CN108867403B - 一种桁片式组合桥梁钢拱架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桁片式组合桥梁钢拱架，包括有拱顶节段，沿长度方向，拱顶节段左、右分别与标准段连接，标准段的另一端与三角形的拱脚节段连接，拱脚节段另一端安装在临时拱座上，标准段由多个标准节段相互连接而成；沿宽度方向，多个拱顶节段、标准节段以及拱脚节段各自之间经平联装置连接，拱顶节段、标准节段以及拱脚节段断面均为三角形结构。本发明的钢拱架具有节段运输方便，整体结构稳定性好，跨径大，可快速精准地调整拱架弧度的优点。

Description

一种桁片式组合桥梁钢拱架

技术领域

本发明涉及一种桁片式组合桥梁钢拱架，属于桥梁建造设备技术领域。

背景技术

现目前桥梁的建设过程中，部分桥梁的建造方法即是在桥梁两岸先行搭建1个或几个钢拱架，然后再在钢拱架上砌筑块体或浇筑混凝土以便构成桥梁。桥梁建造完毕后，再将钢拱架拆除。

而钢拱架主要由拱顶段、标准段、加强节段以及拱脚段四个部分构成，各个段均是由大量的型钢相互连接而成的，通过在加工厂将各种型钢进行拼装形成一个一个的节段，然后再将节段运输至桥梁建造地，通过设备吊装、拼接形成各个段，最后形成完整的钢拱架结构。但是，现有的钢拱架存在节段运输不方便，运输效率较低，跨径较小(不大于125米)，材料利用率不高，无法快速精准地调整拱架弧度的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种桁片式组合桥梁钢拱架。该拱架结构解决了现有的钢拱架存在节段运输不方便，运输效率较低，跨径较小，无法快速精准地调整拱架弧度的问题。

本发明的技术方案：一种桁片式组合桥梁钢拱架，包括有拱顶节段，沿长度方向，拱顶节段左、右分别与标准段连接，标准段的最后一节与加强节段连接，加强节段的另一端与三角形的拱脚节段连接，拱脚节段另一端安装在临时拱座上，标准段由多个标准节段相互连接而成；沿宽度方向，多个拱顶节段、标准节段、加强节段以及拱脚节段各自之间经平联装置连接，拱顶节段、标准节段以及加强节段的断面均为三角形结构。

前述的桁片式组合桥梁钢拱架，每个标准节段包括有1根标准节段上弦杆，标准节段上弦杆下方为2根标准节段下弦杆，上、下弦杆之间经竖腹杆和斜腹杆相互连接，2根标准节段下弦杆之间经标准节段横杆和标准节段纵杆相互连接，标准节段上弦杆两头端均设有U型阴连接头，标准节段下弦杆一端设有U型阴连接头，另一端设有一字型阳连接头，U型阴连接头和一字型阳连接头上均设有销孔。

前述的桁片式组合桥梁钢拱架，长度方向，2个标准节段相互连接时，标准节段下弦杆上的U型阴连接头和一字型阳连接头相互卡接后经销钉进行连接，标准节段上弦杆之间经弧度调节装置进行连接，弧度调节装置包括有2个套筒，套筒内设有螺纹孔，2个套筒的螺纹孔旋向相反，套筒头端各设有1个一字型阳连接头，还包括有1根调节螺杆，调节螺杆两头端设有旋向相反的螺纹。

前述的桁片式组合桥梁钢拱架，所述拱顶节段和加强节段的结构与标准节段相同。

前述的桁片式组合桥梁钢拱架，所述调节螺杆中部设有截面为多边形的夹持部。

前述的桁片式组合桥梁钢拱架，所述夹持部两端各设有1个竖向安装片，每个竖向安装片上各设有1个向调节螺杆头端伸出的水平横杆，水平横杆头端与调节螺杆头端平齐，水平横杆上设有刻度。

前述的桁片式组合桥梁钢拱架，所述拱脚节段包括有2根斜向设置的拱脚节段上弦杆，2根拱脚节段上弦杆的头端均与1个一字型阳连接头连接，2根拱脚节段上弦杆尾部各与1块弧形钢板连接，每块弧形钢板还连接有1根向下伸出的拱脚节段下弦杆，拱脚节段下弦杆的头端各与1个U型阴连接头或一字型阳连接头连接，拱脚节段上、下弦杆之间经拱脚节段竖杆进行连接，拱脚节段上弦杆之间，以及拱脚节段下弦杆之间各经拱脚节段横杆进行连接。

