本發(fā)明屬于橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種拱橋及其施工方法。

背景技術(shù)：

拱橋是主要的橋梁結(jié)構(gòu)形式之一，分為上承式拱橋、中承式拱橋、以及下承式拱橋。拱橋結(jié)構(gòu)歷史悠久、應(yīng)用廣泛。早在隋朝時期，由李春設(shè)計并參與建造的趙州橋就是拱橋界的經(jīng)典代表作，它距今已有將近1400年的歷史。

現(xiàn)有的拱橋一般分為單層預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋和單層鋼桁架拱橋，這兩種拱橋均有自身的缺點：單層預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋自重較大、底板混凝土易開裂、耐久性不夠，多用于小跨徑的城市橋梁中；單層鋼桁架拱橋技術(shù)相對較成熟，但其造價太高，主要應(yīng)用于較大跨度橋梁中。

隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，導(dǎo)致城市土地資源越來越緊張，多數(shù)已建城市橋梁日益擁堵，世界已有城市橋梁面臨著可持續(xù)發(fā)展的神圣使命，因此出現(xiàn)了建造寬橋的現(xiàn)象，以此來緩解交通流量。但是，由于寬橋的占地面積大，寬橋的設(shè)計、施工難度以及造價也隨之增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

現(xiàn)有的單層預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋自重較大、底板混凝土易開裂、耐久性不夠，局限用于小跨徑的城市橋梁；單層鋼桁架拱橋造價太高，局限用于較大跨度橋梁；單層橋梁易造成擁堵，寬橋占地面積大，設(shè)計施工難度高、造價高。本發(fā)明的目的在于，針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種拱橋及其施工方法，混凝土橋面抗裂性能高，耐久性能高，占地面積小，施工周期短，造價較低。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種拱橋，包括拱圈和拱圈承載的第一橋面板，其結(jié)構(gòu)特點是所述第一橋面板包括開口朝上的槽型鋼板和槽型鋼板內(nèi)的混凝土填充層，所述混凝土填充層內(nèi)設(shè)有鋼筋網(wǎng)片。

借由上述結(jié)構(gòu)，第一橋面板是鋼-混組合板，采用這種結(jié)構(gòu)能充分發(fā)揮鋼板的抗拉性能，能夠有效地提高第一橋面板的抗裂性能，避免混凝土填充層的裂縫外露，結(jié)構(gòu)的耐久性得到顯著提高。同時，由于有槽型鋼板，因而在澆筑混凝土填充層時無需再搭設(shè)支架，可以精簡施工步驟，減少工作量，縮短了施工周期。

進(jìn)一步地，所述槽型鋼板的底板頂面固設(shè)有若干個嵌在混凝土內(nèi)部的栓釘。

栓釘起到剛性組合連接作用，使得混凝土填充層與槽型鋼板的連接更加可靠。

進(jìn)一步地，還包括由拱圈及其兩端基礎(chǔ)承載的第二橋面板，所述第二橋面板為鋼桁架板。

鋼桁架結(jié)構(gòu)重量較輕，可以減輕結(jié)構(gòu)的自重。

進(jìn)一步地，還包括由拱圈及其兩端基礎(chǔ)承載的第三橋面板，所述第三橋面板為預(yù)應(yīng)力混凝土板。

進(jìn)一步地，還包括由拱圈及其兩端基礎(chǔ)承載的第三橋面板，所述第三橋面板為預(yù)應(yīng)力混凝土板。

增加造價相對較便宜的預(yù)應(yīng)力混凝土第三橋面板，可以進(jìn)一步緩解交通壓力。

作為一種優(yōu)選方式，所述第一橋面板通過豎直吊桿固設(shè)于拱圈下方，所述第三橋面板通過豎直立柱固設(shè)于拱圈上方，所述第二橋面板固設(shè)于吊桿的中段及立柱的中段。

