鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)、拱橋及橫撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)、拱橋及橫撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，該橫撐結(jié)構(gòu)包括上橫撐組件和下橫撐組件；所述上橫撐組件用于設(shè)置在主拱上平面，所述下橫撐組件用于設(shè)置在主拱下平面；所述上橫撐組件的數(shù)量大于所述下橫撐組件的數(shù)量，且上橫撐組件與下橫撐組件錯(cuò)位布置。鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)，通過上述結(jié)構(gòu)，上橫撐組件的數(shù)量大于下橫撐組件的數(shù)量，且上橫撐組件與下橫撐組件錯(cuò)位布置，使得主拱的橫向空間連接更加緊密，使得主拱的下橫撐組件數(shù)量減少，同時(shí)提高了主拱的橫向穩(wěn)定性以及拱橋整體橫撐設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，在保證了拱橋承載安全性和穩(wěn)定性的同時(shí)，還能夠降低造價(jià)，且能降低因?yàn)橄聶M撐組件數(shù)量較多而造成的施工風(fēng)險(xiǎn)，提高了施工效率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)、拱橋及橫撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法
本專利技術(shù)涉及橋梁領(lǐng)域，特別是鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)、拱橋及橫撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)介紹
鋼管混凝土拱橋作為一種優(yōu)異的鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁，近年來得到了快速發(fā)展，鋼管混凝土拱橋建設(shè)數(shù)量多、跨徑越來越大，合理的主拱橫撐構(gòu)造能夠提高橋梁的整體剛度和穩(wěn)定性能，同時(shí)還能夠改善橋梁的動(dòng)力性能。現(xiàn)有的鋼管混凝土拱橋的橫撐形式一般有X形橫撐、K形橫撐、I形橫撐和米字形橫撐，橫撐在主拱的上、下平面對(duì)稱設(shè)置。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，相同參數(shù)條件下，對(duì)于拱橋整體穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)，主拱上平面撐的作用明顯大于主拱下平面撐。主拱上、下平面橫撐對(duì)稱布置，不僅材料用量大，而且由于主拱上、下平面橫撐數(shù)量過多，高空安裝作業(yè)十分困難，橫撐布置過于密集，影響行人和行車的通透性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的現(xiàn)有的鋼管混凝土拱橋主拱上、下平面橫撐對(duì)稱布置，不僅材料用量大，而且由于主拱上、下平面橫撐數(shù)量過多，高空安裝作業(yè)十分困難，橫撐布置過于密集還會(huì)影響行人和行車的通透性能的問題，提供鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)、拱橋及橫撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)，包括上橫撐組件和下橫撐組件；所述上橫撐組件用于設(shè)置在主拱上平面，所述下橫撐組件用于設(shè)置在主拱下平面；所述上橫撐組件的數(shù)量大于所述下橫撐組件的數(shù)量，且所述上橫撐組件與所述下橫撐組件錯(cuò)位布置。鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)，通過上述結(jié)構(gòu)，上橫撐組件的數(shù)量大于下橫撐組件的數(shù)量，且上橫撐組件與下橫撐組件錯(cuò)位布置，使得主拱的橫向空間連接更加緊密，使得主拱的下橫撐組件數(shù)量減少，同時(shí)提高了主拱的橫向穩(wěn)定性以及拱橋整體橫撐設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，在保證了拱橋承載安全性和穩(wěn)定性的同時(shí)，還能夠降低造價(jià)，且能降低因?yàn)橄聶M撐組件數(shù)量較多而造成的施工風(fēng)險(xiǎn)，縮短施工工期，提高了施工效率。作為本專利技術(shù)的優(yōu)選方案，所述上橫撐組件與所述下橫撐組件的數(shù)量差為1-3。作為本專利技術(shù)的優(yōu)選方案，相鄰所述上橫撐組件之間的距離為第一距離，相鄰所述下橫撐組件之間的距離為第二距離，所述第一距離與所述第二距離的差值為0-5m。作為本專利技術(shù)的優(yōu)選方案，所述上橫撐組件和所述下橫撐組件均呈X形結(jié)構(gòu)；或，所述上橫撐組件和所述下橫撐組件均呈K形結(jié)構(gòu)；或，所述上橫撐組件和所述下橫撐組件均呈I形結(jié)構(gòu)；或，所述上橫撐組件和所述下橫撐組件均呈米字形結(jié)構(gòu)。