一种应用于上承式拱桥的立柱及其施工方法 |
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| 申请号 | CN202111385143.5 | 申请日 | 2021-11-22 | 公开(公告)号 | CN114045740B | 公开(公告)日 | 2024-04-30 |
| 申请人 | 中冶南方城市建设工程技术有限公司; 中冶南方工程技术有限公司; | 发明人 | 肖俊华; 万家恺; 刘宇闻; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种应用于上承式拱桥的立柱，所述立柱的上下端部与主梁和主拱通过铰接的方式连接。本发明还公开了一种上承式拱桥立柱施工方法包括步骤一、浇筑 桥台 及拱座；步骤二、架设主拱；步骤三、安装立柱；步骤四、安装主梁；步骤五、安装立柱封板。本发明能消除立柱端部应 力 集中，简化立柱结构，节省造价，结构受力体系更加明确，外观较为美观， 节点 耐久性较好。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种应用于上承式拱桥的立柱，其特征在于： |
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| 说明书全文 | 一种应用于上承式拱桥的立柱及其施工方法技术领域背景技术[0002] 上承式拱桥具有造型优美、结构刚度大、承载能力强、建筑高度低等一系列优点，特别适用于一些中小型的城市跨河、跨沟桥梁。对于上承式拱桥，其主要由两侧桥台、主梁、主拱及竖向立柱四部分组成。由于主拱受到桥台的约束作用，在温度荷载下主梁会相对主拱产生水平位移，导致立柱上产生较大的弯矩及剪力，影响桥梁安全和使用寿命。 [0003] 为避免竖向立柱发生受弯或受剪破坏，传统的解决方法为增加立柱截面尺寸或壁厚来解决。由于温度作用下主梁纵向位移基本不变且立柱抗弯刚度远远小于主梁轴向刚度，所以通过增加立柱抗弯刚度来减小立柱端部应力的方法效果较差。 发明内容[0005] 本发明具体是这样实现的： [0006] 一种应用于上承式拱桥的立柱，所述立柱的上下端部与主梁和主拱通过铰接的方式连接。 [0007] 更进一步的方案是： [0008] 所述立柱包括立柱柱体，立柱柱体上下两端均设置有铰接接头，铰接接头外侧设置有封板。 [0009] 更进一步的方案是： [0010] 所述立柱柱体，包括四块侧板以及位于侧板内部的竖向加筋肋。 [0011] 更进一步的方案是： [0012] 所述的铰接接头，是由一块矩形横隔板和多块加筋板组成。 [0013] 更进一步的方案是： [0015] 更进一步的方案是： [0016] 所述加筋板下部与立柱柱体内部的竖向加筋肋连接在一起。 [0017] 更进一步的方案是： [0018] 所述的封板，是由两块纵向封板和两块横向封板组成的框形结构。 [0019] 更进一步的方案是： [0020] 所述纵向封板两侧设置有对称的开放型切口；所述横向封板的断面与纵向封板的侧边外缘线形状一致。 [0021] 本发明还提供了一种上承式拱桥立柱施工方法，包括以下步骤： [0022] 步骤一、浇筑桥台及拱座； [0023] 步骤二、架设主拱； [0024] 步骤三、安装立柱； [0025] 步骤四、安装主梁； [0026] 步骤五、安装立柱封板。 [0027] 更进一步的方案是： [0028] 在安装立柱时，其铰接接头的横隔板与主拱及主梁内部的加筋板相对齐。 [0029] 更进一步的方案是： [0030] 在安装立柱时，只将铰接接头的横隔板与主拱及主梁进行焊接连接。 [0033] 在步骤三中，立柱下部安装在立柱基座上，基座固定在主拱上；立柱基座，其上表面为水平面；立柱端头可发生纵桥向铰接转动；立柱的上下两个端部都采用铰接构造设计。一般而言，立柱的端头可发生自由相对转动或转动刚度小于立柱柱体刚度1/10。 [0034] 更具体的，立柱端头通过端部截面削弱的方法来实现立柱铰接，在截面最弱处，立柱纵桥向惯性矩为小于立柱中部惯性矩1/10。 [0035] 在步骤四中，对主梁预制段进行吊装焊接，使主梁、立柱、主拱组成一个受力整体。 [0036] 在步骤五中，对立柱端部的封板进行封闭焊接。 [0037] 本发明至少具有如下有益效果： [0038] 1、消除立柱端部应力集中：由于采用立柱铰接构造，消除了在温度荷载下由于主梁和主拱的纵桥向相对位移在立柱端部的应力集中现象，优化了拱桥整体结构受力。 [0039] 2、简化立柱结构，节省造价：在采用立柱铰接之后，立柱端部不再承受弯剪荷载，立柱可以设计的较为轻薄，这样可以简化立柱结构设计，降低材料的使用及工程造价。 [0040] 3、结构受力体系更加明确：在采用立柱铰接之后，铰接立柱上承式拱桥的受力体系更加明确，上部主梁结构类似连续梁结构，铰接立柱类似只承受竖向荷载的支座，主拱只承受从立柱上传递下来的上部荷载； [0041] 4、外观较为美观：相较传统的采用固接的立柱，本铰接立柱由于只需要承受轴向荷载，结构断面较为纤细，结构整体较为美观协调。 [0043] 图1铰接立柱结构简图。 [0044] 图2实施例1铰接立柱局部示意图。 [0045] 图3实施例1铰接端头构造图。 [0046] 图4实施例1铰接端头组成图。 [0048] 图6实施例1上端头与主梁连接立面示意图。 [0049] 图7实施例1下端头与主拱连接立面示意图。 [0050] 图8实施例1封板结构示意图。 [0051] 图9施工流程图。 [0052] 其中：1‑桥台及拱座，2‑主梁，21‑主梁加筋肋，3‑主拱，31‑立柱基座，32‑主拱加筋板，33‑立柱基座加筋板，4‑铰接立柱，41‑封板，411‑纵向封板，412‑横向封板，42‑立柱柱体，421‑侧板，422‑竖向加筋肋，43‑铰接接头，431‑横隔板，432‑加筋肋。 具体实施方式[0053] 为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地说明。 [0054] 如图1为铰接立柱上承式拱桥立面布置图，其中立柱4的上下端部与主梁2和主拱3为铰接构造。 [0055] 以下结合某工程案例对本发明的一种铰接立柱上承式拱桥及其施工方法作进一步说明。 [0056] 一种铰接立柱上承式拱桥及其施工方法，如图2～图9所示，其具体包括以下施工步骤： [0057] 步骤一、浇筑桥台及拱座 [0058] 按照常规方式浇筑桥台及拱座1； [0059] 步骤二、架设主拱 [0060] 1)在架设主拱时，主拱采用先在工厂节段预制，再运输到现场进行吊装焊接的施工方法； [0061] 2)主拱在工厂预制时，在立柱安装位置事先安装立柱基座31； [0062] 步骤三、安装铰接立柱 [0063] 1)如图3所示，立柱铰接端头主要由端部封板41、立柱柱体42，铰接接头43组成。 [0064] 2)立柱柱体42，包括四块侧板421以及位于侧板内部的竖向加筋肋422；在立柱进行安装时，立柱柱体42及铰接接头43已经事先在工厂焊接成一个整体。 [0065] 3)如图5所示，立柱铰接接头43主要由一块横隔板431和4块加筋肋432组成。 [0066] 4)铰接接头加筋肋432为下宽上窄结构，其可分为三段：下部较宽段，上部较窄段及中部的梯形段，每段之间设置直径2～4cm的倒角结构。 [0067] 5)如图5所示，立柱柱体42内部加筋肋422与铰接接头43的横隔板431和加筋肋432相对应。 [0068] 6)如图6所示，当进行立柱安装时，铰接接头横隔板431与立柱基座加筋板33和主拱内部的主拱加筋板32相对应，保证立柱上传下来的荷载能够均匀的传递到主拱上。 [0069] 7)立柱基座加筋板33和主拱内部的主拱加筋板32为沿立柱轴心布置。 [0070] 8)焊接铰接立柱时，只需将铰接接头横隔板431与基座内横隔板33进行焊接连接即可。 [0071] 步骤四、安装主梁 [0072] 1)安装主梁时，先在工厂将主梁进行分段预制，再运输到现场进行吊装焊接[0073] 2)如图7所示，当进行立柱安装时，铰接接头横隔板431与主梁内部横隔板21相对应，保证主梁上的荷载沿主梁及接头横隔板21和431传递到立柱。 [0074] 3)主梁内横隔板21及立柱上部铰接结构的横向加筋板431为同轴心布置。 [0076] 步骤五、安装立柱封板 [0077] 1)如附图8所示，立柱封板为由两个块纵向封板411和两块横向封板412组成的一个框形结构； [0078] 2)横向封板412上设置有开放型开口，开口在横向封板的两侧呈对称分布。 [0079] 3)横向封板上的开放型开口也可以为其他形式，如半圆形，带有倒角的矩形或其他组合形式等等。 [0080] 4)纵向封板411沿横向封板的两侧轮廓线布置。 [0081] 5)立柱封板为厚度较小的钢板组成。 |
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