CN108166371A - 一种装配式钢桥 - Google Patents

Abstract

本发明涉及公路钢桥梁领域，具体涉及一种装配式钢桥。其主要包括主梁、托架梁、基本宽度单元等。主梁与主梁之间设置横向连接头与横梁连接。多用栓接或焊接两种连接方式。外侧主梁在对应横向连接位置设置托架连接头，主梁上盖板与桥面板单元纵横向齐平对接焊，主梁与主梁包括桥面板工地接头多用栓接。桥面板与U型助或加强筋及横向连接横梁构成正交异性桥面板单元。挑梁托架与主梁接头腹板和下翼缘板栓接，上盖板焊接。主梁上翼缘与桥面板均布剪力钉，现浇桥面混凝土。提高工作效率，保证产品质量，节约施工周期。

Description

一种装配式钢桥

技术领域

本发明涉及公路桥梁设计制造领域，具体涉及一种装配式钢桥。

背景技术

随着现代工程技术的持续发展，各种新的设计、施工技术和方法在桥梁等土木工程中得到广泛的应用。钢结构桥梁具有质量可靠度高、力学性能明确、抗震性能好、节能环保、可循环使用等性能优势和品质特征。2016年7月，交通部发文《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》的出台，对钢桥梁的推广使用具有重要意义，将推动公路桥梁转型升级发展。根据现在我国桥梁装备的不断发展，现有的吊装能力的条件，可以模块化工厂制造，绝大部分焊接工作可在工厂进行。根据承受荷载的条件，可以使杆件标准化。根据现场施工条件，可以选择栓接或全焊结构展。钢结构桥梁不仅是大跨度桥梁的设计和地震区以及地裂缝地区的最佳上部结构的首选方案，同时也是一种可回收再利用资源的方便材料，便于维修和长效防护涂装。其耐久性已有超过100年的历史，施工方便，快速。工程质量易于控制，并得到保证。国家有关部委发文大力发展钢桥梁的使用，既是去产能的需要，又是国家大的能源储备。目前国内各省市交通系统均有广泛使用，但是，在交通部未出台公路钢桥梁设计制造施工的统一标准梁和规范时，各省市公路钢桥梁的设计应用水平良莠不齐，有些地方现场施工安装质量无法保重钢桥梁一百年的设计寿命，与交通部推介公路钢桥梁的主旨思想相违背。大规模的应用应当侧重工厂化制造，工地快速组装的装配式钢桥才是发展的方向。因为工厂制造质量易于保重，而工地施工时一个小的环节不到位将对钢桥整体质量造成影响，所以装配式直线公路钢桥梁便应运而生。

目前现有直线公路钢桥梁主要有大多采用钢箱型梁或钢板梁桥，桥面采用钢桥面板，在在钢桥面板打剪力键与桥铺装层结合为桥面受力体系。有点是桥面施工容易，缺点是相对增加用钢量，以及对梁体的工厂标准化制造难度较大，则需要分段分块制造，首先满足运输条件的要求，工地还需要焊接或栓接成整体。需满足现场不同工况的安装架设方法，缺乏有效统一的工艺措施来保证施工质量。多数工地焊缝很难满足设计要求。

现有直线公路钢桥梁还有采用钢混结合梁的。将下部结构设计成开放箱式结构或板梁结构，在开放箱上盖板上设置剪力键与桥面板湿接。桥面板有预制和现浇两种形式；现浇时现场模板及支撑工作量大，桥面养护困难，质量不易保重；如采用工厂化预制砼桥面板，则受结构形式影响桥面板的分段分块使湿接头与剪力键的连接设置不易处理。

发明内容

本发明的目的在于提供的一种便捷装配式钢桥，在满足公路现有载荷和公路桥梁规范的前提下，设计几个可选用的标跨度，从20、24、28、30、32、40、45、50、56、60米跨的标准梁，每一个跨度顺桥长度可分成若干段，根据桥梁车道的多少，在桥梁宽度方向设置可组装的基本宽度单元，满足桥面宽度要求。桥面板采用正交异性桥面板，使之桥面与梁体寿命功能基本匹配。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：装配式钢桥包括由结构板组成的主梁。主梁由水平设置的底板(4)和垂直连接底板(4)两侧的左右腹板(5)围成的槽体。槽体内间隔设置有若干同时垂直连接底板(4)及左右腹板(5)的内隔板(6)。每一内隔板(6)中部设有通道(15)，内隔板(6)顶部均间隔设有若干U形口(7)。若干与左右腹板(5)等长的U肋(8)坐落在相对应的U形口(7)中。U肋(8)、内隔板(6)、左右腹板(5)上沿平齐，并覆盖连接有面板(9)。槽体内部设有若干分别垂直连接左右腹板(5)及底板(4)的加强肋(10)。

