[发明专利]大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥及其施工方法

说明书

本发明公开一种大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥，包括空心桥墩、上弦箱梁、上支承上弦箱梁的下弦箱拱、位于空心桥墩和上弦箱梁正上方的索塔以及沿索塔分布于上弦箱梁和下弦箱拱汇合相交形成的梁拱结合段区域的斜拉索，所述上弦箱梁、下弦箱拱和空心桥墩相交成梁拱三角区，所述上弦箱梁在梁拱三角区由空心桥墩和拱上立柱支承，所述空心桥墩与边跨和中跨的下弦箱拱的拱脚相交，所述拱上立柱在立面上垂直于下弦箱拱均布；从结构体系、受力机理方面提高桥梁结构的承载效率，克服常规混凝土刚构桥通常出现的开裂及下挠问题，进一步拓展混凝土刚构桥的跨越能力，具有结构受力性能优异、性价比高、养护方便等优点。

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，具体涉及一种将上承式拱和连续刚构桥和部分斜拉桥进行组合，充分发挥组合结构体系的优点的大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥。

背景技术

上承式钢筋混凝土拱桥是一种有推力的桥梁结构体系，凭借造价经济、造型优美、跨越能力大等优势而得到广泛应用。大跨径上承式钢筋混凝土拱桥主要适用于山区或者山地城市建设环境，其产生的巨大推力需要比较坚硬完整、抗压强度较高的岩石作为拱脚基础的持力层，当桥位地质情况较差时，往往无法采用大跨度有推力拱桥。

传统的预应力混凝土连续刚构桥也是一种适用于山区或者山地城市建设环境的主要桥型，但该桥型往往适用于主跨跨度不超过200m的情况。当预应力混凝土连续刚构桥向更大跨径发展时，因自重过大，混凝土强度将基本被其自重消耗殆尽，在服役中非常容易出现跨中下挠及主梁开裂等缺陷，从而限制了这种桥型跨越能力的发展。

传统的预应力混凝土矮塔斜拉桥合理的桥跨适用范围在150m～280m之间。在结构受力上，矮塔斜拉桥以梁为主，索为辅，主梁自身承受大部分荷载作用，约70％斜拉索只承受总体荷载的约30％帮扶作用。矮塔斜拉桥的斜拉索的倾角相对较小，使斜拉索对于桥梁主体的分力不大，提供的竖向分力有限，由于斜拉索产生竖向分力较密索体系斜拉桥而言很小，会使主梁根部的轴向压力和负弯矩增大，从而导致主梁墩塔梁固结处附近截面需要加大，在这种情况下，如进一步加大跨径，则不利于节省建设成本，经济性较差。

由于传统的上承式钢筋混凝土拱桥、预应力混凝土连续刚构桥、矮塔斜拉桥这类单一结构体系在力学性能方面存在一定的局限性，因此向更大跨径发展的前景就受到限制。相较于传统单一的桥梁结构体系，组合结构体系可以充分发挥各自的优点。

因此，基于结构体系组合的设计理念，开发一种具有更大的跨越能力、受力更高效、经济性更佳、施工更快速的新型上承式梁拱组合刚构桥。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥，从结构体系、受力机理方面提高桥梁结构的承载效率，克服刚构桥通常出现的开裂及下挠问题，进一步拓展混凝土刚构桥的跨越能力，具有结构受力性能优异、性价比高、养护方便等优点。

本发明的大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥，包括空心桥墩(3)、上弦箱梁(1)、支承上弦箱梁(1)的下弦箱拱(2)、位于空心桥墩(3)和上弦箱梁(1)正上方的索塔(4)以及沿索塔分布于上弦箱梁(1)和下弦箱拱(2)汇合相交形成的梁拱结合段(13)区域的斜拉索(8)，所述上弦箱梁(1)、下弦箱拱(2)和空心桥墩(3)相交形成梁拱三角区，所述上弦箱梁(1)在梁拱三角区由空心桥墩(3)和拱上立柱(5)支承，所述空心桥墩(3)与边跨和中跨的下弦箱拱(2)的拱脚相交，所述拱上立柱(5)在立面上垂直于下弦箱拱(2)均布；

进一步，所述拱上立柱(5)为外包钢筋混凝土的埋置式型钢强劲骨架，所述型钢强劲骨架伸入梁拱结合段(13)、空心桥墩(3)与边跨和中跨的下弦拱拱脚相交形成的墩拱结合段(34)中；

进一步，所述空心桥墩(3)为上小下大的变截面结构；

进一步，所述上弦箱梁(1)包括箱梁顶板(111)、箱梁底板(121)和箱梁腹板(302)，所述箱梁顶板(111)、箱梁底板(121)和箱梁腹板(302)中均设置有纵向预应力钢束(113)；