用于拱桥的拱脚结构的制作方法

1.本实用新型涉及拱桥建造技术领域，特别涉及一种用于拱桥的拱脚结构。


背景技术：

2.拱桥的历史悠久，公元前1300年，在希腊迈锡尼地区就出现石拱桥雏形，根据文献以及绘画作品记载，中国最早的拱桥可追溯至东汉或西晋时间，河北赵县安济的赵州桥始建于隋代，至今已有1400余年。拱桥受力特点为以承压为主，这样就导致了拱脚处会产生较大的水平推力，因此对于地质要求较高，往往使得拱桥修建在岩石地基基础上，通过高强度的岩石抵抗水平推力。而在非岩石地质条件下，建造拱桥就需要设置大体积重力式基础或者群桩基础。大体积重力式基础对地质条件要求较高，对地基的侧向承载力和竖向承载力要求很高，因此在建造过程中开挖作用面大，基坑深度深，施工材料使用量大，施工风险大，且造价高，经济性较差。在非岩石地基建造大跨径拱桥，目前采用较多的是群桩基础，该基础由拱座、承台和桩基组成。桩基础主要为承担竖向力的构件，桩基础截面小，纵向抗弯刚度小，且桩间距存在一定距离要求，无法密排，桩基与承台之间存在薄弱面，用来承担较大的水平推力导致桩基数量较多，承台纵向尺寸较大，且容易出现受力不均衡导致局部破坏。
3.拱桥因其造型古朴、简洁、优美，在城市景观桥梁中被广泛应用，但在城市中大部分的软土地区或存在溶岩地区修建拱桥因地质条件受限，建造过程中需花费较高成本以处理拱脚基础或者改变桥梁结构形式。因此，如何在非岩石地质情况和不良地质条件下修建拱桥的抗推结构是拱桥建造的制约因素。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例所要解决的技术问题是提供了一种用于拱桥的拱脚结构，其能够有效承受拱桥的水平推力和竖向力，从而可以使得拱桥能够在非岩石地质情况和不良地质条件下修建。
5.本实用新型实施例的具体技术方案是：
6.一种用于拱桥的拱脚结构，所述用于拱桥的拱脚结构包括：
7.沿水平方向延伸的连续墙顶壁，其具有相对的第一端和第二端、相对的第一侧和第二侧；
8.沿竖直方向延伸的连续墙前壁，其上端连接在所述连续墙顶壁的第一端上；
9.沿竖直方向延伸的连续墙后壁，其上端连接在所述连续墙顶壁的第二端上；
10.沿竖直方向延伸的连续墙第一侧壁，其分别连接在所述连续墙前壁、所述连续墙后壁和所述连续墙顶壁的第一侧上；
11.沿竖直方向延伸的连续墙第二侧壁，其分别连接在所述连续墙前壁、所述连续墙后壁和所述连续墙顶壁的第二侧上。
12.优选地，所述连续墙前壁和所述连续墙后壁呈平行设置；所述连续墙第一侧壁和所述连续墙第二侧壁呈平行设置。
13.优选地，所述连续墙前壁的深度与所述连续墙顶壁在相邻所述连续墙前壁和所述连续墙后壁形成的水平方向上的宽度的比例范围在1.5至2.5之间。
14.优选地，所述连续墙后壁的深度与所述连续墙顶壁在相邻所述连续墙前壁和所述连续墙后壁形成的水平方向上的宽度的比例范围在1.5至2.5之间。
15.优选地，所述连续墙后壁、所述连续墙前壁和所述连续墙顶壁形成容纳空间中充满土层。
16.优选地，所述用于拱桥的拱脚结构还包括：
17.沿竖直方向延伸的连续墙纵肋，所述连续墙纵肋位于所述连续墙第一侧壁和所述连续墙第二侧壁之间，所述连续墙纵肋分别连接在所述连续墙前壁、所述连续墙后壁和所述连续墙顶壁的第一侧上。
