CN212103625U - 可拆装梁式桥梁主梁结构 - Google Patents

Abstract

一种可拆装梁式桥梁主梁结构。主梁结构采用分段预制形式，由多个桥梁节段拼装而成；在桥梁节段上布设预应力索体系：通长预应力索以整体受力为主，张拉布置于跨多个节段的整体结构；拉索以节段安装与拆卸中的受力为主，同时兼顾成桥后与接索共同受力；通长预应力索通过锚固点实现顶处端点的锚固，长距离中在节段范围内布设锚固转向点用于辅助其转向以适应整体桥梁的设计走向。转向节点、锚固点保证预应力索体系的灵活拆卸和再组装布设。其接头段采用可搭接并可拆装的专用接头，将受力节段快速连接，完成“正装”；反之进行“倒拆”，实现各节段的卸除；根据需要可在异地重新拼装，实现桥梁节段的二次使用。

Description

可拆装梁式桥梁主梁结构

技术领域

本申请属于桥梁工程领域，特别是预应力混凝土梁桥技术领域，适应当前我国装配化施工技术的推广。

背景技术

我国是桥梁建设大国，特别是混凝土桥梁量大面广，上部结构多采用密排的装配式桥梁，截面形式包括空心板、T梁、小箱梁等。近年来，工业化施工桥梁正在成为行业热点，主要体现了环保、预制件质量检验体系有保证，以及现场施工速度快捷的优点。同时现代化的施工方法也符合行业技术进步的需求。

在小跨径的装配式桥梁领域，梁体多采用整跨预制吊装；在大跨径桥梁领域，我国预制节段拼装施工的混凝土桥梁的跨径已接近200米；钢-砼组合桥梁的装配式施工桥梁的跨径增加至70米左右。而这些装配式施工工艺或设计均是考虑节段间的完全粘结，不存在其拆开或重复连接施工。

目前桥梁设计和施工均以“正装”的角度进行，这些桥梁都无法“倒拆”，即在设计之初并没有考虑将来如何处理这些桥梁，受业内对混凝土桥梁最终可拆除对环境的影响，加上我国城市的迅速扩大和交通快速发展，许多桥梁存在使用寿命短的问题，通常采用拆除重建，而不是采用“搬走”重装使用，也就是未形成完整的、成系统的全寿命周期的桥梁建设方法。

如何建立一套完整系统的，范围覆盖从小跨径装配式桥梁到中、大跨径预制节段拼装施工桥梁，包括大跨径斜拉桥的所有混凝土桥梁可拆卸和可重复拼装的桥梁结构及施工技术，必将为我国环境、经济还来巨大效益。

发明内容

本申请的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种可重复拆装梁式桥梁主梁结构、专用接头、专用锚固索节点及其设计方法，本申请针对混凝土桥梁上部主梁结构的装配式施工，从而实现结构预制、运输和安装，构件重复利用。

为实现上述目标，本申请提供了如下技术方案:

技术方案一

一种可重复拆装梁式桥梁纵向结构设计方法，其特征在于，整体结构采用分段预制形式，由多个桥梁节段拼装而成；

在桥梁节段上布设由通长预应力索5、节段间的短连接索6、锚固点、转向节点构成预应力索体系；通长预应力索5以整体受力为主，张拉布置于跨多个节段的整体结构；拉索6以节段安装与拆卸中的受力为主，同时兼顾成桥后与接索5共同受力；通长预应力索5通过锚固点实现顶处端点的锚固，以及长距离中在节段范围布设锚固转向点用于辅助其转向以适应整体桥梁的设计走向；转向节点、锚固点的结构设计保证预应力索体系的灵活拆卸和再组装布设；

其接头段采用可搭接并可拆装的专用接头，将受力节段快速连接，完成“正装”；反之进行“倒拆”，实现各节段的卸除；

根据需要可在异地重新拼装，实现桥梁节段的二次使用。

技术方案二

一种可拆装梁式桥梁主梁结构，其特征在于，采用预制拼装的梁式桥，包括桥梁节段、预应力索系体和接头机构三部分；将每个桥梁节段作为受力节段通过预应力短拉索6及接头机构连接，同时整体又通过预应力长拉索5连接；通长的预应力长拉索5、节段间的预应力短拉索6、锚固点、转向节点构成预应力索体系；预应力长拉索5以整体受力为主，张拉布置于跨多个节段的整体结构；预应力短拉索6以节段安装与拆卸中的受力为主，同时兼顾成桥后与预应力长拉索5共同受力；预应力长拉索5通过锚固点实现顶处端点的锚固，以及长距离中在节段底部范围内布设锚固转向点用于辅助其转向以适应整体桥梁的设计走向；预应力索系体通过其锚固点设计为可拆装的拉索转向及固定件，实现快速转向和锚固件、灵活拆卸和再组装；接头机构实现桥梁节段的快速拼装、拆卸、再拼装。

