近搭设支架现场浇筑，也可以采用结合梁，结合梁顶板采用预制混凝土板现场拼装等。施工方法灵活，架设方便快捷，工期短。

附图说明

图1为现有技术的上承式拱-简支梁桥结构示意图；

图2为本发明实施例的上承式拱-刚构连续梁组合桥结构示意图一；

图3为本发明实施例的上承式拱-刚构连续梁组合桥结构示意图二；

图4为本发明实施例的上承式拱-刚构连续梁组合桥涉及的拱圈架设示意图；

图5为本发明实施例的上承式拱-刚构连续梁组合桥涉及的拱上刚构连续梁示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-现有上承式拱-简支梁桥；101-地形线、102-拱脚、103-拱、104-拱上立柱、105-拱脚立柱、106-简支梁；2-地形线、3-上承式拱、301-拱圈、302-拱脚；4-连续梁、401-连续梁梁体、402-拱上立柱、403-支座；5-刚构、501-刚构梁体、502-高墩、503-立柱；6-连接墩、7-伸缩缝、8-临时扣塔、9-缆索吊、10-挂篮、11-临时支架、12-结合梁；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为现有技术的上承式拱-简支梁桥结构示意图。如图1所示，现有的上承式拱桥的上部结构采用简支梁的技术，两端的拱脚102的顶部设有拱脚立柱105，拱103的顶部设置若干拱上立柱104，相邻的拱上立柱104的顶部设有一段简支梁106，相邻的拱上立柱104和拱脚立柱105之间也设有简支梁106，另外，拱脚立柱105与两侧山体中的承台基础之间还设有边墩，且上方对应设有简支梁106。采用上承式拱-简支梁的结构，简支梁与拱形成的结构体系没有实现受力一体化，导致整体的刚度弱；采用上承式拱-简支梁的结构，需要在拱上布置较为密集的桥墩，增加了高空施工作业的工作量和施工难度；简支梁的施工存在一定的难度。

图2为本发明实施例的上承式拱-刚构连续梁组合桥结构示意图一，图3为本发明实施例的上承式拱-刚构连续梁组合桥结构示意图二，结合图2和图3可知，本发明的上承式拱-刚构连续梁组合桥结构，包括上承式拱3、刚构连续梁单元、连接墩6以及伸缩缝7。其中，刚构连续梁单元包括收尾连接的连续梁4、刚构5；上承式拱3上方设置至少布置两联刚构连续梁单元，且每个相邻的刚构连续梁单元共用一个连接墩6。

本发明的实施例以布置两联刚构连续梁单元为例进行详细描述，具体地，上承式拱3包括拱圈301和拱脚302，拱脚302位于山体两侧的地形线2以下，上下拱圈301的一端分别与纵向两侧的拱脚302固定连接。连续梁4包括连续梁梁体401、拱上立柱402、支座403，拱上立柱402设于上拱圈301的顶部，拱上立柱402的顶部设有纵向活动支座403用于支撑上方的连续梁梁体401。优选地，拱上立柱402至少设有一个，刚构5包括刚构梁体501和高墩502，高墩502位于拱脚302的顶部，高墩502上方设有刚构梁体501。高墩502的高度可以不一致，但是为了改善整体组合桥的受力稳定性，需要保证整体桥的纵向刚度基本一致。优选地，刚构5还包括立柱503，立柱503位于拱圈301上方，立柱503的长度随着拱圈曲线的变化而变化，当然本发明也可以不在拱圈301上方设置立柱503，不设置立柱503时，刚构5只有高墩502，形成T型刚构。

进一步地，每个刚构连续梁单元之间设置伸缩缝7，用于释放温度载荷。

优选地，根据地形的实际情况以及施工条件，上承式拱3和拱上的连续梁刚构单元对称布置，有利于整体的受力。

优选地，相邻的两联刚构连续梁单元之间的连接墩6设置于拱圈301的顶部，伸缩缝7设置于连接墩6的顶部。

相比较而言，本发明的上承式拱-刚构连续梁组合桥，采用刚构连续梁代替现有技术中的简支梁，通过优化上部结构形式，克服了上承式拱-简支梁桥中的简支梁在结构性能、施工架设以及经济效益等方面存在的问题，具有整体性强、刚度大、行车舒适性好、受力性能优、拱上立柱少、架设施工方便、工期短、景观效果佳等优点，提高了高速铁路的行车舒适性。

本发明的上承式拱-刚构连续梁组合桥，上部结构采用刚构连续梁单元组合，刚构连续梁的跨越能力远大于简支梁，因此对比图1和图2可知，可以大幅减少在拱上立柱的数量，减少高空浇筑施工的工作量。

另外，对比图1和图2，本发明不需要在纵梁桥两端设置边墩，仅在两端设置刚构5就能满足受力以及承载要求。

本发明采用刚构和连续梁结合的方式，若全部采用刚构的形式，由于无变形缝等，不利于温度纵向释放荷载；若全部采用连续梁的形式，整体的刚度达不到要求，整体性较差；因此从整体受力考虑，选择刚构连续梁的形式较为适宜。

本发明还提供一种上承式-刚构连续梁组合桥的施工方法，图4为本发明实施例的上承式拱-刚构连续梁组合桥涉及的拱圈架设示意图；图5为本发明实施例的上承式拱-刚构连续梁组合桥涉及的拱上刚构连续梁示意图，结合图4和图5，具体包括如下步骤：

S1：分别在山体的两端设置拱脚302，并且在拱脚302上施工高墩502；

S2：在高墩502上搭设临时扣塔8，在临时扣塔8上设置若干背索，背索的一端与临时扣塔8固定连接，另一端与山体两侧的固定连接；同时在两侧的上承式拱3和两侧对应的临时扣塔8之间设置拉索；