优选的，主梁外部设有若干垂直于左右腹板(5)的托架梁。托架梁为由竖板垂直连接于横板中部的倒T型梁(14)，且竖板上沿与左右腹板上沿平齐。各个倒T型梁(14)的竖板上沿均间隔设有若干U形口(7)。若干与主梁的左右腹板(5)等长的U肋(8)坐落在托架梁的相对应的U形口(7)中，且U肋(8)上沿与竖板上沿平齐。面板(9)覆盖连接在托架梁竖板及U肋(8)上沿。

优选的，装配式钢桥为并列双主梁结构。并列设置的两主梁之间连接有基本宽度单元。基本宽度单元由主隔板(17)、次隔板(18)、面板(9)、U肋(8)构成。若干平行排列的主隔板(17)间隔设置，且相邻的两块主隔板(17)之间平行设有一块次隔板(18)。主隔板(17)与左右腹板(5)高度一致，次隔板(18)高度小于主隔板(17)。主隔板(17)与次隔板(18)上沿平齐，且均设有若干相对应的U形口(7)。U形口(7)内坐落设有与主梁等长的U肋(8)。U肋(8)、主隔板(17)、次隔板(18)上沿平齐且覆盖连接有面板(9)。主隔板(17)及次隔板(18)的左右两端均设有贯通的高栓阵列孔。并列设置的主梁在相对一侧的腹板上均设有主隔板接头(29)、及次隔板接头(30)。主隔板接头(29)与次隔板接头(20)均与基本宽度单元主隔板(17)及次隔板(18)相接。

优选的，包括下横联(31)。左右并列设置的主梁在相对一侧腹板(5)下部分别垂直设有横联接头(28)。横联接头(28)左右相对设置。下横联(31)通过横联接头与左右主梁连接。

优选的，主梁长度根据运输情况设计为多段式，且分段位置设置在跨度1/3位置，避开跨中。

优选的，装配式钢桥使用预制钢筋混凝土桥面板。装配式钢桥通过主梁、主隔板、次隔板以及挑梁托架梁形成纵横梁格构，纵横梁格构上表面设有湿接头搭接钢筋及剪力连接器。钢筋混凝土桥面板预制时预留与湿接头搭接钢筋及剪力连接器对应的湿接头孔洞。

优选的，桥面板上侧设有防漏网(32)，防漏网(32)为钢丝绳(33)的编织网，并与桥面板(9)平行设定。

优选的，防漏网(32)的每节钢丝绳(33)上均设有与钢丝绳(33)同轴的金属套管(34)。防护网(32)为多片设置，并通过金属套管(34)将各片防漏网(32)连接。金属套管(34)与桥面板(9)连接。

优选的，包括震动抵消系统。震动抵消系统包括设置在主梁内部的加速度传感器(35)、控制器(36)、电源(37)、震动马达(38)、偏心轮(39)、配重偏心轮(40)。震动马达(38)平行设置在主梁内部的底板(4)上，且震动马达(38)主轴(41)与腹板(5)垂直。震动马达(38)主轴(41)与偏心轮(39)的偏心轴孔连接。偏心轮(39)与震动马达(38)之间设有第一角度传感器(47)。偏心轮(39)外壁设有周向滑道(42)。配重偏心轮(40)的偏心轴孔与偏心轮(39)外壁配合。配重偏心轮(40)的偏心轴孔设有与滑道42配合的滑块(43)。偏心轮(39)远离震动马达(38)的一端设有调整马达(44)，调整马达(44)的输出轴设有齿轮(45)。配重偏心轮(40)与远离震动马达(38)的一端设有与偏心轴孔同轴的齿圈(46)。齿圈(46)与齿轮(45)配合。配重偏心轮(40)与偏心轮(39)之间设有第二角度传感器(48)。电源(37)、加速度传感器(35)、震动马达(38)、调整马达(44)、第一角度传感器(47)、第二角度传感器(48)均与控制器(36)电性连接。