技术方案三

所述锚固点，包括本体、预埋件93、紧固件94，本体安装于预埋件93上，锚固点9通过预埋件93的一端预埋入节段内；所述本体包括上夹板91、下夹板92，并由两者相合形成索端穿入的连接孔95，紧固件94的自由端由紧固件94螺纹紧固。

技术方案四

一种接头机构，包括分布于相邻节段间的若干接头，各个接头分布于相邻节段端部截面。接头包括母接头、子接头及销栓；子接头和母接头分别与桥梁节段预埋固定，排列分布在截面处；销栓为子接头和母接头连接件。母接头2包括本体和脚 22，母接头2通过脚22预埋入节段中或焊接于接段端部；所述本体包括外部的基板211、嵌于节段内的扁形引入腔212，所述基板211平面上开设入口213，所述引入腔212侧部上开设通孔214。所述子接头3包括本体和脚32，子接头3通过脚32预埋入节段中或焊接于接段端部；所述本体包括外部的基板311、插入于扁形引入腔212内的扁形舌312，所述基板311平面上开设扁形舌312，所述扁形舌 312侧部上开设通孔314。还包括销栓4以及分布于相邻节段内的通孔。每个子接头3插入对应母接头2中，在拼装达到预定位置后，采用销栓4插入节段中的通孔，用于实现接头机构的整体固定。

与现有技术相比，本申请提供的技术方案，作为举例而非限定，具有如下有益效果：本申请的重复拆装设计方法和结构，适用于桥梁的上部主梁结构，不适用于桥梁的下部结构。本申请提供的结构，为我国资源或环境保护，减少材料和经济浪费，实现桥梁的重复使用提供了全新思路，具有重大经济和社会效益，具有极大的推广与应用价值。

附图说明

图1：现有技术中传统的预制装配式桥梁基本组成

图2：本申请整体结构组成示意图

图3：本申请结构接对处分解布置示意图

图4：本申请接头连接件分解示意图

图5：本申请内部可拆装拉索及安装结构断面示意图

图6：锚固点9的锚固状态(a)、分解状态图(b)

图例所示仅为箱梁截面主梁形式，其它截面梁或受弯构件不另图示。

附图标记说明：

图中：

1节段；

2子接头；3母接头；4销栓；

5预应力长拉索；6预应力短拉索；

8结构内部钢筋或钢板；

9锚固点机构：上夹板91、下夹板92、预埋件93、紧固件94、连接孔95

具体实施方式

下面将结合具体实施例及其附图对本申请提供的技术方案作进一步说明。结合下面说明，本申请的优点和特征将更加清楚。

需要说明的是，本申请的实施例有较佳的实施性，并非是对本申请任何形式的限定。本申请实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。本申请优选实施方式的范围也可以包括另外的实现，且这应被本申请实施例所属技术领域的技术人员所理解。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限定。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

本申请的附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本申请实施例的目的，并非是限定本申请可实施的限定条件。任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的效果及所能达成的目的下，均应落在本申请所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。且本申请各附图中所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

本申请可拆装梁式桥梁纵向结构，采用预制拼装的梁式桥，包括桥梁节段、预应力索系体和接头机构三部分；将每个桥梁节段作为受力节段通过预应力短拉索6 及接头机构连接，同时整体又通过预应力长拉索5连接。

第一部分、桥梁节段

所述的桥梁节段，可以分解成小节段拼装，也可以整跨结构地面或施工平台上对接后吊装式安装，相应的连接只针对截面在满足具体施工要求情况下的对接。

所述桥梁节段，为可重复的钢筋混凝土结构、钢结构、或钢-混凝土组合结构成型的现有梁式桥梁截面形式，如箱型、工字型、T型、U型和矩形等截面形式，并按一定规律划分为不同节段形式，以利于预制施工。