前述的桁片式组合桥梁钢拱架，所述平联装置由平联横杆、平联纵杆、平联竖杆以及平联斜杆相互连接而成。

前述的桁片式组合桥梁钢拱架，所述拱顶节段、标准段、加强节段、拱脚节段以及平联装置均由各种型钢搭建而成，型钢均选用方钢。

前述的桁片式组合桥梁钢拱架，钢拱架断面为梯形结构。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明将现有的节段结构由方形调整为三角形结构，三角形结构的节段在运输过程中可以上、下反向交错堆放，方便运输，而且可以提高运输能力；三角形结构的节段上小下大，受力更加符合拱架受力特点，从而使得最终拼装得到的钢拱架材料利用率更高、稳定性更好，而整个钢拱架断面为梯形结构，结合拱架受力特点，充分合理利用上、下弦材料，从而进一步地提高了整体拱架的利用率；当需要调整整体拱架弧度时，只需要使用工具夹持住夹持部带动调节螺杆旋转即可，而弧度的调整量，可以通过观察水平横杆上的刻度了解调节螺杆伸入套筒中的长度，从而实现精准调节，所有的型钢均选用方钢，使得拱架的抗变形能力更好，从而增大单个拱架的跨径，可在现有的跨径基础上增大25米。

从下表可知，本发明的拱架单位重量较之其它拱架更轻，运输和拼装更加方便，跨径更大。

综合而言，本发明的钢拱架具有节段运输方便，运输效率较高，整体结构稳定性更好，材料利用率高，符合拱架受力特点，跨径更大，可快速精准地调整拱架弧度的优点。

表1：本发明拱架与其他拱架参数对比

表2：本发明拱架施工工艺与其他施工工艺技术综合参数性能对比

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为附图1的剖视结构示意图；

附图3为单个标准节段的结构示意图；

附图4为附图3的断面结构示意图；

附图5为附图3的A-A向俯视结构示意图；

附图6为附图3的B-B向俯视结构示意图；

附图7标准节段与平联装置的连接结构示意图；

附图8为附图7的A-A向俯视结构示意图；

附图9为附图7的B-B向俯视结构示意图；

附图10为拱脚节段的结构示意图；

附图11为附图10的A-A向结构示意图；

附图12为附图10的B-B向结构示意图；

附图13为附图10的C-C向结构示意图；

附图14为附图1的局部结构示意图；

附图15为标准节段上弦杆相互之间的连接结构示意图；

附图16为弧度调节装置的结构示意图；

附图标记：1-拱顶节段，2-标准段，3-拱脚节段，31-拱脚节段上弦杆，32-弧形钢板，33-拱脚节段下弦杆，34-拱脚节段竖杆，35-拱脚节段横杆，4-临时拱座，5-标准节段，51-标准节段上弦杆，52-标准节段下弦杆，53-竖腹杆，54-斜腹杆，55-标准节段横杆，56-标准节段纵杆，6-销钉，7-弧度调节装置，71-套筒，72-螺纹孔，73-调节螺杆，74-夹持部，75-竖向安装片，76-水平横杆，8-U型阴连接头，9-一字型阳连接头，10-平联横杆，11-平联纵杆，12-平联竖杆，13-平联斜杆，14-加强节段。

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，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例：一种桁片式组合桥梁钢拱架，如附图1-16所示，包括有位于正中的拱顶节段1，沿长度方向，拱顶节段1左、右两侧分别与标准段2连接，标准段2的最后一节与加强节段14连接，加强节段14的另一端与三角形的拱脚节段3连接，加强节段14的另一端与三角形的拱脚节段3连接，拱脚节段3另一端活动安装在临时拱座4上，临时拱座4设置在临时拱座基础上，标准段2由有限个标准节段5相互连接而成；沿宽度方向，多个拱顶节段1、标准节段5、加强节段14以及拱脚节段3各自之间经平联装置连接，拱顶节段1、标准节段5以及加强节段14的断面均为三角形结构。通过将拱顶节段1、标准节段5以及加强节段14设置三角形结构，这样的设置可以使得节段在加工厂拼装完毕后，将上、下两层的节段相向交错重叠在一起，这样可以更好地利用车体的空间，可以提高运输能力，同时节段之间相互挤压压紧，与车体之间不会留有间隙，运输过程中不会左右晃动，运输更加安全、可靠。而且三角形结构的节段由于其下大上小的特征，受力更加符合拱架受力特点。拱顶节段1与标准节段5、以及标准节段5相互之间，还有标准节段5与加强节段14，加强节段14与拱脚节段3，再有拱脚节段3与临时拱座4之间的连接方式可使用现有的钢拱架的连接方式进行连接。

每个标准节段5包括有1根标准节段上弦杆51，标准节段上弦杆51下方为2根标准节段下弦杆52，上、下弦杆之间经竖腹杆53和斜腹杆54相互连接，2根标准节段下弦杆52之间经标准节段横杆55和标准节段纵杆56相互连接，标准节段上弦杆51两头端均设有U型阴连接头8，每根标准节段下弦杆52一端设有U型阴连接头8，另一端设有一字型阳连接头9，U型阴连接头8和一字型阳连接头9上均设有销孔。标准节段5的侧面为等腰三角形结构。