一種拱橋，包括主拱和上述的鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)；所述上橫撐組件設(shè)置在主拱上平面，所述下橫撐組件設(shè)置在主拱下平面。一種拱橋，通過上述結(jié)構(gòu)，采用了上述鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)，能夠在保證了拱橋承載安全性和穩(wěn)定性的同時(shí)，還能夠降低造價(jià)，且能降低因?yàn)橄聶M撐組件數(shù)量較多而造成的施工風(fēng)險(xiǎn)，縮短施工工期，提高了施工效率。鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，用于設(shè)計(jì)上述拱橋中的鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)，包括以下步驟：S1：初步擬定所述主拱上平面的所述上橫撐組件數(shù)量和間距，以及初步擬定所述主拱下平面的所述下橫撐組件數(shù)量和間距，所述上橫撐組件的數(shù)量大于所述下橫撐組件的數(shù)量，且所述上橫撐組件與所述下橫撐組件錯(cuò)位布置；S2：建立拱橋整體的有限元空間模型并計(jì)算出拱橋整體承載能力安全系數(shù)和穩(wěn)定性；S3：當(dāng)拱橋整體承載能力安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求時(shí)，回到所述步驟S1，減小所述主拱上平面的相鄰所述上橫撐組件的間距，同時(shí)，減小所述主拱下平面的相鄰所述下橫撐組件的間距，并保證所述上橫撐組件與所述下橫撐組件錯(cuò)位布置，直到拱橋整體承載能力安全系數(shù)和穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求，并選取該條件下的所述上橫撐組件及所述下橫撐組件的結(jié)構(gòu)參數(shù)為最終的鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，通過上述方法能夠有效實(shí)現(xiàn)上述鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)的功能，操作簡(jiǎn)便。作為本專利技術(shù)的優(yōu)選方案，所述步驟S2中，利用空間有限元計(jì)算軟件建立拱橋整體的有限元空間模型并計(jì)算出拱橋整體承載能力安全系數(shù)和穩(wěn)定性。作為本專利技術(shù)的優(yōu)選方案，利用空間有限元計(jì)算軟件建立拱橋整體的有限元空間模型的步驟為：A1：建立拱橋整體的材料參數(shù)和截面參數(shù)；A2：建立拱橋整體的幾何模型；A3：建立拱橋整體的邊界條件；A4：對(duì)拱橋整體施加荷載；A5：運(yùn)行計(jì)算程序計(jì)算出拱橋整體的內(nèi)力、應(yīng)力、穩(wěn)定性和動(dòng)力特性計(jì)算結(jié)果。作為本專利技術(shù)的優(yōu)選方案，所述承載能力安全系數(shù)K具體為：其中，S為作用效應(yīng)的組合設(shè)計(jì)值；R為構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值；γ為橋梁結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；當(dāng)所述承載能力安全系數(shù)K為K≥1時(shí),拱橋整體承載能力安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。作為本專利技術(shù)的優(yōu)選方案，當(dāng)所述承載能力安全系數(shù)K>1.2時(shí)，回到所述步驟S1，增大所述主拱上平面的所述上橫撐組件的間距，同時(shí)，增大所述主拱下平面的相鄰所述下橫撐組件的間距，并保證所述上橫撐組件與所述下橫撐組件錯(cuò)位布置，直到所述承載能力安全系數(shù)K為1.2≥K≥1。通過上述方法，承載能力安全系數(shù)K>1.2時(shí)，拱橋整體的承載能力安全系數(shù)較高，經(jīng)濟(jì)性較差，為了在保證橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力安全性的同時(shí)節(jié)約結(jié)構(gòu)材料用量，因此承載能力安全系數(shù)K≤1.2。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)的有益效果是：1、鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)，通過上述結(jié)構(gòu)，上橫撐組件的數(shù)量大于下橫撐組件的數(shù)量，且上橫撐組件與下橫撐組件錯(cuò)位布置，使得主拱的橫向空間連接更加緊密，使得主拱的下橫撐組件數(shù)量減少，同時(shí)提高了主拱的橫向穩(wěn)定性以及拱橋整體橫撐設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，在保證了拱橋承載安全性和穩(wěn)定性的同時(shí)，還能夠降低造價(jià)，且能降低因?yàn)橄聶M撐組件數(shù)量較多而造成的施工風(fēng)險(xiǎn)，縮短施工工期，提高了施工效率。