借由上述結(jié)構(gòu)，形成三層交通多功能拱橋，在受到彎曲荷載作用時，彎矩主要由各層的橋面板承受，由于三層橋面板組合橋從整體上形成了一個巨大的箱型結(jié)構(gòu)，因此可以顯著提高其抗彎能力。拱圈以受壓為主；拱圈上的立柱承受壓力，拱圈內(nèi)的吊桿承受拉力的作用，這樣有利于充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)和混凝土材料的優(yōu)勢。本發(fā)明通過充分發(fā)揮拱圈的受力特性，能有效地利用空間，緩解城市交通壓力，有利于節(jié)約土地資源，實現(xiàn)三層交通，很適合公鐵兩建及城市輕軌等立體交通的建設(shè)，可一定程度上改善該結(jié)構(gòu)施工時技術(shù)條件要求高、現(xiàn)場澆筑施工占地面積大、施工周期長等問題，并且造價也更加合理。

基于同一個發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種拱橋施工方法，包括以下步驟：

A.將槽型鋼板架設(shè)于拱橋的墩臺上；

B．吊裝拱圈就位；

C．連接槽型鋼板與拱圈；

D．將混凝土澆筑在槽型鋼板內(nèi)，形成混凝土填充層，并在混凝土填充層內(nèi)設(shè)置鋼筋網(wǎng)片。

進(jìn)一步地，所述步驟A中還包括在槽型鋼板的底板頂面熔焊若干個栓釘。

進(jìn)一步地，所述步驟C中，通過豎直吊桿將槽型鋼板固設(shè)于拱圈下方；還包括步驟E．在槽型鋼板上方設(shè)置鋼桁架板。

進(jìn)一步地，所述步驟E中還包括在拱圈上焊接豎直立柱，將鋼桁架板焊接在吊桿的中段及立柱的中段，形成第二橋面板；還包括步驟F．澆筑固設(shè)于立柱頂端的預(yù)應(yīng)力混凝土層，形成第三橋面板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)和混凝土材料的優(yōu)勢，形成了一個巨大的箱型結(jié)構(gòu)，抗裂性能高，耐久性能高，形成的多層拱橋占地面積小，施工周期短，造價較低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立面示意圖。

圖2為圖1的A-A剖視圖。

圖3為圖2中Ⅰ部的大樣圖。

圖4為第一橋面板的構(gòu)造示意圖。

圖5為第二橋面板的構(gòu)造示意圖。

圖6為第三橋面板的構(gòu)造示意圖。

圖7為本發(fā)明連接引橋的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為拱圈，2為第一橋面板，3為槽型鋼板，4為混凝土填充層，5為栓釘，6為第二橋面板，7為第三橋面板，8為吊桿，9為立柱，10為上弦鋼管，11為上弦橫連，12為腹桿，13為下弦鋼管，14為下弦橫連，15為汽車，16為火車，17為輕軌，18為第一防撞護(hù)欄，19為第一人行道欄桿，20為第二防撞護(hù)欄，21為第二人行道欄桿，22為第三人行道欄桿，23為第一防水砼，24為第二防水砼，25為混凝土頂板，26為第三防水砼，27為第四防水砼，28為第五防水砼，29為第一引橋，30為第二引橋，31為第三引橋。

具體實施方式

如圖1至圖7所示，本發(fā)明拱橋的一實施例包括包括拱圈1和拱圈1承載的第一橋面板2，其結(jié)構(gòu)特點是所述第一橋面板2包括開口朝上的槽型鋼板3和槽型鋼板3內(nèi)的混凝土填充層4，所述混凝土填充層4內(nèi)設(shè)有鋼筋網(wǎng)片。第一橋面板2和拱圈1內(nèi)均預(yù)埋有吊桿8連接件。拱圈1由上弦鋼管10、上弦橫連11、腹桿12、下弦鋼管13、下弦橫連14等連接而成。

