專利名稱：臂膀拱橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及橋梁建筑在結(jié)構(gòu)上的改革。
舉世聞名的“趙州橋”建成已近1600年歷史，至今安如磐石，完好如初。何耶？“拱式結(jié)構(gòu)”之故也。這不能不被認(rèn)為是我們中國人值得自豪的又一大奇跡！然而阻撓它進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)光大的癥結(jié)在于它過于費(fèi)工費(fèi)時(shí)，據(jù)說數(shù)千人從開工至竣工長達(dá)20年之久。這與當(dāng)前“時(shí)間就是金錢”快節(jié)奏風(fēng)格格格不入的。另從閱歷中發(fā)現(xiàn)無論古代的石拱橋、磚拱橋(也包括城門洞)，和現(xiàn)代的砼拱橋，都是采用猶如牲畜馱馱子似的脊背負(fù)重法達(dá)到負(fù)荷目的的，這無疑是施工周期長根本原因；而號(hào)稱亞洲第一，世界第二巍峨雄壯座落在黃浦江上的上海斜拉橋，卻是利用另一種方式實(shí)現(xiàn)負(fù)荷目的的。那就是把橋體所受之力通過纜索作用于斜拉塔達(dá)到目的的。然而，建造座落在橋兩端高聳入云的斜拉塔和用特殊材料做成的許許多多長長纜索，自然是要花好多錢的。這對(duì)一個(gè)發(fā)展中國家來說，無疑也是力不從心的。由此可以得出前者堅(jiān)固耐用而費(fèi)時(shí)，后者高貴豪華而費(fèi)錢的結(jié)論。能否把兩者各取其所長，舍其所短，有機(jī)地結(jié)合起來呢？研究證明，這個(gè)設(shè)想是可以也能夠?qū)崿F(xiàn)的。
本實(shí)用新型的目的是為橋梁建筑提供一種既造價(jià)低、耗資少、堅(jiān)固耐用而又施工進(jìn)度快捷的臂膀拱橋技術(shù)方案。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的把傳統(tǒng)的脊背負(fù)重的拱橋，改為臂膀負(fù)重的拱橋，也就是利用同樣的“拱式結(jié)構(gòu)”工作原理，變換一下工作方式，而去達(dá)到同樣目的的。整體結(jié)構(gòu)由橋臺(tái)(礅)臂膀拱，橋體及其連結(jié)裝置—橫骨梁支撐立柱纜索構(gòu)成。具體是這樣的，先在工廠里軋制成弧斷面呈1/2圓環(huán)體的拱式結(jié)構(gòu)構(gòu)成的鋼臂膀拱原件。依設(shè)計(jì)橋體負(fù)荷能力，可以是單株的，也可以扣合成雙株的呈圓管狀，也可以多株連結(jié)成組合式的，將其兩端埋置固定于橋兩側(cè)兩端的橋臺(tái)(礅)適當(dāng)部位體內(nèi)，用它去取代斜拉橋的斜拉塔和傳統(tǒng)拱橋脊背負(fù)重的作用。它所處的位置可以在橋體下方，也可以在橋體的上方，也可使橋體從它的中間穿過，這要隨適應(yīng)河床水流和行船需要而定。當(dāng)它處于橋體下方時(shí)，它的負(fù)重則為“全抬式”，也就是橋體負(fù)荷作用力，通過橋體橫骨梁兩端著力點(diǎn)，經(jīng)垂直支撐立柱作用于拱臂膀；當(dāng)它處于橋體上方時(shí)，它的負(fù)重則為“全拉式”，也就是橋體負(fù)荷作用力通過橋體橫骨梁兩端著力點(diǎn)經(jīng)纜索作用于拱臂膀；當(dāng)橋體處于它的中間部位時(shí)，則它的負(fù)重為“抬拉式”或稱“又抬又拉式”。也就是橋體作用力在拱臂膀下方部位由支撐立柱傳導(dǎo)，在拱臂上方部位則是由纜索傳導(dǎo)作用于拱臂膀、再由拱臂膀傳導(dǎo)作用于橋臺(tái)(礅)，經(jīng)橋臺(tái)作用于地殼消失。