本实用新型涉及桥梁技术领域，尤其涉及一种结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥。
背景技术：
拱桥是中国传统桥梁中应用最为广泛且有效的四大基本结构形式之一，其指的是在竖直平面内以拱形作为结构主要承重构件的桥梁。拱桥存在历史悠久，全世界最早的拱桥始于古罗马时代，而中国的拱桥建筑历史同样可以追溯至东汉中后期，至今亦有一千八百余年的历史。由于拱桥独特的受力形式，其不仅具有较高的承载力，且外观形式更是造型百变，即拱桥兼具承重和美观性的要求。
需解释的是，拱桥的拱结构由拱圈及其支座组成，拱圈主要用于承受轴向压力，支座主要通过推力维持拱圈的稳定性，二者协同工作提供拱桥的承重力。根据拱圈结构的材料，拱桥结构可以分为圬工拱桥、钢拱桥、钢筋混凝土拱桥；自19世纪以来，随着钢筋和混凝土的推广使用，圬工拱桥的比重逐渐下降，而以钢筋和钢筋混凝土为主要建筑材料的刚拱桥及钢筋混凝土拱桥数量则大幅增加。由于钢筋混凝土拱桥、钢拱桥中钢筋的防腐性较差，因此部分桥梁在使用较短年限后较易出现由于钢筋腐蚀所引起的耐久性、强度等力学性能下降，由此导致的维护难度大幅上升，桥梁检测和评估周期大大缩短，耗费巨大的人力物力，更有甚者会失去交通承载能力，造成安全事故，从长远来看，这不利于社会的发展与进步。针对上述的钢筋腐蚀问题，圬工拱桥具有独特的天然优势，圬工拱桥主要是利用砖、石、混凝土等圬工材料作为主要建筑材料，能够有效的解决耐久性问题。
圬工拱桥利用成拱后工体结构以受压为主的特点，因此可充分利用抗拉性能较差而抗压性能较好的圬工材料（如石料、混凝土、砖等）建造拱桥。圬工拱桥结构安全适用、施工技术成熟、外型美观且构造简单，对于建造中小跨径桥梁且就地取材方便的地区而言是个很好的选择。然而，随着当前桥梁跨度以及车流量、荷载的增加，传统的圬工拱桥结构，在实际应用中存在以下问题，具体的：
1、在增加跨度后拱块增大，受到施工难度大、施工成本高以及施工速度慢等问题的制约；
2、传统拱桥沿拱轴线方向容易形成施工误差累积，形成初始缺陷且容易影响拱体受力；
3、随着拱块数量增加或者拱体长度增加，拱体局部受力后对整体失稳影响较大，拱体的整体性较差。
4、因成型前拱块分离，拱块施工依靠人工和相关吊装器械拼接，施工速度慢，无法满足当前工程需求，导致其应用一定程度受到阻碍。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥，该结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥施工效率高、承载能力好且使用寿命长。
为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现。
一种结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥，包括有左侧拱脚、位于左侧拱脚右端侧且与左侧拱脚左右正对布置的右侧拱脚、位于左侧拱脚与右侧拱脚之间且呈弧形弯曲延伸的组合拱桥拱圈，组合拱桥拱圈的左端部与左侧拱脚连接，组合拱桥拱圈的右端部与右侧拱脚连接，组合拱桥拱圈与该圬工拱桥的桥面之间填充有拱桥桥体；
组合拱桥拱圈包括有至少两个沿着该圬工拱桥的宽度方向依次排布的拱圈组件；拱圈组件包括有由若干异形预制拱块依次排列而形成的拱圈主体，拱圈主体的上表面固定贴覆有上端frp纤维增强复合材料连接层，拱圈主体的下表面贴覆有下端frp纤维增强复合材料连接层；位于拱圈主体中间位置的异形预制拱块为顶点拱块，位于顶点拱块左侧、右侧的异形预制拱块分别为侧边拱块，顶点拱块的左侧面、右侧面分别设置有朝外凸出的拱圈内连接剪力件，各侧边拱块于朝向顶点拱块的侧面分别开设有拱圈内连接凹槽，各侧边拱块于背向顶点拱块的侧面分别设置有朝外凸出的拱圈内连接剪力件，拱圈主体中的相邻两个异形预制拱块相互贴合且贴合面位置的拱圈内连接剪力件插入至相应的拱圈内连接凹槽内；
