CN109208458B - 一种利用拉力增重的桥梁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用拉力增重的桥梁，包括桥墩和梁体，还包括配重架，配重架上有平行于梁体长度方向的转轴，转轴上有齿轮和置于齿轮端面外侧并与齿轮同轴设置的螺母，螺母与转轴经螺纹连接；梁体上有置于梁体下方的竖杆，竖杆置于齿轮上方，竖杆的下端与螺母经连杆铰接；桥墩上有竖向设置的挡板，挡板的下端与桥墩铰接，挡板上有与齿轮啮合的圆弧形齿条，当圆弧形齿条随挡板转动时，齿轮在圆弧形齿条的啮合作用下产生转动；桥墩上有置于挡板上方水平设置的可滑动的滑杆，滑杆的一端有置于挡板左侧的锁止挡块，滑杆的另一端与桥墩经拉簧连接，在拉簧的拉力作用下，挡板被锁止挡块挡止于桥墩上保持竖直。

Description

一种利用拉力增重的桥梁

技术领域

本发明涉及桥梁建筑领域，特别是一种利用拉力增重的桥梁。

背景技术

桥梁的稳定性是桥梁安全的保证，正常使用时桥梁的稳定性不会存在较大安全隐患，但是，在诸如强风或暴雨导致水位急剧上涨、水流湍急等类似的意外情况发生时，桥梁所受到的冲击力极有可能超出设计强度，使得桥梁发生坍塌危险，不仅影响车辆通行，还会带来较大经济损失，甚至会造成人员伤亡；尤其是强风和降雨多发地带或沿海地带，山洪、泥石流等地质性灾害以及河流水位上涨都会对桥梁安全产生威胁。

上述情况发生时，不仅会对桥墩部位产生冲击，水位较高时还会对梁体造成冲刷，使得桥身产生偏移或断裂，特别是对一些轻质桥梁如钢结构桥、浮桥等，影响尤为显著；而为了在上述情况发生时保持桥梁良好的稳定性，相关人员常采取重物压桥的方式对桥梁的整体稳定性进行紧急应对，如将多辆满载卡车或火车车厢等开到桥上，或在桥上堆积沙袋等，这种增加重量的方法可以使梁体与桥墩以及桥墩与地面之间的挤压力增大，一方面增加了彼此间的摩擦力，同时也迅速增加了桥梁本身的惯性势能，使其在受到冲击时可以更好地保持稳定，避免局部或整体产生位移。

尽管该方法尚不能从根本解决桥梁的安全问题，但是用于应对紧急情况，不失为一种简单快速的保障方法；而该方法存在的缺陷也较为明显：一是需要借助设备和人员进行辅助操作，二是需要耗费较长时间来完成实施过程，显然这对现场人员来说存在极大的安全隐患，一旦实施过程中发生意外，将会造成更多不必要的财产损失和人员伤亡；因此，应将这一方法与桥梁本身进行融合，以获得更安全、更快捷的应急使用效果。

发明内容

针对上述情况，为弥补现有技术所存在的技术不足，本发明提供一种利用拉力增重的桥梁，以解决现有桥梁对冲击力抵御不足及无法安全、及时应对紧急情况的问题。

其解决的技术方案是：包括桥墩和梁体，还包括配重架，配重架上有置于梁体下方且平行于梁体长度方向的转轴，转轴上有齿轮和置于齿轮端面外侧并与齿轮同轴设置的螺母，螺母与转轴经螺纹连接；所述的梁体上有置于梁体下方的竖杆，竖杆置于齿轮上方，竖杆的下端与螺母经连杆铰接；所述的桥墩上有竖向设置的挡板，挡板的下端与桥墩经平行于转轴长度方向的轴线铰接，挡板上有与齿轮啮合的圆弧形齿条，当圆弧形齿条随挡板转动时，齿轮在圆弧形齿条的啮合作用下产生转动；所述的桥墩上有置于挡板上方水平设置的可滑动的滑杆，滑杆的一端有置于挡板左侧的锁止挡块，滑杆的另一端与桥墩经拉簧连接，在拉簧的拉力作用下，滑杆带动锁止挡块向右滑动使挡板被锁止挡块挡止于桥墩上保持竖直。

本发明操作便捷，通过浮箱和流体压力的配合来实现挡板的适时开启控制，进而经转轴、螺母和连杆的联动作用实现竖杆的拉紧，将配重架上的物体或河床的重量增加至梁体上以实现增重，不需要手动干预即可完成自动稳定操作，既有效解决了紧急情况下桥梁的及时稳定，又避免了现场操作存在的安全风险；同时，本发明不需依赖于其他物资、设备和能源，节省了大量成本。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的右视图。

