本發(fā)明涉及一種用于土木工程橋梁技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種拱梁組合式混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了一種具備更大的跨越能力和更佳經(jīng)濟(jì)性的新的連續(xù)梁橋梁結(jié)構(gòu)形式。

背景技術(shù)：

橋梁是公路、鐵路、城市道路和農(nóng)村道路及水利建設(shè)中，為了跨越各種障礙(如河流、或其它結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)物。按結(jié)構(gòu)受力特點劃分，橋梁可分為梁、拱、剛架、吊與組合體系?；炷两Y(jié)構(gòu)主要采用梁、拱、剛架體系?；炷吝B續(xù)梁橋是大跨度橋梁的一種基本橋型，與連續(xù)剛構(gòu)橋墩梁固結(jié)不同的是，連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)與橋墩采用固定或活動支座連接，因此與連續(xù)剛構(gòu)橋相比，墩身高度較小，雖然降低了跨越能力，但承載能力得到了大大提高，是中國乃至世界在交通領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的一種大跨度混凝土橋梁結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)的支架法施工預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的技術(shù)經(jīng)濟(jì)適用跨徑約在20～60m，懸臂法施工大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的技術(shù)經(jīng)濟(jì)適用跨徑約在80～150m，在跨徑超過150m時，易出現(xiàn)跨中下?lián)?、梁體變形、開裂等缺陷，嚴(yán)重影響了橋梁的使用壽命和耐久性，限制了這種橋型的跨越能力。目前，我國有近百座的大跨度混凝土連續(xù)梁橋出現(xiàn)了上述結(jié)構(gòu)性缺陷和耐久性問題?？傮w上看，傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的主要不足是：(1)結(jié)構(gòu)承載效率低，跨徑大于150m時，易出現(xiàn)開裂、下?lián)蠁栴}，技術(shù)風(fēng)險增大，結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性劣化，工程經(jīng)濟(jì)性急劇惡化；(2)上部結(jié)構(gòu)自重大，導(dǎo)致橋墩、基礎(chǔ)工程規(guī)模大。

所以在這種背景下，開發(fā)一種滿具備更大的跨越能力和更佳經(jīng)濟(jì)性的，新的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形式，具有很大的實用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是在于提供一種拱梁組合式混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)形式，從結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)在受力機(jī)理方面提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載效率，與傳統(tǒng)的施工方法銜接良好，便于實施。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種拱梁組合式混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)，包括多個主橋墩，在每個主橋墩的頂部設(shè)有墩頂立柱和墩頂梁段，所述墩頂梁段和墩頂立柱與一個拱梁組合框架相連，所述的拱梁組合框架由下弦拱形箱形梁、上弦箱形梁組成，所述的上弦箱形梁水平設(shè)置由墩頂梁段兩端處向順橋向主橋墩的兩側(cè)伸出，所述的下弦拱形箱形梁傾斜設(shè)置，由墩頂立柱下端處向順橋向主橋墩的兩側(cè)伸出，所述的下弦拱形箱形梁與上弦箱形梁在主橋墩兩側(cè)匯合，上弦箱形梁受拉、下弦拱形箱形梁受壓，下弦拱形箱形梁和上弦箱形梁達(dá)到受力平衡，且下弦拱形箱形梁軸線上拱，部分抵消了自重產(chǎn)生的彎矩，成為以受壓為主且應(yīng)力分布較均勻的拱結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，相鄰的拱梁組合框架之間通過跨中合龍梁段相連，拱梁組合框架與橋臺之間通過邊跨合龍梁段和邊墩梁段相連，形成一個整橋段。

進(jìn)一步的，所述的墩頂梁段設(shè)置在墩頂立柱上端，與墩頂立柱剛性連接；所述的墩頂立柱豎直設(shè)置主橋墩頂部，與主橋墩通過支座鉸接。

進(jìn)一步的，在主橋墩的底部安裝有基礎(chǔ)和乘臺，所述的基礎(chǔ)設(shè)置于地表以下工程地質(zhì)合適的地基層中，承臺位于基礎(chǔ)之上與基礎(chǔ)頂部連接成整體；所述的主橋墩設(shè)置在承臺之上，與承臺剛性連接，墩高小于25m，采用剛度較大的薄壁空心墩。

