CN213740552U - 一种可防落石冲击的新型桁架桥结构 - Google Patents

Abstract

一种可防落石冲击的新型桁架桥结构：包括底部的钢桁梁结构以及上部的复合结构，其中，钢桁梁结构包括两根主桁上弦杆、两根主桁下弦杆，主桁弦杆之间通过平纵联连接，主桁上弦杆与对应主桁下弦杆之间通过腹杆连接，主桁弦杆之间布置有主桁横梁，相邻主桁横梁之间布置有主桁纵梁；复合结构包括钢筋混凝土板，钢筋混凝土板固定钢桁梁结构上，其中钢筋混凝土板上部设置有EPS泡沫板以及薄钢板碎石三明治结构。本实用新型中棚洞和铁路桥梁形成整体，协同受力，抗冲击性能好，棚洞顶部采用复合结构，自重轻，缓冲性能好。

Description

一种可防落石冲击的新型桁架桥结构

技术领域

本实用新型涉及铁路隧道工程领域，尤其是两隧夹一桥的铁路桥梁线路工程，具体涉及一种可防落石冲击的新型桁架桥结构。

背景技术

对于V形山区峡谷，在铁路工程中往往需要采用“隧-桥-隧”的方式穿越，而山区峡谷由于地势陡峭、岩体风化严重，落石灾害频发，严重威胁山区铁路交通安全。一般认为，采用棚洞结构进行落石灾害防护是最为有效的工程措施，现有的棚洞结构主要分为传统钢筋混凝土棚洞和新兴的柔性钢棚洞

在V形峡谷地区，隧道洞口直接连接桥梁结构，桥梁墩高较高，往往达到数十米。对于钢筋混凝土棚洞结构，若设置独立基础，则会导致棚洞的基础过高，工程量大，施工困难，成本较高，并且棚洞基础和桥墩基础交错，空间位置错综复杂，影响桥下行洪及立交；若钢筋混凝土棚洞不单独设置基础，直接固定在铁路桥梁上面，棚洞自重则成为桥梁结构的附加荷载，由于其自重较大，桥梁结构的设计强度需要相应增加，增加成本，并且这种棚洞结构由于刚度较大，承受落石冲击荷载时变形能力较弱，棚洞结构容易遭受破坏；柔性钢棚洞结构虽然能显著降低结构自重，施工便捷，但是钢棚洞作为桥梁附属结构，不能参与承担列车荷载，并且当落石砸中棚洞主体框架时，主要依靠钢构件的塑性变形耗能，耗能能力有限，导致产生较大变形侵限进而影响铁路桥梁的正常使用，并且单张网片面积较大，受损后更换难度大；对于目前已有发明提出的桁架型桥梁棚洞结构，其顶部采用的仍然是柔性棚洞，具有柔性钢棚洞变形大容易侵限的通病。

实用新型内容

针对现有技术中存在棚洞结构容易遭受破坏，耗能能力有限等问题，本实用新型的目的在于提供一种可防落石冲击的新型桁架桥结构，棚洞和铁路桥梁形成整体，协同受力，抗冲击性能好，棚洞顶部采用复合结构，自重轻，缓冲性能好。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种可防落石冲击的新型桁架桥结构，包括底部的钢桁梁结构以及上部的复合结构，其中，

所述钢桁梁结构包括两根主桁上弦杆和两根主桁下弦杆，所述主桁下弦杆位于主桁上弦杆正下方，两根所述主桁上弦杆之间设置有上平纵联连接，两根所述主桁下弦杆之间设置有下平纵联连接，所述主桁上弦杆与下方对应的主桁下弦杆之间设置有腹杆连接，两根所述主桁上弦杆之间沿桥梁纵向间隔布置有主桁上横梁，相邻主桁上横梁之间对称布置有主桁上纵梁，两根所述主桁下弦杆之间沿桥梁纵向间隔布置有主桁下横梁，相邻主桁下横梁之间对称布置有主桁下纵梁，所述主桁下横梁和主桁下纵梁上面铺设铁路桥面板；

