專利名稱：快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橋梁應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是指一種主要用于步道橋和應(yīng)急橋領(lǐng)域并可以快速拼裝的輕質(zhì)復(fù)合材料桁架橋，具體地說是一種快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋。
背景技術(shù)：
橋梁的發(fā)展歷史悠久，我們經(jīng)常見到的多是木橋、石橋、鋼筋混凝土橋和鋼結(jié)構(gòu) 橋，木橋一般用于步道橋，因為它的承載能力低，整體性能差，而且耐久性不行，所以它跨度 和應(yīng)用范圍都受到限制；石橋的自身特點更是決定它的局限性；鋼筋混凝土橋和鋼結(jié)構(gòu)橋 多用于公路橋和鐵路橋，可以有較大跨度和承受較大荷載，有他們不可取代的優(yōu)越性，但也 有它們自身不可克服的缺陷，如鋼筋混凝土橋自重大，施工周期長，耐腐蝕性差，橋梁維修 和防護困難等問題?，F(xiàn)在將正在大力發(fā)展的拉擠玻璃鋼材料與橋梁工程相結(jié)合，研制可用于災(zāi)害應(yīng)急 拉擠玻璃鋼材料成為應(yīng)急橋梁發(fā)展的方向。FRP (纖維增強復(fù)合塑料)材料最突出的優(yōu)點 在于它有很高的比強度，即通常所說的輕質(zhì)高強，因此采用FRP材料將會大大減輕結(jié)構(gòu)自 重。在橋梁工程中，使用FRP結(jié)構(gòu)或FRP組合結(jié)構(gòu)作為上部結(jié)構(gòu)可使橋梁的理論極限跨 度大大增加。另外，F(xiàn)RP材料的應(yīng)用還可以減小地震作用。FRP材料具有良好的耐腐蝕性， 可以在酸、堿、氯鹽和潮濕的環(huán)境中抵抗化學(xué)腐蝕，這是傳統(tǒng)材料難以相比的。目前在化工 建筑、地下結(jié)構(gòu)和水下特殊工程中，F(xiàn)RP材料耐腐蝕的優(yōu)點已經(jīng)廣泛得到實際工程的證明。拉擠玻璃鋼型材特點具有1、耐腐蝕性能好，抗老化；2、高強、抗沖擊、輕質(zhì)；3、絕 緣性、透磁極佳；4、壽命長、免維護；5、防水性、阻燃性好；6、尺寸穩(wěn)定性好。建橋用FRP型 材主要使用拉擠成型FRP型材，如C型材、工字材、管材、棒材等；其增強纖維主要選用玻 璃纖維、碳纖維及芳綸或它們的混雜纖維；基體樹脂主要選用不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹 脂及環(huán)氧樹脂等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前步道橋和公路橋等鋼橋和鋼筋混凝土橋梁的一些不足， 提供易于搬運、可迅速準確組裝、適用于災(zāi)害應(yīng)急的快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋，包括立面桁架、橫梁和橋面板，所述的立面桁架 由上弦梁、下弦梁、豎腹梁和斜腹梁組成，上弦梁和下弦梁呈立面平行設(shè)置并分別與豎腹梁 的上下兩端固定相連，斜腹梁斜置于兩根相鄰的豎腹梁之間并且斜腹梁的上下兩端分別與 上弦梁和下弦梁固定相連；所述橫梁的兩端分別與兩片平行立面桁架中對應(yīng)側(cè)的豎腹梁固 定相連，橋面板設(shè)置于橫梁之上并與立面桁架和橫梁構(gòu)成桁架橋。所述橫梁設(shè)置在兩片平行立面桁架中的下弦梁上或者上弦梁上。所述的橫梁同時設(shè)置在兩片平行立面桁架中的上弦梁上和下弦梁上。所述的上弦梁和下弦梁由一組兩根呈并列設(shè)置的槽型截面拉擠玻璃型材構(gòu)成；所述的橫梁由一組一根或兩根并列設(shè)置的槽型截面拉擠玻璃型材構(gòu)成。所述的橫梁位于桁架橋的兩端時由一根槽型截面拉擠玻璃型材構(gòu)成。所述的豎腹梁和斜腹梁為方形截面拉擠玻璃型材。所述的橋面板為FRP復(fù)合板、泡沫夾芯FRP復(fù)合板或鋼板。