沿钢拱架的长度方向，当2个标准节段5相互连接时，其中一个标准节段5的标准节段下弦杆52上的U型阴连接头8和另外一个标准节段5的标准节段下弦杆52上的一字型阳连接头9相互卡接后经销钉6穿入两者的销孔后进行连接，而2个标准节段5的标准节段上弦杆51之间经弧度调节装置7进行连接，弧度调节装置7包括有2个套筒71，套筒71内设有螺纹孔72，2个套筒71的螺纹孔72旋向相反，每个套筒71未设置螺纹孔72的头端各设有1个一字型阳连接头9，还包括有1根调节螺杆73，调节螺杆73两头端设有旋向相反的螺纹。弧度调节装置7与标准节段5连接过程中，首先通过销钉6穿过标准节段上弦杆51的U型阴连接头8的销孔，和套筒71上的一字型阳连接头9的销孔，从而将标准节段上弦杆51与套筒71连接在一起，然后再2个套筒71的螺纹孔72中拧入调节螺杆73，由于2个套筒71的螺纹孔72的旋向相反，而且调节螺杆73两头端设有旋向相反的螺纹，故调节螺杆73向一个方向旋转时，即可同时拧入2个套筒71的螺纹孔72中。通过以上方式即可将2个标准节段5连接在一起。当需要调整钢拱架的弧度时候，只需要转动调节螺杆73使得其在螺纹孔72中的长度发生改变，调节螺杆73长度改变时候，标准节段5绕标准节段下弦杆52之间的连接销钉6转动，从而实现弧度的调整。

所述拱顶节段1、加强节段14的结构与标准节段5相同，拱顶节段1、加强节段14分别与标准节段5之间的连接方式与标准节段5相互之间的连接方式相同。

所述调节螺杆73中部设有截面为多边形的夹持部74，该设置的好处在于可以方便使用工具夹持住夹持部74，从而方便旋转。比如夹持部74设计为六边形，使用扳手卡住该夹持部74，即可方便带动调节螺杆73旋转。

所述夹持部74两端各设有1个竖向安装片75，每个竖向安装片75上各设有1个向调节螺杆73头端伸出的水平横杆76，水平横杆76头端与调节螺杆73头端平齐，水平横杆76上设有刻度，其中零刻度设置在与调节螺杆73头端平齐的水平横杆76头端。这样的好处在于，调节螺杆73伸入至螺纹孔72的距离是多少，可以通过观察套筒71表面竖直对应在水平横杆76上的刻度得知，该刻度即为调节螺杆73伸入至螺纹孔72中的深度。当整个钢拱架连接完毕后，当需要进行弧度调整时候，首先先计算每一根调节螺杆73的调整值，调整值确定后，工人即可观察水平横杆76上现目前套筒71表面对应的刻度，结合调整值，即可知道调整后对应的刻度是多少，这样即可实现调节螺杆73的精准快速调节。再此之前的调整方式为，通过计算旋转调节螺杆73每周对应的伸缩长度，来计算应旋转调节螺杆73多少周，根据周数来进行调整，这样的不好之处在于，调整距离无法直观观察，调整过程中若工人忘记自己旋转了多少周，则会使得调整出现较大误差。

所述拱脚节段3包括有2根斜向设置的拱脚节段上弦杆31，2根拱脚节段上弦杆31的头端均与1个一字型阳连接头9连接，2根拱脚节段上弦杆31尾部各与1块弧形钢板32连接，每块弧形钢板32还连接有1根向下伸出的拱脚节段下弦杆33，拱脚节段下弦杆33的头端各与1个U型阴连接头8或一字型阳连接头9连接，拱脚节段上、下弦杆之间经拱脚节段竖杆34进行连接，拱脚节段上弦杆31之间，以及拱脚节段下弦杆33之间各经拱脚节段横杆35进行连接。其中弧形钢板32用于与临时拱座4进行连接，连接方式与现有的拱脚节段连接方式相同，故不在赘述。而拱脚节段3的拱脚节段上弦杆31和拱脚节段下弦杆33分别对应连接加强节段14的加强节段上弦杆和加强节段下弦杆，具体的连接方式与标准节段5的标准节段下弦杆52之间的连接方式相同，都是通过销钉6穿过U型阴连接头8和一字型阳连接头9的销孔从而将拱脚节段上弦杆31与加强节段上弦杆连接在一起，拱脚节段下弦杆33与加强节段下弦杆之间也是如此的连接方式。

