CN112160229A - 一种应急可展斜拉桥梁及其自架设施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种应急可展斜拉桥梁及其自架设施工方法，该斜拉桥梁包括可伸缩的主梁结构、主塔结构和运输平台；运输平台、主梁结构和主塔结构连接于一平台销轴；主梁结构上设置一用于驱动主梁结构收放的第一驱动锁定装置；主塔结构和主梁结构之间设有若干斜拉索；每根斜拉索的一端均绕附于主塔结构上的第一导向轮后与第二驱动锁定装置连接，另一端均与主梁结构铰接于一点；主塔结构和运输平台之间设有一背索；背索的一端与主塔结构铰接，另一端绕附于运输平台上的第二导向轮后与第三驱动锁定装置连接；背索和斜拉索位于主塔结构的两侧。本发明的可展斜拉桥具有跨越能力大、承载能力高、跨度可调、自架设施工便捷、机动性能高的优点。

Description

一种应急可展斜拉桥梁及其自架设施工方法

技术领域

本发明属于土木工程技术领域交通运输方面，涉及应急救援桥梁技术，尤其涉及一种应急可展斜拉桥梁及其自架设施工方法。

背景技术

在应急救援期内，交通系统承担着重要运输任务，支援灾区的人力、物力资源急需运往灾区，重伤员急需转运到轻灾区、非灾区治疗，必须全力抢通。交通系统的应急恢复对应急装备提出了高机动性、高承载力的要求。传统应急装备采用贝雷片拼装成结构，具有可拆装、高承载等优点，但其零部件多、单件重量大、无法整体投送、需要吊装设备，严重影响了装备的机动性能，不满足应急抢险救灾对应急桥梁的要求。

目前已经出现了一些应急可展桥梁，但其结构形式多为梁桥和拱桥，而且需要额外的起重设备辅助架设，尚未出现设置有斜拉索、主塔、背索的可展斜拉桥结构形式以及无需吊装设备的自架设施工方法。为此，设计一种新型的应急可展斜拉桥及其自架设的施工方法对于丰富和发展应急可展桥梁具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应急可展斜拉桥梁及其自架设施工方法，该可展斜拉桥梁具有跨越能力大、承载能力高、跨度可调、自架设施工便捷、机动性能高的优点。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种应急可展斜拉桥梁，包括可伸缩的主梁结构、主塔结构和运输平台；

所述运输平台的一端连接于一平台销轴，所述主梁结构的一端铰接于所述平台销轴；所述主塔结构的一端连接于所述平台销轴；

所述主梁结构上设置一用于驱动所述主梁结构收放的第一驱动锁定装置；

所述主塔结构和主梁结构之间设有若干斜拉索；每根所述斜拉索的一端均绕附于主塔结构上的第一导向轮后与第二驱动锁定装置连接，另一端均与主梁结构铰接于一点；

所述主塔结构和运输平台之间设有一背索；所述背索的一端与主塔结构铰接，另一端绕附于运输平台上的第二导向轮后与第三驱动锁定装置连接；所述背索和斜拉索位于所述主塔结构的两侧。

优选地，所述主梁结构包括M榀可展剪式梁结构，其中M≥2，所述可展剪式梁结构由首端部半剪式单元、N组标准剪式单元和尾端部半剪式单元依次铰接而成；

所述首端部半剪式单元由两个等长的链杆通过所述平台销轴铰接而成；

所述尾端部半剪式单元由两个等长的链杆通过一滑动铰支座铰接而成；

所述标准剪式单元由两个等长的剪叉杆件通过中销轴连接而成；

相邻两榀可展剪式梁结构之间通过横向连接杆模块连接。

优选地，组成所述标准剪式单元的剪叉杆件包括中销轴铰接剪叉杆件和中销轴固结剪叉杆件；

所述中销轴铰接剪叉杆件上固结上销轴、下销轴；所述上销轴、中销轴和下销轴依次设置；

所述中销轴铰接剪叉杆件与一相邻的中销轴固结剪叉杆件之间通过所述下销轴铰接、与另一相邻的中销轴固结剪叉杆件之间通过所述上销轴铰接；

所述中销轴固结剪叉杆件与一相邻的中销轴铰接剪叉杆件之间通过相邻中销轴铰接剪叉杆件上的上销轴铰接、与另一相邻的中销轴铰接剪叉杆件之间通过相邻中销轴铰接剪叉杆件上的下销轴铰接。

