CN112252157A - 一种无桩悬浮施工便桥 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无桩悬浮施工便桥，其包括从上至下依次设置的桥面板、分配梁、贝雷梁、悬浮机构和重力式锚梁，悬浮机构包括承重支撑固定架及设于承重支撑固定架内的悬浮体，贝雷梁有多条且底部与承重支撑架顶部固定连接，每条贝雷梁均沿桥的伸展方向延伸，分配梁有多根且均垂直固定于贝雷梁上方，桥面板有多块且平铺固定于分配梁上方形成桥面，重力式锚梁对称分布于悬浮机构两侧的水底地面上，重力式锚梁通过钢缆与承重支撑固定架连接固定。本发明优点为，以悬浮机构代替钢管桩形式的下部支撑结构，不会造成水体污染，同时施工难度小且施工费用及周期大大缩减，不会对主桥桩基施工带来不利影响；便于组装及拆卸，转运方便且可重复使用。

Description

一种无桩悬浮施工便桥

技术领域

本发明属于水上桥梁施工的临时设施设计和施工领域，具体涉及一种无桩悬浮施工便桥。

背景技术

水上(湖区或库区)桥梁的施工通常需要在主桥施工前平行主桥轴线修建一条通长的施工便桥用于工程材料、机械设备及人员运输。施工便桥通常以钢管桩作为下部结构，装配式贝雷梁或工字钢作为上部结构承重梁，桥面采用工字钢分配梁和花纹钢板桥面板。这种施工便桥的主要缺点是下部结构施工周期长、水体污染严重、施工费用大、下部结构回收困难。另外钢管桩的施工引起的土体挤压和水流冲刷状态的改变也会对主桥的桩基施工造成不利影响。一旦钢管桩出现倾斜或移位，则极大的影响上部便桥的稳定性，而且校正调整极为困难。另外，其水位适应性差，当水位升高而没过钢管桩及上部结构时，便无法使用便桥。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无桩悬浮施工便桥，旨在克服现有技术中通常使用以钢管桩为便桥下部支撑结构时存在的施工周期长、水体污染严重、施工费用大、下部结构回收困难及下部结构易受土地挤压和水流冲刷影响等诸多问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种无桩悬浮施工便桥，其包括从上至下依次设置的桥面板、分配梁、贝雷梁、悬浮机构和重力式锚梁，所述悬浮机构包括承重支撑固定架及设于所述承重支撑固定架内的悬浮体，所述贝雷梁有多条且底部与所述承重支撑架顶部固定连接，每条所述贝雷梁均沿桥的伸展方向延伸，所述分配梁有多根且均垂直固定于所述贝雷梁上方，所述桥面板有多块且平铺固定于所述分配梁上方形成桥面，所述重力式锚梁对称分布于所述悬浮机构两侧的水底地面上，所述重力式锚梁通过钢缆与所述承重支撑固定架连接固定。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述承重支撑固定架由顶部支撑框、底部支撑框及多根斜支撑连杆，所述顶部支撑框包括多根平行间隔设置的顶横梁，所述底部支撑框包括多根与所述顶横梁一一对应的底横梁且底横梁长于顶横梁，上下对应的所述顶横梁和底横梁通过至少四根所述斜支撑连杆连接固定，相邻的四根所述斜支撑连杆在对应的所述顶横梁和底横梁之间形成以相邻所述斜支撑连杆为腰的三个等腰三角形框且在纵向上多个平行间隔的等腰三角形框构成供所述悬浮体装入固定的固定通道，所述悬浮体包括多个浮筒组，每个所述浮筒组对应装入一个所述固定通道内，所述浮筒组包括多根沿纵向伸展的长浮筒且多根长浮筒堆垛成三棱柱状并卡入固定于所述固定通道内。