進(jìn)一步的，所述的下弦拱形箱形梁，由墩頂立柱下端處向順橋向的兩側(cè)伸出，根部與相應(yīng)的墩頂立柱剛結(jié)，下弦箱形梁的形心軸線采用傾斜向上的拱形拋物線或圓弧函數(shù)曲線。

進(jìn)一步的，所述的上弦箱形梁，由墩頂梁段兩端處向順橋向的兩側(cè)伸出，根部與相應(yīng)的墩頂梁段剛結(jié)，上弦箱形梁的上緣與道路路線縱坡基本一致、較為平直，承受車輛、人群的作用。

進(jìn)一步的，所述的下弦拱形箱形梁與上弦箱形梁在主橋墩兩側(cè)匯合；拱梁組合框架的下弦拱形箱形梁與上弦箱形梁在長度和梁體斷面上對稱于橋墩中心、在重量上相互平衡。

進(jìn)一步的，所述的實腹梁段為變高度箱型梁，由拱梁組合框架端部，對稱地向順橋向懸臂伸出直至跨中。下緣采用與拱梁組合框架下弦拱形箱梁統(tǒng)一的拋物線函數(shù)或圓弧函數(shù)平順變化，以使結(jié)構(gòu)受力平順；上緣與道路路線縱坡基本一致、較為平直，承受車輛、人群的作用；實腹梁段，拱梁組合框架和墩頂立柱、墩頂梁段一起形成相對于主橋墩對稱平衡的單組拱梁組合式懸臂上部結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述的邊墩梁段位于邊墩頂部，與邊墩通過支座連接，與對應(yīng)的拱梁組合式懸臂上部結(jié)構(gòu)通過邊跨合龍梁段，連接形成邊跨上部結(jié)構(gòu)；多組拱梁組合式懸臂上部結(jié)構(gòu)通過跨中合龍梁段連接形成主跨上部結(jié)；主跨上部結(jié)構(gòu)、邊跨上部結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的橋墩、承臺、基礎(chǔ)，構(gòu)成具有上部結(jié)構(gòu)連續(xù)、橋墩與橋跨上部結(jié)構(gòu)支座鉸接的拱梁組合式混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明根據(jù)結(jié)構(gòu)受力大小、現(xiàn)行有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范確定適宜的拱梁組合結(jié)構(gòu)框架各構(gòu)件尺寸、實腹式懸臂梁段截面尺寸及預(yù)應(yīng)力大??；拱梁組合式懸臂結(jié)構(gòu)組數(shù)n>＝2，形成n-1個主跨的拱梁組合式連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)；拱梁組合式懸臂結(jié)構(gòu)組數(shù)n＝1，則形成沒有主跨、只有邊跨的拱梁組合式連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明一種拱梁組合式混凝土連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)的體系與力學(xué)特征，包括：

(1)墩頂立柱懸臂伸出的拱梁框架結(jié)構(gòu)，為上弦箱形梁受拉、下弦拱形箱形梁受壓、自我平衡的拱結(jié)構(gòu)；下弦受壓梁段軸線適當(dāng)上拱，部分抵消了自重產(chǎn)生的彎矩，成為以受壓為主且應(yīng)力分布較均勻的拱結(jié)構(gòu)，可以更充分地發(fā)揮混凝土材料的性能；

(2)拱梁框架結(jié)構(gòu)，傾斜的下弦拱形箱形梁的軸向壓力，可以平衡懸臂結(jié)構(gòu)傳遞來的剪力，具有強(qiáng)大的抗剪能力；上弦箱形梁拉力與下弦拱形箱形梁壓力的力臂作用，可以平衡懸臂結(jié)構(gòu)傳遞來的彎矩，具有強(qiáng)大的抗彎能力；

(3)結(jié)構(gòu)受力大的區(qū)域采用拱梁框架結(jié)構(gòu)，抗剪、抗彎能力得到大大增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)承載效率得到提高。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

(1)在保持傳統(tǒng)的材料(c50～c65混凝土)、傳統(tǒng)的懸臂施工工藝的前提下，提高連續(xù)梁橋跨越能力1.5～2倍，使連續(xù)梁橋的跨徑達(dá)到200～300米；

(2)充分利用了拱、梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)特征優(yōu)點，提高了梁式結(jié)構(gòu)的承載效率，在跨徑150～200m范圍內(nèi)，相對傳統(tǒng)實腹式箱梁結(jié)構(gòu)，拱梁框架結(jié)構(gòu)節(jié)省了材料，具有更好的工程經(jīng)濟(jì)性；

