一種鋼桁梁桁片單元和鋼桁梁結構的製作方法

2023-07-10 09:47:31 1

專利名稱：一種鋼桁梁桁片單元和鋼桁梁結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及重載、大跨度橋梁的設計與施工技術，具體的說是一種鋼桁梁桁片單元和鋼桁梁結構。
背景技術：
鋼桁梁一般由兩桁或三桁組成，其中兩桁包括兩邊桁片，三桁包括兩邊桁片及一中桁片。中桁上弦杆和邊桁上弦杆之間設有構成公路橋面的公路正交異性板，公路正交異性板分別與中桁上弦杆和邊桁上弦杆連接成整體，橋門架分別和中桁上弦杆、邊桁上弦杆、 第一腹杆、第二腹杆及公路正交異性板的下表面連接。中桁下弦杆和邊桁下弦杆之間設有構成鐵路橋面的鐵路正交異性板，鐵路正交異性板分別與中桁下弦杆和邊桁下弦杆連接成整體。圖1顯示了現有技術中桁架的結構圖，該桁架包括上弦杆25'、下弦杆沈『、腹杆 27'及斜杆觀『組成，腹杆27'、斜杆觀『均與上下弦杆25'、26'對應節點30'連接。 同時，傳統的鋼桁梁設計時，上弦杆25'、下弦杆沈『、腹杆27'及斜杆觀『均單獨設計成單根杆件，上、下弦杆25' ,26'長度與鋼桁梁節間長度相同，在上下弦杆25' ,26'節點 30'位置，伸出一大塊節點板，節點板上有大量螺栓孔，以方便與腹杆及斜杆連接。其拼裝方法為在現場採用散拼方式拼裝，即由架梁吊機將單根杆件吊裝至設計位置，現場在杆件連接部位用高強連接螺栓連接成整體。由於起重量小，對起重機械的要求低，鋼梁杆件的對位、調整、安裝方便。但是，使用這種組裝方式限制了路橋建設速度。具體來說，現有的散拼方式具有以下缺點高強螺栓連接數量大，安裝速度慢，需逐根杆件提升安裝，每個節間桁片每次循環作業時，需提升一根上弦杆25'、一根下弦杆沈『、一根腹杆 27'和一根斜杆觀『，共需提升4次，兩個節間共8次，且每次提升安裝一根杆件時，均需拼接大量高強連接螺栓，不能同步作業，效率較低；鋼桁梁架設現場焊接工程量大，正交異性板和主桁間採用焊縫連接，受作業條件限制，焊縫質量難以控制，焊縫焊接收縮對橋梁線形和內力分布的影響較大。因此，為提高鋼桁梁的安裝效率及質量，有必要設計一種新的鋼桁梁結構及安裝方法，以克服上述缺陷。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種起吊次數少，組裝方便、施工速度快並且工地現場焊縫少的鋼桁梁桁片單元和鋼桁梁結構。本實用新型一種鋼桁梁桁片單元；所述鋼桁梁桁片單元包括，上弦杆、下弦杆、第一腹杆及第二腹杆，所述上弦杆、下弦杆、第一腹杆及第二腹杆焊接成一矩形架體，一斜杆，所述斜杆連接矩形架體兩對角；所述上弦杆的長度即為鋼桁梁桁片單元上端第一腹杆與第二腹杆之間的距離，所述下弦杆的長度即為鋼桁梁桁片單元下端第一腹杆與第二腹杆之間的距離；[0010]所述上弦杆兩端進一步延伸形成兩上連接杆，所述下弦杆兩端進一步延伸形成兩下連接杆，所述上弦杆與上連接杆連接處及下弦杆與下連接杆連接處形成一節點，同時，所述所述第一腹杆與上連接杆之間設有向下延伸的第一傾斜連接杆，所述第二腹杆與下連接杆之間設有向上延伸的第二傾斜連接杆。