18.优选地，所述连续墙纵肋与所述连续墙第一侧壁之间的距离小于8m；所述连续墙纵肋与所述连续墙第二侧壁之间的距离小于8m。
19.优选地，所述连续墙纵肋为多个，多个所述连续墙纵肋间隔设置，相邻所述连续墙纵肋之间的距离小于8m。
20.优选地，所述连续墙顶壁、所述连续墙前壁、所述连续墙后壁、所述连续墙第一侧壁和所述连续墙第二侧壁通过钢筋与混泥土浇筑形成一体。
21.优选地，所述连续墙顶壁和所述连续墙前壁的相接处具有朝向拱桥桥体的斜面，所述连续墙顶壁中的主筋伸出所述斜面并用于与拱桥桥体的主拱圈的主筋相连接。
22.本实用新型的技术方案具有以下显著有益效果：
23.本技术中拱脚结构先通过连续墙顶壁承受拱桥桥体传递的水平力和竖向力，之后将水平力传递给连续墙前壁和连续墙后壁，进而通过连续墙前壁和连续墙后壁将水平力最终传递至地基土层，而竖向力则通过连续墙顶壁传递至所述连续墙后壁、所述连续墙前壁和所述连续墙顶壁形成容纳空间中的地基土层。同时，通过拱脚结构中的第一侧壁和第二侧壁使得连续墙前壁和连续墙后壁连接在一起，连续墙前壁和连续墙后壁的抗剪承载力能够有效提高，从而能承受更大的水平力。另外，由于连续墙前壁和连续墙后壁分别连接在连续墙顶壁的相对的两端，这样可以使得连续墙顶壁在承受水平力时不会发生扭转。本拱脚结构解决了非岩石地质地区或溶岩地区拱桥拱脚水平力的分配问题；相对于重力式拱脚基础，本拱脚结构可以大幅降低混凝土用量，相对于群桩结构，本拱脚结构可以增加纵向抗推刚度，可以较好的适用于大跨度拱桥以及地质情况较差的区域。
24.参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
附图说明
25.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
26.图1为本实用新型实施例中用于拱桥的拱脚结构的剖面正视图；
27.图2为本实用新型实施例中用于拱桥的拱脚结构的剖面俯视图；
28.图3为本实用新型实施例中用于拱桥的拱脚结构的剖面右视图。
29.以上附图的附图标记：
30.1、连续墙顶壁；11、第一端；12、第二端；13、第一侧；14、第二侧；15、主筋；2、连续墙前壁；3、连续墙后壁；4、连续墙第一侧壁；5、连续墙第二侧壁；6、连续墙纵肋；7、斜面；8、土层。
具体实施方式
31.结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
32.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
33.为了能够有效承受拱桥的水平推力和竖向力，从而可以使得拱桥能够在非岩石地质情况和不良地质条件下修建，在本技术中提出了一种用于拱桥的拱脚结构，图1为本实用新型实施例中用于拱桥的拱脚结构的剖面正视图，图2为本实用新型实施例中用于拱桥的拱脚结构的剖面俯视图，图3为本实用新型实施例中用于拱桥的拱脚结构的剖面右视图，如图1至图3所示，用于拱桥的拱脚结构可以包括：沿水平方向延伸的连续墙顶壁1，其具有相对的第一端11和第二端12、相对的第一侧13和第二侧14；沿竖直方向延伸的连续墙前壁2，其上端连接在连续墙顶壁1的第一端11上；沿竖直方向延伸的连续墙后壁3，其上端连接在连续墙顶壁1的第二端12上；沿竖直方向延伸的连续墙第一侧壁4，其分别连接在连续墙前壁2、连续墙后壁3和连续墙顶壁1的第一侧13上；沿竖直方向延伸的连续墙第二侧壁5，其分别连接在连续墙前壁2、连续墙后壁3和连续墙顶壁1的第二侧14上。