对于组合拱桥拱圈中相邻两个拱圈组件而言，其中一拱圈组件的各异形预制拱块分别设置有朝外凸出的拱圈外连接剪力件，另一拱圈组件的各异形预制拱块分别开设有拱圈外连接凹槽，相邻两个拱圈组件相互贴合且贴合面位置的各拱圈外连接剪力件分别插入至相应的拱圈外连接凹槽内。
其中，所述左侧拱脚、所述右侧拱脚分别开设有拱脚限位卡槽，所述拱圈主体中最左侧的异形预制拱块的拱圈内连接剪力件插入至左侧拱脚的拱脚限位卡槽内，拱圈主体中最右侧的异形预制拱块的拱圈内连接剪力件插入至右侧拱脚的拱脚限位卡槽内。
其中，各所述异形预制拱块的拱圈内连接剪力件、拱圈外连接剪力件分别与相应异形预制拱块为一体结构。
其中，各所述拱圈内连接剪力件分别呈“十”字形状，各所述拱圈内连接凹槽也分别呈“十”字形状。
其中，各所述拱脚限位卡槽也分别呈“十”字形状。
其中，各所述拱圈外连接凹槽的上端开口分别延伸至相应所述异形预制拱块的上表面。
其中，各所述拱圈外连接剪力件分别呈梯形形状，各所述拱圈外连接凹槽也分别呈梯形形状，且各拱圈外连接凹槽的宽度值从上至下逐渐变小。
其中，所述上端frp纤维增强复合材料连接层胶粘固定贴覆于相应所述拱圈主体的上表面，所述下端frp纤维增强复合材料连接层胶粘固定贴覆于相应拱圈主体的下表面。
其中，所述上端frp纤维增强复合材料连接层分别为frp布或者frp格栅，所述下端frp纤维增强复合材料连接层分别为frp布或者frp格栅。
其中，各所述异形预制拱块分别为混凝土预制件。
本实用新型的有益效果为：本实用新型所述的一种结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥，其包括有左侧拱脚、位于左侧拱脚右端侧且与左侧拱脚左右正对布置的右侧拱脚、位于左侧拱脚与右侧拱脚之间且呈弧形弯曲延伸的组合拱桥拱圈，组合拱桥拱圈的左端部与左侧拱脚连接，组合拱桥拱圈的右端部与右侧拱脚连接，组合拱桥拱圈与该圬工拱桥的桥面之间填充有拱桥桥体；组合拱桥拱圈包括有至少两个沿着该圬工拱桥的宽度方向依次排布的拱圈组件；拱圈组件包括有由若干异形预制拱块依次排列而形成的拱圈主体，拱圈主体的上表面固定贴覆有上端frp纤维增强复合材料连接层，拱圈主体的下表面贴覆有下端frp纤维增强复合材料连接层；位于拱圈主体中间位置的异形预制拱块为顶点拱块，位于顶点拱块左侧、右侧的异形预制拱块分别为侧边拱块，顶点拱块的左侧面、右侧面分别设置有朝外凸出的拱圈内连接剪力件，各侧边拱块于朝向顶点拱块的侧面分别开设有拱圈内连接凹槽，各侧边拱块于背向顶点拱块的侧面分别设置有朝外凸出的拱圈内连接剪力件，拱圈主体中的相邻两个异形预制拱块相互贴合且贴合面位置的拱圈内连接剪力件插入至相应的拱圈内连接凹槽内；对于组合拱桥拱圈中相邻两个拱圈组件而言，其中一拱圈组件的各异形预制拱块分别设置有朝外凸出的拱圈外连接剪力件，另一拱圈组件的各异形预制拱块分别开设有拱圈外连接凹槽，相邻两个拱圈组件相互贴合且贴合面位置的各拱圈外连接剪力件分别插入至相应的拱圈外连接凹槽内。通过上述结构设计，本实用新型具有施工效率高、承载能力好且使用寿命长的优点。
附图说明
下面利用附图来对本实用新型进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的组合拱桥拱圈的结构示意图。
图3为本实用新型的顶点拱块的结构示意图。
图4为本实用新型的侧边拱块的结构示意图。
图5为本实用新型的拱圈主体于吊装前的结构示意图。
图6为本实用新型的拱圈主体于吊装时的结构示意图。
在图1至图6中包括有：
1——左侧拱脚2——右侧拱脚
3——组合拱桥拱圈4——拱桥桥体
5——拱圈组件51——拱圈主体
511——异形预制拱块5111——拱圈内连接剪力件
5112——拱圈外连接凹槽5113——拱圈外连接剪力件
5114——拱圈外连接凹槽
52——上端frp纤维增强复合材料连接层
53——下端frp纤维增强复合材料连接层
6——吊环。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本实用新型进行说明。