所述的橫梁兩端的伸出部通過外側(cè)支撐梁與豎腹梁相連；所述外側(cè)支撐梁的一端與橫梁一端的伸出部固定相連，外側(cè)支撐梁的另一端與豎腹梁之間通過外節(jié)點板固定相 連。所述的外側(cè)支撐梁為方形截面拉擠玻璃型材；所述的外節(jié)點板為FRP復(fù)合板。所述的橫梁、上弦梁、下弦梁、豎腹梁、斜腹梁、外側(cè)支撐梁和外節(jié)點板之間采用機 械連接。本發(fā)明的快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋與現(xiàn)有的步道橋和公路橋相比，有以下 顯著優(yōu)點
本發(fā)明將拉擠玻璃鋼材料應(yīng)用于整座桁架橋，使之形成橋梁的骨架，它質(zhì)量輕、強度 高、耐腐蝕，可消除混凝土具有的開裂，鋼筋銹蝕等問題，節(jié)約了維護費用；同時具有良好的 抗疲勞、抗震和耐久性，使用壽命長，可用作長期橋梁使用。本發(fā)明以3m長度為一個單元段，每個單元段由兩片立面桁架、橫梁和橋面板組 成；可在工廠中進行模塊化生產(chǎn)，運輸?shù)跹b方便，可大大減少建橋現(xiàn)場組裝的時間，降低 建造成本。本發(fā)明由于采用分段式拼裝的橋梁形式，使其具有靈活性和可設(shè)計性，便于在災(zāi) 害等不利場地實現(xiàn)快速的運輸和拼裝，大大減少建橋現(xiàn)場組裝時間和施工難度，在應(yīng)急救 災(zāi)中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明桁架橋的3m桁架單元結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明桁架橋的立面桁架拼裝示意圖3是本發(fā)明桁架橋的3m桁架單元拼裝示意圖； 圖4是本發(fā)明桁架橋6m長度的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明桁架橋6m長度的拼裝示意圖； 圖6是本發(fā)明桁架橋作為上承式車載橋梁結(jié)構(gòu)示意圖之一； 圖7是本發(fā)明桁架橋作為上承式車載橋梁結(jié)構(gòu)示意圖之二； 圖8是本發(fā)明桁架橋作為下承式人行橋的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1 一立面桁架；2—橫梁；3—橋面板；4一上弦梁；5—下弦梁；6—豎腹梁； 7—斜腹梁；8—外側(cè)支撐梁；9一外節(jié)點板；10—段節(jié)點板；11 一螺栓；12—螺栓孔；13—斜 支撐梁。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。如圖1-8所示一種快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋，包括立面桁架1、橫梁2和 橋面板3，其中立面桁架1由上弦梁4、下弦梁5、豎腹梁6和斜腹梁7組成，上弦梁4和下弦梁5呈立面平行設(shè)置并分別與豎腹梁6的上下兩端固定相連，斜腹梁7斜置于兩根相鄰的豎腹梁6之間并且斜腹梁7的上下兩端分別與上弦梁4和下弦梁5固定相連；橫梁2的兩 端分別與兩片平行立面桁架1中對應(yīng)側(cè)的豎腹梁6固定相連，橋面板3設(shè)置于橫梁2之上 并與立面桁架1和橫梁2構(gòu)成復(fù)合材料桁架橋單元。其中橫梁2可以設(shè)置在兩片平行立面 桁架1中的下弦梁5上或者上弦梁4上，也可以同時設(shè)置在兩片平行立面桁架1中的上弦 梁4上和下弦梁5上。在本發(fā)明中，上弦梁4和下弦梁5由一組兩根呈并列設(shè)置的槽型截 面拉擠玻璃型材構(gòu)成；橫梁2由一組一根或兩根并列設(shè)置的槽型截面拉擠玻璃型材構(gòu)成， 橫梁2位于桁架橋的兩端時由一根槽型截面拉擠玻璃型材構(gòu)成，位于桁架橋的其他部位時 橫梁2由兩根一組的槽型截面拉擠玻璃型材構(gòu)成；豎腹梁6和斜腹梁7采用方形截面拉擠 玻璃型材；橋面板3采用FRP復(fù)合板、泡沫夾芯FRP復(fù)合板或鋼板。其中橫梁2、上弦梁4、 下弦梁5、豎腹梁6和斜腹梁7之間皆采用機械連接。實施例1
