三角架桥的制作方法

1.本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及了一种三角架桥。


背景技术：

2.桥梁作为道路的重要组成部分，是交通工程中的关键性枢纽，在交通和交通发展中起着非常重要的作用。桥梁也是国家经济和社会发展的重要基础设施，是一个国家或地区经济实力、科学技术、生产力发展等综合国力的体现。
3.梁式桥是桥梁发展史上最古老、最简洁的结构形式，早在秦汉时期，我国便广泛修建石梁桥。始建于公元1053年的福建省泉州万安桥，桥长834米，宽7米，墩孔间净跨径8米，是世界上现存的最长石梁桥。拱桥在我国的发展有着悠久的历史，驰名中外的河北省赵县赵州桥是我国古代拱桥的杰出代表。刚构桥、斜拉桥和悬索桥是近代出现的桥型，其发展得益于施工工艺和材料性能的进步。
4.现有的桥梁结构体系，不仅在结构形式上各有不同，力学原理更是存在根本差别。梁式桥为了更直观地发挥跨越作用，其结构轴线平行于水平方向，但由于移动荷载的作用方向与结构轴线接近垂直，故梁桥以受弯为主，在竖向荷载的作用下不产生水平的推力。因此，梁桥对材料的抗弯能力要求很高，并且由于弯矩分布的不均匀性，有时还要对其进行变截面设计。拱式桥因为拱轴线形的特殊性，在承受竖向荷载的作用时拱脚处会产生水平的推力，但与此同时，拱肋上的弯矩得以明显抵消，因此拱肋以受压为主，相较于同等跨径的梁桥来说，拱桥的弯矩变形要小得多。刚构桥的受力状态介于梁桥和拱桥之间，主要通过梁与立柱刚接成为刚架结构来承担荷载，特点是梁与桥墩的连接处有负弯矩。与同等跨径的简支梁桥相比，刚构桥的弯矩较小，但是柱脚处存在着水平反力。斜拉桥利用斜拉索为主梁提供多点弹性支承，将荷载通过塔柱传入基础，因此主梁的弯矩较小，但是由于斜拉索水平分力的存在会使主梁呈现出偏心受压状态。悬索桥以支承于索塔并锚固于两岸的主缆作为主要承重构件，通过吊杆将主梁的恒载和车辆等活载传递到主缆上，再通过锚碇和索塔将荷载传到地基。
5.随着桥梁工程领域相关研究的不断深入，桥梁新结构、新工艺、新材料等不断涌现，新技术应用水平和研究水平达到了空前的广度和深度。在小、中跨度桥梁工程建设中，梁式桥以构造简单、受力明确、施工技术成熟、建造工期短、后期维修养护方便等优势而成为首选的桥型方案。刚构桥跨越性能比梁桥优秀，尤其在陡河岸和深峡谷地区，经常采用斜腿刚构桥一跨而过。目前世界上跨度最大的预应力混凝土连续刚构桥是2006年建成的重庆石板坡长江大桥，主跨跨径330米。拱桥受力性能优越性明显，且具有较好的跨越能力，在我国的公路、铁路线上应用十分广泛。目前世界上跨度最大的拱桥是广西的平南三桥，主跨跨径达575米。斜拉桥和悬索桥则是公认的大跨及特大跨桥梁，如目前在建的常泰长江大桥主跨达到1176米，建成后将是世界上主跨最长的斜拉桥，而2019年建成的杨泗港长江大桥主跨长达1700米，建造水平居于世界前沿。
6.根据我国的交通发展需求，桥梁建设依然十分必要，作为桥梁大国，要想继续在桥
梁强国的道路上走得更远，对桥梁的设计、建造和养护等方面进行创新有着积极意义，特别是在桥梁结构体系方面，寻求力学性能更好、造价更为经济的桥梁结构，对节约资源、实现可持续发展有着巨大的推动作用。当下，我国高速铁路正处于蓬勃发展的阶段，随着列车速度的不断提高，对桥梁的力学性能也提出了越来越高的要求，如何创新桥梁结构体系，使其更为安全、经济、适用、耐久、美观，也成为了近年来桥梁建设者们的追求。


