斜柱橋的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種橋梁結(jié)構(gòu)形式，特別是一種斜柱橋，主要應(yīng)用于橋梁領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]拱橋是將拱與梁兩種基本結(jié)構(gòu)形式組合在一起，共同承受荷載，充分發(fā)揮梁受彎、拱受壓的結(jié)構(gòu)性能和組合作用;斜拉橋是以橋面系、拉索、索塔、承臺、基礎(chǔ)為傳力路徑的橋梁。中大跨度的橋梁多用這兩種結(jié)構(gòu)形式，在施工過程中，拱橋在裸拱、最大懸臂狀態(tài)面內(nèi)外穩(wěn)定性極差，抗風(fēng)穩(wěn)定性能較低，拱軸線為曲線造成材料的浪費;斜拉橋施工工藝復(fù)雜，周期較長，斜拉索長索振動明顯，影響結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對上述的問題，提供了一種斜柱橋。該斜柱橋在結(jié)構(gòu)上，由兩根斜柱連接成V型，兩斜柱之間通過多根系桿連接，橋面荷載通過吊桿或者立柱傳給斜柱；系桿的張拉力由使斜柱彎矩為零的條件來確定，其大小與吊桿力或立柱力、斜柱自重及斜柱傾角等有關(guān)，也就是使本V型柱橋變成斜柱橋。本發(fā)明的斜柱橋與其它同跨度斜拉橋、拱橋相比，剛度大幅度提高，內(nèi)力大幅度減小。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種斜柱橋，包括橋面系和承臺；其中:在橋面系兩側(cè)的每一個承臺上均分別設(shè)置兩根縱橋豎向?qū)ΨQ并且呈V型的斜柱，并且這兩根斜柱沿縱橋向采用系桿相連接;在橋面系下方的斜柱上設(shè)置立柱支撐橋面系和/或在橋面系上方的斜柱設(shè)置吊桿支撐橋面系;兩兩相鄰的斜柱在端部固結(jié);在橋面系前后兩端的斜柱的端部采用立柱及支座支撐，或者直接采用支座支撐。
[0005]進一步說明，所述的系桿的張拉力S根據(jù)下式確定:
S=C P + mg ).tana;其中，mg為斜柱節(jié)段的自重，P為吊桿或立柱傳來的力，α為斜柱的傾斜角度。
[0006]系桿拉力的確定原理為:在斜桿上取一小段作為隔離體ΑΒ，其中:S為水平索(系桿)的張拉力，mg為斜桿節(jié)段AB的自重，P為吊桿或立柱傳來的力，則由力系在沿與斜桿軸線垂直方向平衡得S.cosa=( P + mg ).sina，
則得:S=( P + mg ).tana ；
由以上條件確定的水平索的拉力，就能保證斜桿只受軸力作用，或承受較小的彎矩，從而使斜桿成為斜柱。
[0007]進一步說明，所述的斜柱采用混凝土箱型結(jié)構(gòu)或者采用鋼箱結(jié)構(gòu)。當(dāng)斜柱采用混凝土箱型結(jié)構(gòu)時，施工工藝采用滑模施工；當(dāng)斜柱采用鋼箱結(jié)構(gòu)時，施工工藝采用自承式吊裝斜拼。
[0008]進一步說明，所述的橋面系的澆筑材料采用C40混凝土;所述的承臺的澆筑材料采用C25混凝土;所述的吊桿和系桿均分別采用鋼桿。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點:
本發(fā)明的斜柱橋與其它同跨度斜拉橋、拱橋相比，剛度大幅度提高，內(nèi)力大幅度減?。皇┕すに嚭唵?，可以采用滑模施工，工期較短，施工不存在體現(xiàn)轉(zhuǎn)換。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明中上承式斜柱橋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ]圖2是本發(fā)明中下承式斜柱橋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明中中承式斜柱橋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4是本發(fā)明中斜柱受力分析示意圖。