由圖1-5所示，本發(fā)明的快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋由立面桁架1、橫梁2和橋面 板3組成，由圖2可知，上弦梁4、下弦梁5、豎腹梁6和斜腹梁7通過螺栓固定組成立面桁 架1，首先上弦梁4和下弦梁5呈立面平行設(shè)置并分別與豎腹梁6的上下兩端固定相連，斜 腹梁7斜置于兩根相鄰的豎腹梁6之間并且斜腹梁7的上下兩端分別與上弦梁4和下弦梁 5固定相連；同時為了增強本發(fā)明的結(jié)構(gòu)強度，在豎腹梁6的外側(cè)通過外節(jié)點板9與外側(cè)支 撐梁8固定相連。由圖3可知，由圖2所示的兩片相互對稱的立面桁架1與橫梁2拼裝，將 橫梁2安裝在下弦梁5的上面，使外側(cè)支撐梁8上的螺栓11與橫梁2端部上的螺栓孔12對 應(yīng)固定相連，豎腹梁6上的螺栓11與橫梁2上的螺栓孔12對應(yīng)固定相連，立面桁架1與橫 梁2組裝成桁架橋的構(gòu)架；接著在橫梁2上面鋪上橋面板3則形成圖1所示的快速拼裝分 段式復(fù)合材料桁架橋單元，為了便于運送安裝，本發(fā)明圖1所示的快速拼裝分段式復(fù)合材 料桁架橋采用以3m為單元的結(jié)構(gòu)長度單位，在實際使用中，也可根據(jù)實際需要采用其他長 度作為單元結(jié)構(gòu)的長度單位。其中外側(cè)支撐梁8為方形截面拉擠玻璃型材，外節(jié)點板9為 FRP復(fù)合板，構(gòu)件之間的連接采用機械連接方式。因為在實際使用中，3m長的桁架橋不能完全滿足需要，因此本發(fā)明的桁架橋還可 以組裝成任意長度的橋梁。如圖5所示，兩段3m長的桁架橋單元通過段節(jié)點板10經(jīng)螺栓 固定相連，形成圖4所示的6m長度的桁架橋梁，并依次類推，可根據(jù)實際需要，拼裝成9m、 12m、15m、18m等不同長度的橋梁。實施例2
由圖6-7所示，當本發(fā)明的快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋需要承擔(dān)車輛荷載時，可 用一種稍短一些的橫梁2代替實施例1中所示兩端皆超出立面桁架1寬度一部分的橫梁2， 去掉實施例1中桁架橋單元上所設(shè)置的外側(cè)支撐梁8和外節(jié)點板9，并在上弦梁4的上面使 豎腹梁6上的螺栓11與橫梁2上的螺栓孔12對應(yīng)固定相連，形成箱型桁架橋單元。在實 際應(yīng)用中，可根據(jù)需要在圖6所示的箱型桁架橋單元的箱形上表面上鋪設(shè)橋面板3，并沿橫 向拼連形成圖7所示的上承式車載橋梁。本上承式車載橋梁的長度和寬度可以按照實際需 要進行組裝。實施例3
由圖8所示，當某些地方只需人行橋作為常用橋梁或者應(yīng)急橋梁時，可用圖6所示的箱形桁架橋單元為基礎(chǔ)，在桁架橋單元上表面的橫梁2之間增加斜支撐梁13，使其形成封閉的箱形結(jié)構(gòu)，并將橋面板3鋪設(shè)于桁架橋單元下表面的橫梁2上，形成下承式人行橋，并 可在封閉箱形頂面鋪設(shè)雨篷形成圖8所示的下承式人行橋，下承式人行橋的長度可以按照 實際需要進行組裝。另外，也可采用圖1所示的桁架橋單元，在圖1所示的桁架橋單元的上 弦梁4的上面增設(shè)橫梁2和斜支撐梁13，上弦梁4上面的橫梁2應(yīng)比下弦梁5上面的橫梁 2稍短，并在形成的封閉型桁架橋單元的上面鋪設(shè)雨篷構(gòu)成另一種下承式人行橋，人行橋的 長度可以按照實際需要進行組裝。 