本发明的有益效果：装配式钢桥具有结构灵活、构造简单、受力明确、工地连接方便、单个构件重量轻等优点。主要解决了工厂化制造，工地标准化装配，桥面易于铺装施工，易于安装和架设，并保证桥梁整体使用寿命。

另外，装配式钢桥在桥面板上的铺装层内设置了安全防护网，当大桥遭受外力冲击而破坏时，可保护桥面上的车辆行人不会随同桥体跌落。

装配式钢桥的主梁内设有震动抵消系统，当重型车辆经过后可迅速消除桥面的晃动，减少金属疲劳提高装配式钢桥的使用寿命。

附图说明

图1为装配式钢桥一种结构示意图；

图2为装配式钢桥另一种结构示意图；

图3为主梁、基本宽度单元、下横联、托架梁的连接示意图；

图4为装配式钢桥铺装层的防漏网示意图；

图5为偏心轮与配重偏心轮的关系示意图；

图6为为偏心轮与配重偏心轮剖视图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图进行详细描述。

请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6，装配式钢桥包括由结构板组成的主梁。主梁由水平设置的底板4和垂直连接底板4两侧的左右腹板5围成的槽体。槽体内间隔设置有若干同时垂直连接底板4及左右腹板5的内隔板6。每一内隔板6中部设有通道15，内隔板6顶部均间隔设有若干U形口7。若干与左右腹板5等长的U肋8坐落在相对应的U形口7中。U肋8、内隔板6、左右腹板5上沿平齐，并覆盖连接有面板9。槽体内部设有若干分别垂直连接左右腹板5及底板4的加强肋10。主梁外部设有若干垂直于左右腹板5的托架梁。托架梁为由竖板垂直连接于横板中部的倒T型梁14，且竖板上沿与左右腹板上沿平齐。各个倒T型梁14的竖板上沿均间隔设有若干U形口7。若干与主梁的左右腹板5等长的U肋8坐落在托架梁的相对应的U形口7中，且U肋8上沿与竖板上沿平齐。面板9覆盖连接在托架梁竖板及U肋8上沿。装配式钢桥为并列双主梁结构。并列设置的两主梁之间连接有基本宽度单元。基本宽度单元由主隔板17、次隔板18、面板9、U肋8构成。若干平行排列的主隔板17间隔设置，且相邻的两块主隔板17之间平行设有一块次隔板18。主隔板17与左右腹板5高度一致，次隔板18高度小于主隔板17。主隔板17与次隔板18上沿平齐，且均设有若干相对应的U形口7。U形口7内坐落设有与主梁等长的U肋8。U肋8、主隔板17、次隔板18上沿平齐且覆盖连接有面板9。主隔板17及次隔板18的左右两端均设有贯通的高栓阵列孔。并列设置的主梁在相对一侧的腹板上均设有主隔板接头29、及次隔板接头30。主隔板接头29与次隔板接头20均与基本宽度单元主隔板17及次隔板18相接。包括下横联31。左右并列设置的主梁在相对一侧腹板5下部分别垂直设有横联接头28。横联接头28左右相对设置。下横联31通过横联接头与左右主梁连接。主梁长度根据运输情况设计为多段式，且分段位置设置在跨度1/3位置，避开跨中。装配式钢桥使用预制钢筋混凝土桥面板。装配式钢桥通过主梁、主隔板、次隔板以及挑梁托架梁形成纵横梁格构，纵横梁格构上表面设有湿接头搭接钢筋及剪力连接器。钢筋混凝土桥面板预制时预留与湿接头搭接钢筋及剪力连接器对应的湿接头孔洞。桥面板上侧设有防漏网32，防漏网32为钢丝绳33的编织网，并与桥面板9平行设定。防漏网32的每节钢丝绳33上均设有与钢丝绳33同轴的金属套管34。防护网32为多片设置，并通过金属套管34将各片防漏网32连接。金属套管34与桥面板9连接。包括震动抵消系统。震动抵消系统包括设置在主梁内部的加速度传感器35、控制器36、电源37、震动马达38、偏心轮39、配重偏心轮40。震动马达38平行设置在主梁内部的底板4上，且震动马达38主轴41与腹板5垂直。震动马达38主轴41与偏心轮39的偏心轴孔连接。偏心轮39与震动马达38之间设有第一角度传感器47。偏心轮39外壁设有周向滑道42。配重偏心轮40的偏心轴孔与偏心轮39外壁配合。配重偏心轮40的偏心轴孔设有与滑道42配合的滑块43。偏心轮39远离震动马达38的一端设有调整马达44，调整马达44的输出轴设有齿轮45。配重偏心轮40与远离震动马达38的一端设有与偏心轴孔同轴的齿圈46。齿圈46与齿轮45配合。配重偏心轮40与偏心轮39之间设有第二角度传感器48。电源37、加速度传感器35、震动马达38、调整马达44、第一角度传感器47、第二角度传感器48均与控制器36电性连接。

