阅读说明：本技术 一种桥面可开启摆式倾斜系杆拱桥 (Bridge floor can open pendulum-type slope tied arch bridge ) 是由 宋杰 于 2019-12-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种桥面可开启摆式倾斜系杆拱桥,包括曲线钢主梁、倾斜钢管拱拱肋、系杆拱吊杆、系杆拱转动铰、系杆拱转动轴、系杆拱桥墩、智能水泵装置和水泵装置水管。本发明满足了通航净空界限要求的特有实现方案,倾斜钢管拱拱肋与曲线钢主梁之间采用多根系杆拱吊杆连接,倾斜钢管拱拱肋与曲线钢主梁两端连接并下设系杆拱转动铰和系杆拱转动轴；内设于系杆拱桥墩的智能水泵装置将河水逐步抽入倾斜钢管拱拱肋,随着注入水水位的上升,倾斜的钢管拱肋重心上移至临界值后,系杆拱桥整体实现自动转动,从而实现桥面的开启。(The invention discloses a bridge deck openable swing type inclined tied arch bridge which comprises a curved steel main beam, inclined steel pipe arch ribs, tied arch suspenders, tied arch rotating hinges, tied arch rotating shafts, tied arch piers, an intelligent water pump device and water pump device water pipes. The invention meets the special realization scheme of the requirement of navigation clearance limit, the inclined steel tube arch ribs are connected with the curved steel main beam by adopting a plurality of tied arch suspenders, the inclined steel tube arch ribs are connected with two ends of the curved steel main beam, and tied arch rotating hinges and tied arch rotating shafts are arranged below the inclined steel tube arch ribs and the curved steel main beam; the intelligent water pump device arranged in the tied arch bridge pier gradually pumps river water into the inclined steel pipe arch ribs, and the gravity center of the inclined steel pipe arch ribs moves upwards to a critical value along with the rising of the water level of the injected water, so that the tied arch bridge integrally realizes automatic rotation, and the opening of the bridge deck is realized.)

一种桥面可开启摆式倾斜系杆拱桥

技术领域

本发明涉及交通基础设施产业桥梁工程技术领域，具体为一种桥面可开启摆式倾斜系杆拱桥。

背景技术

随着中国经济的持续快速发展，城市化和工业化进程不断加快，交通基础设施产业发展迅速，大量市政道路、公路、铁路与江河形成了空间交叉。鉴于江河通航条件需要预留未来几十年的发展，往往通航限界要求较高，结合密集的城市环境，既有的繁杂现场条件，若提升全线高架或路基高程以满足特定位置处江河通航限界要求，往往会造成几千万甚至几亿工程造价的提高、工程材料的浪费及不必要的拆迁。

为避免因全线高架或路基提升导致的工程造价提高，材料浪费及不必要的拆迁，当前国内外仅有少数城市采用可开启式桥梁来实现通航，如英国的伦敦桥。但多数开启桥因维修养护不善，转动球铰及梁端结构损坏而停止运营。鉴于此，一种结构受力明确、技术先进、维养成本低和景观性好的满足通航界限要求的新解决方案亟待提出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥面可开启摆式倾斜系杆拱桥，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种桥面可开启摆式倾斜系杆拱桥，包括曲线钢主梁、倾斜钢管拱拱肋、系杆拱吊杆、系杆拱转动铰、系杆拱转动轴、系杆拱桥墩、智能水泵装置和水泵装置水管，所述倾斜钢管拱拱肋与所述曲线钢主梁之间通过所述系杆拱吊杆固定连接，所述系杆拱吊杆均匀设置在所述倾斜钢管拱拱肋与所述曲线钢主梁之间，所述倾斜钢管拱拱肋的两端与所述曲线钢主梁的两端通过所述系杆拱转动铰和所述系杆拱转动轴配合连接，所述智能水泵装置设置在所述系杆拱桥墩内部，所述智能水泵装置的输出端与输入端均螺纹安装有水泵装置水管，所述水泵装置水管远离所述智能水泵装置的一端***在所述倾斜钢管拱拱肋内部。

其中，所述倾斜钢管拱拱肋与所述曲线钢主梁之间的夹角为α，所述夹角α的取值100°～130°。

其中，所述曲线钢主梁的转动角度为β，所述转动角度β的取值15°～30°。

其中，所述倾斜钢管拱拱肋的拱轴线呈二次抛物线结构，所述倾斜钢管拱拱肋的截面呈矩形空心结构，所述倾斜钢管拱拱肋的顶部设置有出气口，所述倾斜钢管拱拱肋的拱脚处开孔与所述水泵装置水管相接。

其中，所述系杆拱吊杆采用镀锌钢丝拉索，所述系杆拱吊杆的钢丝标准强度大于1670MPa。

其中，所述倾斜钢管拱拱肋下表面均匀镶嵌有锚固端吊杆上锚装置，所述曲线钢主梁上表面均匀镶嵌有张拉端下锚装置，所述系杆拱吊杆顶部通过所述锚固端吊杆上锚装置与所述倾斜钢管拱拱肋固定连接，所述系杆拱吊杆底部通过所述张拉端下锚装置与所述曲线钢主梁固定连接。