所述槽型鋼板3的底板頂面固設(shè)有若干個嵌在混凝土內(nèi)部的栓釘5。

拱橋還包括由拱圈1及其兩端基礎(chǔ)承載的第二橋面板6，所述第二橋面板6為鋼桁架板。

拱橋還包括由拱圈1及其兩端基礎(chǔ)承載的第三橋面板7，所述第三橋面板7為預(yù)應(yīng)力混凝土板。

所述第一橋面板2通過豎直吊桿8固設(shè)于拱圈1下方，形成下承式拱橋的受力體系，用于輕軌17的通行；所述第三橋面板7通過豎直立柱9固設(shè)于拱圈1上方，形成上承式拱橋的受力體系，適合汽車15通行；所述第二橋面板6固設(shè)于吊桿8的中段及立柱9的中段，形成中承式拱橋的受力體系，適合火車16通行，同時還可以降低火車16鳴笛的噪音對周圍環(huán)境的干擾。

其中第一橋面板2的兩側(cè)均設(shè)置第一防撞護(hù)欄18和第一人行道欄桿19，第二橋面板6的兩側(cè)均設(shè)置第二防撞護(hù)欄20和第二人行道欄桿21，第三橋面板7的兩側(cè)均設(shè)置第三人行道欄桿22。

第一防撞護(hù)欄18和第一人行道欄桿19之間設(shè)有位于第一橋面板2頂面的4cm厚CF聚丙烯纖維第一防水砼23，第一橋面板2頂面供輕軌17通過的橋面設(shè)有8cm厚C40第二防水砼24。

第二橋面板6頂面還設(shè)有混凝土頂板25。第二防撞護(hù)欄20和第二人行道欄桿21之間設(shè)有位于混凝土頂板25頂面的4cm厚CF聚丙烯纖維第三防水砼26，混凝土頂板25頂面供火車16通過的橋面設(shè)有8cm厚C40第四防水砼27。

第三橋面板7頂面供汽車15通過的橋面設(shè)有8cm厚C40第五防水砼28。

如圖7所示，第一橋面板2通過第一引橋29與路面相連，第二橋面板6通過第二引橋30與路面相連，第三橋面板7通過第三引橋31與路面相連，適合城市立交橋的建造。

本發(fā)明拱橋的施工方法，包括以下步驟：

A.焊接好槽型鋼板3，并在槽型鋼板3的底板頂面熔焊若干個栓釘5，將槽型鋼板3架設(shè)于拱橋的墩臺上；

B．吊裝拱圈1就位；

C．通過豎直吊桿8將槽型鋼板3固設(shè)于拱圈1下方，形成下承式拱橋的受力體系；

D．將混凝土澆筑在槽型鋼板3內(nèi)，形成混凝土填充層4，并在混凝土填充層4內(nèi)設(shè)置鋼筋網(wǎng)片；

E．在槽型鋼板3上方設(shè)置鋼桁架板，在拱圈1上焊接豎直立柱9，將鋼桁架板焊接在吊桿8的中段及立柱9的中段，形成第二橋面板6；

F．澆筑固設(shè)于立柱9頂端的預(yù)應(yīng)力混凝土層，完成三層交通鋼-混組合體系多功能橋的施工，形成第三橋面板7。

本實施例中，底層的槽型鋼板3由平鋼板軋制而成；槽型鋼板3與栓釘5焊接時，可選用企口雙面焊接、高強螺栓等連接形式；底層的鋼-混組合板與拱圈1內(nèi)的預(yù)埋件可選用栓釘5連接件、鋼筋連接件、PBL（開孔鋼板）連接件等；混凝土應(yīng)選用不低于C40的混凝土；構(gòu)造鋼筋采用HRB400（Ⅲ級鋼筋屈服強度360MPa）和HRB335（II級鋼筋屈服強度為300MPa）等鋼材。吊桿8選用高強度鋼絞線，外面包裹一層鋼套管，防止鋼絞線的銹蝕。拱圈1應(yīng)采用Q345、Q390和Q420等低合金高強度鋼材。