CN204059756U - 一种预应力钢管混凝土桁片及其构建的桁架 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种预应力钢管混凝土桁片，桁片标准节由2根上、下弦杆，3根竖杆和6根斜杆组成，桁片高2.2m，标准节单片长6米，其中上、下弦杆采用Ф200×5mm的圆钢管，管内填充混凝土，管的中心留有用于穿预应力钢筋的圆孔，竖杆采用Ф120×4mm的圆钢管，管内填充混凝土，斜杆采用Ф80×4mm的圆钢管。由该桁片构建成的桁架，两两桁片标准节通过桁片接头进行对接，对接完成后在上、下弦杆中心的圆孔内加入预应力钢筋，两排桁片标准节之间通过水平连接节和横向连接节进行连接，各部件相互配合的销头之间采用插销进行锁定。本桁片比传统贝雷片刚性和稳定性更好，组成桁架时承载能力高，拆装方便，满足现代施工的要求。

Description

一种预应力钢管混凝土桁片及其构建的桁架

技术领域

本实用新型涉及一种桁片及桁架，尤其是一种预应力钢管混凝土桁片及由该桁片构建成的桁架，属于建筑钢结构技术领域。

背景技术

桁片又称贝雷片，最先在二战时由一名英国工程兵实用新型，以解决战争期间桥梁快速架设的需要，并以他的名字命名。桁片具有结构简单、运输方便、架设快捷、载重量大、互换性好、适应性强的特点。“321”钢桥是在原英制贝雷桁架桥基础上，结合我国国情和实际情况研制而成的快速组装桥梁，于1965年定型生产，在我国得到了很大发展，广泛应用于国防、战备、交通工程、市政水利工程，是我国应用最为广泛,最好的组装式桥梁。

在上世纪90年代中交公路规划设计院研制出“HD200”型装配式公路钢桥，其桁片的主桁高度由1.4米增加到2.13米，从而增加了桁架高度，提高了桁架的承载能力，也增强了桁架的稳定性能和可靠度。

由于传统贝雷片已有将近70年的历史，在当时的年代主要考虑是轻便，便于人力组装，因此一片老式桁片只有270公斤，几个人可抬得动，而目前施工工地有大量的起吊设备，反而是人工成本越来越高，由于单片较轻型化，有大量接头需要人工安装，因此轻便在某些方面反而成为了劣势，也由于较轻便，造成了传统贝雷片结构上存在以下一些不适应现代土木工程需要的缺点：

1）、由于桁高只有1.4米，抗弯能力存在不足。

2）、由于节段只有3米，相应接头较多，插销与销孔间存在间隙，整排竖向刚度大受影响。

3）、由于竖杆为8#工字钢，构件较单薄，承压能力偏弱。

4）、由于厚度较薄，单片横向刚度较弱。

5）、由于支撑架为角钢焊制，与桁片用螺栓连接，双排或多排的贝雷梁横向稳定性不强。

6）、由于主要作为纯受弯构件，并且多排间横向和纵向刚度较弱，竖向承压能力也不强，不宜用于支架的墩柱部位。

针对传统贝雷片的缺点，本实用新型从结构上对传统贝雷片进行了改进，并创造性地为桁片引入了预应力钢筋混凝土的相关技术特征。

套箍钢管混凝土（简称钢管混凝土），是指在钢管中填充混凝土而形成的组合构件，是一种将钢管和钢筋混凝土的优点相结合而发展起来的新型组合结构型式。由于钢管混凝土结构适应了现代土木工程结构向大跨、高耸、重载发展的趋势，并且符合现代化施工技术和工业化制造要求，近20年来，钢管混凝土的设计和制造技术得到了迅速发展并被广泛地应用于高层建筑、大跨桥粱、工业建筑、输变杆塔以及地下等结构等众多土木工程结构中，取得了良好的经济和社会效益。

为了扩展钢管混凝土结构的应用范围，进一步发挥它的特点，研究学者们还将预应力技术运用到钢管混凝土结构中，充分发挥两者的优越性，提出了“预应力钢管混凝土结构”。这种结构是指在钢管混凝土构件中加设高强钢部件，施加预应力，从而改变构件中的内力分布，使钢管混凝土构件部分承受轴心压力或小偏心受压。这样，预应力钢管混凝土结构不仅可以作为长细比较大的长柱和大偏心受压构件，而且还可用于受弯构件，这就使得钢管混凝土的应用领域大为扩展。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构新颖的预应力钢管混凝土桁片及由该桁片构建成的桁架，该桁片比传统贝雷片高度更高，长度更长，刚性和稳定性更好，组成桁架时承载能力高，而且拆装方便，满足现代施工要求，特别适用于现代土木工程中构建各种钢结构桁架。

