CN103437275B - 基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥，包括：钢桁架桥面板、钢桁架、钢横隔桁架、预警系统；钢桁架设置在钢桁架桥面板的两侧，钢横隔桁架设置在钢桁架之间，预警系统连接钢桁架。本发明设置承担桥面荷载的可展式预应力钢桁架，通过对钢索施加预应力，结构整体刚度提高，钢材用量降低，结构主桁架采用可展桁架，开合方便，易于拆装，施工速度快。本发明实现了可展与预应力的结合，设置预警系统提高了使用安全性，利用弹簧弹性势能换取更大夹紧力，原理简单、方便易用。此外，本发明结构简单，桥梁架设时间短，便于携带，可用作城市道路改建过程中临时桥梁、抢险救灾临时桥梁、军用临时桥梁。
Description
技术领域
本发明属于桁架桥技术领域，尤其涉及一种基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥。
背景技术
当前，国内关于可展桥的研究与发展尚处于起步阶段，可展桥出现于第二次世界大战，所以旧式的可展桥以军用可展桥为主，如TLB托式冲击桥、费尔雷轴向折叠桥等等，该类桥梁展开机理复杂，形式笨重，需要特殊的运输装备，进入21世纪后，国内外均开始从事新型可展桥的开发，此类可展桥展开机理简单，易于操作，自重轻，运输方便。
现有的可展桥梁以及快速施工装配式桥梁仍存在不足，以桥节为单元拼装的桥梁系统，桥节本身不可展，效率较低；以贝雷桁架为主桁架的快速施工桥梁，构件高度分散化，现场组装时构件数量多、节点连接繁琐，施工速度仍受到一定制约；另有些可展桥收缩比小，储存及运输体积较大，后勤保障车辆要求较高；主桥桁架多以普通桁架为主，与预应力桁架桥梁相比，经济性较差；现有快速施工桥梁无挠度预警系统及后期使用监测系统，无法对过载使用发出警告。
现有预应力桁架预应力的施加方法也较多，主要有花篮螺丝调节法、张拉钢索法和支承卸除法，花篮螺丝调节法一般只用于较小模型的张弦梁结构施加预拉力，提供的预应力值较小；使用较多的张拉钢索法需要一定数量的锚具和千斤顶，设备要求较高，操作不便；而支撑卸载法需要一定的条件，如场地条件是否允许，是否有起重设备等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥，旨在解决现有预应力桁架预应力的施加方法存在的使用条件有限，操作复杂，操作不便的问题。
本发明是这样实现的，一种基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥，该基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥包括：钢桁架桥面板、钢桁架、钢横隔桁架、预警系统；
钢桁架设置在钢桁架桥面板的两侧，钢横隔桁架设置在钢桁架之间，预警系统设置在钢桁架内。
进一步，钢桁架可展开和合闭，桁架内部具有预应力。
进一步，钢桁架可以设置为一榀、两榀或多榀。
进一步，钢桁架桥面板通过夹紧装置连接钢桁架。
进一步，钢桁架之间通过钢横隔桁架连接。
进一步，钢桁架包括：上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆、转轴、钢索、传感器、带刻度螺钉；
上弦杆设置在钢桁架的上端，下弦杆设置在钢桁架的下端，斜腹杆在钢桁架内倾斜设置，竖腹杆设置在上弦杆和下弦杆之间，上弦杆连接下弦杆，间隔两个竖腹杆设置转轴，钢索设置在钢桁架内部，钢索两端连接上弦杆两端，带刻度螺钉设置在下弦杆上，传感器设置在钢索上，钢索采用廓内布索。
进一步，上弦杆通过竖腹杆和斜腹杆连接下弦杆。
进一步，钢索的一端通过带刻度螺钉连接下弦杆。
进一步，带刻度螺钉还包括：挂环、螺帽、带刻度螺杆；
挂环设置在带刻度螺钉的上面，用于连接钢索，螺帽设置在带刻度螺钉的底部，带刻度螺杆连接挂环，通过螺帽固定在带刻度螺钉上。
进一步，该基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥的夹紧装置包括：上盖板、下盖板、夹板、压缩弹簧、反力弹簧、反向螺纹杆、拧头；
上盖板设置在夹紧装置的顶端，下盖板设置在夹紧装置的底部，夹紧装置的左侧设置压缩弹簧，在压缩弹簧之间设置夹板，反力弹簧设置在夹紧装置的右侧，反向螺纹杆设置在夹紧装置的中间位置，拧头设置在反向螺纹杆上，上盖板和下盖板之间设置夹板、压缩弹簧、反力弹簧、反向螺纹杆。