所述平联装置由平联横杆10、平联纵杆11、平联竖杆12以及平联斜杆13相互连接而成。其中拱顶节段1、标准节段5和加强节段14平面上的上、下平联装置由平联横杆10、平联纵杆11以及平联斜杆13相互连接构成，而竖立面的竖向平联装置由平联横杆10、平联竖杆12以及平联斜杆13相关连接构成。而拱脚节段3的上弦杆平联装置由平联横杆10、平联纵杆11以及平联斜杆13相互连接而成，而拱脚节段3的下弦杆平联装置由平联横杆10、平联竖杆12以及平联斜杆13相互连接而成，而竖立面的竖向平联装置由平联横杆10、平联竖杆12以及平联斜杆13相关连接构成。而竖立面的竖向平联装置均为梯形结构，上大下小，卡接在2个节段之间。平联装置与各个节段之间的连接方式，与现有的钢标准节段与平联装置连接方式相同。

所述拱顶节段1、标准段2、加强节段14、拱脚节段3以及平联装置均由各种型钢搭建而成，型钢均选用方钢。现有的钢拱架均是使用角钢拼接而成，由于角钢只存在两个边，两个边受力后容易变形，而方钢四个边相互连接在一起，故其抗变形能力更强，使得钢拱架最终搭建的跨径更大。

钢拱架断面为梯形结构。2个三角形节段之间连接1个倒梯形结构的平联装置，钢拱架断面依照此法进行连接，最终形成梯形结构的侧面。梯形结构较之现有的方形结构稳定性更好。

Claims (4)

1.一种桁片式组合桥梁钢拱架，其特征在于：包括有拱顶节段（1），沿长度方向，拱顶节段（1）左、右分别与标准段（2）连接，标准段（2）的最后一节与加强节段（14）连接，加强节段（14）的另一端与三角形的拱脚节段（3）连接，拱脚节段（3）另一端安装在临时拱座（4）上，标准段（2）由多个标准节段（5）相互连接而成；沿宽度方向，多个拱顶节段（1）、标准节段（5）、加强节段（14）以及拱脚节段（3）各自之间经平联装置连接，拱顶节段（1）、标准节段（5）以及加强节段（14）的断面均为三角形结构；

每个标准节段（5）包括有1根标准节段上弦杆（51），标准节段上弦杆（51）下方为2根标准节段下弦杆（52），上、下弦杆之间经竖腹杆（53）和斜腹杆（54）相互连接，2根标准节段下弦杆（52）之间经标准节段横杆（55）和标准节段纵杆（56）相互连接，标准节段上弦杆（51）两头端均设有U型阴连接头（8），标准节段下弦杆（52）一端设有U型阴连接头（8），另一端设有一字型阳连接头（9），U型阴连接头（8）和一字型阳连接头（9）上均设有销孔；

长度方向，2个标准节段相互连接时，标准节段下弦杆（52）上的U型阴连接头（8）和一字型阳连接头（9）相互卡接后经销钉（6）进行连接，标准节段上弦杆（51）之间经弧度调节装置（7）进行连接，弧度调节装置（7）包括有2个套筒（71），套筒（71）内设有螺纹孔（72），2个套筒（71）的螺纹孔（72）旋向相反，套筒（71）头端各设有1个一字型阳连接头（9），还包括有1根调节螺杆（73），调节螺杆（73）两头端设有旋向相反的螺纹；

所述调节螺杆（73）中部设有截面为多边形的夹持部（74），所述夹持部（74）两端各设有1个竖向安装片（75），每个竖向安装片（75）上各设有1个向调节螺杆（73）头端伸出的水平横杆（76），水平横杆（76）头端与调节螺杆（73）头端平齐，水平横杆（76）上设有刻度；

所述平联装置由平联横杆（10）、平联纵杆（11）、平联竖杆（12）以及平联斜杆（13）相互连接而成；

钢拱架断面为梯形结构。

2.根据权利要求1所述的桁片式组合桥梁钢拱架，其特征在于：所述拱顶节段（1）和加强节段（14）的结构与标准节段（5）相同。

3.根据权利要求1所述的桁片式组合桥梁钢拱架，其特征在于：所述拱脚节段（3）包括有2根斜向设置的拱脚节段上弦杆（31），2根拱脚节段上弦杆（31）的头端均与1个一字型阳连接头（9）连接，2根拱脚节段上弦杆（31）尾部各与1块弧形钢板（32）连接，每块弧形钢板（32）还连接有1根向下伸出的拱脚节段下弦杆（33），拱脚节段下弦杆（33）的头端各与1个U型阴连接头（8）或一字型阳连接头（9）连接，拱脚节段上、下弦杆之间经拱脚节段竖杆（34）进行连接，拱脚节段上弦杆（31）之间，以及拱脚节段下弦杆（33）之间各经拱脚节段横杆（35）进行连接。

4.根据权利要求1所述的桁片式组合桥梁钢拱架，其特征在于：所述拱顶节段（1）、标准段（2）、加强节段（14）、拱脚节段（3）以及平联装置均由各种型钢搭建而成，型钢均选用方钢。