横向张拉系杆索的拱桥的制作方法

1.本实用新型涉及一种土木工程领域，特别涉及一种系杆拱桥结构。


背景技术：

2.系杆拱桥是一种利用系杆索平衡拱肋水平推力的结构体系，凭借造型优美、跨越能力大、基础条件适应能力强等优势而得到广泛应用。
3.现有技术中，系杆拱桥的系杆索张拉解决方法一般采用千斤顶在系杆索两端的锚固点进行张拉。但随着下承式系杆拱桥跨度的加大，系杆索的索力及其对应的规格需增加到足够大时才能平衡拱的推力。当系杆索的索力及其对应的规格超过常规时,需要研制非常巨大的千斤顶或者将一根系杆索改为多根系杆索才能实现预期的目。为了实现非常巨大的张拉力而特制千斤顶成本很高，并且受锚固点的条件限制，千斤顶的所需要的工作空间也很大，操作空间也受到限制。并且，将一根系杆索改为多根系杆索，可分散受力，降低张拉力，但是会存在系杆索受力不均匀、系杆索锚固结构复杂并且需要更大的锚固空间的问题。
4.因此，需要一种系杆拱桥的系杆索的处理方式，能够保证形成较大的张拉力，适应于跨度较大的系杆拱桥，张拉过程中不占用较大的张拉空间且不需要特制的大吨位千斤顶等张拉设备，节约造价成本并提高工作效率。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的提供一种横向张拉系杆索的拱桥，能够保证形成较大的张拉力，适应于跨度较大的系杆拱桥，张拉过程中不占用较大的张拉空间且不需要特制的大吨位千斤顶等张拉设备，节约造价成本并提高工作效率。
6.本实用新型的横向张拉系杆索的拱桥，包括主拱、主梁和两端与主拱的两端分别对应锚固的系杆索，所述系杆索沿长度方向分布有对其施加横向张拉力的横向张拉组件，所述横向张拉组件的着力点位于主梁。
7.进一步，所述系杆索为两根沿横向对称设置于所述主梁两侧且均分布有所述横向张拉组件，被施加了所述横向张拉力的系杆索平面线形为向主梁中心线弯曲的平滑曲线。
8.进一步，所述横向张拉组件包括横向张拉杆，所述横向张拉杆一端固定连接系杆索，另一端在张拉完成后固定于主梁的设定位置。
9.进一步，所述横向张拉组件还包括固定于主梁的张拉外套管和内套于张拉外套管的张拉内套管，所述横向张拉杆一端通过张拉内套管固定连接所述系杆索，另一端穿过所述张拉外套管并张拉完成后固定于主梁的设定位置。
10.进一步，所述横向张拉组件还包括斜撑杆，所述斜撑杆一端固定于主梁的设定位置，另一端倾斜向上固定于所述外套管并对其形成支撑。
11.进一步，所述的主拱包括两个横向并列的拱肋，两根所述系杆索对应于两个所述拱肋设置且分别锚固于对应的拱肋两端的拱座。
12.进一步，两个所述拱肋之间沿长度方向均布固定设置多个横撑，且两个所述拱肋
同一端部的拱座之间固定有拱座横梁，所述主梁宽度小于两个所述拱肋同一端部的拱座之间的横向距离。
13.进一步，所述主梁为箱梁，所述箱梁内沿纵向分布有横隔板；每个横向张拉组件具有两个横向张拉杆，两个横向张拉杆分列于对应的横隔板两侧且张拉完成后分别固定于横隔板的两侧；所述张拉外套管固定于箱梁对应侧的腹板且位于横隔板处；还包括与所述横向张拉杆对应的承压组件，所述承压组件包括沿张拉方向固定于主梁且并列设置的两块承压立板和固定连接于两个承压立板的承压横板，所述横向张拉杆位于两块承压立板之间并穿过承压横板完成张拉并固定。
14.进一步，两个所述拱肋分别向主梁中心线倾斜。
15.进一步，所述张拉内套管通过固定索卡固定于对应的系杆索，张拉完成后，所述张拉外套管和张拉内套管之间沿长度方向形成固定。
16.本实用新型的有益效果：本实用新型的横向张拉系杆索的拱桥，对系杆索索力进行主动的横向张拉和调节，从而形成系杆索的纵向张拉力，能够克服在拱座端部或内部张拉系杆索张拉空间不足以及所需千斤顶等设备规格太大的难题；通过多组张拉组件实施横向张拉力，每组张拉组件仅施加较小的横向张拉力，即可有效调整系杆索的纵向拉力，以实现对系杆索低成本、灵活的进行系杆索张拉和索力调节；张拉组件的部件由于每组施加的张拉力较小，各个部件仅需采用轻型杆件，可在工厂制作完成，运输至现场并张拉完成后与主梁设定部位固定；由于杆件体量小，焊接工作量小，安装快捷方便，成本低廉；由于横向张拉组件将主梁与系杆索联系，形成新的静定结构，在不需要增加桥面宽度及主梁材料用量的情况下，显著增加主梁横向刚度、降低横向振幅；并且各个横向张拉组件之间可形成统一有序但又富有变化的结构，系杆索的曲线平面线形与内倾的拱肋相呼应，形式新颖，造型美观。