图3为本发明的A-A剖面示意图。

图4为本发明的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1至图4给出，本发明包括桥墩1和安装于桥墩1上的梁体2，还包括配重架3，配重架3上有置于梁体2下方且平行于梁体2长度方向的转轴4，转轴4上有齿轮5和置于齿轮5端面外侧并与齿轮5同轴设置的螺母6，螺母6与转轴4经螺纹连接，当转轴4转动时，螺母6可在螺纹传动作用下靠近或远离齿轮5；所述的梁体2上有置于梁体2下方的竖杆7，竖杆7置于齿轮5上方，竖杆7的下端与螺母6经连杆8铰接，当螺母6在螺纹传动作用下做远离齿轮5的移动使连杆8的角度改变时，竖杆7与转轴4之间的距离变小使配重架3产生向上移动，从而将配重架3的重量增加至梁体2上；所述的桥墩1上有竖向设置的挡板9，挡板9的下端与桥墩1经平行于转轴4长度方向的轴线铰接使挡板9的上端可向桥墩1的一侧也即向左转动，挡板9上有与齿轮5啮合的圆弧形齿条10，圆弧形齿条10的分度圆与挡板9的铰接轴线同轴设置，当圆弧形齿条10随挡板9转动时，齿轮5在圆弧形齿条10的啮合作用下产生转动；所述的桥墩1上有置于挡板9上方的垂直于挡板9并可沿自身长度方向滑动的滑杆11，滑杆11的一端有置于挡板9上弧形齿条10的相对一侧也即挡板9左侧的锁止挡块12，滑杆11的另一端与桥墩1经拉簧连接，在拉簧的拉力作用下，滑杆11带动锁止挡块12向挡板9另一侧方向也即向右滑动使挡板9被锁止挡块12挡止于桥墩1上保持竖直，在不受外力时挡板9无法向桥墩1的一侧也即向左转动。

作为优选，所述的桥墩1上有竖向滑动的浮箱13，浮箱13上有置于浮箱13上方的顶杆14，顶杆14上端有止动块15，所述的滑杆11上有与止动块15对应的直杆16，直杆16受到止动块15的阻挡使滑杆11无法向锁止挡块12所在一侧也即左侧滑动，当浮箱13向上滑动时，止动块15随之向上移动而与直杆16错位并分离，直杆16不再受到止动块15的阻挡，此时在外力作用下，滑杆11可向锁止挡块12所在一侧也即向左滑动。

作为优选，所述的齿轮5与转轴4之间经单向轴承17同轴连接，单向轴承的单向动力传递特性可避免齿轮5受到水流冲击后带动转轴4产生反转导致梁体2受到的拉力减小或消失。

作为优选，所述的螺母6和连杆8分别有两个并对称设置于齿轮5的两个端面外侧，两个螺母6与转轴4分别经旋向相反的螺纹连接，当转轴3转动时，两个螺母6在螺纹传动作用下做相近或远离的移动。

作为优选，所述的梁体2上有置于梁体2下方的连接块18，连接块18置于齿轮5上方，竖杆7的上端有凸缘19，连接块18上有与凸缘19匹配的容置滑槽20，凸缘19置于容置滑槽20内，容置滑槽20内有置于凸缘19下方的支撑弹簧21，支撑弹簧21的两端分别与凸缘19和容置滑槽20的下端面接触，通过对支撑弹簧21的选择和设定，可以对梁体2受到的拉力值范围进行设定。

作为优选，所述的转轴4的两个端面分别开设有与转轴4同轴的花键槽22，桥墩1上有与花键槽22对应的让位孔23，通过花键槽22可控制转轴4的转动，便于转轴4的复位操作。

