CN114182618B - 上承式拱桥单向铰接柱头节点装置及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上承式拱桥单向铰接柱头节点装置及其安装方法。本上承式拱桥单向铰接柱头节点装置，包括外套筒、柔性滑动筒以及内转筒，其中，外套筒的一端与主梁或主拱固定连接，外套筒的另一端开口，内转筒的头部为圆柱形结构，内转筒的头部容纳于外套筒内部且相对于其可转动，内转筒的尾部与立柱可拆卸连接，内转筒的头部与外套筒之间安装有柔性滑动筒，柔性滑动筒为圆环状结构，柔性滑动筒位于内转筒的头部与外套筒内侧壁缝隙之间。本发明提出的上承式拱桥单向铰接柱头节点装置，可消除节点赘余力，减小立柱尺寸，降低节点设计难度，减少材料用量，提高桥梁安全性、经济性和景观性。

Description

上承式拱桥单向铰接柱头节点装置及其安装方法

技术领域

本发明涉及桥梁结构技术领域，尤其涉及一种上承式拱桥单向铰接柱头节点装置及其安装方法。

背景技术

随着我国桥梁基础设施发展水平的不断提高，上承式钢拱桥的使用范围越来越广泛，特别是在城市景观桥梁中，上承式钢拱桥因其较好的景观效果，使用越来越频繁。为增加拱桥美感，通常设置间距较密集的立柱，且立柱上、下端通常采用刚接方式与主梁及主拱相连，此种方式会在温度作用下在立柱及其节点内产生较大的约束赘余力，造成立柱节及节点设计尺寸增大，浪费材料，破坏美观。

为了消除赘余力，通常采用在柱顶设置盖梁+活动支座，但此种方式因支座数量多、间距小，在车辆荷载作用下易因受力不均产生脱空，对结构安全造成不利影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种上承式拱桥单向铰接柱头节点装置及其安装方法，旨在减少节点和立柱中的内力，同时不会产生脱空。

为实现上述目的，本发明提供一种上承式拱桥单向铰接柱头节点装置，包括外套筒、柔性滑动筒以及内转筒，其中，外套筒的一端与主梁或主拱固定连接，外套筒的另一端开口，内转筒的头部为圆柱形结构，内转筒的头部容纳于外套筒内部且相对于其可转动，内转筒的尾部经外套筒的开口处伸出后与立柱可拆卸连接，内转筒的头部与外套筒之间安装有柔性滑动筒，柔性滑动筒为圆环状结构，柔性滑动筒位于内转筒的头部与外套筒内侧壁缝隙之间。

优选地，所述外套筒包括套筒本体、固定于套筒本体外侧壁上的横向加劲板、以及与横向加劲板端部固定的顶封板，套筒本体的轴线方向上固定有多块横向加劲板，顶封板与主梁或主拱固定连接，套筒本体为侧面开口且底面封闭顶面开口的圆柱形结构，套筒本体的顶面开口处可拆卸安装有端面封板，内转筒的头部位于套筒本体的内部，内转筒的尾部经套筒本体的侧面开口处伸出与立柱连接。

优选地，所述端面封板通过多个紧固件将套筒本体的顶面开口处封闭，套筒本体的顶面开口处和端面封板上均开设有多个螺孔以安装紧固件。

优选地，所述外套筒还包括连接相邻两横向加劲板的纵向加劲板，相邻两横向加劲板之间连接有至少两纵向加劲板。

优选地，所述顶封板与主梁和主拱均通过焊接连接或螺栓连接。

优选地，所述套筒本体内部空腔的顶面和底面均安装有柔性滑动垫圈，柔性滑动垫圈与内转筒的头部前后两侧相抵接。

优选地，所述柔性滑动垫圈和柔性滑动筒均通过聚四氟乙烯制成。

优选地，所述内转筒包括圆柱形套筒以及固定于圆柱形套筒下方的连接柱，连接柱的底部为法兰盘，法兰盘上开设有多个螺孔以与立柱的法兰盘连接，圆柱形套筒的顶面和底面均开口设置。