采用上述进一步结构改进的好处为，悬浮机构为组装式结构，易安装和拆卸，且拆卸后各部件体积不大，拆散后易转运，也便于多次循环利用，同时当以其为浮力提供机构的浮桥造好后，有船只通过时，可快速断开连接为船只让道；每个悬浮体包括多个浮筒组而每个浮筒组又包括多个长浮筒，故某一长浮筒出现破损不会对整体浮力造成大的不利影响，故障率低，容错能力强；多个长浮筒堆垛形成的浮筒组是组合式的，能够更好的抵抗车辆行人等过浮桥时产生的冲击振动，相邻的长浮筒间通常留有明显间隙，特别是夹设有塑料垫片的情形下，间隙能够供水流通过，有效减轻了水流对悬浮机构的冲击力。

进一步，所述贝雷梁共有四条且在横向上间隔设置，每条所述贝雷梁由多片贝雷片通过贝雷销串联固定而成。

采用上述进一步结构改进的好处为，贝雷梁为常采用的桥梁支撑结构，其具有易拆装和支撑强度好等众多优点。

进一步，所述重力式锚梁为预应力混凝土空心梁，所述重力式锚梁在预制时顶部预埋有钢缆吊钩且底部预设有防止滑移的抗滑齿钉。

采用上述进一步结构改进的好处为，预应力混凝土空心梁技术成熟，强度好，耐腐蚀，其为大体积混凝土，单个锚梁的重量通常在百吨以上，故为了养护时实现更好的温度控制防止开裂，在其中部设通长的空心孔洞；设置抗滑齿钉能够增加锚梁底与水底河床之间的接触面积，使重力式锚梁不易被钢缆拉动，防止产生滑移现象。

进一步，两侧的所述桥面板上间隔固定有多根立柱，所述立柱间插入固定有钢管，所述立柱和钢管共同构成桥两侧的护栏。

采用上述进一步结构改进的好处为，结构简单，易安装维护，形成护栏后，桥面通行更加安全。

进一步，所述承重支撑固定架还包括多根顶纵梁和多根底纵梁，每根所述顶纵梁与所有所述顶横梁垂直固定连接，每根所述底纵梁与所述底横梁垂直固定连接。

采用上述进一步结构改进的好处为，通过顶和底纵梁将丛多的顶和底横梁连接为一体，使承重支撑固定架的整体性和稳固性更好。

进一步，每个所述浮筒组中的多个所述长浮筒中一部分为可进水排水的调压塑料浮筒，另一部分为填充有泡沫填充物的非调压塑料浮筒。

采用上述进一步结构改进的好处为，可通过向调压塑料浮筒中进水以降低浮力及使悬浮机构下潜一定深度以适应水位上升的情况，或者将调压塑料浮筒内的水排出以增加浮力或使悬浮机构上浮上定距离以适应水位下降的情况；同时通过进水和排水，也能起到方便安装该悬浮机构的作用。非调压浮筒内填充泡沫填充物，在增强长浮筒抵抗压力变形的能力上，基本不过多增加其自重，同时填充泡沫填充物后，即便长浮筒意外破损，短时间内也不会有水快速而导致浮力较快丧失，破损后流出的泡沫浮于水面也易被发现，便于及时修补。

进一步，所述斜支撑连杆有且仅有四根，所述固定通道有且仅有三个，每个所述固定通道内的所述浮筒组均分别包括三个所述长浮筒，两侧的所述固定通道内的每个所述浮筒组包括两个位于下部的两个非调压浮筒和一个位于上部的调压塑料浮筒，中间的所述固定通道内的所述浮筒组包括一个位于下部的非调压浮筒和两个位于上部的调压浮筒。

采用上述进一步结构改进的好处为，结构简单，调压浮筒和非调压浮筒数量及位置均较合适，能更好的实现各自功能。

进一步，所述承重支撑固定架还包括多块便于所述浮筒组在相应的所述固定通道内得以夹紧固定的塑料垫块，所述塑料垫块夹紧于相邻的所述长浮筒间、长浮筒与斜支撑连杆间、长浮筒与顶横梁间和长浮筒与底横梁间。