如图1至图4所示，一种结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥，其包括有左侧拱脚1、位于左侧拱脚1右端侧且与左侧拱脚1左右正对布置的右侧拱脚2、位于左侧拱脚1与右侧拱脚2之间且呈弧形弯曲延伸的组合拱桥拱圈3，组合拱桥拱圈3的左端部与左侧拱脚1连接，组合拱桥拱圈3的右端部与右侧拱脚2连接，组合拱桥拱圈3与该圬工拱桥的桥面之间填充有拱桥桥体4。
其中，组合拱桥拱圈3包括有至少两个沿着该圬工拱桥的宽度方向依次排布的拱圈组件5；拱圈组件5包括有由若干异形预制拱块511依次排列而形成的拱圈主体51，拱圈主体51的上表面固定贴覆有上端frp纤维增强复合材料连接层52，拱圈主体51的下表面贴覆有下端frp纤维增强复合材料连接层53；位于拱圈主体51中间位置的异形预制拱块511为顶点拱块，位于顶点拱块左侧、右侧的异形预制拱块511分别为侧边拱块，顶点拱块的左侧面、右侧面分别设置有朝外凸出的拱圈内连接剪力件5111，各侧边拱块于朝向顶点拱块的侧面分别开设有拱圈内连接凹槽5112，各侧边拱块于背向顶点拱块的侧面分别设置有朝外凸出的拱圈内连接剪力件5111，拱圈主体51中的相邻两个异形预制拱块511相互贴合且贴合面位置的拱圈内连接剪力件5111插入至相应的拱圈内连接凹槽5112内。需解释的是，各异形预制拱块511分别为混凝土预制件，且各异形预制拱块511的拱圈内连接剪力件5111、拱圈外连接剪力件5113分别与相应异形预制拱块511为一体结构。
对于本实用新型的上端frp纤维增强复合材料连接层52、下端frp纤维增强复合材料连接层53而言，可分别采用高强树脂粘贴于拱圈主体51相应的上表面、下表面，即上端frp纤维增强复合材料连接层52胶粘固定贴覆于相应拱圈主体51的上表面，下端frp纤维增强复合材料连接层53胶粘固定贴覆于相应拱圈主体51的下表面。另外，本实用新型的上端frp纤维增强复合材料连接层52可以分别为frp布或者frp格栅；同样的，本实用新型的下端frp纤维增强复合材料连接层53分别为frp布或者frp格栅；当然，上述frp纤维增强复合材料连接层的结构并不构成对本实用新型的限制。
进一步的，对于组合拱桥拱圈3中相邻两个拱圈组件5而言，其中一拱圈组件5的各异形预制拱块511分别设置有朝外凸出的拱圈外连接剪力件5113，另一拱圈组件5的各异形预制拱块511分别开设有拱圈外连接凹槽5114，相邻两个拱圈组件5相互贴合且贴合面位置的各拱圈外连接剪力件5113分别插入至相应的拱圈外连接凹槽5114内。
更进一步的，左侧拱脚1、右侧拱脚2分别开设有拱脚限位卡槽，拱圈主体51中最左侧的异形预制拱块511的拱圈内连接剪力件5111插入至左侧拱脚1的拱脚限位卡槽内，拱圈主体51中最右侧的异形预制拱块511的拱圈内连接剪力件5111插入至右侧拱脚2的拱脚限位卡槽内。
作为优选的实施方式，各拱圈内连接剪力件5111分别呈“十”字形状，各拱圈内连接凹槽5112也分别呈“十”字形状；相应的，各拱脚限位卡槽也分别呈“十”字形状。当然，上述形状并不构成对本实用新型的限制，即本实用新型的拱圈内连接剪力件5111、拱圈内连接凹槽5112、拱脚限位卡槽还可以采用其他的形状设计，例如矩形等。
对于本实用新型的圬工拱桥而言，在其施工的过程中，其按照以下步骤进行施工，具体的：
步骤a、根据圬工拱桥的设计要求选择合理大小的异形预制拱块511，并进行异形预制拱块511预制；
步骤b、如图5所示，根据圬工拱桥的设计要求将制定数量的预制好的异形预制拱块511按对应位置放好，顶点拱块放置于中间位置，侧边拱块放置于顶点拱块的左右两侧，组成拱圈主体51的异形预制拱块511排列整齐，而后在依次排列的异形预制拱块511上方粘贴上端frp纤维增强复合材料连接层52，并养护到规定强度；
步骤c、将养护好的拱圈主体51运输到施工现场，其中，拱圈主体51中的局部拱块设置有吊环6，该吊环6在异形预制拱块511预制时与异形预制拱块511浇筑成一体结构，如图6所示，通过起吊牵引吊环6来完成拱圈主体51成型和安装工作，拱圈主体51最左侧的异形预制拱块511的拱圈内连接剪力件5111插入至左侧拱脚1的拱脚限位卡槽内且拱圈主体51中最右侧的异形预制拱块511的拱圈内连接剪力件5111插入至右侧拱脚2的拱脚限位卡槽内，即通过左侧拱脚1、右侧拱脚2快速定位安装拱圈主体51；