优选地，所述横向连接杆模块包括若干横杆，所述横杆的一端均固结于一榀可展剪式梁结构的标准剪式单元上，另一端固结于另一榀可展剪式梁结构的标准剪式单元上。

优选地，所述横向连接杆模块还包括倾斜设置的斜向撑杆；所述斜向撑杆位于同一组中销轴固结剪叉杆件所在的平面内；所述同一组中销轴固结剪叉杆件由相邻两榀可展剪式梁结构中的中销轴固结剪叉杆件构成；

所述斜向撑杆的一端固结于所述中销轴固结剪叉杆件，另一端固结于与中销轴固结的所述横杆。

优选地，所述主塔结构包括2个塔柱和连接所述塔柱的塔横梁；两个所述塔柱结构的底部分别与所述平台销轴固结。

优选地，所述运输平台包括一刚架结构，所述刚架结构包括通过平台横梁连接的两个平台梁结构；所述平台梁结构的端部与所述平台销轴铰接；所述平台梁结构的底部设置车轮和可伸缩的支撑柱；所述支撑柱固定安装于所述平台梁结构；所述平台梁结构上设置所述第二导向轮。

一种应急可展斜拉桥的自架设施工方法，基于所述的应急可展斜拉桥梁，包括以下步骤：

S1：固定运输平台；

S2：启动第一驱动锁定装置以展开主梁结构，同时通过第二驱动锁定装置放长斜拉索；当主梁结构的展开长度达到预设值且主梁结构的纵轴线与主塔结构之间的夹角形成预设角度时，通过第一驱动锁定装置固定主梁结构，并通过第二驱动锁定装置固定斜拉索；

S3：通过第三驱动锁定装置放长背索，主梁结构及主塔结构构成的整体在重力作用下绕平台销轴向跨越侧旋转，在滑动铰支座到达预设位置后，通过第三驱动锁定装置固定背索；

S4：在主梁结构的首端部与地面之间、主梁结构的尾端部与地面之间均布设桥头搭板；在主梁结构的上端面布设桥面系。

与现有技术相比，本发明的优点为：

（1）该可展斜拉桥采用斜拉索给主梁结构提供弹性支承，可较大幅度降低主梁结构的受力，实现跨越能力强、承载能力大的目标。

（2）桥面系与主梁结构分开布置，可实现主梁跨度在一定范围内可调，具有较强的跨越适应能力。

（3）采用主塔结构与主梁结构联动折展，可实现结构自架设，无需吊装设备，提高了应急桥梁整体机动性能。

附图说明

图1为本发明实施例一的应急可展斜拉桥梁的侧视图；

图2（a）为1中两榀可展剪式梁结构中间三组标准剪式单元之间的连接关系图；

图2（b）为图2（a）中中组标准剪式单元的结构图；

图3为本发明实施例一的应急可展斜拉桥梁的自架设施工方法中，处于未展开前的固定状态工序示意图；

图4为本发明实施例一的应急可展斜拉桥梁的自架设施工方法中，第一驱动锁定装置展开主梁结构及第二驱动锁定装置放长斜拉索的工序示意图；

图5为本发明实施例一的应急可展斜拉桥梁的自架设施工方法中，第三驱动锁定装置放长背索、主梁结构及主塔结构构成的整体在重力作用下绕平台销轴向跨越侧旋转的工序示意图；

图6为本发明实施例二的应急可展斜拉桥梁的侧视示意图。

其中，1-主梁结构，2-主塔结构，21-第一主塔，22-第二主塔，3-运输平台，4-平台销轴，5-斜拉索，6-背索，61-第一背索，62-第二背索，7-上销轴，8-下销轴，9-中销轴，10-中销轴铰接剪叉杆件，11-中销轴固结剪叉杆件，12-上横杆，13-中横杆，14-下横杆，15-斜向撑杆，16-车轮，17-支撑柱，18-桥头搭板，19-桥面系。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

实施例1

如图1所示，一种应急可展斜拉桥梁，包括可伸缩的主梁结构1、主塔结构2和运输平台3。

运输平台3的一端铰接于一平台销轴4，主梁结构1的一端铰接于平台销轴4；主塔结构2的一端固结于平台销轴4。在本实施例以外的其他实施例中，主梁结构1、运输平台3和主塔结构2均铰接于平台销轴4；或者主梁结构1和主塔结构2均铰接于平台销轴4，运输平台3固结于平台销轴4。