本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋，包括立面桁架(1)、橫梁(2)和橋面板(3)，其特征在于所述的立面桁架(1)由上弦梁(4)、下弦梁(5)、豎腹梁(6)和斜腹梁(7)組成，上弦梁(4)和下弦梁(5)呈立面平行設(shè)置并分別與豎腹梁(6)的上下兩端固定相連，斜腹梁(7)斜置于兩根相鄰的豎腹梁(6)之間并且斜腹梁(7)的上下兩端分別與上弦梁(4)和下弦梁(5)固定相連；所述橫梁(2)的兩端分別與兩片平行立面桁架(1)中對應(yīng)側(cè)的豎腹梁(6)固定相連，橋面板(3)設(shè)置于橫梁(2)之上并與立面桁架(1)和橫梁(2)構(gòu)成桁架橋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋，其特征在于所述橫梁(2) 設(shè)置在兩片平行立面桁架(1)中的下弦梁(5)上或者上弦梁(4)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋，其特征在于所述的橫梁 (2)同時設(shè)置在兩片平行立面桁架(1)中的上弦梁(4)上和下弦梁(5)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋，其特征在于所述的上弦梁 (4)和下弦梁(5)由一組兩根呈并列設(shè)置的槽型截面拉擠玻璃型材構(gòu)成；所述的橫梁(2)由 一組一根或兩根并列設(shè)置的槽型截面拉擠玻璃型材構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋，其特征在于所述的橫梁(2)位于桁架橋的兩端時由一根槽型截面拉擠玻璃型材構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋，其特征在于所述的豎腹梁 (6 )和斜腹梁(7 )為方形截面拉擠玻璃型材。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋，其特征在于所述的橋面板(3)為FRP復(fù)合板、泡沫夾芯FRP復(fù)合板或鋼板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋，其特征在于所述的橫梁 (2 )兩端的伸出部通過外側(cè)支撐梁(8 )與豎腹梁(6 )相連；所述外側(cè)支撐梁(8 )的一端與橫 梁(2) —端的伸出部固定相連，外側(cè)支撐梁(8)的另一端與豎腹梁(6)之間通過外節(jié)點板 (9)固定相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋，其特征在于所述的外側(cè)支 撐梁(8)為方形截面拉擠玻璃型材；所述的外節(jié)點板(9)為FRP復(fù)合板。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋，其特征在于所述的橫梁 (2)、上弦梁(4)、下弦梁(5)、豎腹梁(6)、斜腹梁(7)、外側(cè)支撐梁(8)和外節(jié)點板(9)之間 采用機械連接。
全文摘要
一種快速拼裝分段式復(fù)合材料桁架橋，包括立面桁架(1)、橫梁(2)和橋面板(3)，立面桁架(1)由上弦梁(4)、下弦梁(5)、豎腹梁(6)和斜腹梁(7)組成，上弦梁(4)和下弦梁(5)呈立面平行設(shè)置并分別與豎腹梁(6)的上下兩端固定相連，斜腹梁(7)斜置于兩根相鄰的豎腹梁(6)之間并且斜腹梁(7)的上下兩端分別與上弦梁(4)和下弦梁(5)固定相連；橫梁(2)的兩端分別與兩片平行立面桁架(1)中對應(yīng)側(cè)的豎腹梁(6)固定相連，橋面板(3)設(shè)置于橫梁(2)上構(gòu)成桁架橋單元。本發(fā)明將拉擠玻璃鋼應(yīng)用于整座桁架橋并采用分段式的靈活設(shè)計，使其質(zhì)輕、抗震、耐腐蝕且運輸組裝方便快捷，在應(yīng)急救災(zāi)中應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號E01D6/00GK101967793SQ20101052231
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者劉偉慶, 徐以揚, 方海, 陸偉東 申請人:南京工業(yè)大學(xué)