附图说明
17.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
18.图1是本实用新型的立体结构示意图。
19.图2是图1的侧视图(端部)。
20.图3是横向张拉组件放大结构示意图。
21.图4是横向张拉组件放大结构示意图(另一方向)。
22.图5是横向张拉组件的分解结构示意图。
具体实施方式
23.图1为本实用新型结构示意图，如图所示：本实施例的横向张拉系杆索的拱桥，包括主拱1、主梁6和两端与主拱的两端分别对应锚固的系杆索7，所述系杆索7沿长度方向分布有对其施加横向张拉力的横向张拉组件，所述横向张拉组件的着力点位于主梁6；
24.横向张拉组件指的是能够对系杆索7形成横向张拉的一切设备，而着力点位于主梁指的是横向限张拉组件在张拉系杆索的过程中以及张拉后的固定的横向力是施加在主梁上的；可以是多种结构，比如采用张拉杆(索)一端固定于系杆索，一端张拉后固定于主梁6；张拉方法(张拉组件)可以是张拉杆(索) 穿过主梁由千斤顶施加拉力，也可以是通过螺
纹副进行张拉，总之，能够实现横向张拉的机械结构均可用于本实用新型；当然，采取横向张拉结构，需要所述的系杆索7采用柔性索，在此不再赘述；
25.完整的拱桥还包括吊索5、桥墩等，在此不再赘述；且系杆拱桥的主拱一端通过固定支座12固定于桥墩，另一端则通过活动支座13支撑于另一桥墩，这属于系杆拱桥的通常结构，在此不再赘述；本实用新型中，整个结构利用主拱受压，系杆索7受拉形成自平衡受力体系，通过在主拱一端正下方设置固定支座12，在另外一端正下方设置纵向活动支座13，主拱两端之间设置系杆索7，主拱1产生的水平推力完全由可以调整索力的系杆索7承担，主梁仅承受弯矩不承受轴向拉力。
26.本实施例中，所述系杆索7为两根沿横向对称设置于所述主梁6两侧且均分布有所述横向张拉组件，被施加了所述横向张拉力的系杆索平面线形为向主梁中心线弯曲的平滑曲线；如图所示，位于主梁6两侧的两个系杆索7在长度方向上被施加较为均匀的横向张拉力，这些横向张拉力转化为系杆索的纵向张拉力，从而达到消除主拱水平分力且消除主梁水平力的效果；且张拉后形成的弯曲的平滑曲线适应于受力状况的分布，保证了整条系杆索的良好受力；
27.本实施例中，所述横向张拉组件包括横向张拉杆11，所述横向张拉杆11 一端固定连接系杆索7，另一端在张拉完成后固定于主梁6的设定位置，设定位置根据主梁6的结构不同而有所不同；横向张拉杆11的一端固定于系杆索7 的方式可采用现有技术的能够适合于该部件固定的任何机械连接方式，为了保证受力效果，一般采用环形卡箍的方式，在此不再赘述；另一端固定主梁6的方式也可采用多种结构，即可采用可拆卸式固定，便于后期的张拉力调整；比如主梁6为混凝土梁，则横向张拉杆可穿过主梁并在另一侧完成张拉并形成可拆卸式锚固，便于后期调整；如果是钢箱梁，可采用在钢箱内设置支耳，横向张拉杆与支耳之间形成可拆卸式固定等等；当然，也可以是直接焊接固定，保证结构的稳固性。
28.本实施例中，所述横向张拉组件还包括固定于主梁的张拉外套管81和内套于张拉外套管81的张拉内套管82，所述横向张拉杆11一端通过张拉内套管82 固定连接所述系杆索7，另一端穿过所述张拉外套管81并张拉完成后固定于主梁6的设定位置；如图所示，横向张拉杆11通过销耳等机械连接结构固定于张拉内套管82，而张拉内套管82通过螺栓等机械连接方式(一般为焊接)固定连接于一环形卡箍，该环形卡箍为分体式结构且卡在系杆索外圆，形成一系列固定连接且可设定为可拆卸式，便于更换和维修；如图所示，张拉内套管82 可轴向滑动的内套于张拉外套管，张拉过程中，张拉外套管和张拉内套管在横向张拉杆的作用下沿长度方向缩短滑动，张拉到位横向张拉杆11固定于主梁6 的设定位置后，则张拉外套管81和张拉内套管82对横向张拉杆11形成有效支撑，提高整个横向张拉组件的整体强度；张拉过程中，系杆索7就会随横向张拉杆11的轴向移动而发生形变，当横向张拉杆11的拉力和系杆索7的线型达到设计要求时，可以很容易计算得到系杆索7的索力，此时可以通过焊接或可拆卸式锁定张拉外套管和张拉内套管的相对位置，从而限定总长度。