主梁结构1上设置一用于驱动主梁结构1收放的第一驱动锁定装置。在本实施例中，第一驱动锁定装置可以为剪叉式升降平台各型产品，如剪叉式升降机SJY0.3-12。

主塔结构2和主梁结构1之间设有若干斜拉索5；每根斜拉索5的一端均绕附于主塔结构2上的第一导向轮后与第二驱动锁定装置连接，另一端均与主梁结构1铰接于一点。在本实施例中，第二驱动锁定装置可以为电动卷扬机各型产品，如飞万达FQ100G吊机。

主塔结构2和运输平台3之间设有一背索6；背索6的一端与主塔结构2铰接，另一端绕附于运输平台3上的第二导向轮后与第三驱动锁定装置连接；背索6和斜拉索5位于主塔结构2的两侧。在本实施例中，第三驱动锁定装置可以为电动卷扬机各型产品，如飞万达FQ100G吊机。

在本实施例中，以两榀可展剪式梁结构（M=2）的主梁结构1为例。主梁结构1包括两榀可展剪式梁结构，可展剪式梁结构由首端部半剪式单元、六组标准剪式单元和尾端部半剪式单元依次铰接而成，如图1所示。

具体的，两榀可展剪式梁结构之间通过横向连接杆模块连接。

首端部半剪式单元由两个等长的链杆通过平台销轴4铰接而成。

尾端部半剪式单元由两个等长的链杆通过一滑动铰支座铰接而成。

标准剪式单元由两个等长的剪叉杆件通过中销轴9连接而成。

首端部半剪式单元、六组标准剪式单元、尾端部半剪式单元之间通过上销轴7、下销轴8相互铰接。

组成标准剪式单元的剪叉杆件包括通过中销轴连接的中销轴铰接剪叉杆件10和中销轴固结剪叉杆件11。其中，中销轴铰接剪叉杆件10位于外侧，中销轴固结剪叉杆件11位于内侧。在本实施例中，内侧指的是相邻两榀可展剪式梁结构的相对侧。

即选取两榀可展剪式梁结构的中间三组标准剪式单元（前组标准剪式单元、中组标准剪式单元和后组标准剪式单元）为例，即三组标准剪式单元的结构相同。现结合图2（a）~2（b），对标准剪式单元、横向连接杆模块之间的连接关系进行说明。其中，“组”为一榀可展剪式梁结构中的一个标准剪式单元。

三组标准剪式单元的中销轴铰接剪叉杆件10上均固结上销轴7、下销轴8，同一根中销轴铰接剪叉杆件10上的上销轴7、中销轴9和下销轴8依次沿该中销轴铰接剪叉杆件10的长度方向设置。

三组标准剪式单元中的中销轴固结剪叉杆件11与相邻组标准剪式单元中的上销轴7、下销轴8铰接。

中组标准剪式单元中的中销轴铰接剪叉杆件10与前组标准剪式单元中的中销轴固结剪叉杆件11之间通过下销轴8铰接、与后组标准剪式单元中的中销轴固结剪叉杆件11之间通过上销轴7铰接。

中组标准剪式单元中的中销轴固结剪叉杆件11与前组标准剪式单元中的中销轴铰接剪叉杆件10之间通过上销轴7铰接、与后组标准剪式单元中的中销轴铰接剪叉杆件10之间通过下销轴8铰接。

横向连接杆模块包括若干横杆，横杆的一端均固结于一榀可展剪式梁结构的标准剪式单元上，另一端固结于另一榀可展剪式梁结构的标准剪式单元上。在本实施例中，横向连接杆模块中的横杆分为三类：上横杆、中横杆和下横杆。具体的，以图2中的三组标准剪式单元为例，上横杆12固结于同一组标准剪式单元中的两个上销轴7处；中横杆13固结于同一组标准剪式单元中的两个中销轴9处，下横杆14固结于同一组标准剪式单元中的两个下销轴8处。如图2所示，该整体处于展开状态时，也即主梁结构1处于展开状态时，上横杆12、中横杆13和下横杆14此三个横杆之间的位置关系为上、中和下。

在本实施例中，为增加主梁结构1的横桥向刚度，在同一组中销轴固结剪叉杆件11平面内倾斜设置了斜向撑杆15，斜向撑杆15两端固结于中横杆13和中销轴固结剪叉杆件11。具体的，即同一组中销轴固结剪叉杆件由相邻两榀可展剪式梁结构中的中销轴固结剪叉杆件构成；斜向撑杆15的一端固结于中销轴固结剪叉杆件11，另一端固结于中横杆13。斜向撑杆15与中销轴铰接剪叉杆件10不发生碰撞。

