CN102797218A - 大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造 - Google Patents

Abstract

大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造，在很好地满足拱桥结构横向、纵向刚度及受力的同时，可降低主拱圈和拱上结构的施工难度及施工风险，并大大降低工程造价。它包括主拱圈（1）、交界墩（21）、拱上梁（3）、拱上立柱（4）和拱座基础（5），交界墩（21）和主拱圈（1）两侧拱脚支撑于拱座基础（5）上，拱上梁（3）通过拱上立柱（4）支撑于主拱圈（1）上。所述主拱圈（1）为等高单箱多室截面箱形板拱，其拱顶部为等宽段（11），靠近两侧拱脚部为线性变宽段（12）。所述交界墩（21）与固结于其顶端的T构梁（22）构成交界墩T构（2），所述拱上梁（3）为多跨连续梁。

Description

大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造

技术领域

本发明涉及桥梁构造，特别涉及一种客运专线铁路跨越山区“V”型峡谷地形的大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造。

背景技术

客运专线铁路桥梁对刚度要求较高，各大跨桥型中，斜拉桥和悬索桥由于其自身刚度难以提升，温度变形大，较难满足列车高速运营的相关要求。而拱桥作为一种常用的桥型，不但具有较大的跨越能力及整体刚度，而且能很好的与峡谷地形相结合。特别是混凝土拱桥，具有刚度大、承载能力强、受温度变化影响小、造价低及后期养护维修工作量小等诸多优点，与客运专线铁路桥梁强调结构刚度和变形小的特点正好吻合。根据桥面板与拱圈的位置不同，拱桥可以分为上承式、中承式、下承式三种形式，目前已建大跨度混凝土拱桥多为上承式无铰拱，且多为肋拱，采用板拱的较少。而目前上承式混凝土箱形板拱桥均为等宽度拱，即主拱截面采用等宽。铁路桥梁桥面往往较窄，主拱圈宽度需与之相协调，横向刚度受到一定限制，虽然尚能满足小跨度铁路桥梁横向刚度的要求，但难以适应铁路大跨度桥梁横向刚度的要求。为提高铁路大跨度桥梁横向刚度，保证运营条件下列车的安全性和乘坐旅客的舒适性，需增加拱圈宽度，如拱圈整体加宽，由于桥面较窄，拱上结构与主拱圈协调性差，影响桥梁景观效果；且增加了主拱圬工用量，造成材料的浪费。而对于拱上结构，我国上承式混凝土拱桥的拱上结构均采用简支结构体系，由于简支梁跨越能力有限，随着拱桥跨度的增大，拱上立柱较高，特别是靠近拱脚的1#墩柱（如跨度为500m拱桥，矢跨比采用1/5，拱上1#立柱接近100m），拱上墩柱纵向刚度较难满足设计要求，且拱上立柱多，增加了施工难度及施工风险。

发明内容

本发明所要解决技术问题是提供一种大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造，在很好地满足拱桥结构横向、纵向刚度及受力的同时，可降低主拱圈和拱上结构的施工难度及施工风险，并大大降低工程造价。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：

本发明的大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造，包括主拱圈、交界墩、拱上梁、拱上立柱和拱座基础，交界墩和主拱圈两侧拱脚支撑于拱座基础上，拱上梁通过拱上立柱支撑于主拱圈上，其特征是：所述主拱圈为等高单箱多室截面箱形板拱，其拱顶部为等宽段，靠近两侧拱脚部为线性变宽段；所述交界墩与固结于其顶端的T构梁构成交界墩T构，所述拱上梁为多跨连续梁。

本发明的有益效果是，主拱拱脚局部变宽很好的适应了跨度变化对主拱横向刚度要求，结构受力合理，安全可靠；在确保拱桥结构纵向、横向刚度及受力要求的前提下，降低了结构的施工难度及施工风险，主拱断面可分阶段形成，大幅降低该桥梁结构的工程造价，节省投资；且桥梁外形美观、拱上跨度比例与主拱尺度协调，富有韵律，与山区深谷地形结合，具有较强的视觉冲击力，景观效果极佳，可充分体现桥梁的美学效果。