本发明正常使用时与普通桥梁无异，桥墩1用于支撑梁体2，梁体2用于车辆和行人的通行；对于各传动部件的安装，可采用在桥墩1上预留安装孔位，而后将各传动部件根据彼此间的连接关系依次安装于桥墩1上的方法，或采用将各传动部件预安装于一箱体中，而后根据实际需求选择合适的安装方式将箱体安装于桥墩1上，如：1）将箱体预装在桥墩1的钢筋架上，而后进行混凝土浇筑；2）采用钢结构与混凝土混合式桥墩，将箱体或上述各传动部件直接安装于钢结构部分；3）采用薄壁空心式桥墩，将箱体或上述各传动部件直接预装于空心桥墩内；4）为了便于后期维修维护，还可将箱体悬挂固定于桥墩1的外侧；无论选择何种安装方式，只需保证水流可流经挡板9且浮箱13可随水位升降即可；根据河道宽度和实际使用需要设置合理数量的桥墩1，将梁体2固定于桥墩1上，同时根据实际使用需求选择重量合适的物体如金属块、沙袋等固定于配重架3上，并确保配重架3稳定地置于河床上而不会因水流冲刷产生水平位移即可；而为了使配重架3可靠工作，可对其采取包括但不限于下述多种实施方法使其稳定置于河床上如：a）使配重架3与桥墩1竖向滑动连接；b）在河床底部设置与配重架3匹配的沉井，将配重架3置于沉井底部并使其可在该沉井内上下滑动；c）将配重架3固定连接在河床上或埋入河床地下深处。

参考附图1，当河流水位较低时，水流不与挡板9接触或不产生较大面积接触，浮箱13也不与水面接触，因此，挡板9不产生转动，浮箱13不产生上浮，相应地其余各部件也不会产生运动。

当河流水位上涨、水压增大时，挡板9受到水流的冲击而产生逆时针转动趋势，但由于锁止挡块12的挡止作用，挡板9无法转动；随着水位的不断上涨，浮箱13与水面接触并受到浮力而上浮，止动块15随即向上滑动并与直杆16错位分离，直杆16不再受到止动块15的阻挡，在挡板9逆时针转动趋势的压力下，锁止挡块12向左移动并带动滑杆11和直杆16向左滑动，由于锁止挡块12为水平直线移动，而挡板9为转动，因此锁止挡块12移动一定距离后即不再与挡板9的上端接触，挡板9不再受到锁止挡块12的阻挡而继续逆时针转动。

当挡板9逆时针转动时，圆弧形齿条10随之转动并带动齿轮5顺时针转动，转轴4在单向轴承17的传动作用下随齿轮5同步转动；参考附图3，转轴4的转动使螺母6与转轴4之间产生螺纹传动，螺母6向远离齿轮5的方向移动并经连杆8拉动竖杆7产生向下的拉力并压缩支撑弹簧21，从而将配重架3上拉使梁体2增加重量，对应于上述对配重架3采取的不同的实施方法，梁体2上的实际增重情况有所不同：a）梁体2上增加的是配重架3及固定于配重架3上的物体的重量，因此可通过选择适当重量的物体来获得预期的增重效果；b）梁体2上增加的同样是配重架3的重量，但该情况下配重块3不提升时对桥墩1不产生影响，有效减轻桥墩1的负载；c）梁体2上增加的是竖杆7承受的拉力，可间接理解为将一定重量的河床拉向梁体2，该情况下需通过选择和设定支撑弹簧21的劲度系数或采用拉力传感器确定具体增重效果。

尽管上述不同情况下梁体2上产生的增重效果有所区别，但都实现了增重操作，起到了稳定桥梁的效果，根据不同的使用环境和地质特点进行合理选用即可。

当圆弧形齿条10的轮齿与齿轮5全部啮合完毕后，挡板9继续逆时针转动直至其上端与河床接触，此时齿轮5不再受到传动力，该状态下达到设定的最大增重效果；但是，由于水流对齿轮5的不规则冲击，齿轮5必然会在水流的冲击力作用下产生转动，其正转即附图1所对应的顺时针转动会使竖杆7的拉力进一步增加，而一旦齿轮5反转，则会使竖杆7的拉力减小，将会影响梁体2的增重效果；为解决这一问题，本发明中采用单向轴承17将转轴4和齿轮5连接，旨在使齿轮5反转时，转轴4与齿轮5之间不产生动力传递，避免竖杆7的拉力减小或消失对增重效果产生影响。

