Hbd60型裝配式公路鋼橋及桁架的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種裝配式公路鋼橋及其桁架，桁架采用桁架單元連接組合的方式構成，桁架單元為等腰三角形的桁架單元，桁架單元具有桁架弦桿、桁架斜桿、桁架豎桿，桁架弦桿為等腰三角形的底邊，桁架斜桿為等腰三角形的等腰邊，桁架豎桿連接等腰三角形的頂點和底邊中點。本發(fā)明的裝配式公路鋼橋采用上述桁架，具有構造簡單、受力明確、構件數量少、可互換性強、組合方式多樣、架設速度快捷等優(yōu)點，可用于搶險救災、軍事國防、施工支架等臨時設施，還可用于常規(guī)公路橋梁建設以及橋梁加固等永久結構。
【專利說明】HBD60型裝配式公路鋼橋及桁架

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于公路橋梁【技術領域】，涉及裝配式公路鋼橋及工程施工臨時/永久支架。

【背景技術】
[0002]裝配式公路鋼橋是一種可分解的、能快速架設的、由預制金屬構件組成的制式橋梁。1938年，英國工程師唐納德?貝雷設計出了最早的裝配式鋼橋——貝雷橋，并被大量用于二戰(zhàn)期間的歐洲及遠東戰(zhàn)場。戰(zhàn)后世界各國都在該貝雷橋的基礎上結合本國實際情況設計了類似的裝配式公路鋼橋，并將其改為民用。我國自20世紀60年代初期研制生產了 321型裝配式公路鋼橋以來，還研制了 HD200型、ZB200型、ZB450型及CD型等多種型號的裝配式公路鋼橋。
[0003]321型、HD200型、ZB200型、ZB450型均采用銷接連接，因此僅能作為臨時性橋梁使用，例如HD200型裝配式公路鋼橋采用矩形桁架單元，由斜桿構成兩個菱形支撐，結構復雜，且矩形桁架單元間采用銷接連接，是一種臨時性橋梁結構。321型鋼橋為單車道，最大跨徑60米，HD200和ZB200型可做雙車道，最大跨徑只有54.86米。⑶型鋼橋可做雙車道，單車道最大跨徑可達90米，且節(jié)段間采用了高強螺栓連接，理論上可作為永久橋梁使用。在我國的歷次地震災害中，位于寬闊河道的均有跨徑大于60米的橋梁被毀壞，因此無論321型，還是HD200、ZB200型鋼橋的跨越能力均無法滿足需求；ZB450型鋼橋雖然跨徑可達81米，但架設安裝需借助機械設備，且架設時間較長，也不能滿足搶險救災、應急搶修的需要。
[0004]綜合對比跨越能力、架設速度及施工方法，CD型鋼橋較前四種型號均有提升，但CD型鋼橋的橫梁設置在兩個桁架單元之間，為實現安裝需將工字型截面橫梁下翼緣切除，并插入兩桁架單元之間，且橫梁與桁架之間采用螺栓連接，施工難度大，螺栓孔不易對正，且橫梁置于兩桁架間，桁架傳力路徑不明確，不利于桁架的受力狀況分析，且CD型鋼橋架設過程中下弦桿容易局部失穩(wěn)，該橋型只是理論上的永久橋梁，其橋面板、橫梁等構件仍是按照臨時性結構設計的，不能滿足永久橋梁的指標要求。
[0005]隨著我國在全球影響力的提高，當前正越來越多的參與到各發(fā)展中國家、經濟欠發(fā)達國家和地區(qū)的基礎設施援建、戰(zhàn)后重建、及災后恢復建設工作中；且全球各地環(huán)境、氣候條件復雜，對鋼橋的耐候性要求也較高，因此急需設計一種跨越能力強、裝箱運輸方便、架設快速簡便、價格經濟、耐候能力強、壽命持久的公路裝配式橋梁。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種既能用于快速應急搶險的臨時性工程，又能用于正常公路建設、戰(zhàn)后及災后重建的永久性工程，跨越能力較大、耐候能力強的裝配式公路鋼橋。為彌補上述現有橋型的不足，并解決實際工程中的技術問題，我們設計了一種新型的裝配式公路鋼橋(命名為HBD60型裝配式公路鋼橋)及其桁架結構，并通過下述技術方案實現。