所述桥梁节段，自身结构需要满足设计规范条件，这属于现有技术规范。

第二部分、预应力拉索体系

该体系包括通长预应力索5、节段间的预应力短拉索6构成、锚固点、穿越或转向节点。

桥梁节段上设计和安装具有预应力拉索锚固、穿越或转向等节点或构造，以便于结构可实现预应力施加和预应力索的更换。具体来说，节段上的锚固索需要满足安装和拆除过程中节段的受力，因此相应的拉索既要保证受力，同时还要保证灵活拆卸和再组装，预应力长拉索5以整体受力为主，其布置根据照常规节段拼装桥施工工艺布置和张拉，预应力短拉索6以节段安装与拆卸中的受力为主，同时兼顾成桥后与预应力长拉索5共同受力。

如图2所示，预应力索包括通长的预应力长拉索5、节段间的预应力短拉索6；这些索的设计基于桥梁的体外预应力设计理念进行配置，但不同之处在于需要考虑索的可拆卸，因而索的锚固点机构、转向节点与现有的设计不同。主要原因是要保证适用于本申请拆除后的再安装的需要，以及具备挂索或转向需要，因而需要公开本申请设计的具有灵活布置功能的锚固点机构和转向装置。

预制节段纵向由多个预制节段拼装而成，各节段之所以能形成整体，除了有常规的预应力长拉索5，还有节段间的预应力短拉索6。预应力长拉索和预应力短拉索6除了必须为满足结构安装与使用过程中受力外，预应力短拉索6更多的功能是为实现在重复拆除与安装。

同时要考虑到结构重装时更换索后的再次张拉与布置，因而设计时还要考虑索与节段间的穿越与连接。预应力长拉索5通过锚固点实现顶处端点的锚固，以及长距离中在节段底部布设锚固的转向点用于辅助其转向以适应整体桥梁的设计走向。

所述预应力拉索，在保证桥梁耐久性规范要求基础上，借助梁体顶底板和腹板预置的锚固和转向装置，根据桥梁拆除需要可进行灵活卸载和更换。

所述锚固点机构，具体实现如图6所示：锚固点机构9包括本体、预埋件93、紧固件94，本体安装于预埋件93上，锚固点9通过预埋件93的一端预埋入节段内；所述本体包括上夹板91、下夹板92，并由两者相合形成索端穿入的连接孔95，紧固件94的自由端由紧固件94螺纹紧固。

锚固点机构9设计为可拆装的拉索转向及固定件，即为实现快速转向和锚固件。

第三部分、相邻节段间的连接体系

所述的桥梁节段除了考虑上述预应力索的布置外，同时需要考虑与相邻节段间的连接。

为此，本申请命名为连接接头机构。

连接接头机构，由众多的连接接头构成，连接接头可以采用与预制节段(钢筋混凝土、钢结构)间预埋或焊接。

所用预埋或焊接接头位置根据结构受力需要，将作为结构承载力抗剪和抗弯，甚至抗扭的关键构造部位，为此可以根据需要布置在截面的位置主要有以正负弯矩较大截面的受拉区，以及截面主应力较大区域附近即可，为本领域普通技术人员具备的常识性结构力学知识。

所述接头机构，包括母接头、子接头及销栓；子接头和母接头分别与桥梁节段预埋固定，根据受力需要按规律排列分布在截面处；销栓为子接头和母接头连接件，根据受力需要，同一截面销栓可以有多个，采用同轴穿过多个子母连接件，位置分布根据梁截面受力需要而定。具体的结构设计：

所述接头机构包括分布于相邻节段间的若干接头，各个接头分布于相邻节段端部截面；

每个接头分为子接头3(图4b)、母接头2(图4a)，分别预埋或焊接于相邻节段(图4a预埋于图3的左节段中、图4b预埋于图3的右节段中)，两子母接头具有一定的定位导向机构以实现结构灵活对接。结构实现：母接头2包括本体和脚 22，母接头2通过脚22预埋入节段中或焊接于接段端部；所述本体包括外部的基板211、嵌于节段内的扁形引入腔212，所述基板211平面上开设入口213，所述引入腔212侧部上开设通孔214。所述子接头3包括本体和脚32，子接头3通过脚32预埋入节段中或焊接于接段端部；所述本体包括外部的基板311、插入于扁形引入腔212内的扁形舌312，所述基板311平面上开设扁形舌312，所述扁形舌 312侧部上开设通孔314。

如图3所示，所述接头机构还包括销栓4以及分布于相邻节段内的通孔。每个子接头3插入对应母接头2中，在拼装达到预定位置后，采用销栓4插入节段中的通孔，用于实现接头机构的整体固定。