本发明提供的基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥，设置可展式预应力钢桁架承担荷载，通过对钢索施加预应力，结构整体刚度提高，结构整体刚度提高，钢材用量降低，结构主桁架采用可展桁架，开合方便，易于拆装，施工速度快；预应力可增加结构刚度，减少用钢量，自重轻，经济效果好；可展结构储运空间小，施工快速便捷，较为环保；自带预警系统，在索力检测过程中，如发生过载使用可及时发出警报，提高使用安全性，同时可以及时发现问题，采取维护和抢救措施。本发明设置预警系统提高了使用安全性，同时可以及时发现问题，采取维护和抢救措施。本发明设置以弹簧弹性势能换取更大的夹紧力，原理简单、方便易用。此外，本发明结构简单，桥梁架设时间短，便于携带，可用作城市道路改建过程中临时桥梁、抢险救灾临时桥梁、军用临时桥梁。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的带刻度螺钉的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的夹紧装置的结构示意图；
图中：1、钢桁架桥面板；2、钢桁架；2-1、上弦杆；2-2、下弦杆；2-3、斜腹杆；2-4、竖腹杆；2-5、转轴；2-6、钢索；2-7、传感器；2-8、带刻度螺钉；2-8-1、挂环；2-8-2、螺帽；2-8-3、带刻度螺杆；3、钢横隔桁架；4、上盖板；5、下盖板；6、夹板；7、压缩弹簧；8、反力弹簧；9、反向螺纹杆；10、拧头。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
如图1所示，本发明实施例的基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥主要由钢桁架桥面板1、钢桁架2、钢横隔桁架3和预警系统组成；钢桁架2设置在钢桁架桥面板1的两侧，钢横隔桁架3设置在钢桁架2之间，预警系统连接钢桁架2；
钢桁架2包括：上弦杆2-1、下弦杆2-2、斜腹杆2-3、竖腹杆2-4、转轴2-5、钢索2-6、传感器2-7、带刻度螺钉2-8组成；
上弦杆2-1设置在钢桁架2的上端，下弦杆2-2设置在钢桁架2的下端，斜腹杆2-3在钢桁架2内倾斜设置，竖腹杆2-4设置在上弦杆2-1和下弦杆2-2之间，实现上弦杆2-1和下弦杆2-2的连接，在间隔两个竖腹杆2-4设置转轴2-5，钢索2-6设置在钢桁架2内部，钢索2-6的一端通过带刻度螺钉2-8连接下弦杆2-2，另一端连接上弦杆2-1和斜腹杆2-3的交点，带刻度螺钉2-8设置在下弦杆2-2上，传感器2-7设置在钢索2-6上，钢索2-6采用廓内布索方案，并通过改变钢索2-6平面内横向位移给钢索2-6施加预应力，钢索2-6为三段布索，转折点避开转轴2-5处，目的在于避开薄弱点并加强可展开单元间的联系。钢索2-6端头固定，转折点处钢索2-6采用可在平面内转动的铰接形式；
如图2所示，带刻度螺钉2-8还包括：挂环2-8-1、螺帽2-8-2、带刻度螺杆2-8-3组成；挂环2-8-1设置在带刻度螺钉2-8的上面，用于连接钢索2-6，螺帽2-8-2设置在带刻度螺钉2-8的底部，带刻度螺杆2-8-3连接挂环2-8-1，通过螺帽2-8-2固定在带刻度螺钉2-8上；
如图3所示，钢桁架桥面板1通过夹紧装置连接钢桁架2的上弦杆2-1，夹紧装置包括：上盖板4、下盖板5、夹板6、压缩弹簧7、反力弹簧8、反向螺纹杆9、拧头10；
上盖板4设置在夹紧装置的顶端，下盖板5设置在夹紧装置的底部，夹紧装置的左侧设置压缩弹簧7，在压缩弹簧7之间设置夹板6，反力弹簧8设置在夹紧装置的右侧，反向螺纹杆9设置在夹紧装置的中间位置，拧头10设置在反向螺纹杆9上，上盖板4和下盖板5之间设置夹板6、压缩弹簧7、反力弹簧8、反向螺纹杆9；
扭转拧头10，在两头的反向螺纹杆9带动下，上盖板4下移，下盖板5上移，压缩弹簧7及反力弹簧8，夹板6将被夹件夹紧，提供较大夹紧力，反力弹,8提供反力，平衡上盖板4和下盖板5。
本发明的工作原理：
钢桁架桥面1的荷载由可展式预应力钢桁架2承担，通过对钢索2-6施加预应力，结构整体刚度提高，结构整体刚度提高，钢材用量降低；同时，结构钢桁架2采用可展桁架，开合方便，易于拆装，施工速度快；