[0007]本發(fā)明提供一種裝配式公路鋼橋及其桁架。本發(fā)明的桁架由桁架單元連接組合構成，所述桁架單元為等腰三角形的桁架單元，所述桁架單元具有桁架弦桿、桁架斜桿、桁架豎桿，所述桁架弦桿為等腰三角形的底邊，所述桁架斜桿為等腰三角形的等腰邊，所述桁架豎桿連接等腰三角形的頂點和底邊中點。優(yōu)選的，所述桁架單元的桁架弦桿、桁架斜桿、桁架豎桿用熱軋H型鋼或焊接H型鋼焊接而成。優(yōu)選的，所述桁架的組裝方式為單排單層桁架、雙排單層桁架、雙排雙層桁架或雙排三層桁架。
[0008]本發(fā)明的裝配式公路鋼橋，包括橫梁以及所述的桁架，所述桁架設置于橋面的兩側；所述橫梁架設于橋面兩側的桁架單元之間，且所述橫梁設置于所述桁架單元的桁架豎桿與桁架弦桿的連接位置處。優(yōu)選的，用X形豎向支撐將所述鋼橋的各橫梁的中部連接起來，所述橫梁垂直于所述X形豎向支撐所在的平面。優(yōu)選的，所述鋼橋還包括X形抗風拉桿，用于將所述鋼橋的各橫梁連接起來，所述橫梁平行于X形抗風拉桿所在的平面。優(yōu)選的，所述鋼橋的兩端設置有直角三角形的桁架單元，所述直角三角形的桁架單元的桁架弦桿為直角三角形的底邊，桁架斜桿為直角三角形的斜邊，桁架豎桿為直角三角形的豎邊。優(yōu)選的，所述鋼橋的兩端還具有支座，支撐于所述直角三角形的桁架單元的桁架豎桿，或支撐于所述等腰三角形的桁架單元的桁架豎桿，或支撐于所述等腰三角形的桁架單元的桁架弦桿的一端。優(yōu)選的，通過分立的頂部弦桿將所述桁架單元的等腰三角形的頂點連接，從而構成單層桁架；或者，通過將所述桁架單元的等腰三角形的頂點相對連接，從而構成雙層桁架；或者，通過在所述雙層桁架的上部或下部再加一層所述桁架單元，從而構成三層桁架。優(yōu)選的，所述橋面為V型正交異性鋼橋面板或U型正交異性鋼橋面板。
[0009]與我國現有型號裝配式公路鋼橋相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:⑴跨越能力強:單車道單孔最大跨徑可突破百米，雙車道單孔最大跨徑可達80米，超過了目前所有型號裝配式公路鋼橋的最大跨徑；(2)架設速度快:結構構造簡單、構件數量少、穩(wěn)定性強、單個構件自重輕，用簡單的機械和人工即可完成架設，架設速度較相似跨徑的ZB450型鋼橋更迅速；
(3)材料用量省:由于結構承載能力強，當跨越較大的河流、溝谷時，尤其做雙車道橋梁時，用鋼量較321、HD200、ZB200、ZB450型鋼橋均節(jié)省，從而降低了橋梁造價；(4)組合方式靈活多樣:可采用單排單層、雙排單層、雙排雙層等桁架組合形式，再輔以第三弦桿和加強弦桿，可以根據需要組裝成不同跨徑、橋寬的橋梁；(5)受力明確:不同于CD型鋼橋，本發(fā)明的鋼橋在等腰三角形桁架單元對稱軸位置設置了豎桿，該構造解決了懸臂推出施工過程中，桁架下弦桿易發(fā)生局部失穩(wěn)的問題；將橫梁設置在桁架豎桿位置處，安裝方法更加簡便，且橋上荷載通過橋面板傳至橫梁，再通過橫梁傳至下弦桿，再傳至整個桁架，整個傳力過程明確，易于計算；(6)有臨