采用上述进一步结构改进的好处为，塑料垫块能够保证浮筒组能够在固定通道内得到更有效的夹紧固定，同时夹设塑料垫块后，相邻的长浮筒间会留有明显的间隙，水流可由间隙流过，有助于减轻悬浮机构整体受水流冲击时的横向冲击力。

进一步，所述斜支撑连杆的上端及下端通过螺栓与所述顶横梁及底横梁分别固定连接。

采用上述进一步结构改进的好处为，螺栓连接的方式便于拆装，固定方便且牢靠。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明以悬浮机构代替现有常规使用的钢管桩形式的下部支撑结构，不需要打桩，故基本不会造成水体污染，同时施工难度小且施工费用及周期大大缩减，也不会对主桥桩基施工带来不利影响；本发明提供的施工便桥上部桥面、贝雷梁及下部的悬浮机构等均是便于组装及拆卸的结构，拆卸后各部件体积均较小，运输方便且可重复使用；悬浮机构为下部支撑，可根据水位变化适当调节连接重力式锚梁的钢缆长度，故水位适应性好。

附图说明

图1为本发明提供的一种无桩悬浮施工便桥中某一段的轴测示意图(未显示重力式锚梁上的吊钩)；

图2为图1所示无桩悬浮施工便桥的主视图；

图3为图2所示无桩悬浮施工便桥省略下部重力式锚梁后的示意图；

图4为图3所示无桩悬浮施工便桥的左视图；

图5为图3所示无桩悬浮施工便桥的承重支撑固定架内的悬浮体的主视图；

图6为图3所示无桩悬浮施工便桥的承重支撑固定架的主视图；

图7为图1中浮悬机构的轴测示意图；

图8为本发明一实施例中相邻斜支撑连杆相互靠近的一端不重叠固定时的示意图(分别通过独立的螺栓与相应的顶或底横梁固定)；

图9本发明一实施例中使用图8所示的连接方式形成的承重支撑固定架且长浮筒在纵向上长于固定通道时的悬浮机构的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、桥面板；2、分配梁；3、贝雷梁；4、悬浮机构；5、重力式锚梁；6、钢缆；7、斜支撑连杆；8、顶横梁；9、底横梁；10、长浮筒；11、顶纵梁；12、底纵梁；13、泡沫填充物；14、塑料垫块；15、螺栓；16、立柱；17、钢管。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

在本发明的描述中，若用到“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位的术语，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至9所示，本发明提供一种无桩悬浮施工便桥，其包括从上至下依次设置的桥面板1、分配梁2、贝雷梁3、悬浮机构4和重力式锚梁5，所述悬浮机构4包括承重支撑固定架及设于所述承重支撑固定架内的悬浮体，所述贝雷梁3有多条且底部与所述承重支撑架顶部固定连接，每条所述贝雷梁3均沿桥的伸展方向延伸，所述分配梁2有多根且均垂直固定于所述贝雷梁3上方，所述桥面板1有多块且平铺固定于所述分配梁2上方形成桥面，所述重力式锚梁5对称分布于所述悬浮机构4两侧的水底地面上，所述重力式锚梁5通过钢缆6与所述承重支撑固定架连接固定。

需要说明的是，贝雷梁的数量、悬浮体的最大浮力、重力式锚梁的自重及钢缆抗拉强度等均需根据便桥使用时可能承载的最大负荷进行计算确定。

在本发明的一个实施例中，如图3至5所示，所述承重支撑固定架由顶部支撑框、底部支撑框及多根斜支撑连杆7，所述顶部支撑框包括多根平行间隔设置的顶横梁8，所述底部支撑框包括多根与所述顶横梁8一一对应的底横梁9且底横梁9长于顶横梁8，上下对应的所述顶横梁8和底横梁9通过至少四根所述斜支撑连杆7连接固定，相邻的四根所述斜支撑连杆7在对应的所述顶横梁8和底横梁9之间形成以相邻所述斜支撑连杆7为腰的三个等腰三角形框且在纵向上多个平行间隔的等腰三角形框构成供所述悬浮体装入固定的固定通道，所述悬浮体包括多个浮筒组，每个所述浮筒组对应装入一个所述固定通道内，所述浮筒组包括多根沿纵向伸展的长浮筒10且多根长浮筒10堆垛成三棱柱状并卡入固定于所述固定通道内。