为了确保快速施工，预应力采用一种新型可控的施加方法，钢索2-6布置在钢桁架2内部，分别在钢桁架2下弦杆2-2的1/3、2/3处用头部带钩，尾部带刻度螺钉2-8将钢索2-6钩住，带刻度螺钉2-8布置在下弦杆2-2上，旋转螺帽2-8-2，将带刻度螺钉2-8下拉，钢索2-6随之发生横向位移，此时产生预应力，为控制预应力的施加，在带刻度螺钉2-8上刻有刻度，相应刻度代表预应力的施加的大小，同时保证两个螺钉下降高度一致；
钢桁架桥面1与上弦杆2-1翼缘的连接，采用一种新型夹紧装置，由上盖板4、下盖板5、夹板6、压缩弹簧7、反力弹簧8、反向螺纹杆9、拧头10；扭转拧头10，在两头的反向螺纹杆9带动下，上盖板4下移，下盖板5上移，压缩弹簧7及反力弹簧8，夹板6将被夹件夹紧，提供较大夹紧力，反力弹簧8提供反力，平衡上上盖板4、下盖板5；
同时在钢索2-6中装有预警系统，主要由传感器2-6来传递电信号，预先设置索力与桁架片跨中挠度的数值关系，并将预警分为二级，当索力大于使用状态下桁架最大挠度对应索力的90%时，预警系统开始预警，通过语音提醒注意，当达到其100%时，通过闪灯兼有急促报警声报警，该预警系统在平时使用中，还兼有对索力及跨中挠度的实时监测，一旦发现问题，可及时维护，在架设阶段，预警系统中钢索与预应力可控施加法可对预应力施加实行双控。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥，其特征在于，该基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥包括：钢桁架桥面板、钢桁架、钢横隔桁架、预警系统；钢桁架设置在钢桁架桥面板的两侧，钢横隔桁架设置在钢桁架之间，预警系统设置在钢桁架内；
钢桁架包括：上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆、转轴、钢索、传感器、带刻度螺钉；
上弦杆设置在钢桁架的上端，下弦杆设置在钢桁架的下端，斜腹杆在钢桁架内倾斜设置，竖腹杆设置在上弦杆和下弦杆之间，上弦杆连接下弦杆，间隔两个竖腹杆设置转轴，钢索设置在钢桁架内部，钢索为三段布索，分别在钢桁架下弦杆的1/3,2/3处用带刻度螺钉将钢索勾住，其两端设置在上弦杆与斜腹杆交点处，传感器设置在钢索上，钢索采用廓内布索；
钢桁架可展开和合闭，钢桁架内部具有预应力。
2.如权利要求1所述的基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥，其特征在于，钢桁架设置为两榀或多榀。
3.如权利要求1所述的基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥，其特征在于，钢桁架桥面板通过夹紧装置连接钢桁架。
4.如权利要求1所述的基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥，其特征在于，钢桁架之间通过钢横隔桁架连接。
5.如权利要求1所述的基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥，其特征在于，上弦杆通过竖腹杆和斜腹杆连接下弦杆。
6.如权利要求1所述的基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥，其特征在于，带刻度螺钉还包括：挂环、螺帽、带刻度螺杆；
挂环设置在带刻度螺钉的上面，用于连接钢索，螺帽设置在带刻度螺钉的底部，带刻度螺杆连接挂环，通过螺帽固定在带刻度螺钉上。
7.如权利要求3所述的基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥，其特征在于，该基于挠度预警系统的可展式预应力钢桁架桥的夹紧装置包括：上盖板、下盖板、夹板、压缩弹簧、反力弹簧、反向螺纹杆、拧头；
上盖板设置在夹紧装置的顶端，下盖板设置在夹紧装置的底部，夹紧装置的左侧设置压缩弹簧，在压缩弹簧之间设置夹板，反力弹簧设置在夹紧装置的右侧，反向螺纹杆设置在夹紧装置的中间位置，拧头设置在反向螺纹杆上，上盖板和下盖板之间设置夹板、压缩弹簧、反力弹簧、反向螺纹杆。
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