技术实现要素：

7.本发明创新了现有的桥梁结构体系，在已有的梁承重、拱承重、斜拉索承重、悬索承重桥梁之外，提出了一种以三角架作为承重结构的新型桥梁
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三角架桥。本发明利用三角形稳定性原理对主梁变形最大的跨中处进行约束，使其接近刚性，同时通过刚性斜杆对主梁进行强有力的约束，使计算跨度大幅减小，因此结构的承载力和刚度均大幅提高。
8.为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种三角架桥，主要由刚性斜杆、墩台、主梁、刚性连接杆构成；所述的主梁安装在墩台上；在一个桥跨之间的同一侧倾斜布置两根刚性斜杆，并且这两根刚性斜杆的上端相连，下端分别与桥跨两端的墩台相接，形成一个以大地为底边的三角架；所述的刚性斜杆与主梁在交接处固结；所述的刚性连接杆布置于主梁与刚性斜杆之间。
9.在本发明中，两根刚性斜杆与大地构成稳定的三角架，以其作为承重结构对主梁进行支撑，这样既可有效约束主梁，又能减小计算跨径，因此可大幅提高结构的承载力及刚度。
10.作为本发明进一步说明，可做成单跨和多跨桥梁。
11.作为本发明进一步说明，可做成双层甚至多层桥梁。
12.作为本发明进一步说明，所述的刚性斜杆、刚性连接杆为钢结构、钢混组合结构或混凝土结构。
13.作为本发明进一步说明，所述三角架桥还可以设置辅助斜杆；所述辅助斜杆的上端与主梁相连，下端与墩台或者墩台和刚性斜杆的相接处相连。
14.作为本发明进一步说明，所述的刚性连接杆设有若干根，当刚性斜杆上穿至主梁以上时，刚性连接杆至少有一根竖向布置，上端与两根刚性斜杆的相连处相接，下端与主梁相接；当刚性斜杆位于主梁以下时，刚性连接杆则互相连接形成桁式结构。
15.本发明的优点：1.承载力高。本发明以三角架作为桥梁的承重结构，结构承载力高。
16.2.刚度大。本发明在主梁最大变形处设置了刚性约束，且两根刚性斜杆可对主梁进行强有力的约束，使主梁的计算跨径得到减小，故结构的刚度大。
17.3.稳定性好。本发明的两根刚性斜杆与大地构成了三角形结构，可知其稳定性好，尤其是面内稳定性。
18.4.自振频率高。本发明由于刚度大，故结构的自振频率高。
附图说明
19.图1是本发明的布置形式1。
20.图2是本发明的布置形式2。
21.图3是本发明的布置形式3。
22.图4是本发明的布置形式4。
23.图5是本发明的布置形式5。
24.图6是本发明的布置形式6。
25.图7是本发明的布置形式7。
26.图8是本发明的布置形式8。
27.附图标记：1
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刚性斜杆，2
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墩台，3
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主梁，4
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刚性连接杆，5
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辅助斜杆。
具体实施方式
28.尽管桥梁结构体系创新是一个永恒的话题，但是如何通过改变结构体系实现既能提高桥梁的力学性能，又能保持经济性的目标难度较大。本发明采用了稳定性良好的三角架作为桥梁结构的承重结构，利用三角形稳定性原理对主梁变形最大的中心点处进行约束，使其接近刚性，同时，采用两根刚性斜杆对主梁进行强有力约束，使计算跨度大幅减小，结构的承载效率高，从而提高了桥梁的承载力和刚度。
29.实施例：将本发明的布置形式1应用于一座新建双层桥梁的设计中。该桥跨径为70m，桥面宽30m，上下层均分别设双向4车道，三角架顶距上层桥面15m。全桥使用c30混凝土建造，刚性斜杆采用箱型截面，共有两种尺寸（桥面以上部分为1.0m
×
0.5m，壁厚0.15m；桥面以下部分为1.5m
×
0.8m，壁厚0.2m）；刚性连接杆采用箱型截面（1.0m
×
0.5m，壁厚0.15m）；主梁采用纵横梁结构，主纵梁为箱型截面（1.2m
×
0.6m，壁厚0.1m），次纵梁为实心截面（0.65m
×
0.3m），主次横梁均为箱型截面（1.6m
×
0.9m，上下壁厚0.3m，左右壁厚0.2m；1.6m
×
0.8m，上下壁厚0.25m，左右壁厚0.15m），桥面板厚度为0.2m；上下层主梁采用实心桁式杆件（0.6m
×
0.3m）相接；桥墩亦为实心截面（1.2m
×
0.6m）。
30.利用本方案设计的桥梁，力学性能优越，造价经济，每平方米的混凝土用量仅0.4m3。
31.显然，上述实施例仅仅是为了清楚的说明本发明所作的举例，而并非对本发明实施的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动；这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举；而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。