CN102561171B - 一种拆装式复合材料应急桥 - Google Patents

一种拆装式复合材料应急桥 Download PDF

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Abstract

一种拆装式复合材料应急桥,所述应急桥为车辙式结构,由若干多腔箱形梁结构的桥节拼接而成,所述桥节采用树脂基复合材料。桥节采用环氧树脂基混杂纤维增强复合材料,桥节包括上、下面板及中间若干腹板;所述上、下面板的中间层均为±45°E-玻纤,在中间层的上下侧均设置一层90°E-玻纤,在90°E-玻纤的外侧设置有一层0°碳纤维;所述腹板采用±45°E-玻纤复合材料铺层。本发明采用复合材料制作桥身主体,并通过金属连接件组装成一体,不仅桥身质量轻,而且组装方便快速,能够依靠人工快速拆装。

Description

一种拆装式复合材料应急桥
技术领域
[0001] 本发明属于应急桥梁器材技术领域,涉及一种复合材料应急桥,特别涉及一种由混杂纤维增强的树脂基复合材料桥节及高强金属构件连接的拆装式应急桥。
背景技术
[0002] 战时各种武器弹药的攻击和地震、洪水等自然灾害通常会造成路面弹坑、道路坍塌、桥梁垮塌等人员车辆无法通行的障碍;部队机动开进、抢险救灾物资运送过程中,需要临时跨越各种河流及沟渠等道路障碍,但目前国内的桥梁器材主要是各种机械化钢桥、装配式桁架桥等大跨度重型装备器材,很少有能克服小跨度道路通行障碍的轻型应急桥梁器材。
[0003] 传统的应急桥梁器材主要是采用高强结构钢和少量高强铝合金材料,但该类金属材料器材自重大、易锈蚀,人工作业强度大、时间长,通常需要依靠专用设备进行拆装作业,且使用维修工作量大、费用高。此外,金属材料的相关性能已不能完全满足此类桥梁器材更大跨度、更高强度和更轻质量的发展需要,因此,需要加快轻质高强复合材料在该类产品中的应用。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供一种复合材料应急桥,该种应急桥采用复合材料制作桥身主体,并通过金属连接件组装成一体,不仅桥身质量轻,而且组装方便快速,能够只依靠人工快速架设安装。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案来解决的:
[0006] 这种拆装式复合材料应急桥为车辙式单跨结构,由若干多腔箱形梁结构的桥节拼接而成,所述桥节采用树脂基复合材料。
[0007] 上述桥节采用环氧树脂基的层间混杂纤维增强复合材料,桥节包括上、下面板及中间若干腹板;所述上、下面板的中间层均为±45° E-玻纤,在中间层的上下侧均设置一层90° E-玻纤,在90° E-玻纤的外侧设置有一层0°碳纤维;所述腹板米用±45° E-玻纤复合材料铺层,铺层的纤维比为50%。
[0008] 上述0°碳纤维板为单向碳纤维布。
[0009] 上述桥节的中间层设置有四块相互平行立设的腹板,且在桥节的一侧设有凹槽,另一侧设置有与所述凹槽相适应的凸条;所述凹槽和凸条均米用±45° E-玻纤复合材料成型。
[0010] 上述应急桥的每道车辙先由两段桥节纵向连接后,再由多根平行排列的桥节通过凹槽和凸条拼装成一道车辙;相邻两段桥节间的纵向连接、相邻桥节之间的横向连接及车辙间的横向连接均采用金属快装连接件。
[0011] 上述车辙两端分别设置有桥础板,桥础板两侧设置凸棱,凸棱之间正好嵌入每道车辙的三根桥节并将其限位夹紧。[0012] 进一步的,纵向所述两段桥节是通过铝合金连接件连接的,所述铝合金连接件包括榫头式连接件和榫槽式连接件;所述榫头式连接件包括Z形底座、垂直固定设置在Z形底座前侧的榫头以及带有横向销孔的单耳连接构件;所述榫槽式连接件包括Z形底座、垂直固定设置在Z形底座前侧的榫槽以及带有横向销孔的双耳连接构件;所述榫头式连接件和榫槽式连接件通过Z形底座间隔排列固定在桥节的端头,纵向连接的两条桥节之间的榫头式连接件和榫槽式连接件一一对应连接,使榫头插入榫槽,单耳连接构件插入双耳连接构件,且单耳连接构件插入双耳连接构件后采用销子插入销孔锁定。
[0013] 上述Z形底座通过胶黏贴在桥节的端头,其下侧边贴在桥节的下侧面;最后通过螺栓与设置在桥节内的内衬铝合金型材连接固定。
[0014] 上述并列的桥节之间先通过凹凸口型结构并列嵌合组成一体的车辙后,再通过横向连接杆件紧固;所述横向连接杆件穿过梁式的桥节的梁身中性轴位置,该横向连接杆件从两端紧固;两个整体车辙之间再通过横向连接机构连接形成一体式双车辙结构。
[0015] 与现有技术相比,本发明具备以下有益效果:
[0016] 本发明的复合材料应急桥采用高性能混杂纤维增强的复合材料构件,发挥了纤维增强复合材料优异的抗拉强度和高的比强度、比刚度,该种材料有效减轻了桥梁构件的质量,提高了架通跨度,避免了同类金属材料器材易锈蚀、自重大、维护使用费用高等缺陷,本发明由于整个桥身构件质量轻,可以完全依靠人工展开撤收,能够快速架通特定跨度范围的通行障碍。
附图说明
[0017] 图1为本发明桥节的横向剖视图;
[0018] 图2为本发明应急桥的整体装配立体示意图;
[0019] 图3为本发明应急桥的横向剖视图;
[0020] 图4为本发明桥节I的立体图;
[0021]图5为本发明带有纵向连接构件的桥节I的立体图;
[0022] 图6为图5的剖视图。
[0023]其中:1为桥节;2为铝合金连接件;3为横向连接机构;4为插销总成;5为连接拉管;6为横向连接杆件;7为桥础板;8为凸棱;9为泡沫;203为榫头式连接件;204为榫槽式连接件;205为Z形底座;3.1为榫头;3.2为单耳连接构件;4.1为榫槽;4.2为双耳连接构件。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
[0025] 参见图2:本发明的该种拆装式复合材料应急桥,为车辙式单跨结构,由若干多腔箱形梁结构的桥节I拼接而成,特别是本发明的桥节I采用树脂基复合材料。
[0026] 如图1所示:本发明的桥节I采用环氧树脂基的混杂纤维增强复合材料,桥节I包括上、下面板及中间若干腹板;上、下面板的中间层均为±45° E-玻纤,在中间层的上下侧均设置一层90° E-玻纤,在90° E-玻纤的外侧设置有一层0°碳纤维;所述腹板采用±45° E-玻纤复合材料铺层。所述0°碳纤维为单向碳纤维布。在本发明的最佳实施例中,如图所示,桥节3的中间层设置有四块相互平行立设的腹板,且在桥节I的一侧设有凹槽4,另一侧设置有与所述凹槽4相适应的凸条5 ;凹槽4和凸条5均米用±45° E-玻纤复合材料成型。
[0027] 参见图2和图3:应急桥的每道车辙先由两段桥节I纵向连接后,再由多根平行排列的桥节I通过凹槽4和凸条5拼装成一道车辙,每道车辙的长度由纵向连接的多段桥节I的个数决定;相邻两段桥节I间的纵向连接、相邻桥节I之间的横向连接及车辙间的横向连接均采用金属快装连接件。在每道车辙两端分别设置有桥础板7,桥础板7两侧设置凸棱8,凸棱8之间正好嵌入每道车辙的三根桥节I并将其限位夹紧。
[0028] 参见图5和图6:两段桥节I纵向是通过铝合金连接件2连接的,铝合金连接件2包括榫头式连接件203和榫槽式连接件204 ;所述榫头式连接件:203包括Z形底座205、垂直固定设置在Z形底座205前侧的榫头3.1以及带有横向销孔的单耳连接构件3.2 ;榫槽式连接件204包括Z形底座205、垂直固定设置在Z形底座205前侧的榫槽4.1以及带有横向销孔的双耳连接构件4.2 ;所述Z形底座205通过胶黏贴在桥节I的端头,其下侧边贴在桥节I的下侧面;最后通过螺栓与设置在桥节I内的内衬铝合金型材连接固定。榫头式连接件203和榫槽式连接件204通过Z形底座205间隔排列固定在桥节I的端头,纵向连接的两段桥节I之间的榫头式连接件203和榫槽式连接件204 —一对应连接,使榫头3.1插入榫槽4.1,单耳连接构件3.2插入双耳连接构件4.2,且单耳连接构件3.2插入双耳连接构件4.2后采用销子插入销孔锁定。
[0029] Z形底座205通过胶黏贴在桥节I的端头,其下侧边贴在桥节I的下侧面;最后通过螺栓与桥节I的内衬铝合金型材铆接固定。并且本发明的桥节I为空腔式结构,在桥节I固定铝合金连接件2的一端的空腔内还填充有泡沫9。
[0030] 如图2和图3,并列的桥节I之间先通过凹凸口型结构并列嵌合组成一体的车辙后,再通过横向连接杆件6紧固;横向连接杆件6穿过梁式的桥节I的梁身性轴位置(即理想状态下,桥节I截面中间应力为零的位置),该横向连接杆件6从两端紧固;两个整体车辙之间通过横向连接机构3连接形成一体式双车辙结构。
[0031] 综上所述,本发明的应急桥是采用复合材料箱型梁结构的车辙式拼装形式。主体桥节采用高性能混杂纤维增强复合材料构件,具有轻质高强,耐腐蚀、抗撞击、耐疲劳等优点,各构件之间采用特殊设计的纵、横向快装连接机构,使其协同工作性能好,架设、拆除速度快,运装便捷;桥梁构件局部腔体内填充高密度泡沫材料,提高了桥梁构件的稳定性、抗冲击性能,增强了结构刚度;该应急桥可实现工业化生产,可完全依靠人工进行搬运装卸、架设和撤收,能满足战时和平时道面弹坑、小跨度河流和干沟、损毁路段和桥梁的快速架通抢修,在战时道桥抢修和应急救灾中应用前景广阔,也可用于半永久性桥梁的快速抢建。

