CN101967793A - 快速拼装分段式复合材料桁架桥 - Google Patents
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Abstract
一种快速拼装分段式复合材料桁架桥，包括立面桁架(1)、横梁(2)和桥面板(3)，立面桁架(1)由上弦梁(4)、下弦梁(5)、竖腹梁(6)和斜腹梁(7)组成，上弦梁(4)和下弦梁(5)呈立面平行设置并分别与竖腹梁(6)的上下两端固定相连，斜腹梁(7)斜置于两根相邻的竖腹梁(6)之间并且斜腹梁(7)的上下两端分别与上弦梁(4)和下弦梁(5)固定相连；横梁(2)的两端分别与两片平行立面桁架(1)中对应侧的竖腹梁(6)固定相连，桥面板(3)设置于横梁(2)上构成桁架桥单元。本发明将拉挤玻璃钢应用于整座桁架桥并采用分段式的灵活设计，使其质轻、抗震、耐腐蚀且运输组装方便快捷，在应急救灾中应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁应用领域，尤其是指一种主要用于步道桥和应急桥领域并可以快速拼装的轻质复合材料桁架桥，具体地说是一种快速拼装分段式复合材料桁架桥。
背景技术
桥梁的发展历史悠久，我们经常见到的多是木桥、石桥、钢筋混凝土桥和钢结构桥，木桥一般用于步道桥，因为它的承载能力低，整体性能差，而且耐久性不行，所以它跨度和应用范围都受到限制；石桥的自身特点更是决定它的局限性；钢筋混凝土桥和钢结构桥多用于公路桥和铁路桥，可以有较大跨度和承受较大荷载，有他们不可取代的优越性，但也有它们自身不可克服的缺陷，如钢筋混凝土桥自重大，施工周期长，耐腐蚀性差，桥梁维修和防护困难等问题。
现在将正在大力发展的拉挤玻璃钢材料与桥梁工程相结合，研制可用于灾害应急拉挤玻璃钢材料成为应急桥梁发展的方向。FRP （纤维增强复合塑料）材料最突出的优点在于它有很高的比强度,即通常所说的轻质高强，因此采用FRP 材料将会大大减轻结构自重。在桥梁工程中,使用FRP 结构或FRP 组合结构作为上部结构可使桥梁的理论极限跨度大大增加。另外，FRP 材料的应用还可以减小地震作用。FRP 材料具有良好的耐腐蚀性,可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中抵抗化学腐蚀,这是传统材料难以相比的。目前在化工建筑、地下结构和水下特殊工程中,FRP 材料耐腐蚀的优点已经广泛得到实际工程的证明。
拉挤玻璃钢型材特点具有：1、耐腐蚀性能好，抗老化；2、高强、抗冲击、轻质；3、绝缘性、透磁极佳；4、寿命长、免维护；5、防水性、阻燃性好；6、尺寸稳定性好。建桥用FRP 型材主要使用拉挤成型 FRP 型材，如 C 型材、工字材、管材、棒材等；其增强纤维主要选用玻璃纤维、碳纤维及芳纶或它们的混杂纤维；基体树脂主要选用不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂及环氧树脂等。
发明内容
本发明的目的是针对目前步道桥和公路桥等钢桥和钢筋混凝土桥梁的一些不足，提供易于搬运、可迅速准确组装、适用于灾害应急的快速拼装分段式复合材料桁架桥。
本发明的技术方案是：
一种快速拼装分段式复合材料桁架桥，包括立面桁架、横梁和桥面板，所述的立面桁架由上弦梁、下弦梁、竖腹梁和斜腹梁组成，上弦梁和下弦梁呈立面平行设置并分别与竖腹梁的上下两端固定相连，斜腹梁斜置于两根相邻的竖腹梁之间并且斜腹梁的上下两端分别与上弦梁和下弦梁固定相连；所述横梁的两端分别与两片平行立面桁架中对应侧的竖腹梁固定相连，桥面板设置于横梁之上并与立面桁架和横梁构成桁架桥。
所述横梁设置在两片平行立面桁架中的下弦梁上或者上弦梁上。
所述的横梁同时设置在两片平行立面桁架中的上弦梁上和下弦梁上。
所述的上弦梁和下弦梁由一组两根呈并列设置的槽型截面拉挤玻璃型材构成；所述的横梁由一组一根或两根并列设置的槽型截面拉挤玻璃型材构成。
所述的横梁位于桁架桥的两端时由一根槽型截面拉挤玻璃型材构成。
所述的竖腹梁和斜腹梁为方形截面拉挤玻璃型材。
所述的桥面板为FRP复合板、泡沫夹芯FRP复合板或钢板。
所述的横梁两端的伸出部通过外侧支撑梁与竖腹梁相连；所述外侧支撑梁的一端与横梁一端的伸出部固定相连，外侧支撑梁的另一端与竖腹梁之间通过外节点板固定相连。