在本实施例中，主塔结构2包括2个塔柱和连接塔柱的塔横梁；两个塔柱结构的底部分别与平台销轴4固结。

在本实施例中，固结是指两者之间的安装关系为固定连接。

在本实施例中，运输平台3包括一刚架结构，刚架结构包括通过平台横梁连接的两个平台梁结构；平台梁结构的端部与平台销轴4铰接；平台梁结构的底部设置车轮16和可伸缩的支撑柱17；支撑柱17固定安装于平台梁结构；平台梁结构上设置第二导向轮。移动状态下，刚架结构支承于车轮16上；固定状态下，刚架结构支承于伸出的支撑柱17上，并通过压重或地锚与地基固接。

本实施例还提出了一种应急可展斜拉桥的自架设施工方法，该应急可展斜拉桥的撤收过程与架设过程相反。架设过程具体如下：

（1）运输平台3移动就位后，伸出支撑柱17，通过压重或地锚固定运输平台3，如图3所示，背索6处于收回状态、斜拉索5铰接于主梁结构1上的上销轴7；此时主梁结构1处于折叠状态，主梁结构1、滑动铰支座和主塔结构2均置于刚架结构。

（2）启动第一驱动锁定装置以展开主梁结构1，同时通过第二驱动锁定装置和第一导向轮放长斜拉索5；当主梁结构1的展开长度达到预设值且主梁结构1的纵轴线与主塔结构2之间的夹角形成预设角度时，通过第一驱动锁定装置固定主梁结构1，并通过第二驱动锁定装置固定斜拉索5，如图4所示。其中，主梁结构1展开及放长斜拉索5两个工序同步进行，主梁结构1的纵轴线与主塔结构2之间的夹角会不断随之发生改变。

（3）通过第三驱动锁定装置和第二导向轮放长背索6，主梁结构1及主塔结构2构成的整体在重力作用下绕平台销轴4向跨越侧旋转，如图5所示；在滑动铰支座到达预设位置后，通过第三驱动锁定装置固定背索6。

（4）在主梁结构1的首端部上横杆12与地面之间、主梁结构1的尾端部上横杆12与地面之间均布设桥头搭板18。其中，桥头搭板18与地基、桥头搭板18与主梁结构1的首端部上横杆12、桥头搭板18与主梁结构1的尾端部上横杆12均铰接。由此，完成该可展斜拉桥的架设，架设最终工序示意图如图1所示。

在主梁结构处于端部上横杆12的其余上横杆12之间布设桥面系19，桥面系19与上横杆12临时固接。

在本实施例中，首端部上横杆12是指靠近运输平台处，连接两榀可展剪式梁结构的第一个上横杆12；尾端部上横杆12是指远离运输平台处，连接两榀可展剪式梁结构的最后一个上横杆12。

实施例2

在本实施例中，其中，可伸缩的主梁结构1的结构、运输平台3的结构、主梁结构1和主塔结构2之间的斜拉索5的结构均不变，仅针对主塔结构2的结构、主塔结构2和运输平台3之间的背索结构进行设计。

如图6所示，主塔结构2包括铰接于平台销轴4的第一主塔21和第二主塔22。第二主塔22和第一主塔21之间设置第二背索62；第一主塔21和运输平台3之间通过第一背索61连接。

具体的，第二主塔22和主梁结构1之间设有若干斜拉索5；每根斜拉索5的一端均绕附于第二主塔22上的第一导向轮后与第二驱动锁定装置连接。

第二背索62的一端与第二主塔22铰接，另一端绕附于第一主塔21上的第三导向轮后与第四驱动锁定装置连接

第一背索61的一端与第一主塔21铰接，另一端绕附于运输平台3上的第二导向轮后与第三驱动锁定装置连接。即第一主塔21和运输平台3之间的背索段为第一背索61；第二主塔22和第一主塔21之间的背索段为第二背索62。

综上，本发明所述的应急可展斜拉桥具有显著的优势特点。该可展斜拉桥采用斜拉索给主梁结构提供弹性支承，跨越能力强、承载能力大；采用桥面系与主梁结构分开布置，跨度在一定范围内可调、跨越适应性强；采用主塔结构与主梁结构联动折展，结构自架设施工便捷、机动性能高。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应急可展斜拉桥梁，其特征在于，包括可伸缩的主梁结构、主塔结构和运输平台；