其中，所述系杆拱转动铰与所述系杆拱转动轴安装在所述系杆拱桥墩的顶部，所述系杆拱转动铰具有自锁能力。

其中，所述智能水泵装置和所述水泵装置水管预埋在所述系杆拱桥墩内部，所述智能水泵装置用于将河水抽取并通过所述水泵装置水管压入所述倾斜钢管拱拱肋内部。

其中，所述曲线钢主梁上表面远离所述倾斜钢管拱拱肋的一侧通过螺栓对称固定安装有钢主梁桥面栏杆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明满足了通航净空界限要求的特有实现方案，倾斜钢管拱拱肋与曲线钢主梁之间采用多根系杆拱吊杆连接，倾斜钢管拱拱肋与曲线钢主梁两端连接并下设系杆拱转动铰和系杆拱转动轴；内设于系杆拱桥墩的智能水泵装置将河水逐步抽入倾斜钢管拱拱肋，随着注入水水位的上升，倾斜的钢管拱肋重心上移至临界值后，系杆拱桥整体实现自动转动，从而实现桥面的开启，在船舶通过本桥前，暂停本桥两岸交通，桥面开启，满足通航净空界限要求，船舶顺利通过后，桥面闭合，恢复两岸交通。

2、本发明避免了抬升两岸交通接线高程，减少拆迁，降低造价，造福社会，一般来讲，主桥和两岸交通接线桥是同步建设，要从项目全局出发考虑，避免抬升两岸交通接线高程，就可以降低接线高架或路基的工程体量，而此往往会节省千万甚至几亿的工程造价，减少了拆迁，社会效益好，也利于社会稳定。

3、本发明结构受力高效，绿色环保，倾斜钢管拱拱肋与曲线钢主梁之间采用多根系杆拱吊杆连接，结构受力高效，桥梁纵横向整体刚度提升；利用水泵装置使得倾斜钢管拱拱肋内注入和排出水，改变系杆拱桥重心位置，实现桥面的开启和闭合，有效利用水资源，绿色环保。

附图说明

图1是本发明实施例桥面可开启摆式倾斜系杆拱桥主视图；

图2是本发明实施例桥面可开启摆式倾斜系杆拱桥俯视图；

图3是本发明实施例桥面可开启摆式倾斜系杆拱桥桥面开启状态示意图；

图4是本发明实施例桥面可开启摆式倾斜系杆拱桥闭合状态跨中横断面结构示意图；

图5是本发明实施例桥面可开启摆式倾斜系杆拱桥开启状态跨中横断面结构示意图。

图1-5中：1-曲线钢主梁；2-倾斜钢管拱拱肋；3-系杆拱吊杆；4-锚固端吊杆上锚装置；5-张拉端下锚装置；6-系杆拱转动铰；7-系杆拱转动轴；8-系杆拱桥墩；9-智能水泵装置；10-水泵装置水管；11-钢主梁桥面栏杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种桥面可开启摆式倾斜系杆拱桥，包括曲线钢主梁1、倾斜钢管拱拱肋2、系杆拱吊杆3、系杆拱转动铰6、系杆拱转动轴7、系杆拱桥墩8、智能水泵装置9和水泵装置水管10，所述倾斜钢管拱拱肋2与所述曲线钢主梁1之间通过所述系杆拱吊杆3固定连接，所述系杆拱吊杆3均匀设置在所述倾斜钢管拱拱肋2与所述曲线钢主梁1之间，所述倾斜钢管拱拱肋2的两端与所述曲线钢主梁1的两端通过所述系杆拱转动铰6和所述系杆拱转动轴7配合连接，所述智能水泵装置9设置在所述系杆拱桥墩8内部，所述智能水泵装置9的输出端与输入端均螺纹安装有水泵装置水管10，所述水泵装置水管10远离所述智能水泵装置9的一端***在所述倾斜钢管拱拱肋2内部。

其中，智能水泵装置9通过水泵装置水管10将河水逐步抽入倾斜钢管拱拱肋2内部，随着注入水水位的上升，倾斜钢管拱拱肋2重心上移至临界值后，系杆拱桥整体实现自动转动，从而实现桥面的开启。

其中，倾斜系杆拱拱肋2的跨度为64m，矢高为20.0m，矢跨比为1:3.2，曲线钢主梁1的长度为73.3m，宽度为5.0m，翼缘高度为0.5m，根部高度为1.0m。

