对抗不平衡水平推力的三拱桥结构
技术领域
本申请涉及桥梁施工技术领域，尤其涉及一种对抗不平衡水平推力的三拱桥结构。
背景技术
拱桥是具有悠久发展历史的一种常见的桥梁结构型式，以其优美的线形、较好的受力性能以及优良的跨越能力，正广泛应用于各个桥梁工程中。特别是在高速公路、高速铁路等基础设施大量建设，越来越多的拱桥作为跨越结构受到工程师和业主的青睐，并成功应用到实际工程中，取得较好的经济、社会效益。
现有的连续拱桥的在拱圈及拱上结构施工时，拱圈拱脚会对拱座将产生不平衡的水平推力，该不平衡的水平推力回对拱座的稳定性造成影响，存在极大的安全隐患。
发明内容
本申请的目的旨在提供一种结构稳定的对抗不平衡水平推力的三拱桥结构。
为了实现上述目的，本申请提供以下技术方案：
一种对抗不平衡水平推力的三拱桥结构，包括沿拱桥预设路径依次排布的四个拱座及穿设于所述拱座上的对拉杆，所述对拉杆与所述拱座可拆卸连接；相邻两个拱座之间设有连接两者的对拉杆，且位于中间的两个拱座均设有上下分层布置的两排沿纵桥向延伸的对拉杆孔，以使对应相邻两跨拱圈的对拉杆上下分层布置，所述对拉杆的两端分别通过锚具固定在相邻的两个拱座上，且所述对拉杆的两端均可作为张拉端。
进一步设置：所述对拉杆包括精轧螺纹钢。
进一步设置：所述对拉杆的端部露出锚具的长度不小于所述精轧螺纹钢的6倍螺距，且所述对拉杆的端部露出锚具的长度不小于所述精轧螺纹钢的1.5倍外径。
进一步设置：所述对拉杆的两端均设有用于锁紧所述对拉杆的螺母。
进一步设置：所述拱座位于所述对拉杆孔的两端设有锚垫板。
进一步设置：每排所述对拉杆孔沿横桥向设有多个，多个所述对拉杆孔包括基础孔和预留孔，所述预留孔用作拱脚位移和/或应力过大时增加对拉杆进行张拉。
进一步设置：所述预留孔至少设有两组，且两组所述预留孔对称地设于所述基础孔的两侧。
进一步设置：位于两侧的两个拱座均设有安装孔，所述安装孔用于增加临时拉杆以张拉平衡位于两侧的两个拱座的水平推力，且所述安装孔与所述对拉杆孔上下分层布置。
进一步设置：位于中间的两个拱座的两排对拉杆孔在竖直方向上正对设置，位于两侧的两个拱座的对拉杆孔与安装孔在竖直方向上正对设置。
进一步设置：所述对拉杆孔及安装孔均由埋设在拱座内的预埋管形成，所述预埋管包括PVC管。
相比现有技术，本申请的方案具有以下优点：
本申请的对抗不平衡水平推力的拱桥结构中，可根据桥梁施工的进程，并结合不同施工阶段拱圈拱脚对拱座造成不平衡的水平推力，以在各阶段施工前逐级张拉所述对拉杆，可有效抵消在不同施工阶段对拱座产生的不平衡的水平推力，避免拱座在施工过程中发生的不平衡变形，确保了拱座的结构稳定性。在拆除所述对拉杆前，对所述对拉杆进行逐级卸载，可避免对拉杆的拉力瞬间卸载后，对拱座造成不平衡推力，有助于维持拱座的结构稳定性。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请对抗不平衡水平推力的三拱桥结构的结构示意图；
图2为图1的A部放大示意图；
图3为本申请对抗不平衡水平推力的三拱桥结构中第二拱座的示意图；
图4为本申请对抗不平衡水平推力的三拱桥结构中第二拱座上对拉杆孔的示意图。
图中，11、第一拱座；12、第二拱座；13、第三拱座；14、第四拱座；100、安装孔；2、拱圈；3、对拉杆；4、螺母；51、基础孔；52、预留孔。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
请结合图1至图4，本申请涉及一种对抗不平衡水平推力的三拱桥结构，其包括沿拱桥预设的延伸路径依次排布的四个拱座及搭设在四个拱座上的三个拱圈2，每个拱圈2搭设在相邻的两个拱座之间，在施工三拱桥结构时，需先进行中间拱圈的施工再施工两侧拱圈，由于施工过程中会对其两侧的拱座产生不平衡的水平推力，故可通过在相邻两个拱座设置对拉杆3，通过张拉所述对拉杆3可抵消所述拱座在施工过程中所受到的不平衡的水平推力，以提高拱桥结构的稳定性。