所述的外侧支撑梁为方形截面拉挤玻璃型材；所述的外节点板为FRP复合板。
所述的横梁、上弦梁、下弦梁、竖腹梁、斜腹梁、外侧支撑梁和外节点板之间采用机械连接。
本发明的快速拼装分段式复合材料桁架桥与现有的步道桥和公路桥相比，有以下显著优点：
本发明将拉挤玻璃钢材料应用于整座桁架桥，使之形成桥梁的骨架，它质量轻、强度高、耐腐蚀，可消除混凝土具有的开裂，钢筋锈蚀等问题，节约了维护费用；同时具有良好的抗疲劳、抗震和耐久性，使用寿命长，可用作长期桥梁使用。
本发明以3m长度为一个单元段，每个单元段由两片立面桁架、横梁和桥面板组成；可在工厂中进行模块化生产，运输吊装方便, 可大大减少建桥现场组装的时间, 降低建造成本。
本发明由于采用分段式拼装的桥梁形式，使其具有灵活性和可设计性，便于在灾害等不利场地实现快速的运输和拼装，大大减少建桥现场组装时间和施工难度，在应急救灾中具有十分广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明桁架桥的3m桁架单元结构示意图；
图2是本发明桁架桥的立面桁架拼装示意图；
图3是本发明桁架桥的3m桁架单元拼装示意图；
图4是本发明桁架桥6m长度的结构示意图；
图5是本发明桁架桥6m长度的拼装示意图；
图6是本发明桁架桥作为上承式车载桥梁结构示意图之一；
图7是本发明桁架桥作为上承式车载桥梁结构示意图之二；
图8是本发明桁架桥作为下承式人行桥的结构示意图。
其中：1—立面桁架；2—横梁；3—桥面板；4—上弦梁；5—下弦梁；6—竖腹梁；7—斜腹梁；8—外侧支撑梁；9—外节点板；10—段节点板；11—螺栓；12—螺栓孔；13—斜支撑梁。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-8所示：一种快速拼装分段式复合材料桁架桥，包括立面桁架1、横梁2和桥面板3，其中立面桁架1由上弦梁4、下弦梁5、竖腹梁6和斜腹梁7组成，上弦梁4和下弦梁5呈立面平行设置并分别与竖腹梁6的上下两端固定相连，斜腹梁7斜置于两根相邻的竖腹梁6之间并且斜腹梁7的上下两端分别与上弦梁4和下弦梁5固定相连；横梁2的两端分别与两片平行立面桁架1中对应侧的竖腹梁6固定相连，桥面板3设置于横梁2之上并与立面桁架1和横梁2构成复合材料桁架桥单元。其中横梁2可以设置在两片平行立面桁架1中的下弦梁5上或者上弦梁4上，也可以同时设置在两片平行立面桁架1中的上弦梁4上和下弦梁5上。在本发明中，上弦梁4和下弦梁5由一组两根呈并列设置的槽型截面拉挤玻璃型材构成；横梁2由一组一根或两根并列设置的槽型截面拉挤玻璃型材构成，横梁2位于桁架桥的两端时由一根槽型截面拉挤玻璃型材构成，位于桁架桥的其他部位时横梁2由两根一组的槽型截面拉挤玻璃型材构成；竖腹梁6和斜腹梁7采用方形截面拉挤玻璃型材；桥面板3采用FRP复合板、泡沫夹芯FRP复合板或钢板。其中横梁2、上弦梁4、下弦梁5、竖腹梁6和斜腹梁7之间皆采用机械连接。
实施例1
由图1-5所示，本发明的快速拼装分段式复合材料桁架桥由立面桁架1、横梁2和桥面板3组成，由图2可知，上弦梁4、下弦梁5、竖腹梁6和斜腹梁7通过螺栓固定组成立面桁架1，首先上弦梁4和下弦梁5呈立面平行设置并分别与竖腹梁6的上下两端固定相连，斜腹梁7斜置于两根相邻的竖腹梁6之间并且斜腹梁7的上下两端分别与上弦梁4和下弦梁5固定相连；同时为了增强本发明的结构强度，在竖腹梁6的外侧通过外节点板9与外侧支撑梁8固定相连。由图3可知，由图2所示的两片相互对称的立面桁架1与横梁2拼装，将横梁2安装在下弦梁5的上面，使外侧支撑梁8上的螺栓11与横梁2端部上的螺栓孔12对应固定相连，竖腹梁6上的螺栓11与横梁2上的螺栓孔12对应固定相连，立面桁架1与横梁2组装成桁架桥的构架；接着在横梁2上面铺上桥面板3则形成图1所示的快速拼装分段式复合材料桁架桥单元，为了便于运送安装，本发明图1所示的快速拼装分段式复合材料桁架桥采用以3m为单元的结构长度单位，在实际使用中，也可根据实际需要采用其他长度作为单元结构的长度单位。其中外侧支撑梁8为方形截面拉挤玻璃型材，外节点板9为FRP复合板，构件之间的连接采用机械连接方式。