本实用新型所采取的具体技术方案如下：

一种预应力钢管混凝土桁片，其特征是：桁片标准节由2根相互平行的上、下弦杆，连接上、下弦杆的3根竖杆和6根两两交叉的斜杆组成，桁片高2.2m，标准节单片长6米，其中上、下弦杆采用Ф200×5mm的圆钢管，管内填充混凝土，管的中心留有用于穿预应力钢筋的圆孔，竖杆采用Ф120×4mm的圆钢管，管内填充混凝土，斜杆采用Ф80×4mm的圆钢管；上、下弦杆在和竖杆连接部位的两侧设有水平销头；上、下弦杆在和两斜杆交汇连接的部位的两侧既设有水平销头，又设有斜向销头；上、下弦杆两端在和斜杆连接部位的两侧设有水平销头。

所述上、下弦杆、竖杆、斜杆采用的圆钢管也可以用尺寸相近的方钢管或多边形钢管进行替代。

所述上、下弦杆和竖杆内填充的混凝土可以是高标号水泥混凝土，也可以是沥青混凝土、树脂混凝土等。

一种基于上述预应力钢管混凝土桁片构建的桁架，其特征是：桁架由若干预应力钢管混凝土桁片标准节构成，两两桁片标准节通过桁片接头进行对接，对接完成后在上、下弦杆中心的圆孔内加入预应力钢筋，两排桁片标准节之间通过水平连接节和横向连接节进行连接，各部件相互配合的销头之间采用插销进行锁定。

所述水平连接节由两平行的水平杆和两平行竖杆构成主要框架，框架内还设有两交叉的斜杆，每根水平杆的两端面均设有一组的水平销头。

所述横向连接节由两交叉的斜杆构成主要框架，斜杆的四周还设有四周杆和斜杆连接，每根斜杆的两端面均设有一组斜向销头。

所述桁片接头为一截钢管，钢管的内径比上、下弦杆的外径大并可套接于其上，钢管内部中间设有隔板，隔板中心开有用于穿预应力钢筋的圆孔，钢管的两侧各设有两组水平销头，钢管管壁的外侧还设有两个斜向销头。

和传统贝雷片及其构建的桁架相比，本实用新型的预应力钢管混凝土桁片及其构建的桁架的优点为：

1）、增加单片的高度，提高抗弯截面系数以提高抗弯能力。

2）、增加单片长度以减少接头提高桁梁整体竖向刚度。

3）、增加单片桁架厚度和纵向连接方式，提高单片桁架横向刚度。

4）、改进支撑架的结构型式和连接方式，提高横向稳定性。

5）、利用钢管混凝土抗压能力强的特点提高上下弦杆和竖杆的抗压能力。

6）、利用预应力钢筋抗拉能力强的特点可方便施加预应力的性能，提高上下弦杆的抗拉能力，并可作为整排多片桁梁的纵向连接构件。

通过结构初步计算，本桁片与传统贝雷片相比，单排每米用钢量只增加约0.2倍，每米增加约0.05方混凝土，每米增加约0.013吨预应力钢筋，弦杆理论抗拉能力提高约4倍，抗压能力提高约3倍，竖向抗弯能力提高约4倍，横向抗弯能力提高约3倍，竖向抗剪能力提高约4倍，支撑架抗剪能力提高约20倍。

本桁片是采用钢管混凝土和预制力张拉等相对先进的技术对传统贝雷片革命性地改进，使其具有较高的承载能力，拼装拆除方便安全，能有效节省用钢量，能避免大量的焊接氧割作业，节省大量人工作业量，具有极高的经济价值，符合节能减排的国家要求。本桁片可以使用在现浇梁支架、缆索吊主塔、拱桥扣塔、钢栈桥、钢平台、简易架桥机、简易龙门吊等临时钢结构中。

附图说明

图1为本实用新型桁片的标准节的立体结构示意图；

图2为图1的A向视图；

图3为水平连接节的立体结构示意图；

图4为横向连接节的立体结构示意图；

图5为桁片接头的立体示意图；

图6为图5的B向视图；

图7为基于本实用新型的桁片构建的桁架的立体结构示意图。

图中：1-上弦杆，2-下弦杆，3-竖杆，4-斜杆，5-圆孔，6-水平销头，7-斜向销头，8-水平连接节水平杆，9-水平连接节竖杆，10-水平连接节斜杆，11-水平连接节水平销头，12-横向连接节斜杆，13-横向连接节四周杆，14-横向连接节斜向销头，15-钢管，16-桁片接头斜向销头，17-隔板，18-圆孔，19-桁片接头水平销头，20-桁片标准节，21-水平连接节，22-桁片接头，23-预应力钢筋，24-横向连接节。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1-2所示，本实用新型的预应力钢管混凝土桁片，其桁片标准节由2根相互平行的上、下弦杆1、2，连接上、下弦杆1、2的3根竖杆3和6根两两交叉的斜杆4组成，桁片高2.2m，标准节单片长6米，其中上、下弦杆1、2采用Ф200×5mm的圆钢管，管内填充混凝土，管的中心留有用于穿预应力钢筋的圆孔5，竖杆3采用Ф120×4mm的圆钢管，管内填充混凝土，斜杆4采用Ф80×4mm的圆钢管。上、下弦杆1、2、竖杆3、斜杆4采用的圆钢管也可以用尺寸相近的方钢管或多边形钢管进行替代。上、下弦杆1、2和竖杆3内填充的混凝土可以是高标号水泥混凝土，也可以是沥青混凝土、树脂混凝土等。上、下弦杆1、2在和竖杆2连接部位的两侧设有水平销头6，用于和水平连接节21相连接；上、下弦杆1、2在和两斜杆4交汇连接的部位的两侧既设有水平销头6，又设有斜向销头7，分别用于和水平连接节21及横向连接节24相连接；上、下弦杆1、2两端在和斜杆4连接部位的两侧设有水平销头6，用于和桁片接头22相连接。