需要说明的是，上述内容中描述的等腰三角形框应作广义理解，包括图6中所示的情形，也应包括图8中所示的情形，其中前者的三个等腰三角形框基本为严格意义的三角形，其中两侧的等腰三角形以底横梁为底边，中间的一个等腰三角形以顶横梁为底边，相邻的两个斜支撑连杆相互靠近的一端有重叠且与顶横梁或底横梁在重叠处螺栓固定，后者的三个等腰三角形框非严格意义的三角形，更类似于等腰梯形(以斜支撑连杆为腰)，此时相邻的两个斜支撑连杆相互靠近的一端不重叠，而是各自通过螺栓与顶横梁或底横梁固定连接。

在本发明的一个实施例中，如图2和3所示，所述贝雷梁3共有四条且在横向上间隔设置，每条所述贝雷梁3由多片贝雷片通过贝雷销串联固定而成。图1至4中，一个悬浮机构中每条贝雷梁在纵向上(桥延伸方向)均由7片贝雷片串联固定而成，长度为21米。

在本发明的一个实施中，所述重力式锚梁5为预应力混凝土空心梁，所述重力式锚梁5在预制时顶部预埋有钢缆6吊钩且底部预设有防止滑移的抗滑齿钉。钢缆与重力锚梁及承重支撑固定架的连接参考图1所示，侧边处的斜支撑连杆(工字钢)的中间处设有与钢缆连接的固定点，一个固定点的前后两侧分别各自连接一根钢缆(通过锚杯吊索结构进行固定连接)，两根钢缆的下端端与同一重力式锚梁上间隔布设的相邻两个吊钩固定连接(图1中未画出吊钩)。

需要说明的是，上述的预应力混凝土空心梁的自重、尺寸等根据浮桥受到的浮力大小、可能的外部荷载大小、桥身自重等综合考量进行计算，比如预估浮桥受到的浮力7048.2KN，外部荷载2050KN、自重1032KN，然后计算浮力和各项外力的合力约为3966.2KN，同时根据合力大小，确定钢缆的数量。根据综合比较，确定需要12组钢缆(如图1所示)，然后根据计算，每条钢缆受到的应力为165.3KN。根据钢缆需要承载的应力大小，选定材料为公称直径30mm，公称抗拉强度1870Mpa的钢芯钢丝绳，其最小破断拉力为604KN。然后根据钢缆数量和每条钢缆受到的应力，合理确定重力式锚梁的数量和规格尺寸大小。一般而言，每6条缆索对应1个重力式锚梁，共需要4个重力式锚梁。然后确定重力式锚梁的规格尺寸，根据要求，重力式锚梁自身所受到的重力需要大于钢缆给它施加的拉力，于是该重力式锚梁为长10m，宽3m，高2m，的长方体，同时在长方体中间中间设置1个半径为0.8米，长10米的圆柱状孔洞，以保证大体积混凝土的温度控制，该重力式锚梁的重量在103.7吨左右。采用具有足够强度的混凝土或类似材料，能使锚梁在使用过程中不易发生裂缝，提高浮桥的安全性。