以上节段、接头和销栓，当节段的拆除与移动时：根据需要，可在需要时通过卸载后进行销栓的拨出，接头的分离，预应力的放松。

接头机构与桥梁节段具有足够固定、预埋、焊接，以符合安全规范，以传统现有技术完全可以做到，在说明书中仅作为声明，确保拼装后的受力、拆装时操作、再拼装时的安装。

本申请所有构件，除预应力拉索根据需要更新外，均可在异地重新拼装，实现梁桥的二次使用。

本申请提供的结构，为我国资源或环境保护，减少材料和经济浪费，实现桥梁的重复使用提供了全新思路，具有重大经济和社会效益，具有极大的推广与应用价值。

本申请提供的可拆装梁式桥梁结构，可为桥梁设计与施工，特别是桥梁重复使用，减少建筑垃圾和对环境的影响具有重要经济和社会价值。

需要说明的是，目前我国大力推进建筑工业化，装配化施工在房屋建设中由于其构件相同数量多，尺寸和重量小，容易拆分实现装配化施工，但也只是针对永久性建设，不考虑重复折装问题。另一方面，建筑是三维性结构，各构件长宽高比例在相近尺度，结构受力特点可以分解成梁、柱、板等构件实现针对性的设计，其尺寸和重量对拼装施工无难度。相比较于房屋建设，对于本申请的主要对象梁式桥梁的结构形式表示出的是杆件特性，长度方向较截面尺寸不在同一量级，加上使用的荷载多为移动重载，其表现出的弯矩和剪力特征也完全有别于房屋建筑，所处野外环境也不同于房屋建筑结构，地理环境也对施工方式提出不同要求。虽然本申请提出的可拆装思想虽与房屋建筑部分领域如钢结构和木结构有部分类似，但基于上述的不同点，本申请在结构构造、结构设计方法、连接头设计均无法从房屋建筑领域去借鉴。

应当理解，此处所描述的实施方案和图例仅是箱梁示例，仅仅用以解释本申请，并不用以限制本申请。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可拆装梁式桥梁主梁结构，其特征在于，采用预制拼装的梁式桥，包括桥梁节段、预应力索系体和接头机构三部分；

将每个桥梁节段作为受力节段通过预应力短拉索(6)及接头机构连接，同时整体又通过预应力长拉索(5)连接；通长的预应力长拉索(5)、节段间的预应力短拉索(6)、锚固点、转向节点构成预应力索体系；预应力长拉索(5)以整体受力为主，张拉布置于跨多个节段的整体结构；预应力短拉索(6)以节段安装与拆卸中的受力为主，同时兼顾成桥后与预应力长拉索(5)共同受力；预应力长拉索(5)通过锚固点实现顶处端点的锚固，以及长距离中在节段底部范围内布设锚固转向点用于辅助其转向以适应整体桥梁的设计走向；

预应力索系体通过其锚固点设计为可拆装的拉索转向及固定件，实现快速转向和锚固件、灵活拆卸和再组装；接头机构实现桥梁节段的快速拼装、拆卸、再拼装。

2.如权利要求1所述的一种可拆装梁式桥梁主梁结构，其特征在于，所述锚固点，包括本体、预埋件(93)、紧固件(94)，本体安装于预埋件(93)上，锚固点(9)通过预埋件(93)的一端预埋入节段内；所述本体包括上夹板(91)、下夹板(92)，并由两者相合形成索端穿入的连接孔(95)，紧固件(94)的自由端由紧固件(94)螺纹紧固。

3.如权利要求1所述的一种可拆装梁式桥梁主梁结构，其特征在于，所述接头机构包括分布于相邻节段间的若干接头，各个接头分布于相邻节段端部截面；

每个接头的结构为：包括母接头、子接头及销栓；子接头和母接头分别与桥梁节段预埋固定，排列分布在截面处；销栓为子接头和母接头连接件；

所述母接头(2)包括本体和脚(22)，母接头(2)通过脚(22)预埋入节段中或焊接于接段端部；所述本体包括外部的基板(211)、嵌于节段内的扁形引入腔(212)，所述基板(211)平面上开设入口(213)，所述引入腔(212)侧部上开设通孔(214)；

所述子接头(3)包括本体和脚(32)，子接头(3)通过脚(32)预埋入节段中或焊接于接段端部；所述本体包括外部的基板(311)、插入于扁形引入腔(212)内的扁形舌(312)，所述基板(311)平面上开设扁形舌(312)，所述扁形舌(312) 侧部上开设通孔(314)；还包括销栓(4)以及分布于相邻节段内的通孔；

每个子接头(3)插入对应母接头(2)中，在拼装达到预定位置后，采用销栓(4)插入节段中的通孔，用于实现接头机构的整体固定。

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