(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111622093 A(43)申请公布日 2020.09.04
(21)申请号 202010488903.4(22)申请日 2020.06.02
(71)申请人 浙江交工集团股份有限公司
地址 310051 浙江省杭州市滨江区江陵路
2031号钱江大厦(72)发明人 刘丰洲 梁启东
(74)专利代理机构 浙江千克知识产权代理有限
公司 33246
代理人 黎双华 张云波(51)Int.Cl.
E01D 19/02(2006.01)E01D 4/00(2006.01)E01D 21/00(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图3页
(54)发明名称
一种新型大跨径拱门组合式桥墩结构及施工方法(57)摘要
一种新型大跨径拱门组合式桥墩结构，包括桥墩立柱和设置于桥墩立柱上的盖梁，桥墩立柱设置于盖梁的两端，桥墩立柱底部设有桩基和承台；所述盖梁上设有主拱圈和吊杆，主拱圈为开口朝下的弧形结构，且主拱圈的拱脚设置于盖梁的相对两端；所述吊杆上端与主拱圈相连，吊杆下端与盖梁相连；所述盖梁上设置有主梁，吊杆与主梁的位置互不干涉；与现有技术相比，采用拱式体系，通过钢拱圈和吊杆给盖梁提供多点弹性支撑，上部结构主梁传递给盖梁的荷载由吊杆传至主拱圈，可减小盖梁弯矩，提高盖梁刚度，可大幅提高盖梁的跨径范围，结构安全性高，适用性广。
CN 111622093 ACN 111622093 A
权 利 要 求 书
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1.一种新型大跨径拱门组合式桥墩结构，包括桥墩立柱(301)和设置于桥墩立柱(301)上的盖梁(101)，桥墩立柱(301)设置于盖梁(101)的两端，桥墩立柱(301)底部设有桩基(303)和承台(302)；其特征在于，所述盖梁(101)上设有主拱圈(201)和吊杆(202)，主拱圈(201)为开口朝下的弧形结构，且主拱圈(201)的拱脚设置于盖梁(101)的相对两端；所述吊杆(202)上端与主拱圈(201)相连，吊杆(202)下端与盖梁(101)相连；所述盖梁(101)上设置有主梁(102)，吊杆(202)与主梁(102)的位置互不干涉。
2.根据权利要求1所述的一种新型大跨径拱门组合式桥墩结构，其特征在于，所述主梁(102)两侧设置有护栏(104)，吊杆(202)位于主梁(102)的中央分隔带内和护栏(104)外侧。
3.根据权利要求1所述的一种新型大跨径拱门组合式桥墩结构，其特征在于，所述桥墩立柱(301)顶部尺寸沿竖直方向向上逐渐增大，桥墩立柱(301)顶部设置有加劲钢板墩帽(103)，加劲钢板墩帽(103)与盖梁(101)焊接固定。
4.根据权利要求1所述的一种新型大跨径拱门组合式桥墩结构，其特征在于，所述盖梁(101)为钢箱梁结构，且盖梁(101)两端的厚度大于盖梁(101)中部的厚度。
5.根据权利要求1所述的一种新型大跨径拱门组合式桥墩结构，其特征在于，所述主拱圈(201)采用钢箱结构或钢管结构，主拱圈(201)的拱脚处与盖梁(101)焊接固定。
6.一种新型大跨径拱门组合式桥墩结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：桩基(303)、承台(302)和桥墩立柱(301)施工。桩基(303)设置于地面障碍物下方，承台(302)设置于桩基(303)顶部，桥墩立柱(301)设置于承台(302)上，并在桥墩立柱(301)顶部顶预埋加劲钢板墩帽(103)；
步骤B：盖梁(101)进行工厂化生产加工，运至现场拼装，整体吊装至桥墩立柱(301)上，安装时，准确定位盖梁(101)后，将桥墩顶部的加劲钢板墩帽(103)与盖梁(101)焊接固定；
步骤C：主拱圈(201)进行工厂化生产加工，主拱圈(201)的尺寸根据盖梁(101)的尺寸进行设置，运至现场拼装，整体吊装在盖梁(101)上，拱脚与盖梁(101)焊接固定；
步骤D：吊杆(202)施工。在主梁(102)中央分隔带内和外侧护栏(104)外侧安装吊杆(202)，吊杆(202)上端与主拱圈(201)相连，下端与盖梁(101)相连；
步骤E：主梁(102)施工。主梁(102)工厂预制后运至现场，安装在盖梁(101)上；步骤F：桥面系施工，包括铺装层、护栏(104)施工；步骤G：吊杆(202)索力调整。