因为在实际使用中，3m长的桁架桥不能完全满足需要，因此本发明的桁架桥还可以组装成任意长度的桥梁。如图5所示，两段3m长的桁架桥单元通过段节点板10经螺栓固定相连，形成图4所示的6m长度的桁架桥梁，并依次类推，可根据实际需要，拼装成9m、12m、15m、18m等不同长度的桥梁。
实施例2
由图6-7所示，当本发明的快速拼装分段式复合材料桁架桥需要承担车辆荷载时，可用一种稍短一些的横梁2代替实施例1中所示两端皆超出立面桁架1宽度一部分的横梁2，去掉实施例1中桁架桥单元上所设置的外侧支撑梁8和外节点板9，并在上弦梁4的上面使竖腹梁6上的螺栓11与横梁2上的螺栓孔12对应固定相连，形成箱型桁架桥单元。在实际应用中，可根据需要在图6所示的箱型桁架桥单元的箱形上表面上铺设桥面板3，并沿横向拼连形成图7所示的上承式车载桥梁。本上承式车载桥梁的长度和宽度可以按照实际需要进行组装。
实施例3
由图8所示，当某些地方只需人行桥作为常用桥梁或者应急桥梁时，可用图6所示的箱形桁架桥单元为基础，在桁架桥单元上表面的横梁2之间增加斜支撑梁13，使其形成封闭的箱形结构，并将桥面板3铺设于桁架桥单元下表面的横梁2上，形成下承式人行桥，并可在封闭箱形顶面铺设雨篷形成图8所示的下承式人行桥，下承式人行桥的长度可以按照实际需要进行组装。另外，也可采用图1所示的桁架桥单元，在图1所示的桁架桥单元的上弦梁4的上面增设横梁2和斜支撑梁13，上弦梁4上面的横梁2应比下弦梁5上面的横梁2稍短，并在形成的封闭型桁架桥单元的上面铺设雨篷构成另一种下承式人行桥，人行桥的长度可以按照实际需要进行组装。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种快速拼装分段式复合材料桁架桥，包括立面桁架（1）、横梁（2）和桥面板（3），其特征在于所述的立面桁架（1）由上弦梁（4）、下弦梁（5）、竖腹梁（6）和斜腹梁（7）组成，上弦梁（4）和下弦梁（5）呈立面平行设置并分别与竖腹梁（6）的上下两端固定相连，斜腹梁（7）斜置于两根相邻的竖腹梁（6）之间并且斜腹梁（7）的上下两端分别与上弦梁（4）和下弦梁（5）固定相连；所述横梁（2）的两端分别与两片平行立面桁架（1）中对应侧的竖腹梁（6）固定相连，桥面板（3）设置于横梁（2）之上并与立面桁架（1）和横梁（2）构成桁架桥。
2.根据权利要求1所述的快速拼装分段式复合材料桁架桥，其特征在于所述横梁（2）设置在两片平行立面桁架（1）中的下弦梁（5）上或者上弦梁（4）上。
3.根据权利要求1所述的快速拼装分段式复合材料桁架桥，其特征在于所述的横梁（2）同时设置在两片平行立面桁架（1）中的上弦梁（4）上和下弦梁（5）上。
4.根据权利要求1所述的快速拼装分段式复合材料桁架桥，其特征在于所述的上弦梁（4）和下弦梁（5）由一组两根呈并列设置的槽型截面拉挤玻璃型材构成；所述的横梁（2）由一组一根或两根并列设置的槽型截面拉挤玻璃型材构成。
5.根据权利要求4所述的快速拼装分段式复合材料桁架桥，其特征在于所述的横梁（2）位于桁架桥的两端时由一根槽型截面拉挤玻璃型材构成。
6.根据权利要求1所述的快速拼装分段式复合材料桁架桥，其特征在于所述的竖腹梁（6）和斜腹梁（7）为方形截面拉挤玻璃型材。
7.根据权利要求1所述的快速拼装分段式复合材料桁架桥，其特征在于所述的桥面板（3）为FRP复合板、泡沫夹芯FRP复合板或钢板。
8.根据权利要求1所述的快速拼装分段式复合材料桁架桥，其特征在于所述的横梁（2）两端的伸出部通过外侧支撑梁（8）与竖腹梁（6）相连；所述外侧支撑梁（8）的一端与横梁（2）一端的伸出部固定相连，外侧支撑梁（8）的另一端与竖腹梁（6）之间通过外节点板（9）固定相连。
9.根据权利要求8所述的快速拼装分段式复合材料桁架桥，其特征在于所述的外侧支撑梁（8）为方形截面拉挤玻璃型材；所述的外节点板（9）为FRP复合板。
10.根据权利要求1所述的快速拼装分段式复合材料桁架桥，其特征在于所述的横梁（2）、上弦梁（4）、下弦梁（5）、竖腹梁（6）、斜腹梁（7）、外侧支撑梁（8）和外节点板（9）之间采用机械连接。
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