時橋梁和永久橋梁兩種體系:臨時橋梁的主要功能定位與現有型號鋼橋相同，為與現有型號鋼橋保持構件的通用性，橋寬及橋面板構造與現有型號鋼橋保持一致，但桁架間采用普通螺栓連接，這種連接方式較銷接更加安全可靠，耐久性好，同時較CD型采用的高強螺栓連接可拆解性好，每次拆解后不需要對螺栓連接摩擦面進行維護；永久橋梁不再考慮拆解，因此采用高強螺栓連接，不同于CD型鋼橋，本發(fā)明的鋼橋橋寬按照規(guī)范規(guī)定取值，正交異性鋼橋面板可上覆浙青鋪裝或水泥混凝土鋪裝，行車道兩側設有防撞護欄，是真正意義的永久公路橋梁；(7)有兩種正交異性鋼橋面板可供選擇:本發(fā)明鋼橋可配置V型正交異性鋼橋面板或U型正交異性鋼橋面板兩種橋面板，可根據實際需要靈活選擇；(8)耐候能力強:可根據不同的自然環(huán)境和氣候條件選擇采用低合金高強度結構鋼涂防腐涂裝，或采用耐候結構鋼，以提高結構耐久性；(9)用途更廣泛:本發(fā)明的鋼橋不但可用于搶險救災、軍事國防、施工支架等臨時設施，還可用于常規(guī)公路橋梁建設以及橋梁加固等永久結構，擁有相當廣泛的用途。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明實施例的裝配式公路鋼橋的等腰三角形桁架單元的結構示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明實施例的裝配式公路鋼橋的直角三角形桁架單元的結構示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明實施例的裝配式公路鋼橋的單排單層的結構示意圖；
[0013]圖4為本發(fā)明實施例的裝配式公路鋼橋的雙排單層的結構示意圖；
[0014]圖5為本發(fā)明實施例的裝配式公路鋼橋的雙排雙層的結構示意圖；
[0015]圖6為本發(fā)明實施例的裝配式公路鋼橋的單排單層桁架的截面圖；
[0016]圖7為本發(fā)明實施例的裝配式公路鋼橋的雙排單層桁架的截面圖；
[0017]圖8為本發(fā)明實施例的裝配式公路鋼橋的雙排雙層桁架的截面圖；
[0018]圖9為本發(fā)明實施例的裝配式公路鋼橋的人行道及挑梁的結構示意圖。
[0019][主要元件符號說明]
[0020]1、等腰三角形；
[0021]2、桁架豎桿
[0022]3、直角三角形；
[0023]4、單排單層桁架；
[0024]5、雙排單層桁架；
[0025]6、雙排雙層桁架；
[0026]7、第三弦桿；
[0027]8、加強T型鋼；
[0028]9、橫梁；
[0029]10、V型正交異性鋼橋面板；
[0030]11、U型正交異性鋼橋面板；
[0031]12、普通螺栓或高強螺栓；
[0032]13、X形抗風拉桿；
[0033]14、X形豎向支撐；
[0034]15、路緣；
[0035]16、支座；
[0036]17、人行道；
[0037]18、人行道挑梁。

【具體實施方式】
[0038]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖和具體實施例進一步詳細說明。
[0039]如圖1?圖9所示，本發(fā)明的實施例提供的裝配式公路鋼橋及其桁架。桁架由桁架單元連接組合構成，桁架單元為等腰三角形I的桁架單元，桁架單元具有桁架弦桿、桁架斜桿、桁架豎桿2，桁架弦桿為等腰三角形的底邊，桁架斜桿為等腰三角形的等腰邊，桁架豎桿2連接等腰三角形的頂點和底邊中點。桁架單元的桁架弦桿、桁架斜桿、桁架豎桿用熱軋H型鋼或焊接H型鋼焊接而成。