(3)提高了結(jié)構(gòu)抗彎抗剪能力，減小了結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險，具有更好的耐久性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為拱梁組合式混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)多跨示意圖；

圖2為只有邊跨的拱梁組合式混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為單組拱梁組合式懸臂結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為拱梁組合框架上弦和下弦箱梁斷面示意圖；

圖中：1-主跨，2-邊跨，3-基礎(chǔ)，4-承臺，5-主橋墩，6-邊墩，7-橋臺，8-支座，9-墩頂立柱，10-墩頂梁段，11-拱梁組合框架，12-實腹梁段，13-邊墩梁段，14-跨中合龍梁段，15-邊跨合龍梁段，16-下弦拱形箱形梁，17-上弦箱形梁

具體實施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在(1)結(jié)構(gòu)承載效率低，跨徑大于150m時，易出現(xiàn)開裂、下?lián)蠁栴}，技術(shù)風(fēng)險增大，結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性劣化，工程經(jīng)濟(jì)性急劇惡化；(2)上部結(jié)構(gòu)自重大，導(dǎo)致橋墩、基礎(chǔ)工程規(guī)模大等問題，為了解決如上的技術(shù)問題，本申請?zhí)岢隽艘环N拱梁組合式混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)。

以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步描述。

本發(fā)明提供了一種相對于傳統(tǒng)連續(xù)梁橋，結(jié)構(gòu)受力機(jī)理及承載效率較高、具備更大的跨越能力、經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越、現(xiàn)場作業(yè)量及施工難度較小的一種拱梁組合式混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)，包括多個主橋墩，在每個主橋墩的頂部設(shè)有墩頂立柱和墩頂梁段，所述墩頂梁段和墩頂立柱與一個拱梁組合框架相連，所述的拱梁組合框架由下弦拱形箱形梁、上弦箱形梁組成，所述的上弦箱形梁水平設(shè)置由墩頂梁段兩端處向順橋向主橋墩的兩側(cè)伸出，所述的下弦拱形箱形梁傾斜設(shè)置，由墩頂立柱下端處向順橋向主橋墩的兩側(cè)伸出，所述的下弦拱形箱形梁與上弦箱形梁在主橋墩兩側(cè)匯合，上弦箱形梁受拉、下弦拱形箱形梁受壓，下弦拱形箱形梁和上弦箱形梁達(dá)到受力平衡，且下弦拱形箱形梁軸線上拱，部分抵消了自重產(chǎn)生的彎矩，成為以受壓為主且應(yīng)力分布較均勻的拱結(jié)構(gòu)。

墩頂立柱懸臂伸出的拱梁框架結(jié)構(gòu)，為上弦箱形梁受拉、下弦拱形箱形梁受壓、自我平衡的拱結(jié)構(gòu)；下弦拱形箱形梁受壓梁段軸線適當(dāng)上拱，部分抵消了自重產(chǎn)生的彎矩，成為以受壓為主且應(yīng)力分布較均勻的拱結(jié)構(gòu)，可以更充分地發(fā)揮混凝土材料的性能；

拱梁框架結(jié)構(gòu)，傾斜的下弦拱形箱形梁的軸向壓力，可以平衡懸臂結(jié)構(gòu)傳遞來的剪力，具有強(qiáng)大的抗剪能力；上弦箱形梁的拉力與下弦拱形箱形梁的壓力的力臂作用，可以平衡懸臂結(jié)構(gòu)傳遞來的彎矩，具有強(qiáng)大的抗彎能力；

整體結(jié)構(gòu)受力大的區(qū)域采用拱梁框架結(jié)構(gòu)，抗剪、抗彎能力得到大大增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)承載效率得到提高。

進(jìn)一步的，相鄰的拱梁組合框架之間通過跨中合龍梁段相連，拱梁組合框架與橋臺之間通過邊跨合龍梁段和邊墩梁段相連，形成一個整橋段。

進(jìn)一步的，所述的墩頂梁段設(shè)置在墩頂立柱上端，與墩頂立柱剛性連接；所述的墩頂立柱豎直設(shè)置主橋墩頂部，與主橋墩通過支座鉸接。

具體的如圖1～圖4所示，一種拱梁組合式混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)由基礎(chǔ)3、承臺4、主橋墩5、支座8、墩頂立柱9、墩頂梁段10、拱梁組合框架11、實腹梁段12、邊墩梁段13、跨中合龍梁段14、邊跨合龍梁段15組成。所述的拱梁組合框架11由下弦拱形箱形梁16、上弦箱形梁17組成。