更進一步的，所述上連接杆的長度為上弦杆的一半，所述下連接杆長度為下弦杆的一半，且第一傾斜連接杆與第二傾斜連接杆的長度為斜杆的一半，所述上連接杆、下連接杆、第一傾斜連接杆與第二傾斜連接杆末端均設有連接裝置，且所述鋼桁梁桁片單元一端的連接裝置在同一斷面上。所述上弦杆或下弦杆前後兩節點之間的距離即為一節間長度，所述鋼桁梁桁片單元長度為兩個節間長度，且所述鋼桁梁桁片單元長度即是一個桁段長度。更進一步的，所述鋼桁梁桁片單元的上弦杆、下弦杆、腹杆、斜杆、第一傾斜連接杆及第二傾斜連接杆之間通過焊接相互連接。本實用新型鋼桁梁結構的鋼桁梁桁片單元在工廠內完成焊接工序，可以避免大量現場施工，不受現場作業環境限制，有利於提高鋼桁梁桁片出廠產品質量。同時連接裝置都在同一個斷面上，組裝時更容易，也使組裝後受力效果更好，增強了整體的穩定性。本實用新型還提供一種鋼桁梁結構，所述鋼桁梁結構由公路正交異性板、鐵路正交異性板、橋門架及桁片組成，所述公路正交異性板支撐於橋門架上，且所述鐵路正交異性板位於公路正交異性板下方，且所述公路正交異性板、鐵路正交異性板、橋門架均與桁片相連，所述桁片包括若干所述的鋼桁梁桁片單元，且所述鋼桁梁桁片單元首尾連接。相對於現有技術來說，本實用新型具有以下優點簡化了每個桁片的拼接次數，由多次吊裝減少為一次吊裝到位，減小了高空作業帶來的潛在風險；減少了一半的主桁拼接次數，可節省主桁拼接鋼材用料，同時有效減少在工地施擰的高強連接螺栓數量；正交異性板原為一個節間長度一段，現為兩個節間長度一段，每個單元減少了一道橫向焊縫，減少了正交異性板縱肋的拼接工作，提高了工作效率；大量焊縫在工廠焊接完成，減小了工地現場焊縫的數量，提高了焊縫的質量，減小了焊接變形對橋梁線形及內力的影響。

圖1為現有的鋼桁梁結構示意圖；圖2為本實用新型一種鋼桁梁結構的鋼桁梁桁片單元結構示意圖；圖3為本實用新型一種鋼桁梁結構安裝示意圖；圖4中依本實用新型一種鋼桁梁結構安裝方法安裝的三桁鋼桁梁橫向示意圖；圖5為依本實用新型一種鋼桁梁結構安裝方法安裝的三桁鋼桁梁橫向分解圖。附圖標記邊桁桁片20，中桁桁片21，公路正交異性板22，鐵路正交異性板23，橋門架M，上弦杆25，上連接杆250，下弦杆沈，下連接杆沈0，腹杆27，第一腹杆271，第二腹杆272，斜杆觀，第一傾斜連接杆四1，第二傾斜連接杆四2，節點30，高強螺栓群31，索導管32，已拼裝的鋼桁梁桁片單元200，待拼裝的鋼桁梁桁片單元201，架梁吊機202，吊具203。
具體實施方式
[0024]
以下結合附圖對實用新型作進一步說明。請參考圖2，圖2為本實用新型一種鋼桁梁結構的鋼桁梁桁片單元結構示意圖，所述鋼桁梁桁片單元包括一上弦杆25、一下弦杆26。所述上弦杆25、和下弦杆沈等長，同時上弦杆25、和下弦杆瀋水平設置且相互平行。兩垂直設置的腹杆27，兩腹杆27的兩端焊接到上弦杆25和下弦杆沈上形成一矩形的架體，上弦杆25和下弦杆沈兩端進一步延伸形成上連接杆250和下連接杆沈0。所述鋼桁梁桁片單元還設有一斜杆觀，該斜杆觀連接上述矩形架體其中兩對角。兩腹杆27包括第一腹杆271及第二腹杆272。所述第一腹杆 271與上連接杆250之間還設有一第一傾斜連接杆四1，所述第二腹杆272與下連接杆沈0 之間還設有一第二傾斜連接杆四2，第一傾斜連接杆291和第二傾斜連接杆292傾斜延伸的方向相反，以便後續組裝。