7.根据权利要求6所述的一种新型大跨径拱门组合式桥墩结构的施工方法，其特征在于，所述桩基(303)采用钻孔灌注桩，桥墩立柱(301)为变截面矩形桥墩，采用模板浇筑。
8.根据权利要求6所述的一种新型大跨径拱门组合式桥墩结构的施工方法，其特征在于，所述步骤D在吊杆(202)安装完成后，对吊杆(202)进行初步张拉，调整吊杆(202)拉力至施工阶段设计值，提供盖梁(101)弹性支撑。
9.根据权利要求6所述的一种新型大跨径拱门组合式桥墩结构的施工方法，其特征在于，所述步骤E在架梁过程中，根据主梁(102)荷载和盖梁(101)内力逐步张拉吊杆(202)，保证盖梁(101)受力安全。
10.根据权利要求6所述的一种新型大跨径拱门组合式桥墩结构的施工方法，其特征在于，所述步骤H中根据盖梁(101)受力情况将吊杆(202)的索力调整至成桥阶段设计值。
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CN 111622093 A
说 明 书
一种新型大跨径拱门组合式桥墩结构及施工方法
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技术领域
[0001]本发明属于道桥建设工程结构技术领域，尤其是涉及一种新型大跨径拱门组合桥墩结构及施工方法。
背景技术
[0002]桥梁在建造过程中不可避免的会遇到河道或道路等地面障碍物的情况。在新建桥梁与河道或道路等地面障碍物有较小的斜交角时，一般采用两种方案：1、增大跨径跨越地面障碍物；2、设置门式墩，由门式墩盖梁跨越地面障碍物。由于增大跨径跨越地面障碍物的方案往往会大幅增加桥梁造价，故采用门式墩盖梁跨越障碍物是比较合适的选择。但是，当河道或既有道路等地面障碍物宽度较大时，门式墩需要加大跨径，常规的门式墩无法满足要求，因此需要开发一种新型的门式墩结构以解决该类工程问题。[0003]目前，现有门式墩结构跨越能力有限，不适用于大跨径结构，主要存在以下缺点：[0004]1、现有大跨径预应力混凝土门式墩结构，随着跨径增大，为满足盖梁受力要求需增加梁高，结构自重增大，工程量浪费，跨径受限。[0005]2、现有大跨径预应力混凝土门式墩结构，盖梁梁高过高，影响桥下净空。需进一步增大桥面标高，影响桥梁整体造价。[0006]3、现有大跨径预应力混凝土门式墩结构，盖梁采用支架现浇结构，支架现浇需搭设支架，施工不便。跨越地面既有道路时，需封闭桥下交通，施工工期较长。跨越河道时，需在河中搭设支架，施工成本高。[0007]4、现有钢盖梁门式墩结构，盖梁采用钢箱梁结构，盖梁刚度低，桥梁挠度大，影响行车舒适性。
发明内容
[0008]本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种适用于大跨径、结构安全的新型拱门组合桥墩结构及施工方法。[0009]为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种新型大跨径拱门组合式桥墩结构，包括桥墩立柱和设置于桥墩立柱上的盖梁，桥墩立柱设置于盖梁的两端，桥墩立柱底部设有桩基和承台；所述盖梁上设有主拱圈和吊杆，主拱圈为开口朝下的弧形结构，且主拱圈的拱脚设置于盖梁的相对两端；所述吊杆上端与主拱圈相连，吊杆下端与盖梁相连；所述盖梁上设置有主梁，吊杆与主梁的位置互不干涉。[0010]作为本发明的一种优选方案，所述主梁两侧设置有护栏，吊杆位于主梁的中央分隔带内和护栏外侧。
[0011]作为本发明的一种优选方案，所述桥墩立柱顶部尺寸沿竖直方向向上逐渐增大，桥墩立柱顶部设置有加劲钢板墩帽，加劲钢板墩帽与盖梁焊接固定。[0012]作为本发明的一种优选方案，所述盖梁为钢箱梁结构，且盖梁两端的厚度大于盖梁中部的厚度。
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说 明 书
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作为本发明的一种优选方案，所述主拱圈采用钢箱结构或钢管结构，主拱圈的拱
脚处与盖梁焊接固定。