[0014]附圖標記:1-斜柱，2-系桿，3-立柱，4-橋面系，5-吊桿，6-承臺，7-支座。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0016]實施例1:
如圖1所示，一種(上承式)斜柱橋，包括橋面系4和承臺6;在橋面系4兩側(cè)的每一個承臺6上均分別設(shè)置兩根縱橋豎向?qū)ΨQ并且呈V型的斜柱I，并且這兩根斜柱I沿縱橋向采用系桿2相連接;斜柱I完全處于橋面系4的下方，在橋面系4下方的斜柱I上設(shè)置立柱3支撐橋面系4;兩兩相鄰的斜柱I在端部固結(jié);在橋面系4前后兩端的斜柱I的端部直接采用支座7支撐。所述的斜柱I采用混凝土箱型結(jié)構(gòu)。
[ΟΟΠ]如圖4所示，所述的系桿2的張拉力S根據(jù)下式確定:S=( P + mg ).tana;其中，mg為斜柱節(jié)段的自重，P為吊桿或立柱傳來的力，α為斜柱段的傾斜角度。
[0018]實施例2:
如圖2所示，一種(下承式)斜柱橋，包括橋面系4和承臺6;在橋面系4兩側(cè)的每一個承臺6上均分別設(shè)置兩根縱橋豎向?qū)ΨQ并且呈V型的斜柱I，并且這兩根斜柱I沿縱橋向采用系桿2相連接;橋面系4靠近斜柱I的底部，在橋面系4上方的斜柱I設(shè)置吊桿5支撐橋面系4，在橋面系4下方的斜柱I上設(shè)置立柱3支撐橋面系4;兩兩相鄰的斜柱I在端部固結(jié);在橋面系4前后兩端的斜柱I的端部直接采用立柱3及支座7支撐。所述的斜柱I采用混凝土箱型結(jié)構(gòu)。
[0019]所述的系桿2的張拉力S根據(jù)下式確定:S=(P + mg ).tana;其中，mg為斜柱節(jié)段的自重，P為吊桿或立柱傳來的力，α為斜柱的傾斜角度。
[0020]實施例3:
如圖3所示，一種(中承式)斜柱橋，包括橋面系4和承臺6;在橋面系4兩側(cè)的每一個承臺6上均分別設(shè)置兩根縱橋豎向?qū)ΨQ并且呈V型的斜柱I，并且這兩根斜柱I沿縱橋向采用系桿2相連接;橋面系4處于斜柱I的中部位置，在橋面系4下方的斜柱I上設(shè)置立柱3支撐橋面系4，在橋面系4上方的斜柱I設(shè)置吊桿5支撐橋面系4;兩兩相鄰的斜柱I在端部固結(jié);在橋面系4前后兩端的斜柱I的端部直接采用立柱3及支座7支撐。所述的斜柱I采用鋼箱結(jié)構(gòu)。
[0021]所述的系桿2的張拉力S根據(jù)下式確定:S=(P + mg ).tana;其中，mg為斜柱節(jié)段的自重，P為吊桿或立柱傳來的力，α為斜柱的傾斜角度。
[0022]應(yīng)用實例1:
一座斜柱橋，包含4根斜柱、40根吊桿、20根系桿、2個墩臺(承臺);跨度105m，斜柱與橋面呈45°角，水平拉索(系桿)與斜柱呈45°夾角，吊桿與斜柱呈45°夾角，水平拉索(系桿)和吊桿有一個共同的端點。水平索(系桿)的力與吊桿力相等，合力沿著斜柱軸向方向，因此，斜柱只受軸向方向的壓力。斜柱橋全長21 Om，主跨105m，橋面系材料采用C40混凝土;主梁(承臺)材料采用C25混凝土；吊桿及系桿材料為鋼材，采用直徑0.085m的圓形截面，其中，E=2.0600e+008 1^/1112，容重為92.32 KN/m3，泊松比為0.3。
[0023]建一座拱橋模型比較跨度105m，拱肋、主梁橫截面尺寸及材料與斜柱橋的斜柱均相同，立柱橫截面采用寬6.1m，高0.6m的實腹長方形截面，材料選擇C40混凝土。
[0024]提取結(jié)果可知:斜柱橋自重作用下，主跨最大位移:3.183cm，主跨最大應(yīng)力發(fā)生在主跨一側(cè)斜柱根部:-9.5Mpa ；拱橋模型自重作用下，最大位移:5.015cm，最大應(yīng)力:
11.7Mpa，分析結(jié)果比較:與相同跨度的拱橋相比，斜柱橋剛度提高了 36.34%，內(nèi)力減少了