工作原理：首先根据规划及桥梁设计规范设计整桥跨度及横纵断面，再根据整桥参数，及工厂到施工现场的运输条件，将整桥设计拆分成若干单元段，每一单元段均在工厂内进行制作，制作好的单元段，通过交通运输至大桥施工现场进行整体组装。组装时，可采用架桥机架设，也可采用汽车吊悬拼架设、还可以采用步履式顶推架设。到位后的主梁单元段，通过高栓衬板及高栓进行栓和，局部位置可以通过焊接进行组装。当装配式钢桥为预制钢混桥面板时，主纵梁和主隔板、次隔板及挑梁托架梁组成纵横梁格构的装配式钢桥框架，钢混桥面板吊悬在钢桥框架上方，并使钢混桥面板的湿接孔洞与钢桥框架上的剪力连接器对应，将钢混桥面板落在装配式钢桥框架上，并对湿接孔洞进行浇筑混凝土，式剪力连接器与湿接空洞凝固。

由于主梁内设有震动抵消系统，当有重型卡车经过大桥时，大桥会产生轻微的上下浮动，这种上下的浮动力会造成装配式钢桥金属疲劳，影响使用寿命。为此当加速度传感器35检测到桥梁上下晃动时，将信号传递给控制器36，控制器36根据上下的摆幅与摆频启动震动马达38，及调整马达44。首先调马达44通过齿轮45齿圈46及第二角度传感器48的配合调整配重偏心轮40与偏心轮39的角度关系，实现一个整体对震动马达38离心可调的效果，然后控制器36控制震动马达旋38转，通过第一角度传感器47获得起震时机，使整体偏心结构上下的离心力的方向与桥身摆动方向相反，并控制震动马达38转速与震频一致。控制器36通过加速度传感器35实时检测桥身的摆动情况，并控制震动马达38及调整马达44的工况，纠正桥身摆动。由于整体偏心机构在运行中会产升全向的离心力，所以，震动抵消系统可以并列设置两组，其震动马达旋转方向相反，从而抵消侧向力保留纵向力。

当装配式钢桥遭受外力冲击而导致部分桥体散落时，由于防漏网32为钢丝绳33的编织结构，其具有柔韧形，可允许一定的变形量。在坍塌位置桥面板9因重力作用坠落，此时防漏网32被完桥面板完整部分的铺装层下的金属套管34固定，并与散落的桥体脱离，搭挂在装配式钢桥的断裂处。形成的网形结构将桥面的车辆及行人接住，保护在防漏网32中，从而降低灾难伤亡数。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种装配式钢桥，其特征在于：包括由结构板组成的主梁；所述主梁由水平设置的底板(4)和垂直连接底板(4)两侧的左右腹板(5)围成的槽体；槽体内间隔设置有若干同时垂直连接底板(4)及左右腹板(5)的内隔板(6)；每一内隔板(6)中部设有通道(15)，内隔板(6)顶部均间隔设有若干U形口(7)；若干与左右腹板(5)等长的U肋(8)坐落在相对应的U形口(7)中；U肋(8)、内隔板(6)、左右腹板(5)上沿平齐，并覆盖连接有面板(9)；所述槽体内部设有若干分别垂直连接左右腹板(5)及底板(4)的加强肋(10)。