對(duì)于橋體的結(jié)構(gòu)則是這樣的用特制的以“拱式結(jié)構(gòu)”構(gòu)成的鋼直拱體，作為橋體縱橫骨架，縱向等距分布由上下兩層，上層為俯狀，下層為仰狀對(duì)應(yīng)構(gòu)成，中間夾一層橫向骨架，由俯仰交錯(cuò)構(gòu)成。假定以長5m為一段落組合單位，則縱向直拱體的長度為5m，橫向直拱體長度＝橋面寬度，每一段落組合單位也則為一個(gè)受力單元，每一受力單元的縱向兩端各增設(shè)一橫向骨架，作為縱向底層骨架著落點(diǎn)；凡縱橫交錯(cuò)構(gòu)件的吻合部位均由電焊焊接牢固，使其段落組合單位的整體結(jié)構(gòu)成為牢固的統(tǒng)一體。此則成為橋體整體結(jié)構(gòu)的部件之一。橫骨梁是由3株相同結(jié)構(gòu)的1/2圓環(huán)體構(gòu)成，呈倒“品”字形，上2株在組合段落單位組合時(shí)，先各與縱向底層骨架兩端連結(jié)，底株的兩端著力點(diǎn)部位則先與橋兩側(cè)臂膀拱上設(shè)置的支撐立柱或纜索連結(jié)，在橋體總裝時(shí)，再把這3者連結(jié)成為一體。當(dāng)把橋體整體結(jié)構(gòu)所需的各組合單位組裝完成時(shí)，也則當(dāng)橋臺(tái)(礅)施工完畢，臂膀拱及其所需的支撐立柱，纜索備置到位時(shí)，則可進(jìn)行橋體整體總裝?？傃b時(shí)，組合單位之間對(duì)接處要嚴(yán)格調(diào)整到位，縱向骨架要對(duì)齊，兩者橫骨梁對(duì)接處要無間隙，而后牢固焊接成為同一體。為加強(qiáng)橋體砼體的連結(jié)作用，在底和上層骨架表面間加設(shè)一層網(wǎng)狀由中(或大)規(guī)格的鋼筋作輔助設(shè)施連結(jié)裝置。最后澆注混凝土凝固劑自然凝固成形。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由附圖給出，并結(jié)合附圖再做如下說明附


圖1為臂膀拱橋整體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；附圖2為臂膀拱橋復(fù)合體臂膀拱截面圖；附圖3為臂膀拱橋復(fù)合體橫骨梁截面圖；附圖4為臂膀拱橋橋體構(gòu)造縱剖面圖；附圖5為臂膀拱橋橋體構(gòu)造橫剖面圖；附圖6為臂膀拱橋復(fù)合體支撐立柱截面圖。
圖中1為橋臺(tái)(礅)；2為支撐立柱；3為橫骨架；4為橋體；5為臂膀拱；6為纜索；7為砼；8為弧拱構(gòu)件；9為直拱骨件；10為直拱構(gòu)件；r為臂膀拱內(nèi)壁半徑；r1為臂膀拱外壁半徑；d為臂膀拱厚度r1-r＝d；d1橋體厚度；b為橋體跨度≈2r；H為橋面距臂膀拱埋置點(diǎn)高度，H1為橋面距臂膀拱峰頂高度，H+H1＝r1，當(dāng)H＝0時(shí)，橋結(jié)構(gòu)則為“全拉式”，當(dāng)H1＝0時(shí)，橋結(jié)構(gòu)則為“全抬式”；b1為橋體著力點(diǎn)距離；r2為構(gòu)件內(nèi)壁半徑；r3為構(gòu)件外壁半徑。
當(dāng)橋結(jié)構(gòu)為“拉式”時(shí)，橋體4的橫骨梁3的兩端著力點(diǎn)則與纜索6的底端連結(jié)，纜索6的頂端則與臂膀拱5連結(jié)；纜索6分直拉和斜拉兩種。直拉是為橋體總裝時(shí)用的，斜拉是為總裝完畢后的加固時(shí)用的，斜拉以y垂直中心線為界左右交叉進(jìn)行；當(dāng)橋體結(jié)構(gòu)為“抬式”時(shí)，橋體4的橫骨梁3的兩端著力點(diǎn)與支撐立柱2頂端連接，立柱底端與臂膀拱5連結(jié)，立柱呈垂直狀，不允許歪斜。臂膀拱5的兩端則是埋置固定于橋體基礎(chǔ)設(shè)施—橋兩端設(shè)置橋臺(tái)1的砼體內(nèi)的。