2、一種拱橋，通過上述結(jié)構(gòu)，采用了上述鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)，能夠在保證了拱橋承載安全性和穩(wěn)定性的同時(shí)，還能夠降低造價(jià)，且能降低因?yàn)橄聶M撐組件數(shù)量較多而造成的施工風(fēng)險(xiǎn)，縮短施工工期，提高了施工效率。3、鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，通過上述方法能夠有效實(shí)現(xiàn)上述鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)的功能，操作簡(jiǎn)便。附圖說明圖1是當(dāng)上橫撐組件和下橫撐組件均呈K形結(jié)構(gòu)時(shí)不對(duì)稱設(shè)置在拱橋上時(shí)主拱上平面的示意圖。圖2是當(dāng)上橫撐組件和下橫撐組件均呈K形結(jié)構(gòu)時(shí)不對(duì)稱設(shè)置在拱橋上時(shí)主拱下平面的示意圖。圖3是當(dāng)上橫撐組件和下橫撐組件均呈X形結(jié)構(gòu)時(shí)不對(duì)稱設(shè)置在拱橋上時(shí)主拱上平面的示意圖。圖4是當(dāng)上橫撐組件和下橫撐組件均呈X形結(jié)構(gòu)時(shí)不對(duì)稱設(shè)置在拱橋上時(shí)主拱下平面的示意圖。圖5是本專利技術(shù)所述的鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)中上橫撐組件和下橫撐組件錯(cuò)位布置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖標(biāo)：1-主拱；2-上橫撐組件；3-下橫撐組件。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本專利技術(shù)作詳細(xì)的說明。為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)，包括上橫撐組件(2)和下橫撐組件(3)；/n所述上橫撐組件(2)用于設(shè)置在主拱(1)上平面，所述下橫撐組件(3)用于設(shè)置在主拱(1)下平面；/n其特征在于,所述上橫撐組件(2)的數(shù)量大于所述下橫撐組件(3)的數(shù)量,且所述上橫撐組件(2)與所述下橫撐組件(3)錯(cuò)位布置。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)，包括上橫撐組件(2)和下橫撐組件(3)；
所述上橫撐組件(2)用于設(shè)置在主拱(1)上平面，所述下橫撐組件(3)用于設(shè)置在主拱(1)下平面；
其特征在于,所述上橫撐組件(2)的數(shù)量大于所述下橫撐組件(3)的數(shù)量,且所述上橫撐組件(2)與所述下橫撐組件(3)錯(cuò)位布置。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上橫撐組件(2)與所述下橫撐組件(3)的數(shù)量差為1-3。


3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，相鄰所述上橫撐組件(2)之間的距離為第一距離，相鄰所述下橫撐組件(3)之間的距離為第二距離，所述第一距離與所述第二距離的差值為0-5m。


4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上橫撐組件(2)和所述下橫撐組件(3)均呈X形結(jié)構(gòu)；
或，
所述上橫撐組件(2)和所述下橫撐組件(3)均呈K形結(jié)構(gòu)；
或，
所述上橫撐組件(2)和所述下橫撐組件(3)均呈I形結(jié)構(gòu)；
或，
所述上橫撐組件(2)和所述下橫撐組件(3)均呈米字形結(jié)構(gòu)。


5.一種拱橋，其特征在于，包括主拱(1)和上述權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)；
所述上橫撐組件(2)設(shè)置在主拱(1)上平面，所述下橫撐組件(3)設(shè)置在主拱(1)下平面。


6.鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，用于設(shè)計(jì)上述權(quán)利要求5所述的拱橋中的所述鋼管混凝土拱橋橫撐結(jié)構(gòu)，包括以下步驟：
S1：初步擬定所述主拱(1)上平面的所述上橫撐組件(2)數(shù)量和間距，以及初步擬定所述主拱(1)下平面的所述下橫撐組件(3)數(shù)量和間距,所述上橫撐組件(2)的數(shù)量大于所述下橫撐組件(3)的數(shù)量，且所述上橫撐組件(2)與所述下橫撐組件(3)錯(cuò)位布置；
S2：建立拱橋整體的有限元空間模型并計(jì)算出拱橋整體承載...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙藝程，牟廷敏，范碧琨，倪春梅，梁健，李勝，許諾，孫才志，鄒圻，李成君，范翊，杜鳳，何易修，李暢，何嬌陽(yáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川;51