2.根据权利要求1所述的装配式钢桥，其特征在于：主梁外部设有若干垂直于左右腹板(5)的托架梁；所述托架梁为由竖板垂直连接于横板中部的倒T型梁(14)，且竖板上沿与左右腹板上沿平齐；各个倒T型梁(14)的竖板上沿均间隔设有若干所述U形口(7)；若干与主梁的左右腹板(5)等长的U肋(8)坐落在托架梁的相对应的U形口(7)中，且U肋(8)上沿与竖板上沿平齐；所述面板(9)覆盖连接在托架梁竖板及U肋(8)上沿。

3.根据权利要求1所述的装配式钢桥，其特征在于：装配式钢桥为并列双主梁结构；并列设置的两主梁之间连接有基本宽度单元；所述基本宽度单元由主隔板(17)、次隔板(18)、所述面板(9)、所述U肋(8)构成；若干平行排列的主隔板(17)间隔设置，且相邻的两块主隔板(17)之间平行设有一块次隔板(18)；所述主隔板(17)与所述左右腹板(5)高度一致，所述次隔板(18)高度小于主隔板(17)；所述主隔板(17)与次隔板(18)上沿平齐，且均设有若干相对应的U形口(7)；U形口(7)内坐落设有与主梁等长的U肋(8)；U肋(8)、主隔板(17)、次隔板(18)上沿平齐且覆盖连接有面板(9)；主隔板(17)及次隔板(18)的左右两端均设有贯通的高栓阵列孔；并列设置的主梁在相对一侧的腹板上均设有主隔板接头(29)、及次隔板接头(30)；主隔板接头(29)与次隔板接头(20)均与基本宽度单元主隔板(17)及次隔板(18)相接。

4.根据权利要求1所述的装配式钢桥，其特征在于：包括下横联(31)；左右并列设置的主梁在相对一侧腹板(5)下部分别垂直设有横联接头(28)；所述横联接头(28)左右相对设置；所述下横联(31)通过所述横联接头与左右主梁连接。

5.根据权利要求1所述的装配式钢桥，其特征在于：主梁长度根据运输情况设计为多段式，且分段位置设置在跨度1/3位置，避开跨中。

6.根据权利要求3所述的装配式钢桥，其特征在于：装配式钢桥使用预制钢筋混凝土桥面板；装配式钢桥通过主梁、主隔板、次隔板以及挑梁托架梁形成纵横梁格构，纵横梁格构上表面设有湿接头搭接钢筋及剪力连接器；钢筋混凝土桥面板预制时预留与湿接头搭接钢筋及剪力连接器对应的湿接头孔洞。

7.根据权利要求5所述的装配式钢桥，其特征在于：桥面板上侧设有防漏网(32)，所述防漏网(32)为钢丝绳(33)的编织网，并与所述桥面板(9)平行设定。

8.根据权利要求9所述的装配式钢桥，其特征在于：防漏网(32)的每节钢丝绳(33)上均设有与钢丝绳(33)同轴的金属套管(34)；所述防护网(32)为多片设置，并通过金属套管(34)将各片防漏网(32)连接；所述金属套管(34)与桥面板(9)连接。

9.根据权利要求5所述的装配式钢桥，其特征在于：包括震动抵消系统；所述震动抵消系统包括设置在主梁内部的加速度传感器(35)、控制器(36)、电源(37)、震动马达(38)、偏心轮(39)、配重偏心轮(40)；所述震动马达(38)平行设置在主梁内部的底板(4)上，且震动马达(38)主轴(41)与腹板(5)垂直；震动马达(38)主轴(41)与偏心轮(39)的偏心轴孔连接；所述偏心轮(39)与震动马达(38)之间设有第一角度传感器(47)；所述偏心轮(39)外壁设有周向滑道(42)；配重偏心轮(40)的偏心轴孔与偏心轮(39)外壁配合；配重偏心轮(40)的偏心轴孔设有与所述滑道42配合的滑块(43)；所述偏心轮(39)远离震动马达(38)的一端设有调整马达(44)，调整马达(44)的输出轴设有齿轮(45)；所述配重偏心轮(40)与远离震动马达(38)的一端设有与偏心轴孔同轴的齿圈(46)；所述齿圈(46)与所述齿轮(45)配合；所述配重偏心轮(40)与偏心轮(39)之间设有第二角度传感器(48)；所述电源(37)、加速度传感器(35)、震动马达(38)、调整马达(44)、第一角度传感器(47)、第二角度传感器(48)均与控制器(36)电性连接。