[0040]本發(fā)明的裝配式公路鋼橋還包括橫梁9，橫梁9架設于橋面兩側的桁架單元之間，且橫梁9設置于桁架單元I的桁架豎桿2與桁架弦桿的連接位置處，橫梁9置于豎桿2旁，橫梁9與下弦桿間采用下弦桿上的定位突起定位，與豎桿2僅用一個螺栓連接定位，安裝十分簡便，且桁架傳力路徑明確。用X形豎向支撐14將鋼橋的各橫梁9的中部連接起來，橫梁9垂直于X形豎向支撐14所在的平面。鋼橋還包括X形抗風拉桿13，用于將所述鋼橋的各橫梁連接起來，橫梁9平行于X形抗風拉桿13所在的平面。鋼橋的兩端設置有直角三角形3的桁架單元，直角三角形的桁架單元的桁架弦桿為直角三角形的底邊，桁架斜桿為直角三角形的斜邊，桁架豎桿2為直角三角形3的豎邊。鋼橋的兩端還具有支座16，支撐于直角三角形3的桁架單元的桁架豎桿2，或支撐于等腰三角形I的桁架單元的桁架豎桿2，或支撐于等腰三角形3的桁架單元的桁架弦桿的一端。鋼橋還具有人行道17、人行道挑梁18等附屬構件，人行道17焊接在人行道挑梁18上，人行道挑梁18采用雙槽鋼截面，用螺栓固定于橫梁9的腹板兩端。桁架的組裝結構為單排單層桁架4、雙排單層桁架5或雙排雙層桁架6 ;雙排單層桁架5或雙排雙層桁架6的雙排之間可設置有第三弦桿7，桁架弦桿的外側均可設置用以加強的T型鋼8。橫梁9的斷面型式為工字型斷面，且橫梁9上設有正交異性鋼橋面板，可根據實際需要靈活選取V型正交異性鋼橋面板10或U型正交異性鋼橋面板11 ；各構件之間采用螺栓12連接，其中臨時性橋梁采用普通螺栓連接，永久性橋梁采用高強螺栓連接。
[0041]本發(fā)明是一種以單元構件為基礎的組合式橋梁，桁架由桁架單元構成。等腰三角形1、豎桿2和直角三角形3構件是用熱軋H型鋼或焊接H型鋼焊接而成。相對的桁架弦桿與等腰三角形I和直角三角形3的底邊相同，桁架第三弦桿7也與等腰三角形I和直角三角形3的底邊一致。連續(xù)地將桁架單元的底邊用螺栓12連接，再通過弦桿連接各三角形的頂點，并在橋面的兩側各設一排單層桁架，便組成了單排單層橋梁；若在橋面的兩側各設兩排單層桁架，便組成了雙排單層橋梁；在雙排桁架之間安裝一個弦桿，即第三弦桿7，便組成了帶第三弦桿7的雙排單層橋梁，另外在桁架弦桿的外側增設T型鋼8加強，便組成了單排單層加強橋和帶第三弦桿7的雙排單層加強橋。帶第三弦桿7的雙排單層橋，能使桁架的慣性矩提高50%，大大提高了桁架的抗彎強度。當橋梁跨度需要進一步增大時，可將兩個等腰三角形I桁架單元的頂點，相對連接起來，便組成了雙排雙層橋，為了提高主桁慣距和承載能力，同樣可在雙排桁架之間增設第三弦桿7，便組成了帶第三弦桿7的雙排雙層橋梁，在雙層桁架弦桿的最外側，增設T型鋼8加強，便組成了帶第三弦桿7的加強雙排雙層橋梁。雙層橋梁除基本構件為帶桁架豎桿2的等腰三角形I外，需橋的兩端設置直角三角形3桁架單元，使橋梁端部形成桁架豎桿2。在需要更大跨徑的特殊情況下，也可以組裝三層桁架橋梁，就是在一雙層橋梁的下面或者是上面再加上一層三角形桁架構件，三層桁架橋梁可采用下承式或中承式的形式，當采用下承式時，應在橋梁的頂上安裝水平風撐。
[0042]本發(fā)明的裝配式公路鋼橋的橋面系，是由橫梁9和正交異性鋼橋面板構成，其中正交異性鋼橋面板可根據實際需要靈活選取V型正交異性鋼橋面板10或U型正交異性鋼橋面板11。V型正交異性鋼橋面板10用精致螺栓固定在橫梁9上，U型正交異性鋼橋面板11用高強螺栓固定在橫梁9上，橫梁9斷面型式為工字型斷面，其位置在桁架單元豎桿位置處，使其構成半框架。