附图说明

本说明书包括如下九幅附图：

图1为本发明大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造的整体结构示意图；

图2为本发明大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造主拱圈结构立面图；

图3为本发明大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造主拱圈结构俯视图；

图4为本发明大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造主拱圈拱顶截面图；

图5为本发明大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造主拱圈拱脚截面图；

图6为本发明大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造交界墩T构示意图；

图7为本发明大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造交界墩立面构造图；

图8为本发明大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造交界墩侧视图；

图9为本发明大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造拱圈施工扣索布置示意图。

图中示出构件、部位及所对应的标记：主拱圈1，等宽段11，线性变宽段12，中箱室13，边箱室14；交界墩T构2，交界墩21，墩柱21a、横梁21b，扣索安装结构21c；T构梁22；拱上连续梁3；拱上立柱4；拱座基础5，拱圈施工扣索6。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参照图1，本发明的大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造，包括主拱圈1、交界墩21、拱上梁3、拱上立柱4和拱座基础5，交界墩21和主拱圈1两侧拱脚支撑于拱座基础5上，拱上梁3通过拱上立柱4支撑于主拱圈1上。参照图1至图4，所述主拱圈1为等高单箱多室截面箱形板拱，其拱顶部为等宽段11，靠近两侧拱脚部为线性变宽段12，满足拱脚截面受力的同时，增加了主拱圈的横向刚度，从而形成一种新型的上承式箱形板拱外形。

图4和图5示出了主拱圈1的一种典型结构，即所述主拱圈1为具有中箱室13和两侧边箱室14的等高单箱三室截面箱形板拱，其中，线性变宽段12和等宽段11的中箱室13宽度相同，线性变宽段12两侧边箱室14的宽度相对于等宽段11两侧边箱室14的宽度加宽。截面可采用分环浇筑，分部形成整体截面，大大降低了施工难度，同时主拱施工用模板可以重复倒用，节约了模板工程数量，降低了工程造价。

参照图1和图6，所述交界墩21与固结于其顶端的T构梁构成交界墩T构，所述拱上梁3为多跨连续梁，拱上建筑形成T构--连续梁组合结构，可降低拱上墩柱4的高度，减少墩柱4的个数，有利于降低了拱上结构的施工难度及施工风险，并节约拱上墩圬工量。T构梁22与拱上梁3跨度比可采用黄金分割的比例（0.618），增强拱上建筑的美学效果。与“V”形峡谷地形环境协调，景观效果好。

参照图7、图8和图9，所述交界墩柱21采用由两墩柱21a和将其固结为一体的纵向间隔设置的横梁21b构成的门式双柱墩，在横梁21b上设置用于固定拱圈施工扣索6的扣索安装结构21c。墩柱21a间距和横向宽度与主拱圈1宽度相协调，在支撑交界墩T构2的T构梁22的同时，作为主拱圈1施工时的扣塔，采用永久结构与施工用临时结构相结合，省去了施工时临时扣塔，显著降低了工程造价，节省投资。

本发明大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造具有结构创新、安全可靠、经济合理和造型美观的特点。申请人已成功将其应用于在建沪昆客运专线北盘江特大桥（主跨445m）和云桂铁路南盘江特大桥(主跨416m)的设计中。其中沪昆客专北盘江特大桥设计时速为350km/h，为主跨445m上承式钢筋混凝土拱桥，建成之后为世界最大的混凝土拱桥。主拱圈为9.0m等高，拱顶段315m为18m等宽，拱脚段65m为18~28m变宽，交界墩墩高102m，T构梁跨为65m，拱上连续梁为8×42m连续梁，拱上1#立柱高57m。如按照等宽度板拱，拱圈混凝土圬工方量为29630方，拱上1#墩柱高85m，采用本发明主拱混凝土圬工方量为25004方，节约混凝土圬工方19%左右，拱上1#立柱降低33%，参考图9，交界墩作为主拱施工用扣塔，大幅度降低了工程造价及施工风险。

以上所述只是用图解说明本发明大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造的一些原理，并非是要本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的响应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (3)

1.大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造，包括主拱圈（1）、交界墩（21）、拱上梁（3）、拱上立柱（4）和拱座基础（5），交界墩（21）和主拱圈（1）两侧拱脚支撑于拱座基础（5）上，拱上梁（3）通过拱上立柱（4）支撑于主拱圈（1）上，其特征是：所述主拱圈（1）为等高单箱多室截面箱形板拱，其拱顶部为等宽段（11），靠近两侧拱脚部为线性变宽段（12）；所述交界墩（21）与固结于其顶端的T构梁（22）构成交界墩T构（2），所述拱上梁（3）为多跨连续梁。

2.如权利要求1所述的大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造，其特征是：所述主拱圈（1）为具有中箱室（13）和两侧边箱室（14）的等高单箱三室截面箱形板拱，其中，线性变宽段（12）和等宽段（11）的中箱室（13）宽度相同，线性变宽段（12）两侧边箱室（14）的宽度相对于等宽段（11）两侧边箱室（14）的宽度加宽。

3.如权利要求1或2所述的大跨度铁路上承式混凝土拱桥构造，其特征是：所述交界墩柱（21）采用由两墩柱（21a）和将其固结为一体的纵向间隔设置的横梁（21b）构成的门式双柱墩，在横梁（21b）上设置用于固定拱圈施工扣索（6）的扣索安装结构（21c）。

Images