优选地，所述圆柱形套筒的轴线与外套筒的轴线平齐设置。

本发明进一步提出一种基于上述上承式拱桥单向铰接柱头节点装置的安装方法，包括以下步骤：

将外套筒与主梁或主拱通过焊接或螺栓固定连接；

将一柔性滑动垫圈放置于外套筒的套筒本体内部空腔底部并压平，将柔性滑动筒从套筒本体的顶面开口处推入其内部空腔，将柔性滑动筒压紧于套筒本体的内侧壁上；

将内转筒的头部经套筒本体的顶面开口处推入其内部空腔，使内转筒的头部塞于柔性滑动筒内部；

将另一柔性滑动垫圈放入套筒本体顶面上且与内转筒的头部端面紧密贴合；

盖上套筒本体的封板并通过紧固件将二者紧固；

调整内转筒的头部的转动角度使其与立柱对齐后，通过紧固件将内转筒的尾部与立柱固定连接。

本发明提出的上承式拱桥单向铰接柱头节点装置具有以下有益效果：

1)本发明可消除节点转动赘余力，减少节点及立柱中的内力，减小节点构件尺寸和钢板厚度，节约材料，改善美观性；

2)本发明节点装置可同时受拉或受压，不会产生支座脱空，且本发明节点尺寸小，较当前可采用的设置盖梁+活动支座来消除赘余力的方法更为经济美观；

3)本发明可简化降低立柱内力，减小立柱设计尺寸，节约材料，提高美观性；

4)本发明构件均为工厂预制，现场拼装，施工快捷方便。

5)拆除更换方便，便于后期维护。

附图说明

图1为本发明上承式拱桥单向铰接柱头节点装置安装于桥梁上的结构示意图；

图2为图1所示A处的放大结构示意图；

图3为本发明上承式拱桥单向铰接柱头节点装置的主视结构示意图；

图4为本发明上承式拱桥单向铰接柱头节点装置的剖视结构示意图；

图5为本发明上承式拱桥单向铰接柱头节点装置的侧视结构示意图；

图6为本发明上承式拱桥单向铰接柱头节点装置中外套筒的分解结构示意图；

图7为本发明上承式拱桥单向铰接柱头节点装置中内转筒的分解结构示意图；

图8为本发明上承式拱桥单向铰接柱头节点装置中柔性滑动筒的结构示意图；

图9为本发明上承式拱桥单向铰接柱头节点装置中柔性滑动垫圈的结构示意图。

图中，1-外套筒，11-套筒本体，12-横向加劲板，13-顶封板，14-纵向加劲板，15-端面封板，2-柔性滑动筒，3-内转筒，31-圆柱形套筒，32-连接柱，33-法兰盘，4-柔性滑动垫圈，5-紧固件，6-立柱，7-主梁，8-主拱。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等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，并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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提出一种上承式拱桥单向铰接柱头节点装置。

参照图1至图8，本优选实施例中，一种上承式拱桥单向铰接柱头节点装置包括外套筒1、柔性滑动筒2以及内转筒3，其中，外套筒1的一端与主梁7或主拱8固定连接，外套筒1的另一端开口，内转筒3的头部为圆柱形结构，内转筒3的头部容纳于外套筒1内部且相对于其可转动，内转筒3的尾部经外套筒1的开口处伸出后与立柱6可拆卸连接，内转筒3的头部与外套筒1之间安装有柔性滑动筒2，柔性滑动筒2为圆环状结构位于内转筒3的头部与外套筒1内侧壁缝隙之间。

参照图2至图6，本实施例在此提出一外套筒1的具体结构：外套筒1包括套筒本体11、固定于套筒本体11外侧壁上的横向加劲板12(横向加劲板12可焊接于套筒本体11的外侧壁上)、以及与横向加劲板12端部固定的顶封板13，套筒本体11的轴线方向上固定有多块横向加劲板12，顶封板13与主梁7或主拱8固定连接，套筒本体11为侧面开口且底面封闭顶面开口的圆柱形结构(套筒本体11的顶面和底面指相对于图2中的前面和后面)，套筒本体11的顶面开口处可拆卸安装有端面封板15，内转筒3的头部位于套筒本体11的内部，内转筒3的尾部经套筒本体11的侧面开口处伸出与立柱6连接。