所述拱座包括沿拱桥预设的延伸路径依次排布第一拱座11、第二拱座12、第三拱座13及第四拱座14，在每相邻两个拱座之间均设置有沿纵桥向延伸的对拉杆3。并且在所述第一拱座11和第四拱座14上分别设有一排供所述对拉杆3插置的对拉杆孔(图中未示意，下同)，在所述第二拱座12和第三拱座13上均设置有两排供所述对拉杆3插置的对拉杆孔，两排所述对拉杆孔上下分层布置，以使对应相邻两跨拱圈2的对拉杆3上下分层布置。同时，所述对拉杆3的两端分别通过锚具固定在其所连接的拱座上，所述对拉杆3的两端均可作为张拉端。
由于三拱桥结构需先施工中间拱圈在进行两侧拱圈的施工，再施工第三拱圈前需先张拉其两侧的拱座(即第二拱座12和第三拱座13)之间的对拉杆3，所述对拉杆3的可两端可分别作为张拉端进行张拉，使得所述第二拱座12和所述第三拱座13可受到向内的对拉杆的张拉力，以具有抵抗中间拱圈拱脚对其产生不平衡水平推力的能力。随后，再同时对称施工两侧的拱圈2，此时可张拉位于所述第一拱座11和第二拱座12之间、第三拱座13和第四拱座14之间的对拉杆3，所述对拉杆3亦分别张拉两端，确保四个拱座均具有抵抗两侧拱圈拱脚所施加的不平衡的水平推力。
优选地，所述对拉杆3均采用精轧螺纹钢，且所述对拉杆3的两端分别露出锚具的长度均不小于所述精轧螺纹钢的6倍螺距，同时所述对拉杆3的两端分别露出锚具的长度亦均小于所述精轧螺纹钢的1.5倍外径。本申请在张拉所述对拉杆3采用单端张拉的方式，即所述对拉杆3在张拉时，一端固定，另一端利用千斤顶进行张拉，通过限定所述对拉杆3端部露出锚具的长度可确保其在张拉过程中具有足够的长度张拉，同时保证所述对拉杆3固定的一端的稳定性。
作为进一步优选的是，本实施例的精轧螺纹钢采用PSB830Φ32精轧螺纹钢，单根所述精轧螺纹钢所能承受的最大拉力约为660KN。
同时，在所述对拉杆3的两端均套接有螺母4，通过拧紧所述螺母4以锁紧所述对拉杆3。
进一步的，在每个所述拱座位于所述对拉杆孔的端部还设有锚垫板(图中未示意，下同)，所述锚垫板与所述预埋管垂直设置，所述锚垫板采用精轧螺纹钢垫片，其可在张拉所述对拉杆3时，将张拉时产生的应力扩散到拱座混凝土中。
此外，在所述第一拱座11和第四拱座14上还各设有一排安装孔100，所述安装孔与其拱座内的对拉杆3孔上下分层布置，所述安装孔100可用于增加临时拉杆(图中未示意，下同)，可通过张拉所述临时拉杆以进一步平衡所述第一拱座11及第四拱座14受到的不平衡的水平推力。
优选地，所述第一拱座11及第四拱座14的安装孔100与其拱座内的对拉杆孔在竖直方向上正对设置，所述第二拱座12及第四拱座14的两排对拉杆孔在竖直方向上亦正对设置，即在每个所述拱座沿竖直方向上设有两个孔位以用于插值对拉杆3或临时拉杆。
每排所述对拉杆孔及每排安装孔100均沿横桥向设有多个，多个所述对拉杆孔及所述安装孔100均包括基础孔51及预留孔52，所述的预留孔52可用作拱圈2拱脚位移和/或应力过大时，通过在所述预留孔52内增加临时拉杆进行张拉，以对拱座的张拉需求作出及时调整。
作为一个优选的实施例中，请结合图4，每排对拉杆孔或每排安装孔100设有八个，其中选取六个作为基础孔51，剩余两个作为预留孔52。其中，两个所述预留孔52位于六个所述基础孔51的两侧，六个所述基础孔51可分成三组，每组包含两个所述基础孔51，且每组的两个基础孔51的间距为50cm，相邻两组基础孔51的间距为120cm，所述预留孔52与其临近的基础孔51的间距为120cm。
优选地，上述对拉杆孔及安装孔100均由预埋在所述拱座内的预埋管形成，所述预埋管包括PVC管，且本申请预埋管的直径为5cm，所述预埋管的布置高程在+23～+25m之间，地面标高在+25.5～+26m之间，即所述对拉杆3设置在拱座距离其承台地面25.5～26m的高度范围内。