[0014]一种新型大跨径拱门组合式桥墩结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：[0015]步骤A：桩基、承台和桥墩立柱施工。桩基设置于地面障碍物下方，承台设置于桩基顶部，桥墩立柱设置于承台上，并在桥墩立柱顶部顶预埋加劲钢板墩帽；[0016]步骤B：盖梁进行工厂化生产加工，运至现场拼装，整体吊装至桥墩立柱上，安装时，准确定位盖梁后，将桥墩顶部的加劲钢板墩帽与盖梁焊接固定；[0017]步骤C：主拱圈进行工厂化生产加工，主拱圈的尺寸根据盖梁的尺寸进行设置，运至现场拼装，整体吊装在盖梁上，拱脚与盖梁焊接固定；[0018]步骤D：吊杆施工。在主梁中央分隔带内和外侧护栏外侧安装吊杆，吊杆上端与主拱圈相连，下端与盖梁相连；[0019]步骤E：主梁施工。主梁工厂预制后运至现场，安装在盖梁上；[0020]步骤F：桥面系施工，包括铺装层、护栏施工；[0021]步骤G：吊杆索力调整。
[0022]作为本发明的一种优选方案，所述桩基采用钻孔灌注桩，桥墩立柱为变截面矩形桥墩，采用模板浇筑。
[0023]作为本发明的一种优选方案，所述步骤D在吊杆安装完成后，对吊杆进行初步张拉，调整吊杆拉力至施工阶段设计值，提供盖梁弹性支撑。[0024]作为本发明的一种优选方案，所述步骤E在架梁过程中，根据主梁荷载和盖梁内力逐步张拉吊杆，保证盖梁受力安全。[0025]作为本发明的一种优选方案，所述步骤H中根据盖梁受力情况将吊杆的索力调整至成桥阶段设计值。
[0026]本发明的有益效果是，与现有技术相比：本发明新型大跨径拱门组合式桥墩结构采用拱式体系，通过钢拱圈和吊杆给盖梁提供多点弹性支撑，上部结构主梁传递给盖梁的荷载由吊杆传至主拱圈，可减小盖梁弯矩，提高盖梁刚度，可大幅提高盖梁的跨径范围，结构安全性高，适用性广。[0027]本发明盖梁、拱圈、主梁采用钢结构，工厂生产，现场拼接架设安装，施工无需搭设支架，解决支架搭设困难的技术问题，中断交通时间短，加快施工速度。附图说明
[0028]图1是本发明的横断面示意图；[0029]图2是本发明的立面示意图；[0030]图3是本发明的平面示意图；[0031]图中附图标记：盖梁101，主梁102，加劲钢板墩帽103，护栏104，主拱圈201，吊杆202，桥墩立柱301，承台302，桩基303，地面障碍物401。具体实施方式
[0032]下面结合附图对本发明实施例作详细说明。[0033]如图1-3所示，一种新型大跨径拱门组合式桥墩结构，包括桥墩立柱301和设置于
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桥墩立柱301上的盖梁101，桥墩立柱301设置于盖梁101的两端，桥墩立柱301底部设有桩基303和承台302；盖梁101上设有主拱圈201和吊杆202，主拱圈201为开口朝下的弧形结构，且主拱圈201的拱脚设置于盖梁101的相对两端；吊杆202上端与主拱圈201相连，吊杆202下端与盖梁101相连；盖梁101上设置有主梁102，吊杆202与主梁102的位置互不干涉。[0034]桥墩立柱301的位置根据河道或道路等地面障碍物401的位置进行设置，桥墩立柱301设置于河道或道路等地面障碍物401的两侧，河道或道路等地面障碍物401两侧设置有相对设置的桥墩立柱301，桥墩立柱301之间的间距根据实际河道或道路等地面障碍物401的宽度进行设置，桥墩立柱301之间的间距大于所在位置处的河道或道路等地面障碍物401的宽度。
[0035]盖梁101的长度和主拱圈201的尺寸也根据实际相对设置的桥墩立柱301之间的距离进行设置，盖梁101的两端架设在相对设置的桥墩立柱301的顶部，盖梁101始终保持水平状态，主拱圈201的两个拱脚之间的间距与盖梁101的长度相对应，主拱圈201的两个拱脚分别设置在盖梁101的两端。
[0036]盖梁101上设有平行设置的两块主梁102，两块主梁102形成两个方向相反的车道，主梁102与盖梁101交叉设置，主梁102搁置于盖梁101上。主梁102两侧设置有护栏104，护栏104位于两块主梁102的两侧，吊杆202位于主梁102的中央分隔带内和护栏104外侧，主拱圈201与盖梁101之间设有三根吊杆202，一根吊杆202位于两块主梁102之间，另外两根吊杆202位于两块主梁102两侧，三根吊杆202均为竖直设置，吊杆202与主梁102和主梁102上空互不干涉。
[0037]主拱圈201的拱脚设置于桥墩立柱301上方的盖梁101位置处，主拱圈201与盖梁101固结形成整体，吊杆202上端连接主拱圈201，吊杆202下端连接盖梁101，主拱圈201布置于盖梁101上部结构主梁102净空以外范围。