进一步地，参照图5，端面封板15通过多个紧固件5(可采用螺栓)将套筒本体11的顶面开口处封闭，套筒本体11的顶面开口处和端面封板15上均开设有多个螺孔以安装紧固件5。

进一步地，外套筒1还包括连接相邻两横向加劲板12的纵向加劲板14，相邻两横向加劲板12之间连接有至少两纵向加劲板14。纵向加劲板14可与两侧的横向加劲板12焊接连接。通过设置横向加劲板12，从而提高了外套筒1的整体结构强度。

本实施例中，顶封板13与主梁7和主拱8均通过焊接或螺栓固定连接。

进一步地，参照图4和图9，套筒本体11内部空腔的顶面和底面均安装有柔性滑动垫圈4，柔性滑动垫圈4与内转筒3的头部前、后两侧相抵接。柔性滑动垫圈4和柔性滑动筒2均通过聚四氟乙烯制成。利用聚四氟乙烯摩擦系数极小的特点，保证节点可以单向自由转动，而不产生赘余力。

本实施例中，参照图2和图7，内转筒3包括圆柱形套筒31以及固定于圆柱形套筒31下方的连接柱32，连接柱32的底部为法兰盘33，法兰盘33上开设有多个螺孔以与立柱6的法兰盘连接(采用高强螺栓穿过两个法兰盘33上的螺孔，从而将立柱6和内转筒3固定)，圆柱形套筒31的顶面和底面均开口设置。圆柱形套筒31的顶面和底面分别与柔性滑动垫圈4相抵接。圆柱形套筒31的轴线与外套筒1的轴线平齐设置。

本上承式拱桥单向铰接柱头节点装置的安装过程如下。

1、将套筒本体11通过顶封板13与主梁7梁底钢板或主拱8顶部基座钢板焊接；

2、将一个柔性滑动垫圈4放入套筒本体11的空腔底部，并压平；

3、将柔性滑动筒2塞入套筒本体11的空腔内，并压紧；

4、将内转筒3的头部沿塞入柔性滑动筒2的内部；

5、将另一个柔性滑动垫圈4放入套筒本体11的顶部开口处，与内转筒3的头部外露面密贴；

6、盖上封板，并用紧固螺栓将封板与套筒本体11紧密连接。

7、调整内转筒3的安装角度，使其尾部与立柱6对齐，然后，使用高强螺栓将内转筒3的法兰盘33与立柱6的法兰盘紧密连接。

本发明提出的上承式拱桥单向铰接柱头节点装置具有以下有益效果：

1)本发明可消除节点转动赘余力，使得立柱6上下端部可以自由转动，减少节点及立柱6中的内力，减小节点构件尺寸和钢板厚度，节约材料，改善美观性；

2)本发明节点装置可同时受拉或受压，不会产生支座脱空，且本发明节点尺寸小，较当前可采用的设置盖梁+活动支座来消除赘余力的方法更为经济美观；

3)本发明可简化降低立柱6内力，减小立柱6设计尺寸，节约材料，提高美观性；

4)本发明构件均为工厂预制，现场拼装，施工快捷方便。

5)拆除更换方便，便于后期维护。

本发明进一步提出一种上承式拱桥单向铰接柱头节点装置的安装方法。

本优选实施例中，一种基于上述上承式拱桥单向铰接柱头节点装置的安装方法，包括以下步骤：

将外套筒1与主梁7或主拱8通过焊接或螺栓固定连接；

将一柔性滑动垫圈4放置于外套筒1的套筒本体11内部空腔底部并压平，将柔性滑动筒2从套筒本体11的顶面开口处推入其内部空腔，将柔性滑动筒2压紧于套筒本体11的内侧壁上；