34.如图1所示，连续墙顶壁1沿水平方向延伸，该水平方向可以包括拱桥桥体的长度方向和拱桥桥体的宽度方向。连续墙顶壁1在垂直于纸面方向的长度根据拱桥的宽度决定。连续墙顶壁1在拱桥桥体的长度方向上具有相对的第一端11和第二端12，连续墙顶壁1在拱桥桥体的宽度方向上(即垂直于纸面方向上)具有相对的第一侧13和第二侧14。
35.如图1所示，连续墙前壁2沿竖直方向延伸，连续墙前壁2的上端连接在连续墙顶壁
1的第一端11上，连续墙前壁2在垂直于纸面方向的长度可以与连续墙顶壁1在垂直于纸面方向的长度基本相等，当然也可以大于连续墙顶壁1在垂直于纸面方向的长度。连续墙后壁3沿竖直方向延伸，连续墙后壁3的上端连接在连续墙顶壁1的第二端12上，同理，连续墙后壁3在垂直于纸面方向的长度可以与连续墙顶壁1在垂直于纸面方向的长度基本相等，当然也可以大于连续墙顶壁1在垂直于纸面方向的长度。进一步的，连续墙前壁2和连续墙后壁3可以呈平行设置，从而可以提高连续墙前壁2和连续墙后壁3承担拱桥对拱脚结构产生的水平力的能力。
36.在一种优选的实施方式中，如图1所示，连续墙前壁2的深度与连续墙顶壁1在相邻连续墙前壁2和连续墙后壁3形成的水平方向上的宽度的比例范围在1.5至2.5之间。同理，连续墙后壁3的深度与连续墙顶壁1在相邻连续墙前壁2和连续墙后壁3形成的水平方向上的宽度的比例范围在1.5至2.5之间。通过上述结构可以提高连续墙前壁2和连续墙后壁3承担拱桥对拱脚结构产生的水平力的能力，且可以降低连续墙前壁2和连续墙后壁3因承受过大水平力而出现断裂的可能性。
37.如图2所示，连续墙第一侧壁4沿竖直方向延伸，连续墙第一侧壁4在拱桥桥体的长度方向上的长度与连续墙顶壁1在拱桥桥体的长度方向上的长度基本相等。连续墙第一侧壁4分别连接在连续墙前壁2、连续墙后壁3和连续墙顶壁1的第一侧13上。同理，连续墙第二侧壁5沿竖直方向延伸，连续墙第二侧壁5在拱桥桥体的长度方向上的长度与连续墙顶壁1在拱桥桥体的长度方向上的长度基本相等。连续墙第二侧壁5分别连接在连续墙前壁2、连续墙后壁3和连续墙顶壁1的第一侧13上。进一步的，连续墙第一侧壁4和连续墙第二侧壁5呈平行设置。连续墙第一侧壁4和连续墙第二侧壁5用于在拱桥桥体的长度方向上将连续墙前壁2和连续墙后壁3连接在一起，使连续墙前壁2和连续墙后壁3的抗剪承载力能够有效提高。
38.如图1所示，连续墙后壁3、连续墙前壁2和连续墙顶壁1形成容纳空间中充满土层8。该土层8的填充度越高越好，尽可能的保证土层8能够与连续墙顶壁1紧密接触。这样便于将拱脚结构承受的拱桥的竖直方向的压力传递给地基土层8。土层8在远离拱桥桥体的一侧可以与连续墙顶壁1的上表面高度相同，这样该部分土层8可以在水平方向上抵住连续墙顶壁1的左端，以便使得连续墙顶壁1也能够将部分水平力传递至土层8上。
39.进一步的，如图2和图3所示，用于拱桥的拱脚结构还可以包括：沿竖直方向延伸的连续墙纵肋6，连续墙纵肋6位于连续墙第一侧壁4和连续墙第二侧壁5之间，连续墙纵肋6分别连接在连续墙前壁2、连续墙后壁3和连续墙顶壁1的第一侧13上。