在本发明的一个实施例中，两侧的所述桥面板1上间隔固定有多根立柱16，所述立柱16间插入固定有钢管17，所述立柱16和钢管17共同构成桥两侧的护栏。

在本发明的一个较佳实施例中，如图7所示，所述承重支撑固定架还包括多根顶纵梁11和多根底纵梁12，每根所述顶纵梁11与所有所述顶横梁8垂直固定连接，每根所述底纵梁12与所述底横梁9垂直固定连接。每个所述浮筒组中的多个所述长浮筒10中一部分为可进水排水的调压塑料浮筒，另一部分为填充有泡沫填充物13的非调压塑料浮筒。所述斜支撑连杆7有且仅有四根，所述固定通道有且仅有三个，每个所述固定通道内的所述浮筒组均分别包括三个所述长浮筒10，两侧的所述固定通道内的每个所述浮筒组包括两个位于下部的两个非调压浮筒和一个位于上部的调压塑料浮筒，中间的所述固定通道内的所述浮筒组包括一个位于下部的非调压浮筒和两个位于上部的调压浮筒。所述承重支撑固定架还包括多块便于所述浮筒组在相应的所述固定通道内得以夹紧固定的塑料垫块14，所述塑料垫块14夹紧于相邻的所述长浮筒10间、长浮筒10与斜支撑连杆7间、长浮筒10与顶横梁8间和长浮筒10与底横梁9间。

需要说明的是，长浮筒的长度可以短于固定通道的长度(如图7所示，此时需要有顶纵梁和底纵梁)，也可以长于固定通道的长度(如图9所示)，此时顶及底纵梁并非是必须的。

在上述各实施例中，所述斜支撑连杆7的上端及下端通过螺栓15与所述顶横梁8及底横梁9分别固定连接。具体而言，所述斜支撑连杆7的上端及下端通过螺栓与所述顶横梁及底横梁分别固定连接。所述顶横梁、底横梁、顶纵梁和底纵梁分别均为H型钢或工字钢，所述顶纵梁及底纵梁与相应的各顶横梁和底横梁分别通过螺栓固定连接或焊接。塑料垫块及长浮筒均优选使用高密度橡胶材料。

本发明提供的悬浮便桥的施工方法简述如下：

搭设临时悬浮便桥时，首先在岸边场地上进行悬浮机构的搭建，在地面每隔一定距离(比如3.5米)放置一根底横梁，平行放置6根，固定底纵梁，每根底横梁上依次放置塑料垫块，然后放置底部的四个长浮筒(非调压塑料浮筒)，架设斜支撑连杆，下端采用螺栓与各底横梁连接并紧固，然后放置其余长浮筒并放置好相应塑料垫块(部分塑料垫块也可以后期楔入卡紧)，架设顶横梁并固定顶纵梁。随后，在悬浮机构的顶横梁上放置贝雷梁，并将贝雷梁与各顶横梁焊接和螺栓连接。最后在贝雷梁上固定H型钢或工字钢作为分配梁，在分配梁固定花纹钢板作为桥面板。桥面板两侧固定立柱，在立柱中插入钢管作为扶手。以上搭设过程中塑料浮筒之间和塑料浮筒与工字梁之间必须楔入高密度橡胶垫片以达到固定作用。

现场安装施工便桥时，分段施工，首先使用浮船将相应桥段的重力式锚梁拖至水面上的预定位置，将重力式锚梁平稳放入水底预定位置。然后将相应段的悬浮便桥拖放至相应位置处，在调压塑料浮筒中注水使悬浮桥下降到预订位置并搁置在由浮船搭设的支架上。在卷扬机辅助下，潜水员将钢缆挂接在承重梁上，全部钢缆挂接固定完毕后抽出调压塑料浮筒中的水使悬浮桥上浮，钢缆绷紧形成自平衡体系。最后根据钢缆的应力测试值通过改变钢缆长度对钢缆进行应力微调以保证全桥受力均衡。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无桩悬浮施工便桥，其特征在于，包括从上至下依次设置的桥面板(1)、分配梁(2)、贝雷梁(3)、悬浮机构(4)和重力式锚梁(5)，所述悬浮机构(4)包括承重支撑固定架及设于所述承重支撑固定架内的悬浮体，所述贝雷梁(3)有多条且底部与所述承重支撑架顶部固定连接，每条所述贝雷梁(3)均沿桥的伸展方向延伸，所述分配梁(2)有多根且均垂直固定于所述贝雷梁(3)上方，所述桥面板(1)有多块且平铺固定于所述分配梁(2)上方形成桥面，所述重力式锚梁(5)对称分布于所述悬浮机构(4)两侧的水底地面上，所述重力式锚梁(5)通过钢缆(6)与所述承重支撑固定架连接固定。