步骤d、按照圬工拱桥设计要求完成所有拱圈主体51安装定位完成后，进行覆土并完成上部道路铺设，以形成拱桥桥体4；
步骤e、将下端frp纤维增强复合材料连接层53粘贴于拱圈主体51下表面，以使得拱圈组件5形成由上端frp纤维增强复合材料连接层52、拱圈主体51、下端frp纤维增强复合材料连接层53所组成的三明治结构。
与传统的圬工拱桥形式相比，本实用新型的结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥具有以下优势，具体的：
1、拱圈主体51的上表面固定贴覆上端frp纤维增强复合材料连接层52，柔性的上端frp纤维增强复合材料连接层52能够有效地实现拱圈主体51的一次性快速吊装成型，施工效率高；
2、同一拱圈主体51的异形预制拱块511间通过拱圈内连接剪力件5111与相应的拱圈内连接凹槽5112相配合，拱圈内连接剪力件5111嵌入至相应的拱圈内连接凹槽5112内，可在同一拱圈主体51相邻两异形预制拱块511的贴合面形成侧向剪切约束，即拱圈主体51中的异性预制拱块间设置剪力件能够有效地提高异性预制拱块间的抗剪作用，以减少异性预制拱块间因局部受力、变形或施工误差而导致的相互搓动而形成沿拱圈轴线的不良初始缺陷导致拱体的失稳过早发生，故而可以提升了拱圈的整体性与稳定性；
3、frp材料有抗拉强度好而抗剪强度弱的特点，拱圈主体51的异形预制拱块511间设置拱圈内连接剪力件5111能够有效地减少拱块间因受力、变形或施工误差导致的相互剪切作用，若不设置拱圈内连接剪力件5111，则极大部分拱块间的剪切变形将由拱圈主体51上下面的frp材料承担；因此，拱圈内连接剪力件5111的抗剪作用降低了某些不利工况对拱圈主体51两侧柔性frp材料的剪切作用，减少了对frp材料受力过程中不利影响，更好发挥frp材料的抗拉作用；
4、在相邻拱圈组件5之间设立拱圈外连接剪力件5113，建立相邻拱圈组件5之间的联系，使得单一拱圈组件5在面临局部荷载作用时能与相邻拱圈组件5共同承担，增强相邻拱圈组件5的整体协同工作性能；
5、拱圈主体51上下面分别粘贴柔性frp材料，这样可以增加拱圈抵抗受弯的性能，增强拱圈一体性，可以增加拱圈在大变形下抵抗失稳的能力。
综合上述情况可知，通过上述结构设计，本实用新型具有施工效率高、承载能力好且使用寿命长的优点。
作为优选的实施方式，各拱圈外连接凹槽5114的上端开口分别延伸至相应异形预制拱块511的上表面；其中，各拱圈外连接剪力件5113分别呈梯形形状，各拱圈外连接凹槽5114也分别呈梯形形状，且各拱圈外连接凹槽5114的宽度值从上至下逐渐变小。
本实用新型将拱圈外连接剪力件5113以及拱圈外连接凹槽5114分别设计成梯形形状，该形状设计能够方便拱圈主体51在吊装时能够与相邻的拱圈主体51快速对中定位，进而可以有效地提高施工效率。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
1.一种结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥，其特征在于：包括有左侧拱脚（1）、位于左侧拱脚（1）右端侧且与左侧拱脚（1）左右正对布置的右侧拱脚（2）、位于左侧拱脚（1）与右侧拱脚（2）之间且呈弧形弯曲延伸的组合拱桥拱圈（3），组合拱桥拱圈（3）的左端部与左侧拱脚（1）连接，组合拱桥拱圈（3）的右端部与右侧拱脚（2）连接，组合拱桥拱圈（3）与该圬工拱桥的桥面之间填充有拱桥桥体（4）；