29.如图所示，张拉外套管81和张拉内套管82均为空心方钢结构，具有承担较大扭矩的能力，保证系统的整体承力能力。
30.本实施例中，所述横向张拉组件还包括斜撑杆9，所述斜撑杆9一端固定于主梁6的设定位置，另一端倾斜向上固定于所述外套管81并对其形成支撑；如图所示，该结构中，斜撑杆9与张拉外套管81之间形成稳定的三角形支撑，从而保证整个横向张拉组件的承力能
力，利于保证结构整体的稳定性。
31.本实施例中，所述的主拱1包括两个横向并列的拱肋，两根所述系杆索7 对应于两个所述拱肋设置且分别锚固于对应的拱肋两端的拱座3；如图所示，通过双拱肋结构形成主拱，利于协调与各自的系杆索之间的承力关系，保证结构整体的协调受力；如图所示，系杆索7两端分别锚固于同一拱肋的两端的拱座3. 主梁位于主拱的下部并与系杆索7基本水平，形成下承式系杆桥梁，整体结构完整美观，承力效果较好；当然，并不排除下承式以外的桥梁采用本实用新型的横向张拉系杆索结构，比如中承式桥梁，使用本结构也能产生类似的技术效果，在此不再赘述。
32.本实施例中，两个所述拱肋之间沿长度方向均布固定设置多个横撑2，且两个所述拱肋同一端部的拱座3之间固定有拱座横梁4，所述主梁6宽度小于两个所述拱肋同一端部的拱座3之间的横向距离；如图所示，横撑2制成x形且两端均与对应的拱肋固定后具有三角形承力结构，提高承力能力的同时横撑的设置还有利于提高双拱肋主拱的受力协调性；如图所示，主梁位于两个所述拱肋同一端部的拱座3之间，利于系杆索7的布置，使得整个结构外观性、协调性以及完整性较好。
33.本实施例中，所述主梁6为箱梁，所述箱梁内沿纵向分布有横隔板601，横隔板601属于箱梁内设置的加强结构，为常规设置，在此不再赘述；每个横向张拉组件具有两个横向张拉杆，两个横向张拉杆分列于对应的横隔板两侧且张拉完成后分别固定于横隔板的两侧；所述张拉外套管固定于箱梁对应侧的腹板且位于横隔板处；还包括与所述横向张拉杆对应的承压组件14，所述承压组件14包括沿张拉方向固定于主梁且并列设置的两块承压立板和固定连接于两个承压立板的承压横板，所述横向张拉杆位于两块承压立板1401之间并穿过承压横板 1402；如图所示，承压立板沿主梁的横向设置(张拉方向)，其固定方式可以是直接焊接在腹板内侧(箱梁内)，也可以在腹板内侧以及横隔板对应的侧面均焊接，承压横板与承压立板之间一般采用焊接固定，当然，也可以还焊接在横隔板侧面，保证固定强度，在此不再赘述；横向张拉杆11穿过承压横板1402并通过螺母形成固定，且在张拉过程中可以通过旋转螺母直接形成张拉，完成后固定焊接或者锁定，在此不再赘述；
34.如图所示，两个横向张拉杆分列于对应的横隔板两侧，使得横隔板受力较为平衡，避免形成偏距；同时，所述张拉外套管固定于腹板的位置位于横隔板处，进一步保证受力效果，有利于结构整体的稳定性；如图所示，两个所述的横向张拉杆11均位于张拉外套管的内部，穿过主梁6腹板，沿着主梁6横隔板两侧对称布置，横向张拉杆11通过螺栓锚固于承压组件且另一端通过销耳与张拉内套管相连。
35.本实施例中，两个所述拱肋分别向主梁6中心线倾斜，如图2所示，两个所述拱肋向上且向内倾斜，形成类似于三角形结构的支撑，具有较好的稳定性。
36.本实施例中，所述张拉内套管82通过固定索卡10固定于对应的系杆索7，张拉完成后，所述张拉外套管81和张拉内套管82之间沿长度方向形成固定，锁定整体长度；如图所示，固定索卡10为两半环结构，其中一半环与张拉内套管焊接为一体，与另一半环共同组成卡箍在系杆索外圆的卡箍，两半环之间通过螺栓连接，属于现有的机械连接结构，在此不再赘述；张拉完成后，张拉外套管和张拉内套管之间沿长度方向形成固定，与横向张拉杆11一起承受后期横向张拉力，保证结构的稳定性；固定方式可以是可拆卸式，比如销钉等结构，也可以是焊接固定，固定可靠，但后期无法进行调整。
37.本结构中，所述的系杆索7与横向张拉组件(包括横向张拉杆11、张拉内套管82、张拉外套管81、斜撑杆9、固定索卡10)共同对主梁6形成若干节点的横向限位约束。当主梁6在外荷载作用下发生横向位移的时候，紧绷的系杆索 7提供了与主梁6位移方向相反的反弹力，以限制主梁6的横向变形从而显著增加主梁横向刚度、降低横向振幅。
38.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。