[0038]桥墩立柱301顶部尺寸沿竖直方向向上逐渐增大，桥墩立柱301顶部设置有加劲钢板墩帽103，加劲钢板墩帽103与盖梁101焊接固定，方便钢盖梁101的定位和安装，桥墩立柱301为混凝土矩形墩，以提供拱门组合式桥墩结构有效的水平刚度，桥墩立柱301顶部区域逐渐变大，增大桥墩立柱301与盖梁101的接触面积。[0039]盖梁101为钢箱梁结构，保证盖梁101整体受力及结构安全。钢箱梁盖梁101可在工厂加工，现场吊装，缩短工期，且盖梁101两端的厚度大于盖梁101中部的厚度，盖梁101端部加高，以提高盖梁101的抗剪能力。
[0040]主拱圈201采用钢箱结构或钢管结构，主拱圈201的拱脚处与盖梁101焊接固定，主拱圈201高度满足主梁102上行车净空要求。[0041]在实际生产制造中，包括以下步骤：[0042]步骤A：桩基303、承台302和桥墩立柱301施工。桩基303设置于地面障碍物下方，承台302设置于桩基303顶部，桥墩立柱301设置于承台302上，并在桥墩立柱301顶部顶预埋加劲钢板墩帽103。
[0043]桩基303采用钻孔灌注桩，在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又选择为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩。[0044]桥墩立柱301为变截面矩形桥墩，桥墩立柱301顶部的尺寸沿竖直向上方向逐渐增
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大，桥墩立柱301采用模板浇筑，浇筑前应将模板内的垃圾、泥土，钢筋上的油污等杂物清除干净，并检查钢筋的水泥砂浆垫块、塑料垫块是否垫好。如使用木模板时应浇水使模板湿润，柱子模板的扫除口应在清除杂物及积水后再封闭。[0045]步骤B：盖梁101进行工厂化生产加工，运至现场拼装，整体吊装至桥墩立柱301上，安装时，准确定位盖梁101后，将桥墩顶部的加劲钢板墩帽103与盖梁101焊接固定。[0046]盖梁101为钢箱梁结构，由顶板、底板、腹板、和横隔板、纵隔板及加劲肋等通过全焊接的方式连接而成，其中顶板为由盖板和纵向加劲肋构成的正交异性桥面板，钢板箱形梁是工程中常采用的结构形式，为研究横隔板间距对集中荷载作用下简支钢箱梁畸变的影响,通过设置不同数量横隔板的简支钢箱梁,比较其在集中荷载作用下的畸变效应和刚性扭转效应,得到最大畸变效应随横隔板数量的变化曲线.在箱梁腹板顶端施加集中荷载,按畸变、刚性扭转、对称弯曲和偏心荷载四种工况采用荷载分解的方法进行计算。[0047]步骤C：主拱圈201进行工厂化生产加工，主拱圈201的尺寸根据盖梁101的尺寸进行设置，运至现场拼装，整体吊装在盖梁101上，拱脚与盖梁101焊接固定。[0048]主拱圈201为开口朝下设置的弧形结构，且主拱圈201也为钢箱梁结构，由顶板、底板、腹板、和横隔板、纵隔板及加劲肋等通过全焊接的方式连接而成，其中顶板为由盖板和纵向加劲肋构成的正交异性桥面板。[0049]步骤D：吊杆202施工。在主梁102中央分隔带内和外侧护栏104外侧安装吊杆202，吊杆202上端与主拱圈201相连，下端与盖梁101相连，在吊杆202安装完成后，对吊杆202进行初步张拉，调整吊杆202拉力至施工阶段设计值，提供盖梁101弹性支撑。[0050]步骤E：主梁施工102。主梁102工厂预制后运至现场，安装在盖梁101上，在架梁过程中，根据主梁102荷载和盖梁101内力逐步张拉吊杆202，保证盖梁101受力安全。[0051]步骤F：桥面系施工，包括铺装层、护栏104施工。[0052]步骤G：吊杆202索力调整，根据盖梁101受力情况将吊杆202的索力调整至成桥阶段设计值。
[0053]吊杆202上端连接主拱圈201，下端连接盖梁101，设置于主梁102中央分隔带内和外侧护栏104外侧，提供盖梁101弹性支撑，以减小盖梁101弯矩，提高结构刚度。[0054]吊杆202用于将桥面系的荷载传递给悬索，可由圆钢、眼杆或钢绞线绳做成。[0055]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
[0056]尽管本文较多地使用了图中附图标记：盖梁101，主梁102，加劲钢板墩帽103，护栏104，主拱圈201，吊杆202，桥墩立柱301，承台302，桩基303，地面障碍物401等术语，但并不排除使用其它术语的可能性；使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
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