本實(shí)用新型實(shí)施后，予見可能取得的效益1、與斜拉橋比，可望節(jié)約許許多多珍貴的器材，因而造價(jià)低，投資少；2、與傳統(tǒng)的脊背負(fù)重拱橋比，可望節(jié)約許許多多珍貴的時(shí)間，而縮短施工周期；因?yàn)榻ㄔ鞓蚺_(tái)與組裝橋體可同時(shí)施工。橋臺(tái)完工之日也則整體總裝之時(shí)；3、因?yàn)閺臉?gòu)造構(gòu)件到整體結(jié)構(gòu)均是利用“拱式結(jié)構(gòu)”原理構(gòu)成的，所以必然會(huì)產(chǎn)生出以a+ar+ar2+ar3+ar4+……等比級(jí)數(shù)遞增構(gòu)成的無比強(qiáng)大的合力，猶如4個(gè)雞蛋構(gòu)成的合力，卻可以承受2個(gè)姑娘體重的壓力，而安然無恙一樣，其比值約1∶500，令人吃驚的比例關(guān)系！無論作用力作用于哪個(gè)方位，均會(huì)同時(shí)激發(fā)整體合力的反作用力與之相抗衡，作用力越大，反作用力則越大。
4、因?yàn)檫@種橋造價(jià)低，施工進(jìn)度快，可廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、渡槽、跨越江河、溝壑、街道、立交、架空等領(lǐng)域中去，為國家節(jié)約可觀數(shù)額的投資。
權(quán)利要求臂膀拱橋是為橋梁建筑提供一種新型技術(shù)方案，其特征在于整體結(jié)構(gòu)是由橋臺(tái)(1)臂膀拱(5)橋體(4)及其支撐連結(jié)裝置支撐立柱(2)橫骨梁(3)纜索(6)構(gòu)成，利用臂膀拱(5)負(fù)重法取代傳統(tǒng)拱橋脊背負(fù)重法，臂膀拱(5)的骨干構(gòu)件是用鋼質(zhì)材料軋制成1/2圓環(huán)體或正圓環(huán)體，依橋體負(fù)荷能力大小決定采用多株組合體或單株體，或與砼結(jié)合成復(fù)合型或裸體型，弧體的兩端是各埋置固定在橋跨兩側(cè)設(shè)置的橋基礎(chǔ)設(shè)施——橋臺(tái)(礅)(1)體內(nèi)的；橋體(4)是由直拱骨件(9)縱橫交錯(cuò)，縱向設(shè)上下兩層，橫向夾在縱向上下兩層中間仰俯交錯(cuò)排列構(gòu)成的骨架為骨干與砼(7)結(jié)合而成的復(fù)合體構(gòu)成的；橫骨梁(3)是由結(jié)構(gòu)相同3株1/2圓環(huán)體直拱構(gòu)件(10)與砼(7)結(jié)合而成的復(fù)合體；支撐立柱(2)是由兩株1/2圓環(huán)體直拱構(gòu)件(10)扣合與砼(7)結(jié)合的復(fù)合體構(gòu)成；纜索(6)是由鋼質(zhì)纖維束組成的高強(qiáng)度鋼纜繩構(gòu)成。
專利摘要臂膀拱橋是為橋梁建筑提供一種新型技術(shù)方案。是由橋臺(tái)(1)臂膀拱(5)橋體(4)橫骨梁(3)支撐立柱(2)纜索(6)構(gòu)成的以臂膀負(fù)荷法取代傳統(tǒng)拱橋脊背負(fù)荷法一種新型拱式橋梁。因?yàn)槠錁?gòu)造的骨干構(gòu)件及其結(jié)構(gòu)都是采用“拱式結(jié)構(gòu)”原理構(gòu)成的,所以必然具有以等比級(jí)數(shù)遞增構(gòu)成強(qiáng)大合力,用這種合力構(gòu)成橋的負(fù)荷能力自然會(huì)比4只雞蛋可以承受2個(gè)姑娘體重的壓力要強(qiáng)大的多,而且還具有用料省,造價(jià)低,施工周期短,適應(yīng)面廣的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E01D1/00GK2287638SQ9520654
公開日1998年8月12日 申請(qǐng)日期1995年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月27日
發(fā)明者徐繼先 申請(qǐng)人:徐繼先