此外还需要注意的是，在拱座内埋设所述预埋管时，当对拉杆孔或安装孔100与所述拱座内主筋位置有冲突时，需调整所述拱座内主体的位置，同时所述对拉杆3及临时拉杆的位置应避开施工用拱圈支架的拱架立柱。
本申请的对抗不平衡水平推力的拱桥结构需先将全部对拉杆3对应安装完毕，并在施工拱圈2及拱上结构前，对应预拉每个拱座内的对拉杆3，同一对拉杆3可分别从两端进行张拉，使得对应同一跨拱圈2的相邻两个拱座先受到向内的对拉杆3的张拉力，从而可抵消拱座在拱圈2及拱上结构施工过程中所受到的不平衡的水平拉力。
同时，在所述第一拱座11和第四拱座14上加设的临时拉杆可进一步平衡所述第一拱座11和第四拱座14受到的不平衡的水平推力。
为了验证拱座在各施工阶段的受力状况，为确保结构受力安全，可采用midascivil有限元软件建立双跨桥梁模型，进行施工阶段的分析，所述对拉杆3的张拉和拆除的最大不平衡力由各拱座的抗推力确定，所述对拉杆3的张拉力在相邻阶段的力值差不得大于各拱座的抗推力。
具体地，本申请各拱座的抗推力为80吨，浇筑成型的拱圈2对其两侧的拱座的水平推力约为150吨，按照160吨进行控制，则在浇筑该拱圈2前，所述对拉杆3的张拉力按照80吨进行张拉。此时，所述拱座内对应与该拱圈2布设有两根对拉杆3，且每根对拉杆3按照40吨进行张拉。另外，本申请的对拉杆3两端均为作为张拉端，所述对拉杆连接该跨拱圈2的两个拱座，则在针对其中一个拱座进行张拉后，再由所述对拉杆的另一端针对于另一个拱座进行张拉。
拱上结构(包括拱上立墙及桥面板)施工后的水平总推力按240吨控制，则所述对拉杆3应加载张拉160吨以满足拱座的抗推需求，则此时所述拱座内对应该跨拱圈应布设有六根对拉杆3并按40吨/根进行预拉。
此外需要说明的是，所述对拉杆3从每排对拉杆孔的中间往两侧进行依次对称布置，在拱圈2施工前，先在中间的两个基础孔51内布置对拉杆并张拉，待拱圈施工完毕、拱上结构施工前，再在两侧的四个基础孔51内布置对拉杆并张拉至240吨。
在所述第一拱座11和第四拱座14上增设的临时拉杆，可对拱桥两侧的拱座做进一步张拉，以满足拱桥的应力需求。
所述对拉杆3以及临时拉杆的张拉还应采用“双控”控制的方式，以下就对拉杆3进行具体说明，以对拉杆3的张拉力控制为主，对拉杆3的伸长值进行校核，张拉时采用一次张拉到设计拉力的张拉方法，张拉后对拉杆3的实测伸长量与理论伸长量误差范围在±6％以内。张拉过程中需要控制好张拉速度，防止对拉杆3在张拉过程中发生断裂等意外。
进一步的，所述对拉杆3及所述临时拉杆与其连接的拱座之间均为可拆卸连接。在全桥施工完毕后，可将所述对拉杆3及临时拉杆进行拆除以周转下一桥梁施工使用，提高所述对拉杆3及临时拉杆的使用率，降低成本。此外，在拆除所述对拉杆3及临时拉杆时，应从拱桥的两侧往中间逐跨逐级进行卸载，卸载完毕后再从拱桥的两侧往中间将所述对拉杆3及临时拉杆全部拆除。具体地，以单个拱座的单排对拉杆为例，述对拉杆3卸载时的不平衡水平推力按照80吨进行控制，每次卸载按照从两侧往中间的顺序对称地卸载两根，分三次卸载完成。待全部对拉杆3卸载完成后，再将全部所述对拉杆3拆除。
综上，本申请的对抗不平衡水平推力的三拱桥结构针可根据桥梁施工的进程，并结合不同施工阶段拱圈2拱脚对拱座造成不平衡的水平推力，以在各阶段施工前逐级张拉所述对拉杆3，在必要时可在桥梁左右两侧的两个拱座上增设临时拉杆，以抵消在不同施工阶段对拱座产生的不平衡的水平推力，避免拱座在施工过程中发生的不平衡变形，确保了拱座的结构稳定性。在拆除所述对拉杆3及临时拉杆前，对所述对拉杆3及临时拉杆进行逐级卸载，可避免对拉杆3及临时拉杆的拉力瞬间卸载后，对拱座造成不平衡推力，有助于维持拱座的结构稳定性。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