组合拱桥拱圈（3）包括有至少两个沿着该圬工拱桥的宽度方向依次排布的拱圈组件（5）；拱圈组件（5）包括有由若干异形预制拱块（511）依次排列而形成的拱圈主体（51），拱圈主体（51）的上表面固定贴覆有上端frp纤维增强复合材料连接层（52），拱圈主体（51）的下表面贴覆有下端frp纤维增强复合材料连接层（53）；位于拱圈主体（51）中间位置的异形预制拱块（511）为顶点拱块，位于顶点拱块左侧、右侧的异形预制拱块（511）分别为侧边拱块，顶点拱块的左侧面、右侧面分别设置有朝外凸出的拱圈内连接剪力件（5111），各侧边拱块于朝向顶点拱块的侧面分别开设有拱圈内连接凹槽（5112），各侧边拱块于背向顶点拱块的侧面分别设置有朝外凸出的拱圈内连接剪力件（5111），拱圈主体（51）中的相邻两个异形预制拱块（511）相互贴合且贴合面位置的拱圈内连接剪力件（5111）插入至相应的拱圈内连接凹槽（5112）内；
对于组合拱桥拱圈（3）中相邻两个拱圈组件（5）而言，其中一拱圈组件（5）的各异形预制拱块（511）分别设置有朝外凸出的拱圈外连接剪力件（5113），另一拱圈组件（5）的各异形预制拱块（511）分别开设有拱圈外连接凹槽（5114），相邻两个拱圈组件（5）相互贴合且贴合面位置的各拱圈外连接剪力件（5113）分别插入至相应的拱圈外连接凹槽（5114）内。
2.根据权利要求1所述的一种结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥，其特征在于：所述左侧拱脚（1）、所述右侧拱脚（2）分别开设有拱脚限位卡槽，所述拱圈主体（51）中最左侧的异形预制拱块（511）的拱圈内连接剪力件（5111）插入至左侧拱脚（1）的拱脚限位卡槽内，拱圈主体（51）中最右侧的异形预制拱块（511）的拱圈内连接剪力件（5111）插入至右侧拱脚（2）的拱脚限位卡槽内。
3.根据权利要求2所述的一种结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥，其特征在于：各所述异形预制拱块（511）的拱圈内连接剪力件（5111）、拱圈外连接剪力件（5113）分别与相应异形预制拱块（511）为一体结构。
4.根据权利要求3所述的一种结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥，其特征在于：各所述拱圈内连接剪力件（5111）分别呈“十”字形状，各所述拱圈内连接凹槽（5112）也分别呈“十”字形状。
5.根据权利要求4所述的一种结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥，其特征在于：各所述拱脚限位卡槽也分别呈“十”字形状。
6.根据权利要求1所述的一种结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥，其特征在于：各所述拱圈外连接凹槽（5114）的上端开口分别延伸至相应所述异形预制拱块（511）的上表面。
7.根据权利要求6所述的一种结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥，其特征在于：各所述拱圈外连接剪力件（5113）分别呈梯形形状，各所述拱圈外连接凹槽（5114）也分别呈梯形形状，且各拱圈外连接凹槽（5114）的宽度值从上至下逐渐变小。
8.根据权利要求1所述的一种结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥，其特征在于：所述上端frp纤维增强复合材料连接层（52）胶粘固定贴覆于相应所述拱圈主体（51）的上表面，所述下端frp纤维增强复合材料连接层（53）胶粘固定贴覆于相应拱圈主体（51）的下表面。
9.根据权利要求1所述的一种结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥，其特征在于：所述上端frp纤维增强复合材料连接层（52）分别为frp布或者frp格栅，所述下端frp纤维增强复合材料连接层（53）分别为frp布或者frp格栅。
10.根据权利要求1所述的一种结合拱块自锁功能的frp增强预制圬工拱桥，其特征在于：各所述异形预制拱块（511）分别为混凝土预制件。
技术总结