所述复合结构包括钢筋混凝土板，所述钢筋混凝土板固定在所述主桁上弦杆和主桁上纵梁上，所述钢筋混凝土板两端设置有突出的梯形挡台，总体呈U型结构，所述钢筋混凝土板内布置有横向钢筋，所述梯形挡台内部布置有上连接钢筋和下连接钢筋，且上连接钢筋和下连接钢筋底端与横向钢筋连接成整体；

所述复合结构还包括EPS泡沫板以及薄钢板碎石三明治结构，所述EPS泡沫板设置于钢筋混凝土板的梯形挡台之间，底部与钢筋混凝土板上表面紧密贴合；所述薄钢板碎石三明治结构设置于钢筋混凝土板的梯形挡台之间，所述EPS泡沫板之上，包括上薄钢板、碎石体、下薄钢板，所述上薄钢板和下薄钢板均呈U型结构，所述上薄钢板和下薄钢板的侧面与梯形挡台紧密贴合，所述下薄钢板底部与EPS泡沫板紧密贴合，碎石体紧密压实均匀分布在上薄钢板和下薄钢板之间；所述上薄钢板与上连接钢筋之间以及下薄钢板与下连接钢筋之间设置有弹性扣件进行连接；所述上薄钢板上面覆盖有覆土层。

进一步地，所述主桁上横梁和主桁下横梁位于同一竖直平面内，所述主桁上纵梁和主桁下纵梁位于同一竖直平面内。

进一步地，所述主桁上横梁和主桁上纵梁上表面焊接有双排高强螺栓，钢筋混凝土板通过高强螺栓与所述钢桁梁结构固定。

进一步地，所述钢筋混凝土板底部设置有压型钢板，压型钢板穿过高强螺栓，放置在主桁上横梁和主桁上纵梁上面，作为浇筑混凝土的模板。

进一步地，所述钢桁梁结构外侧挂设有钢丝防护网。

进一步地，所述弹性扣件包括刚底座、弹性压板、螺纹钢筋、螺帽，螺纹钢筋连接钢底座和弹性压板，钢底座连接上连接钢筋或者下连接钢筋，弹性压板连接上薄钢板或者下薄钢板。

优选地，所述EPS泡沫板厚度为600mm～800mm。

优选地，所述覆土层厚度为200mm～300mm，，坡度为2度～4度。

本实用新型有益效果：

本实用新型无需为棚洞设计单独的基础和框架结构，棚洞顶部结构通过高强螺栓与钢桁梁浇筑形成整体，增大了桥梁整体的刚度，显著提升桥梁的承载能力和抗震性能；棚洞顶部结构能够有效缓冲落石冲击，对桁架桥具有较强的保护能力，钢桁梁也能通过弹性变形协助吸收剩余的冲击能量，使得桁架桥整体具有良好的抗冲击性能，在落石冲击荷载作用下，桥梁整体变形小，有利于列车的安全稳定行驶；桁架结构能够节省大量钢材，减轻结构自重，降低成本；集铁路桥梁和棚洞的设计、施工于一体化，施工方便；钢桁梁两侧的钢丝防护网既能防护两侧水平方向上的飞石，又能通风通光，行车通透性好。

棚洞顶部采用复合结构，能有效降低覆土层厚度，减轻顶板自重；薄钢板碎石三明治结构与EPS泡沫板协同作用，提高棚洞顶的缓冲能力，通过三明治结构的整体震动快速耗散落石冲击能量，剩余能量通过EPS泡沫板的变形消耗；并且薄钢板碎石三明治结构具有突出的防高速落石贯穿的能力，能有效保护EPS泡沫板，棚洞顶部结构不易遭到破坏；棚洞顶部结构局部损坏时不会影响桥梁本身的承载能力，并且由于顶部结构较为简单，破坏部位维修方便。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型做进一步地说明。

图1为可防落石冲击的新型桁架桥结构示意图。

图2为棚洞顶部复合结构图；

图3为弹性扣件图；

图4为弹性扣件设置局部放大图；

图中：100-钢桁梁；101-主桁上弦杆；102-主桁下弦杆；110-上平纵联；111-下平纵联；120-腹杆；130-主桁上横梁；131-主桁上纵梁；132-主桁下横梁；133-主桁下纵梁；140-铁路桥面板；150-钢丝防护网；200-钢筋混凝土板；210-横向钢筋；220-梯形挡台；221-上连接钢筋；222-下连接钢筋；230-EPS泡沫板；240-薄钢板碎石三明治结构；241-上薄钢板；242-碎石体；243-下薄钢板；250-弹性扣件；251-钢底座；252-弹性压板；253-螺纹钢筋；254-螺帽；300-高强螺栓；310-压型钢板；400-覆土层。