40.作为优选的，连续墙纵肋6与连续墙第一侧壁4之间的距离小于8m；连续墙纵肋6与连续墙第二侧壁5之间的距离小于8m。当连续墙纵肋6为多个时，多个连续墙纵肋6间隔设置，相邻连续墙纵肋6之间的距离小于8m。
41.通过设置连续墙纵肋6可以有效避免连续墙前壁2和连续墙后壁3在垂直于纸面方向上出现断裂或折断。
42.如图1至图3所示，连续墙顶壁1、连续墙前壁2、连续墙后壁3、连续墙第一侧壁4和连续墙第二侧壁5通过钢筋与混泥土浇筑形成一体。当用于拱桥的拱脚结构包括连续墙纵肋6时，连续墙纵肋6可以与连续墙顶壁1、连续墙前壁2、连续墙后壁3、连续墙第一侧壁4、连续墙第二侧壁5通过钢筋与混泥土浇筑形成一体。
43.如图1所示，连续墙顶壁1和连续墙前壁2的相接处具有朝向拱桥桥体的斜面7，连续墙顶壁1中的主筋15伸出斜面7并用于与拱桥桥体的主拱圈的主筋15相连接。在连续墙顶壁1中预埋伸出的主筋15可以与拱桥桥体的主拱圈的主筋15通过焊接连接在一起，最后通过浇筑混凝土将连续墙顶壁1与拱桥桥体的主拱圈连接在一起。斜面7可以较好的将拱桥桥体的水平力和竖向力传递至拱脚结构，避免拱脚结构与拱桥桥体的连接处局部受力过大而出现破损。
44.在拱脚结构的施工过程中，通过分节段施工建造拱脚结构,首先，在土层8中施工浇筑连续墙前壁2、连续墙前壁2、连续墙第一侧壁4和连续墙第二侧壁5。当用于拱桥的拱脚结构包括连续墙纵肋6时，在土层8中施工浇筑连续墙前壁2、连续墙后壁3、连续墙第一侧壁4、连续墙第二侧壁5和连续墙纵肋6。待土层8中的连续墙前壁2、连续墙前壁2、连续墙第一侧壁4和连续墙第二侧壁5等达到设计强度后，浇筑连续墙顶壁1，待连续墙顶壁1达到设计强度后，连续墙顶壁1与连续墙前壁2、连续墙前壁2、连续墙第一侧壁4和连续墙第二侧壁5共同形成拱脚结构。同时，在连续墙顶壁1和连续墙前壁2的相接处形成朝向拱桥桥体的斜面7，连续墙顶壁1中的主筋15伸出斜面7，以用于与拱桥桥体的主拱圈的主筋15相连接。
45.本技术中拱脚结构先通过连续墙顶壁1承受拱桥桥体传递的水平力和竖向力，之后将水平力传递给连续墙前壁2和连续墙后壁3，进而通过连续墙前壁2和连续墙后壁3将水平力最终传递至地基土层8，而竖向力则通过连续墙顶壁1传递至连续墙后壁3、连续墙前壁2和连续墙顶壁1形成容纳空间中的地基土层8。同时，通过拱脚结构中的连续墙第一侧壁4和连续墙第二侧壁5使得连续墙前壁2和连续墙后壁3连接在一起，连续墙前壁2和连续墙后壁3的抗剪承载力能够有效提高，从而能承受更大的水平力。另外，由于连续墙前壁2和连续墙后壁3分别连接在连续墙顶壁1的相对的两端，这样可以使得连续墙顶壁1在承受水平力时不会发生扭转。本拱脚结构解决了非岩石地质地区或溶岩地区拱桥拱脚水平力的分配问题；相对于重力式拱脚基础，本拱脚结构可以大幅降低混凝土用量，相对于群桩结构，本拱脚结构可以增加纵向抗推刚度，可以较好的适用于大跨度拱桥以及地质情况较差的区域。
46.披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由
…
构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
47.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。