2.根据权利要求1所述的一种无桩悬浮施工便桥，其特征在于，所述承重支撑固定架由顶部支撑框、底部支撑框及多根斜支撑连杆(7)，所述顶部支撑框包括多根平行间隔设置的顶横梁(8)，所述底部支撑框包括多根与所述顶横梁(8)一一对应的底横梁(9)且底横梁(9)长于顶横梁(8)，上下对应的所述顶横梁(8)和底横梁(9)通过至少四根所述斜支撑连杆(7)连接固定，相邻的四根所述斜支撑连杆(7)在对应的所述顶横梁(8)和底横梁(9)之间形成以相邻所述斜支撑连杆(7)为腰的三个等腰三角形框且在纵向上多个平行间隔的等腰三角形框构成供所述悬浮体装入固定的固定通道，所述悬浮体包括多个浮筒组，每个所述浮筒组对应装入一个所述固定通道内，所述浮筒组包括多根沿纵向伸展的长浮筒(10)且多根长浮筒(10)堆垛成三棱柱状并卡入固定于所述固定通道内。

3.根据权利要求1所述的一种无桩悬浮施工便桥，其特征在于，所述贝雷梁(3)共有四条且在横向上间隔设置，每条所述贝雷梁(3)由多片贝雷片通过贝雷销串联固定而成。

4.根据权利要求1所述的一种无桩悬浮施工便桥，其特征在于，所述重力式锚梁(5)为预应力混凝土空心梁，所述重力式锚梁(5)在预制时顶部预埋有钢缆(6)吊钩且底部预设有防止滑移的抗滑齿钉。

5.根据权利要求1所述的一种无桩悬浮施工便桥，其特征在于，两侧的所述桥面板(1)上间隔固定有多根立柱(16)，所述立柱(16)间插入固定有钢管(17)，所述立柱(16)和钢管(17)共同构成桥两侧的护栏。

6.根据权利要求2所述的一种无桩悬浮施工便桥，其特征在于，所述承重支撑固定架还包括多根顶纵梁(11)和多根底纵梁(12)，每根所述顶纵梁(11)与所有所述顶横梁(8)垂直固定连接，每根所述底纵梁(12)与所述底横梁(9)垂直固定连接。

7.根据权利要求2所述的一种无桩悬浮施工便桥，其特征在于，每个所述浮筒组中的多个所述长浮筒(10)中一部分为可进水排水的调压塑料浮筒，另一部分为填充有泡沫填充物(13)的非调压塑料浮筒。

8.根据权利要求2所述的一种无桩悬浮施工便桥，其特征在于，所述斜支撑连杆(7)有且仅有四根，所述固定通道有且仅有三个，每个所述固定通道内的所述浮筒组均分别包括三个所述长浮筒(10)，两侧的所述固定通道内的每个所述浮筒组包括两个位于下部的两个非调压浮筒和一个位于上部的调压塑料浮筒，中间的所述固定通道内的所述浮筒组包括一个位于下部的非调压浮筒和两个位于上部的调压浮筒。

9.根据权利要求2所述的一种无桩悬浮施工便桥，其特征在于，所述承重支撑固定架还包括多块便于所述浮筒组在相应的所述固定通道内得以夹紧固定的塑料垫块(14)，所述塑料垫块(14)夹紧于相邻的所述长浮筒(10)间、长浮筒(10)与斜支撑连杆(7)间、长浮筒(10)与顶横梁(8)间和长浮筒(10)与底横梁(9)间。

10.根据权利要求7至9任一项所述的一种无桩悬浮施工便桥，其特征在于，所述斜支撑连杆(7)的上端及下端通过螺栓(15)与所述顶横梁(8)及底横梁(9)分别固定连接。

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