[实用新型]大跨度桁架拱桥拱肋结构及桥梁

说明书

本实用新型涉及一种大跨度桁架拱桥拱肋结构，包括上下弦杆，所述上下弦杆之间连接有若干个腹杆，拱肋的两个拱脚区域内设置至少一个交叉型腹杆单元，两个所述拱脚区域之间的拱上区域内设置若干个N型腹杆单元，每个所述交叉型腹杆单元包括两个竖向腹杆，两个所述竖向腹杆与所述上下弦杆的四个连接点之间交叉设置两个斜向腹杆。运用本实用新型所述的大跨度桁架拱桥拱肋结构，通过所述交叉型腹杆单元和所述N型腹杆单元组合的方式，相对现有拱肋结构，可以大幅提高所述腹杆对所述上下弦杆的约束刚度，减小所述腹杆的截面面积和材料用量，更加有效地协调拱肋和拱座基础结构的均匀受力，减小拱肋和拱座基础的设计难度及建造成本。

技术领域

本实用新型涉及桥梁领域，特别是一种大跨度桁架拱桥拱肋结构及桥梁。

背景技术

拱桥是一种古老的桥梁形式，中国的拱桥始建于东汉中后期，已有一千八百余年的历史。拱桥也是一种常用的桥梁形式，随着桥梁建设技术的进步，越来越多的大跨度拱桥得到设计建造，如波士登长江大桥、美国新河谷大桥、澳大利亚悉尼港大桥、大瑞铁路怒江大桥、巫山长江大桥、成贵铁路鸭池河大桥等等；设计大跨度拱桥时，为了减轻结构自重，提高材料的利用效率，其主拱圈一般采用桁架结构，俗称桁架拱桥。

桁架拱桥的上下弦拱肋仅通过一定间距的腹杆直接进行连接，上、下弦拱肋的中间是漏空的，腹杆的作用是使上、下弦拱肋变形协调一致，共同承受荷载，同时为主拱圈提供足够的面内和面外刚度，使其能够满足拱肋面内和面外的稳定性要求；由于拱桥拱顶受力小、拱脚受力大的特点，桁架拱桥一般采用变高度拱肋结构，即自拱顶至拱脚，上、下弦拱肋间距逐渐增大，以适应拱肋受力要求。

目前，大跨度桁架拱桥的拱肋均采用了N型腹杆结构，每根腹杆通过焊接或节点板方式与上、下弦拱肋直接连接，但是，随着桁架拱桥跨度的增大，拱脚区段上、下弦拱肋间距和对应腹杆长度相应增大，腹杆提供的刚度大幅下降，其协调上、下弦拱肋变形和受力的能力亦大幅下降，导致在静、动力荷载作用下，上、下弦拱肋变形和受力的不均匀性加剧，增加了拱肋结构的设计难度和建设成本，同时也会引起了拱座基础的受力不均，增加了工作基础的设计难度和建设成本。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的现有大跨度桁架拱桥的拱肋采用N型腹杆结构，随着桁架拱桥跨度的增大，拱脚区段上、下弦拱肋间距和对应腹杆长度相应增大，腹杆提供的刚度大幅下降，其协调上、下弦拱肋变形和受力的能力亦大幅下降，导致在静、动力荷载作用下，上、下弦拱肋变形和受力的不均匀性加剧，增加了拱肋结构的设计难度和建设成本，同时也会引起了拱座基础的受力不均，增加了工作基础的设计难度和建设成本的问题，提供一种大跨度桁架拱桥拱肋结构及桥梁。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种大跨度桁架拱桥拱肋结构，包括上下弦杆，所述上下弦杆之间连接有若干个腹杆，拱肋的两个拱脚区域内设置至少一个交叉型腹杆单元，两个所述拱脚区域之间的拱上区域内设置若干个N型腹杆单元，每个所述交叉型腹杆单元包括两个竖向腹杆，两个所述竖向腹杆与所述上下弦杆的四个连接点之间交叉设置两个斜向腹杆。

其中，所述交叉型腹杆单元和所述N型腹杆单元均是由所述上下弦杆及其间的所述腹杆构成。

所述交叉型腹杆单元相对于所述N型腹杆单元，相同长度拱肋内的斜向连接的所述腹杆数量增加了一倍，所述腹杆协调所述上下弦杆的刚度增大了一倍；

所述交叉型腹杆单元相对于所述N型腹杆单元，一个所述腹杆间距内的所述上下弦杆约束点由两个增加到四个，所述腹杆对所述上下弦杆的约束能力大幅加强；

所述交叉型腹杆单元相对于所述N型腹杆单元，交叉的所述腹杆的自由长度缩减接近一半，根据压杆刚度公式：临界荷载l为所述腹杆长度，所述腹杆长度减小一半后，受压所述腹杆承受的临界荷载将增加至原来的四倍，所述腹杆的截面面积和材料用量可以减小至原来的四分之一。