[0043]本發(fā)明的裝配式公路鋼橋可采用低合金高強度結構鋼制造并配以防腐涂裝，還可根據橋位地區(qū)自然環(huán)境和氣候特點采用耐候鋼材制造，以提高橋梁的耐久性。
[0044]本發(fā)明的裝配式公路鋼橋解決了 60米至90米跨徑的大跨徑快速安裝公路鋼橋的問題，主要用于特殊情況下的軍事行動和突發(fā)事件，以及抗洪、抗震、搶險、救災等對公路橋梁的應急搶修，在民用上可作為永久性橋梁、支架、棧橋、架橋機導梁等得到廣泛使用。
[0045]此外，本發(fā)明的三角形桁架結構，除了可以用于組裝裝配式公路鋼橋的桁架以外，還可以組裝成用于其他工程施工的支架。
[0046]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和調整，這些改進和調整也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種桁架，其特征在于，所述桁架由桁架單元連接組合構成，所述桁架單元為等腰三角形的桁架單元，所述桁架單元具有桁架弦桿、桁架斜桿、桁架豎桿，所述桁架弦桿為等腰三角形的底邊，所述桁架斜桿為等腰三角形的等腰邊，所述桁架豎桿連接等腰三角形的頂點和底邊中點。
2.如權利要求1所述的桁架，其特征在于，所述桁架單元的桁架弦桿、桁架斜桿、桁架豎桿用熱軋H型鋼或焊接H型鋼焊接而成。
3.如權利要求1-2任一項所述的桁架，其特征在于，所述桁架可組裝成支架用于工程施工。
4.一種裝配式公路鋼橋，其特征在于，包括橫梁以及權利要求1-3任一項所述的桁架，所述桁架設置于橋面的兩側；所述橫梁架設于橋面兩側的桁架單元之間，且所述橫梁設置于所述桁架單元的桁架豎桿與桁架弦桿的連接位置處。
5.如權利要求4所述的裝配式公路鋼橋，其特征在于，所述桁架的組裝方式為單排單層桁架、雙排單層桁架、雙排雙層桁架或雙排三層桁架。
6.如權利要求4或5所述的裝配式公路鋼橋，其特征在于，用X形豎向支撐將所述鋼橋的各橫梁的中部連接起來，所述橫梁垂直于所述X形豎向支撐所在的平面。
7.如權利要求4或5所述的裝配式公路鋼橋，其特征在于，所述鋼橋還包括X形抗風拉桿，用于將所述鋼橋的各橫梁連接起來，所述橫梁平行于X形抗風拉桿所在的平面。
8.如權利要求4-7任一項所述的裝配式公路鋼橋，其特征在于，所述鋼橋的兩端設置有直角三角形的桁架單元，所述直角三角形的桁架單元的桁架弦桿為直角三角形的底邊，桁架斜桿為直角三角形的斜邊，桁架豎桿為直角三角形的豎邊。
9.如權利要求4-8任一項所述的裝配式公路鋼橋，其特征在于，所述鋼橋的兩端還具有支座，支撐于所述直角三角形的桁架單元的桁架豎桿，或支撐于所述等腰三角形的桁架單元的桁架豎桿，或支撐于所述等腰三角形的桁架單元的桁架弦桿的一端。
10.如權利要求4-9任一項所述的裝配式公路鋼橋，其特征在于，還具有人行道，所述人行道固定在人行道挑梁上，所述人行道挑梁固定于所述橫梁的兩端。
【文檔編號】E01D6/00GK104195934SQ201410415152
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權日:2014年8月22日
【發(fā)明者】宋暉, 彭運動, 俞欣, 門永斌, 裴銘海, 郝海龍, 譚昌富, 喻忠權, 芮文建, 段孟霞 申請人:中交公路規(guī)劃設計院有限公司