結(jié)合圖1、圖2所示，基礎(chǔ)3設(shè)置于地表以下工程地質(zhì)合適的地基層中，承臺4位于基礎(chǔ)3之上與基礎(chǔ)3頂部連接成整體。

結(jié)合圖3所示，主橋墩5設(shè)置在承臺4之上，與承臺4剛性連接，墩高小于25m，采用剛度較大的薄壁空心墩。墩頂立柱9的下端支撐于支座8上，上端與墩頂梁段10剛性連接。

結(jié)合圖3、圖4所示，下弦拱形箱形梁16，由墩頂立柱9下端處向順橋向兩側(cè)伸出，根部與相應(yīng)的墩頂立柱9剛結(jié)，下弦拱形箱形梁16的形心軸線采用傾斜向上的拱形拋物線或圓弧函數(shù)曲線。上弦箱形梁17由墩頂梁段10兩端處向順橋向兩側(cè)伸出，根部與相應(yīng)的墩頂梁段10剛結(jié)，上弦箱形梁17的上緣與道路路線縱坡基本一致、較為平直，承受車輛、人群的作用。

結(jié)合圖3、圖4所示，下弦拱形箱形梁16與上弦箱形梁17匯合，在主橋墩5兩側(cè)各形成一個拱梁組合框架11；拱梁組合框架11的上弦和下弦在長度和梁體斷面上對稱于橋墩中心、在重量上相互平衡。

結(jié)合圖3、圖4所示，實腹梁段12為變高度箱型梁，由拱梁組合框架11端部，對稱地向順橋向懸臂伸出直至跨中。下緣采用與拱梁組合框架11下弦拱形箱梁16統(tǒng)一的拋物線函數(shù)或圓弧函數(shù)平順變化，以使結(jié)構(gòu)受力平順；上緣與道路路線縱坡基本一致、較為平直，承受車輛、人群的作用；實腹梁段12、拱梁組合框架11和墩頂立柱9、墩頂梁段10一起形成相對于橋墩對稱平衡的單組拱梁組合式懸臂上部結(jié)構(gòu)。

結(jié)合圖3、圖4所示，邊墩梁段13位于邊墩6頂部，與邊墩6通過支座8連接，與單側(cè)拱梁組合式懸臂結(jié)構(gòu)，通過邊跨合龍梁段15連接形成邊跨2上部結(jié)構(gòu)；多組拱梁組合式懸臂結(jié)構(gòu)通過跨中合龍梁段14連接形成主跨1上部結(jié)；主跨1上部結(jié)構(gòu)、邊跨2上部結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的橋墩、承臺、基礎(chǔ)，構(gòu)成具有上部結(jié)構(gòu)連續(xù)、橋墩與橋跨上部結(jié)構(gòu)支座鉸接的拱梁組合式混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)。

結(jié)合圖1、圖2所示，根據(jù)結(jié)構(gòu)受力大小、現(xiàn)行有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范確定適宜的拱梁組合結(jié)構(gòu)框架各構(gòu)件尺寸、實腹式懸臂梁段截面尺寸及預(yù)應(yīng)力大??；拱梁組合式懸臂結(jié)構(gòu)組數(shù)n>＝2，形成n-1個主跨1的拱梁組合式連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)；拱梁組合式懸臂結(jié)構(gòu)組數(shù)n＝1，則形成沒有主跨1、只有邊跨2的拱梁組合式連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)。

從以上的描述中，可以看出，本申請上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

(1)在保持傳統(tǒng)的材料(c50～c65混凝土)、傳統(tǒng)的懸臂施工工藝的前提下，提高連續(xù)梁橋跨越能力1.5～2倍，使連續(xù)梁橋的跨徑達(dá)到200～300米；

(2)充分利用了拱、梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)特征優(yōu)點，提高了梁式結(jié)構(gòu)的承載效率，在跨徑150～2000m范圍內(nèi)，相對傳統(tǒng)實腹式箱梁結(jié)構(gòu)，拱梁框架結(jié)構(gòu)節(jié)省了材料，具有更好的工程經(jīng)濟(jì)性；

(3)提高了結(jié)構(gòu)抗彎抗剪能力，減小了結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險，具有更好的耐久性。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。