具体实施方式

请结合参照附图1至4，一种可防落石冲击的新型桁架桥结构，包括钢桁梁100、钢筋混凝土板200、EPS泡沫板230、薄钢板碎石三明治结构240、弹性扣件250、覆土层400。

所述钢桁梁100支撑于桥墩上，包括两根主桁上弦杆101、两根主桁下弦杆102，主桁下弦杆102设置在主桁上弦杆101的正下方，两根主桁上弦杆101通过上平纵联110连接，两根主桁下弦杆102通过下平纵联111连接，所述主桁上弦杆101和对应的主桁下弦杆102通过腹杆120连接。两根所述主桁上弦杆101之间沿桥梁纵向间隔布置主桁上横梁130，相邻主桁上横梁130之间对称布置主桁上纵梁131，两根所述主桁下弦杆102之间沿桥梁纵向间隔布置主桁下横梁132，相邻主桁下横梁132之间对称布置主桁下纵梁133，主桁上横梁130和主桁上纵梁131上面浇筑钢筋混凝土板200，主桁下横梁132和主桁下纵梁133上面铺设铁路桥面板140；

所述主桁上横梁130和主桁下横梁132位于同一竖直平面内，所述主桁上纵梁131和主桁下纵梁133位于同一竖直平面内，由其余杆件连接成矩形截面的桁架结构。

所述主桁上横梁130和主桁上纵梁131上表面焊接有双排高强螺栓300，钢筋混凝土板200底部设置有压型钢板310，压型钢板310穿过高强螺栓300，放置在主桁上横梁130和主桁上纵梁131上面，作为钢筋混凝土板200浇筑的模板，钢筋混凝土板200通过高强螺栓300与钢桁梁100浇筑成形成整体。

所述钢桁梁100外侧，腹杆120之间的间隙挂设有钢丝防护网150。

所述钢筋混凝土板200两端突出有梯形挡台220，总体呈U型结构，梯形挡台220横截面直角边在内侧，两底边均平行于钢筋混凝土板200的水平表明且较短底边在上。钢筋混凝土板200内布置有横向钢筋210，梯形挡台220内部布置上连接钢筋221和下连接钢筋222，且上连接钢筋221和下连接钢筋222底端与横向钢筋210连接成整体，钢筋混凝土板200两侧的梯形挡台220内部钢筋设置相同。

优选地，钢筋混凝土板200的宽度要稍微大于钢桁梁100的截面宽度，钢筋混凝土板200厚度为200mm～300mm，两侧梯形挡台220高度为700mm～1000mm，上底边长150mm～250mm，下底边长400mm～600mm。

所述EPS泡沫板230设置于钢筋混凝土板200的梯形挡台220之间，底部与钢筋混凝土板200上表面紧密贴合。优选地，EPS泡沫板230的厚度为600mm～800mm。

所述薄钢板碎石三明治结构240设置于钢筋混凝土板200的梯形挡台220之间，EPS泡沫板230之上，包括上薄钢板241、碎石体242、下薄钢板243。上薄钢板241和下薄钢板243均呈U型结构，侧面与梯形挡台紧密贴合，缝隙小于等于5mm，钢板厚度为3mm～6mm。

所述碎石体242位于上薄钢板241和下薄钢板243之间，均匀地分布在两块钢板之间，并且紧密压实，厚度为200mm～300mm。

所述弹性扣件250分别连接所述上薄钢板241和上连接钢筋221以及下薄钢板243和下连接钢筋222。弹性扣件250由刚底座251、弹性压板252、螺纹钢筋253和螺帽254组成。钢底座251设置于梯形挡台220之中，水平位置高于对应薄钢板50mm～100mm，并且通过上连接钢筋221和下连接钢筋222分别与横向钢筋210相连。弹性压板252分别扣在上薄钢板241和下薄钢板243的内侧。螺纹钢筋253穿过薄钢板和弹性压板252，通过螺帽254压紧弹性压板252，使上薄钢板241和下薄钢板243贴合在梯形挡台220上。