其中，所述倾斜钢管拱拱肋与所述曲线钢主梁之间的夹角为α，所述夹角α的取值100°～130°。

其中，所述曲线钢主梁的转动角度为β，所述转动角度β的取值15°～30°。

其中，所述倾斜钢管拱拱肋2的拱轴线呈二次抛物线结构或1.8次抛物线结构，所述倾斜钢管拱拱肋2的截面呈矩形空心结构，所述倾斜钢管拱拱肋2的顶部设置有出气口，所述倾斜钢管拱拱肋2的拱脚处开孔与所述水泵装置水管10相接，通过在倾斜钢管拱拱肋2顶部开设出气口，有助于倾斜钢管拱拱肋2内部的水位升降，通过在倾斜钢管拱拱肋2拱脚处开孔，并将水泵装置水管10插接到开孔内，方便了智能水泵装置9通过水泵装置水管10将河水出入到倾斜钢管拱拱肋2内部。

其中，所述系杆拱吊杆3采用镀锌钢丝拉索，所述系杆拱吊杆3的钢丝标准强度大于1670MPa。

其中，所述倾斜钢管拱拱肋2下表面均匀镶嵌有锚固端吊杆上锚装置4，所述曲线钢主梁1上表面均匀镶嵌有张拉端下锚装置5，所述系杆拱吊杆3顶部通过所述锚固端吊杆上锚装置4与所述倾斜钢管拱拱肋2固定连接，所述系杆拱吊杆3底部通过所述张拉端下锚装置5与所述曲线钢主梁1固定连接。

其中，所述系杆拱转动铰6与所述系杆拱转动轴7安装在所述系杆拱桥墩8的顶部，所述系杆拱转动铰6具有自锁能力，当系杆拱整体转动达到曲线钢主梁的转动角度β时，系杆拱转动铰6会自动自锁限制桥梁转动，避免系杆拱转动过度。

其中，所述智能水泵装置9和所述水泵装置水管10预埋在所述系杆拱桥墩8内部，所述智能水泵装置9用于将河水抽取并通过所述水泵装置水管10压入所述倾斜钢管拱拱肋2内部，随着倾斜钢管拱拱肋2内部注入水水位的上升，倾斜钢管拱拱肋2的重心上移至临界值后，系杆拱桥整体实现自动转动，从而实现桥面的开启；当需要桥面闭合时，通过智能水泵装置9与水泵装置水管10进行排水，将倾斜钢管拱拱肋2内部的河水抽出，然后倾斜钢管拱拱肋2内部水位下降，重心下降，然后曲线钢主梁1转动回原来位置，实现桥面的闭合。

其中，所述曲线钢主梁1上表面远离所述倾斜钢管拱拱肋2的一侧通过螺栓对称固定安装有钢主梁桥面栏杆11。

其中，曲线钢主梁1上表面的桥面宽度为5m，桥面宽度布置为0.25m(钢主梁桥面栏杆11)+2.25m(人行道)+2.25m(自行车道)+0.25m(钢主梁桥面栏杆11)＝5.0m(桥面宽度)。

工作原理：本发明的具体施工流程为：基础施工→曲线钢主梁1施工→倾斜钢管拱拱肋2及转动铰施工→系杆拱吊杆3张拉施工→桥面开启→桥面闭合→桥面及附属施工。

(1)基础施工

首先，清理场地、备料；其次，在可靠的防护措施前提下，施工系杆拱桥墩8、承台及桩基；系杆拱桥墩8内预埋智能水泵装置9和水泵装置水管10。

(2)曲线钢主梁1施工

首先，搭设施工栈桥，对施工栈桥采用不小于最大施工荷载1.1倍进行超载预压，保证栈桥具有足够强度、刚度、稳定性；其次，在栈桥上吊装焊接系杆拱曲线钢主梁1，张拉端下锚装置5嵌入曲线钢主梁1根部与横隔板焊接固结。

(3)倾斜钢管拱拱肋2及转动铰施工

首先，倾斜钢管拱拱肋2浮运至桥址位置，采用浮吊吊装现场拼装倾斜钢管拱拱肋2；其次，倾斜钢管拱拱肋2两端连接曲线钢主梁1并下设系杆拱转动铰6和系杆拱转动轴7，系杆拱转动铰6和系杆拱转动轴7设置于系杆拱桥墩8墩顶。

(4)系杆拱吊杆3张拉施工

首先，安装系杆拱吊杆3，锚固端吊杆上锚装置4和张拉端吊杆下锚装置5；其次，系杆拱吊杆3按照先两侧后中间进行张拉，张拉按照设计张拉力的100％执行。

(5)桥面开启

内设于系杆拱桥墩8的智能水泵装置9将河水逐步抽入倾斜钢管拱拱肋2的内部，随着倾斜钢管拱拱肋2内部注入水水位的上升，倾斜钢管拱拱肋2重心上移至临界值后，系杆拱桥整体自动转动β度，从而实现桥面的开启。

(6)桥面闭合

内设于系杆拱桥墩8的智能水泵装置9将倾斜钢管拱拱肋2内部的河水逐步排出，随着倾斜钢管拱拱肋2内部注入水水位的下降，倾斜钢管拱拱肋2重心下移，系杆拱桥整体复位自动转动β度，曲线钢箱梁回落至支座上，从而实现桥面的闭合。

(7)桥面及附属施工

钢主梁桥面栏杆11及桥面铺装施工。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。