Claims (8)

1.一种拆装式复合材料应急桥,其特征在于,所述应急桥为车辙式结构,由若干多腔箱形梁结构的桥节(I)拼接而成,所述桥节(I)采用树脂基复合材料;所述桥节(I)采用环氧树脂基的层间混杂纤维增强复合材料,桥节(I)包括上、下面板及中间若干腹板;所述上、下面板的中间层均为±45° E-玻纤,在中间层的上下侧均设置一层90° E-玻纤,在90° E-玻纤的外侧设置有一层0°碳纤维;所述腹板米用±45° E-玻纤复合材料铺层。
2.根据权利要求1所述的复合材料应急桥,其特征在于,所述0°碳纤维为单向碳纤维布。
3.根据权利要求1所述的复合材料应急桥,其特征在于,所述桥节(I)的中间层设置有四块相互平行立设的腹板,且在桥节(I)的一侧设有凹槽(4),另一侧设置有与所述凹槽(4)相适应的凸条(5);所述凹槽(4)和凸条(5)均采用±45° E-玻纤复合材料成型。
4.根据权利要求3所述的复合材料应急桥,其特征在于,所述应急桥的每道车辙由多根平行排列的桥节(I)通过凹槽(4)和凸条(5)拼装成一体然后在纵向进行多段连接;相邻两段桥节(I)间的纵向连接、相邻桥节(I)之间的横向连接及车辙间的横向连接均采用金属快装连接件。
5.根据权利要求4所述的复合材料应急桥,其特征在于,所述车辙两端分别设置有桥础板(7),桥础板(7)两侧设置凸棱(8),凸棱(8)之间正好嵌入每道车辙的三根桥节(I)并将其限位夹紧。
6.根据权利要求4所述的复合材料应急桥,其特征在于,所述两段桥节(I)纵向是通过铝合金连接件(2 )连接的,所述铝合金连接件(2 )包括榫头式连接件(203 )和榫槽式连接件(204 );所述榫头式连接件(203 )包括Z形底座(205 )、垂直固定设置在Z形底座(205 )前侧的榫头(3.1)以及带有横向销孔的单耳连接构件(3.2);所述榫槽式连接件(204)包括Z形底座(205)、垂直固定设置在Z形底座(205)前侧的榫槽(4.1)以及带有横向销孔的双耳连接构件(4.2);所述榫头式连接件(203)和榫槽式连接件(204)通过Z形底座(205)间隔排列固定在桥节(I)的端头,纵向连接的两段桥节(I)之间的榫头式连接件(203)和榫槽式连接件(204)——对应连接,使榫头(3.1)插入榫槽(4.1),单耳连接构件(3.2)插入双耳连接构件(4.2),且单耳连接构件(3.2)插入双耳连接构件(4.2)后采用销子插入销孔锁定。
7.根据权利要求6所述的复合材料应急桥,其特征在于,所述Z形底座(205)通过胶黏贴在桥节(I)的端头,其下侧边贴在桥节(I)的下侧面;最后通过螺栓与设置在桥节(I)内的内衬铝合金型材连接固定。
8.根据权利要求6所述的复合材料应急桥,其特征在于,所述并列的桥节(I)之间先通过凹凸口型结构并列嵌合组成一体的车辙后,再通过横向连接杆件(6)紧固;所述横向连接杆件(6)穿过梁式桥节(I)的中性轴位置,该横向连接杆件(6)从两端紧固;两个整体车辙之间再通过横向连接机构(3 )连接形成一体式双车辙结构。
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