当上述紧急状态解除后，河流水位下降、压力减小，此时不需要继续对桥梁进行增重，故应对螺母6和竖杆7进行复位：将与花键槽22匹配的花键扳手如六角扳手等插入让位孔23内并使其与花键槽22啮合，转动扳手使转轴4反转即可使螺母6向靠近齿轮5方向移动并使连杆8对竖杆7的拉力逐渐减小直至消失，相应地竖杆7对梁体2的拉力也减小并消失，桥梁恢复正常使用；此外，还需将锁止挡块12向外拉出并将挡板9顺时针转动使其复位，此时齿轮5与圆弧形齿条10再次啮合而产生反转，但由于该转动方向时单向轴承17不产生动力传递，故挡板9的复位转动对竖杆7的拉力不产生影响；当挡板9恢复竖直状态后松开锁止挡块12，滑杆11在拉簧的拉力作用下带动锁止挡块12复位滑动，直杆16也随之滑动至止动块15右侧，止动块15在浮箱13的自身重力作用下向下滑动至与直杆16水平对应，从而实现挡板9的位置锁定，以便于下次使用。

本发明结构巧妙，操作简单，通过水位高度变化对浮箱的影响和流体压力变化对挡板的影响综合控制挡板的适时开启，进而经转轴、螺母和连杆的联动作用实现竖杆的拉紧，将配重架上的物体或河床的重量增加至梁体上以实现增重，不需要手动干预即可完成自动稳定操作，不仅有效解决了紧急情况下对桥梁的及时维稳，且有效替代了现有通过外部设备和人力进行压桥的操作方式，既极大限度地保障了桥梁的稳定性，又避免了现场操作存在的安全风险。

同时，本发明采用置于配重架上的物体或河床作为增重物，不需要投入其他物资和设备，节省了大量成本，且实施过程中利用了水流的压力来驱动竖杆产生拉力，不需借助于电力、液压等常见能源，可防止水流对电缆、油路等造成破坏而导致增重过程中断或带来更大的安全风险。

Claims (6)

1.一种利用拉力增重的桥梁，包括桥墩（1）和梁体（2），其特征在于，还包括配重架（3），配重架（3）上有平行于梁体（2）长度方向的转轴（4），转轴（4）上有齿轮（5）和置于齿轮（5）端面外侧并与齿轮（5）同轴设置的螺母（6），螺母（6）与转轴（4）经螺纹连接；所述的梁体（2）上有置于梁体（2）下方的竖杆（7），竖杆（7）置于齿轮（5）上方，竖杆（7）的下端与螺母（6）经连杆（8）铰接；所述的桥墩（1）上有竖向设置的挡板（9），挡板（9）的下端与桥墩（1）铰接，挡板（9）上有与齿轮（5）啮合的圆弧形齿条（10），当圆弧形齿条（10）随挡板（9）转动时，齿轮（5）在圆弧形齿条（10）的啮合作用下产生转动；所述的桥墩（1）上有置于挡板（9）上方水平设置的可滑动的滑杆（11），滑杆（11）的一端有置于挡板（9）一侧的锁止挡块（12），滑杆（11）的另一端与桥墩（1）经拉簧连接，在拉簧的拉力作用下，挡板（9）被锁止挡块（12）挡止于桥墩（1）上保持竖直。

2.根据权利要求1所述的一种利用拉力增重的桥梁，其特征在于，桥墩（1）上有竖向滑动的浮箱（13），浮箱（13）上有置于浮箱（13）上方的顶杆（14），顶杆（14）上端有止动块（15），所述的滑杆（11）上有与止动块（15）对应的直杆（16），直杆（16）受到止动块（15）的阻挡使滑杆（11）无法滑动，当浮箱（13）向上滑动时，止动块（15）随之向上移动而与直杆（16）错位并分离，直杆（16）不再受到止动块（15）的阻挡。

3.根据权利要求1所述的一种利用拉力增重的桥梁，其特征在于，齿轮（5）与转轴（4）之间经单向轴承（17）同轴连接。

4.根据权利要求1所述的一种利用拉力增重的桥梁，其特征在于，螺母（6）和连杆（8）分别有两个并对称设置于齿轮（5）的两个端面外侧，两个螺母（6）与转轴（4）分别经旋向相反的螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种利用拉力增重的桥梁，其特征在于，梁体（2）上有置于梁体（2）下方的连接块（18），连接块（18）置于齿轮（5）上方，竖杆（7）的上端有凸缘（19），连接块（18）上有与凸缘（19）匹配的容置滑槽（20），凸缘（19）置于容置滑槽（20）内，容置滑槽（20）内有置于凸缘（19）下方的支撑弹簧（21），支撑弹簧（21）的两端分别与凸缘（19）和容置滑槽（20）的下端面接触。

6.根据权利要求1所述的一种利用拉力增重的桥梁，其特征在于，转轴（4）的两个端面分别开设有花键槽（22），桥墩（1）上有与花键槽（22）对应的让位孔（23）。

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