基于上述预应力钢管混凝土桁片构建的桁架如图7所示，桁架由若干预应力钢管混凝土桁片标准节20构成，两两桁片标准节20通过桁片接头22进行对接，桁片接头22如图5-6所示，为一截钢管15，钢管15的内径比上、下弦杆1、2的外径大并可套接于其上，钢管15内部中间设有隔板17，隔板17中心开有用于穿预应力钢筋的圆孔18，钢管15的两侧各设有两组和桁片两端水平销头6相对应的水平销头19，钢管15管壁的外侧还设有两个和横向连接节斜向销头14相对应的斜向销头16。两两桁片标准节20对接完成后在上、下弦杆1、2中心的圆孔5内加入预应力钢筋23，两排桁片标准节20之间通过水平连接节21和横向连接节24进行连接，水平连接节21连接至上、下弦杆1、2的水平销头6，横向连接节24连接至上、下弦杆1、2的斜向销头7和桁片接头22的斜向销头16。各部件相互配合的销头之间采用插销进行锁定，在拼装好多片桁片后用千斤顶纵向张拉预应力钢筋23使之达到设定的预应力标准。水平连接节21如图3所示，由两平行的水平杆8和两平行竖杆9构成主要框架，框架内还设有两交叉的斜杆10，每根水平杆8的两端面均设有一组的水平销头11。横向连接节24如图4所示，由两交叉的斜杆12构成主要框架，斜杆12的四周还设有四周杆13和斜杆12连接，每根斜杆12的两端面均设有一组斜向销头14。

Claims (7)

1.一种预应力钢管混凝土桁片，其特征是：桁片标准节由2根相互平行的上、下弦杆（1、2），连接上、下弦杆（1、2）的3根竖杆（3）和6根两两交叉的斜杆（4）组成，桁片高2.2m，标准节单片长6米，其中上、下弦杆（1、2）采用Ф200×5mm的圆钢管，管内填充混凝土，管的中心留有用于穿预应力钢筋的圆孔（5），竖杆（3）采用Ф120×4mm的圆钢管，管内填充混凝土，斜杆（4）采用Ф80×4mm的圆钢管；上、下弦杆（1、2）在和竖杆（3）连接部位的两侧设有水平销头（6）；上、下弦杆（1、2）在和两斜杆（4）交汇连接的部位的两侧既设有水平销头（6），又设有斜向销头（7）；上、下弦杆（1、2）两端在和斜杆（4）连接部位的两侧设有水平销头（6）。

2.根据权利要求1所述的桁片，其特征是：所述上、下弦杆（1、2）、竖杆（3）、斜杆（4）采用的圆钢管用尺寸相近的方钢管或多边形钢管进行替代。

3.根据权利要求1所述的桁片，其特征是：所述上、下弦杆（1、2）和竖杆（3）内填充的混凝土为高标号水泥混凝土或沥青混凝土或树脂混凝土。

4.一种基于权利要求1所述的预应力钢管混凝土桁片构建的桁架，其特征是：桁架由若干预应力钢管混凝土桁片标准节（20）构成，两两桁片标准节（20）通过桁片接头（22）进行对接，对接完成后在上、下弦杆（1、2）中心的圆孔（5）内加入预应力钢筋（23），两排桁片标准节（20）之间通过水平连接节（21）和横向连接节（24）进行连接，各部件相互配合的销头之间采用插销进行锁定。

5.根据权利要求4所述的桁架，其特征是：所述水平连接节（21）由两平行的水平杆（8）和两平行竖杆（9）构成主要框架，框架内还设有两交叉的斜杆（10），每根水平杆的两端面均设有一组的水平销头（11）。

6.根据权利要求4所述的桁架，其特征是：所述横向连接节（24）由两交叉的斜杆（12）构成主要框架，斜杆（12）的四周还设有四周杆（13）和斜杆（12）连接，每根斜杆（12）的两端面均设有一组斜向销头（14）。

7.根据权利要求4所述的桁架，其特征是：所述桁片接头（22）为一截钢管（15），钢管（15）的内径比上、下弦杆（1、2）的外径大并可套接于其上，钢管（15）内部中间设有隔板（17），隔板（17）中心开有用于穿预应力钢筋（23）的圆孔（18），钢管（17）的两侧各设有两组水平销头（19），钢管（15）管壁的外侧还设有两个斜向销头（16）。