所述运输平台的一端连接于一平台销轴，所述主梁结构的一端铰接于所述平台销轴；所述主塔结构的一端连接于所述平台销轴；

所述主梁结构上设置一用于驱动所述主梁结构收放的第一驱动锁定装置；

所述主塔结构和主梁结构之间设有若干斜拉索；每根所述斜拉索的一端均绕附于主塔结构上的第一导向轮后与第二驱动锁定装置连接，另一端均与主梁结构铰接于一点；

所述主塔结构和运输平台之间设有一背索；所述背索的一端与主塔结构铰接，另一端绕附于运输平台上的第二导向轮后与第三驱动锁定装置连接；所述背索和斜拉索位于所述主塔结构的两侧。

2.根据权利要求1所述的应急可展斜拉桥梁，其特征在于，所述主梁结构包括M榀可展剪式梁结构，其中M≥2，所述可展剪式梁结构由首端部半剪式单元、N组标准剪式单元和尾端部半剪式单元依次铰接而成；

所述首端部半剪式单元由两个等长的链杆通过所述平台销轴铰接而成；

所述尾端部半剪式单元由两个等长的链杆通过一滑动铰支座铰接而成；

所述标准剪式单元由两个等长的剪叉杆件通过中销轴连接而成；

相邻两榀可展剪式梁结构之间通过横向连接杆模块连接。

3.根据权利要求2所述的应急可展斜拉桥梁，其特征在于，组成所述标准剪式单元的剪叉杆件包括中销轴铰接剪叉杆件和中销轴固结剪叉杆件；

所述中销轴铰接剪叉杆件上固结上销轴、下销轴；所述上销轴、中销轴和下销轴依次设置；

所述中销轴铰接剪叉杆件与一相邻的中销轴固结剪叉杆件之间通过所述下销轴铰接、与另一相邻的中销轴固结剪叉杆件之间通过所述上销轴铰接；

所述中销轴固结剪叉杆件与一相邻的中销轴铰接剪叉杆件之间通过相邻中销轴铰接剪叉杆件上的上销轴铰接、与另一相邻的中销轴铰接剪叉杆件之间通过相邻中销轴铰接剪叉杆件上的下销轴铰接。

4.根据权利要求2所述的应急可展斜拉桥梁，其特征在于，所述横向连接杆模块包括若干横杆，所述横杆的一端均固结于一榀可展剪式梁结构的标准剪式单元上，另一端固结于另一榀可展剪式梁结构的标准剪式单元上。

5.根据权利要求4所述的应急可展斜拉桥梁，其特征在于，所述横向连接杆模块还包括倾斜设置的斜向撑杆；所述斜向撑杆位于同一组中销轴固结剪叉杆件所在的平面内；所述同一组中销轴固结剪叉杆件由相邻两榀可展剪式梁结构中的中销轴固结剪叉杆件构成；

所述斜向撑杆的一端固结于所述中销轴固结剪叉杆件，另一端固结于与中销轴固结的所述横杆。

6.根据权利要求1所述的应急可展斜拉桥梁，其特征在于，所述主塔结构包括2个塔柱和连接所述塔柱的塔横梁；两个所述塔柱结构的底部分别与所述平台销轴固结。

7.根据权利要求1所述的应急可展斜拉桥梁，其特征在于，所述运输平台包括一刚架结构，所述刚架结构包括通过平台横梁连接的两个平台梁结构；所述平台梁结构的端部与所述平台销轴铰接；所述平台梁结构的底部设置车轮和可伸缩的支撑柱；所述支撑柱固定安装于所述平台梁结构；所述平台梁结构上设置所述第二导向轮。

8.一种应急可展斜拉桥的自架设施工方法，基于权利要求1~7之任一项所述的应急可展斜拉桥梁，其特征在于，包括以下步骤：

S1：固定运输平台；

S2：启动第一驱动锁定装置以展开主梁结构，同时通过第二驱动锁定装置放长斜拉索；当主梁结构的展开长度达到预设值且主梁结构的纵轴线与主塔结构之间的夹角形成预设角度时，通过第一驱动锁定装置固定主梁结构，并通过第二驱动锁定装置固定斜拉索；

S3：通过第三驱动锁定装置放长背索，主梁结构及主塔结构构成的整体在重力作用下绕平台销轴向跨越侧旋转，在滑动铰支座到达预设位置后，通过第三驱动锁定装置固定背索；

S4：在主梁结构的首端部与地面之间、主梁结构的尾端部与地面之间均布设桥头搭板；在主梁结构的上端面布设桥面系。

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