所述棚洞顶部覆土层400均匀覆盖于上薄钢板241和梯形挡台220上面，厚度在200mm～300mm之间，坡度在2度～4度。

本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种可防落石冲击的新型桁架桥结构，其特征在于：包括底部的钢桁梁结构以及上部的复合结构，其中，

所述钢桁梁结构包括两根主桁上弦杆和两根主桁下弦杆，所述主桁下弦杆位于主桁上弦杆正下方，两根所述主桁上弦杆之间设置有上平纵联连接，两根所述主桁下弦杆之间设置有下平纵联连接，所述主桁上弦杆与下方对应的主桁下弦杆之间设置有腹杆连接，两根所述主桁上弦杆之间沿桥梁纵向间隔布置有主桁上横梁，相邻主桁上横梁之间对称布置有主桁上纵梁，两根所述主桁下弦杆之间沿桥梁纵向间隔布置有主桁下横梁，相邻主桁下横梁之间对称布置有主桁下纵梁，所述主桁下横梁和主桁下纵梁上面铺设铁路桥面板；

所述复合结构包括钢筋混凝土板，所述钢筋混凝土板固定在所述主桁上弦杆和主桁上纵梁上，所述钢筋混凝土板两端设置有突出的梯形挡台，总体呈U型结构，所述钢筋混凝土板内布置有横向钢筋，所述梯形挡台内部布置有上连接钢筋和下连接钢筋，且上连接钢筋和下连接钢筋底端与横向钢筋连接成整体；

所述复合结构还包括EPS泡沫板以及薄钢板碎石三明治结构，所述EPS泡沫板设置于钢筋混凝土板的梯形挡台之间，底部与钢筋混凝土板上表面紧密贴合；所述薄钢板碎石三明治结构设置于钢筋混凝土板的梯形挡台之间，所述EPS泡沫板之上，包括上薄钢板、碎石体、下薄钢板，所述上薄钢板和下薄钢板均呈U型结构，所述上薄钢板和下薄钢板的侧面与梯形挡台紧密贴合，所述下薄钢板底部与EPS泡沫板紧密贴合，碎石体紧密压实均匀分布在上薄钢板和下薄钢板之间；所述上薄钢板与上连接钢筋之间以及下薄钢板与下连接钢筋之间设置有弹性扣件进行连接；所述上薄钢板上面覆盖有覆土层。

2.根据权利要求1所述的一种可防落石冲击的新型桁架桥结构，其特征在于：所述主桁上横梁和主桁下横梁位于同一竖直平面内，所述主桁上纵梁和主桁下纵梁位于同一竖直平面内。

3.根据权利要求1或2所述的一种可防落石冲击的新型桁架桥结构，其特征在于：所述主桁上横梁和主桁上纵梁上表面焊接有双排高强螺栓，钢筋混凝土板通过高强螺栓与所述钢桁梁结构固定。

4.根据权利要求3所述的一种可防落石冲击的新型桁架桥结构，其特征在于：所述钢筋混凝土板底部设置有压型钢板，压型钢板穿过高强螺栓，放置在主桁上横梁和主桁上纵梁上面，作为浇筑混凝土的模板。

5.根据权利要求1所述的一种可防落石冲击的新型桁架桥结构，其特征在于：所述钢桁梁结构外侧挂设有钢丝防护网。

6.根据权利要求1所述的一种可防落石冲击的新型桁架桥结构，其特征在于：所述弹性扣件包括刚底座、弹性压板、螺纹钢筋、螺帽，螺纹钢筋连接钢底座和弹性压板，钢底座连接上连接钢筋或者下连接钢筋，弹性压板连接上薄钢板或者下薄钢板。

7.根据权利要求1所述的一种可防落石冲击的新型桁架桥结构，其特征在于：所述EPS泡沫板厚度为600mm～800mm。

8.根据权利要求1所述的一种可防落石冲击的新型桁架桥结构，其特征在于：所述覆土层厚度为200mm～300mm，，坡度为2度～4度。

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