将内转筒3的头部经套筒本体11的顶面开口处推入其内部空腔，使内转筒3的头部塞于柔性滑动筒2内部；

将另一柔性滑动垫圈4放入套筒本体11顶面上且与内转筒3的头部端面紧密贴合；

盖上套筒本体11的封板并通过紧固件5将二者紧固；

调整内转筒3的头部的转动角度使其与立柱6对齐后，通过紧固件5将内转筒3的尾部与立柱6固定连接。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种上承式拱桥单向铰接柱头节点装置，其特征在于，包括外套筒、柔性滑动筒以及内转筒，其中，外套筒的一端与主梁或主拱固定连接，外套筒的另一端开口，内转筒的头部为圆柱形结构，内转筒的头部容纳于外套筒内部且相对于其可转动，内转筒的尾部经外套筒的开口处伸出后与立柱可拆卸连接，内转筒的头部与外套筒之间安装有柔性滑动筒，柔性滑动筒为圆环状结构，柔性滑动筒位于内转筒的头部与外套筒内侧壁缝隙之间；所述外套筒包括套筒本体、固定于套筒本体外侧壁上的横向加劲板、以及与横向加劲板端部固定的顶封板，套筒本体的轴线方向上固定有多块横向加劲板，顶封板与主梁或主拱固定连接，套筒本体为侧面开口且底面封闭顶面开口的圆柱形结构，套筒本体的顶面开口处可拆卸安装有端面封板，内转筒的头部位于套筒本体的内部，内转筒的尾部经套筒本体的侧面开口处伸出与立柱连接。

2.如权利要求1所述的上承式拱桥单向铰接柱头节点装置，其特征在于，所述端面封板通过多个紧固件将套筒本体的顶面开口处封闭，套筒本体的顶面开口处和端面封板上均开设有多个螺孔以安装紧固件。

3.如权利要求1所述的上承式拱桥单向铰接柱头节点装置，其特征在于，所述外套筒还包括连接相邻两横向加劲板的纵向加劲板，相邻两横向加劲板之间连接有至少两纵向加劲板。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的上承式拱桥单向铰接柱头节点装置，其特征在于，所述顶封板与主梁和主拱均通过焊接连接或螺栓连接。

5.如权利要求1所述的上承式拱桥单向铰接柱头节点装置，其特征在于，所述套筒本体内部空腔的顶面和底面均安装有柔性滑动垫圈，柔性滑动垫圈与内转筒的头部前后两侧相抵接。

6.如权利要求5所述的上承式拱桥单向铰接柱头节点装置，其特征在于，所述柔性滑动垫圈和柔性滑动筒均通过聚四氟乙烯制成。

7.如权利要求5所述的上承式拱桥单向铰接柱头节点装置，其特征在于，所述内转筒包括圆柱形套筒以及固定于圆柱形套筒下方的连接柱，连接柱的底部为法兰盘，法兰盘上开设有多个螺孔以与立柱的法兰盘连接，圆柱形套筒的顶面和底面均开口设置。

8.如权利要求7所述的上承式拱桥单向铰接柱头节点装置，其特征在于，所述圆柱形套筒的轴线与外套筒的轴线平齐设置。

9.一种基于权利要求5至8中任意一项所述的上承式拱桥单向铰接柱头节点装置的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

将外套筒与主梁或主拱通过焊接或螺栓固定连接；

将一柔性滑动垫圈放置于外套筒的套筒本体内部空腔底部并压平，将柔性滑动筒从套筒本体的顶面开口处推入其内部空腔，将柔性滑动筒压紧于套筒本体的内侧壁上；

将内转筒的头部经套筒本体的顶面开口处推入其内部空腔，使内转筒的头部塞于柔性滑动筒内部；

将另一柔性滑动垫圈放入套筒本体顶面上且与内转筒的头部端面紧密贴合；

盖上套筒本体的封板并通过紧固件将二者紧固；

调整内转筒的头部的转动角度使其与立柱对齐后，通过紧固件将内转筒的尾部与立柱固定连接。