18.8%o
[0025]應(yīng)用實例2:
斜柱橋全長400m，主跨200m，橋面系材料采用C40混凝土;承臺材料采用C25混凝土；吊桿及系桿材料為鋼材，采用直徑0.085m的圓形截面，其中，E=2.0600e+008 KN/m2，容重為92.32咖/1113，泊松比為0.3。
[0026]斜拉橋全長400m，主跨200m，橋面系材料采用C40混凝土；系桿材料采用C25混凝土;拉索材料為鋼材，采用直徑0.085m的圓形截面，其中，E=2.0600e+008 KN/m2，容重為92.32咖/1113，泊松比為0.3。
[0027]提取結(jié)果可知:斜柱柱橋在25KN/m均布荷載工況作用下，主跨最大位移:1.883cm。斜拉橋只在25KN/m均布荷載作用下，主跨最大位移:10.086cm。與相同跨度的斜拉橋相比，斜柱橋剛度提高了81.33%。
【主權(quán)項】
1.一種斜柱橋，包括橋面系(4)和承臺(6);其特征在于:在橋面系(4)兩側(cè)的每一個承臺(6)上均分別設(shè)置兩根縱橋豎向?qū)ΨQ并且呈V型的斜柱(1)，并且這兩根斜柱(I)沿縱橋向采用系桿(2)相連接;在橋面系(4)下方的斜柱(I)上設(shè)置立柱(3)支撐橋面系(4)和/或在橋面系(4)上方的斜柱(I)設(shè)置吊桿(5)支撐橋面系(4);兩兩相鄰的斜柱(I)在端部固結(jié)或鉸接;在橋面系(4)前后兩端的斜柱(I)的端部采用立柱(3)及支座(7)支撐，或者直接采用支座(7)支撐。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斜柱橋，其特征在于:所述的系桿(2)的張拉力S根據(jù)下式確定: S=C P + mg ).tana;其中，mg為斜柱節(jié)段的自重，P為吊桿或立柱傳來的力，α為斜柱的傾斜角度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斜柱橋，其特征在于:所述的斜柱(I)采用混凝土箱型結(jié)構(gòu)或者采用鋼箱結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的斜柱橋，其特征在于:當(dāng)斜柱(I)采用混凝土箱型結(jié)構(gòu)時，施工工藝采用滑模施工;當(dāng)斜柱(I)采用鋼箱結(jié)構(gòu)時，施工工藝采用自承式吊裝斜拼。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斜柱橋，其特征在于:所述的橋面系(4)的澆筑材料采用C40混凝土;所述的承臺(6)的澆筑材料采用C25混凝土;所述的吊桿(5)和系桿(2)均分別采用鋼桿。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種斜柱橋，包括橋面系（4）和承臺（6）；其中，在橋面系（4）兩側(cè)的每一個承臺（6）上均分別設(shè)置兩根縱橋豎向?qū)ΨQ并且呈V型的斜柱（1），并且這兩根斜柱（1）沿縱橋向采用系桿（2）相連接；在橋面系（4）下方的斜柱（1）上設(shè)置立柱（3）支撐橋面系（4）和/或在橋面系（4）上方的斜柱（1）設(shè)置吊桿（5）支撐橋面系（4）；兩兩相鄰的斜柱（1）在端部固結(jié)或鉸接；在橋面系（4）前后兩端的斜柱（1）的端部采用立柱（3）及支座（7）支撐，或者采用支座（7）支撐。本發(fā)明的斜柱橋與其它同跨度斜拉橋、拱橋相比，剛度大幅度提高，內(nèi)力大幅度減??；施工工藝簡單，可以采用滑模施工，工期較短，施工不存在體系轉(zhuǎn)換。
【IPC分類】E01D1/00
【公開號】CN105603858
【申請?zhí)枴緾N201610142572
【發(fā)明人】謝肖禮
【申請人】廣西大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月14日