S3：采用扣塔之间设置的缆索吊9进行拱圈301的吊装，并在拱圈301上设置立柱503；

S4：拆除临时扣塔8后，以高墩502和立柱503为支点，利用挂篮(10)分别对称向纵桥向两侧悬臂浇筑，直到合龙；结合边跨的具体地形尽量增加刚构5的跨度，刚构梁体501宜采用变截面，宜采用挂篮对称悬灌；

S5：连续梁梁体401采用钢-混凝土组合梁，在结合梁12下方设置临时支架11，先吊装结合梁12的钢箱梁，再在钢箱梁上拼装预制混凝土板，连续梁梁体401与刚构梁体501通过结合段连接，刚构连续梁单元关于拱顶对称，两者共用拱顶的连接墩6，并且在两联刚构连续梁单元之间设置伸缩缝7。

需要注意的是，连续梁梁体401可以采用预应力混凝土梁，远离拱顶处宜采用墩顶临时固结，挂篮对称悬灌；墩顶附近宜采用支架浇筑；连续梁梁体401也可以采用结合梁，结合梁的钢结构宜整体吊装，结合梁的混凝土板宜节段预制现场接缝拼装，结合梁和刚构5间采用钢-混结合段连接。

本发明的上承式-刚构连续梁组合桥的施工方法，刚构部分采用挂篮对称悬灌；连续梁部分可以采用挂篮对称悬灌，可以在拱顶附近搭设支架现场浇筑，也可以采用结合梁，结合梁顶板采用预制混凝土板现场拼装等。施工方法灵活，架设方便快捷，工期短。

本发明的上承式拱-刚构连续梁组合桥，解决了上承式拱桥上部结构采用简支梁带来的系列技术难题，具有结构简单、施工方便、经济和社会效益显著等优点，助力高速铁路山区大跨度上承式拱桥的发展。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种上承式拱-刚构连续梁组合桥，其特征在于，包括上承式拱（3）以及该上承式拱（3）上方设置的至少两联刚构连续梁单元；其中，

所述刚构连续梁单元包括首尾相连的连续梁（4）和刚构（5）；

所述连续梁（4）包括连续梁梁体（401）和拱上立柱（402），所述拱上立柱（402）设于所述上承式拱（3）的顶部，且所述拱上立柱（402）的顶部设有纵向活动支座（403）用于支撑上方的所述连续梁梁体（401）；

所述刚构（5）包括刚构梁体（501）和高墩（502），所述刚构梁体（501）设于所述高墩（502）上方；

所述上承式拱-刚构连续梁组合桥不需要在纵梁桥两端设置边墩，仅在两端设置刚构（5）就能满足受力以及承载要求；

所述上承式拱（3）包括拱圈（301）和拱脚（302），上下拱圈（301）的一端分别与纵向两侧的所述拱脚（302）固定连接；通过在所述高墩（502）上搭设临时扣塔，采用扣塔之间设置的缆索吊（9）进行拱圈（301）的吊装。

2.根据权利要求1所述的一种上承式拱-刚构连续梁组合桥，其特征在于，所述刚构梁体（501）和所述高墩（502）之间还设有立柱（503）。

3.根据权利要求1所述的一种上承式拱-刚构连续梁组合桥，其特征在于，所述高墩（502）位于所述拱脚（302）的顶部。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种上承式拱-刚构连续梁组合桥，其特征在于，每个相邻的所述刚构连续梁单元共用一个连接墩（6）。

5.根据权利要求4所述的一种上承式拱-刚构连续梁组合桥，其特征在于，所述连接墩（6）设置于所述上承式拱（3）的顶部。

6.根据权利要求4所述的一种上承式拱-刚构连续梁组合桥，其特征在于，每个所述刚构连续梁单元之间设置伸缩缝（7），该伸缩缝（7）位于所述连接墩（6）的顶部。

7.根据权利要求1-3任一项所述的一种上承式拱-刚构连续梁组合桥，其特征在于，根据地形的实际情况以及施工条件，所述上承式拱（3）和拱上的所述连续梁刚构单元对称布置。

8.根据权利要求1-3任一项所述的一种上承式拱-刚构连续梁组合桥，其特征在于，所述拱上立柱（402）至少设有一个。

9.一种上承式拱-刚构连续梁组合桥的施工方法，用于如权利要求1-8任一项所述的一种上承式拱-刚构连续梁组合桥的施工，其特征在于，包括如下步骤：

S1：分别在山体的两端设置所述拱脚（302），并且在该拱脚（302）上施工所述高墩（502）；

S2：在所述高墩（502）上搭设临时扣塔（8），在该临时扣塔（8）上设置若干背索，背索的一端与所述临时扣塔（8）固定连接，另一端与山体两侧的固定连接；同时在两侧的所述上承式拱（3）和两侧对应的所述临时扣塔（8）之间设置拉索；

S3：采用扣塔之间设置的缆索吊（9）进行所述拱圈（301）的吊装，并在该拱圈（301）上设置立柱（503）；

S4：拆除所述临时扣塔（8）后，以所述高墩（502）和所述立柱（503）为支点，利用挂篮（10）分别对称向纵桥向两侧悬臂浇筑，直到合龙；

S5：所述连续梁梁体（401）采用钢-混凝土组合梁，在结合梁（12）下方设置临时支架（11），先吊装该结合梁（12）的钢箱梁，再在所述钢箱梁上拼装预制混凝土板，所述连续梁梁体（401）与所述刚构梁体（501）通过结合段连接，刚构连续梁单元关于拱顶对称，两者共用拱顶的连接墩（6），并且在两联刚构连续梁单元之间设置伸缩缝（7）。