上連接杆250、下連接杆沈0、第一傾斜連接杆291和第二傾斜連接杆292末端都設有連接裝置，該連接裝置在本實施例中為高強度螺栓群31和連接板，當然，也可以使用其它的常用連接手段替代。上弦杆25、下弦杆沈與兩腹杆27連接處設有節點30，上弦杆25或下弦杆沈上前後兩節點30之間的距離即為一節間長度，上弦杆25和下弦杆沈之間的距離即為節間高度。上連接杆250和下連接杆沈0的長度均為1/2節間長度。一個鋼桁梁桁片單元長度為兩個節間長度，且鋼桁梁桁片單元長度即是一個桁段長度。同時，第一傾斜連接杆291和第二傾斜連接杆292的長度均為1/2斜杆觀長度。同時，位於鋼桁梁桁片單元一端的高強度螺栓群31和連接板都位於同一斷面上，便於鋼桁梁桁片單元安裝，同時使鋼桁梁桁片單元在拼裝後受力更加均勻。上端節點30的位置還設置傾斜布置的索導管32，以供斜拉索穿索錨固，索導管32是一根中空的鋼管，穿過上弦杆25並與其焊接連接，其斜率等於相應斜拉索的斜率。接下來請參考圖3-圖5，一種鋼桁梁結構的安裝方法，所述安裝方法包括以下步驟(1)在已拼裝的鋼桁梁頂上固定一架梁吊機202，通常來說，先在岸基或橋墩上架設幾個桁段鋼桁梁以便後續整個鋼桁梁的安裝；吊機202設有一吊具203，所述吊具203用於吊裝該鋼桁梁桁片單元；(2)提供一待拼裝的鋼桁梁桁片單元201 ；(3)用架梁吊機將待拼裝的鋼桁梁桁片單元201起吊並靠近已拼裝的鋼桁梁桁片單元200，調整好高程和位置後，將待拼裝的鋼桁梁桁片單元後端的上連接杆250、下連接杆260及第一傾斜連接杆291與已拼裝的鋼桁梁桁片單元200上的上連接杆250、下連接杆 260及第二傾斜連接杆292利用連接裝置相互連接。(4)重複步驟(幻_(3)完成鋼桁梁一個桁段各鋼桁梁桁片單元的拼裝；(5)吊裝橋門架M與正交異性板。同時，所述鋼桁梁包括兩邊桁桁片20及一中桁桁片21或所述鋼桁梁桁片僅設有兩邊桁桁片20。當鋼桁梁包括兩邊桁桁片20及一中桁桁片21時，在邊桁桁片20與中桁桁片21之間吊裝橋門架M與正交異性板。當鋼桁梁桁片僅設有兩邊桁桁片20時，在兩邊桁桁片20之間吊裝橋門架M與正交異性板。當吊裝橋門架M與正交異性板時，其可包括以下步驟(a)吊裝鐵路正交異性板 23，並將鐵路正交異性板23與所述鋼桁梁桁片單元的下弦杆沈相連接；(b)吊裝橋門架
524，並將橋門架與所述鋼桁梁桁片單元的上弦杆25、腹杆27相連接；(c)吊裝公路正交異性板22，並將公路正交異性板22與所述鋼桁梁桁片單元的上弦杆25及所述橋門架M相連接；(d)將相鄰桁段的正交異性板相互焊接。此時鋼桁梁既設有公路正交異性板22又設有鐵路正交異性板23，鐵路正交異性板23設在鋼桁梁桁片單元的下端供火車通行，公路正交異性板22架設在鋼桁梁桁片單元的上端供汽車通行。橋門架M、正交異性板、鋼桁梁桁片單元之間的連接方式為螺栓連接或焊接。同時，鐵路正交異形板23、公路正交異形板22的長度與該鋼桁梁桁片單元的長度相等。請再次參考圖4和圖5，當完成上述步驟後，完成鋼桁梁結構的施工。該鋼桁梁結構包括公路正交異性板22、鐵路正交異性板23、橋門架M及桁片組成，所述公路正交異性板22支撐於橋門架M上，且所述鐵路正交異性板23位於公路正交異性板22下方，且所述公路正交異性板22、鐵路正交異性板23、橋門架M均與桁片相連，所述桁片包括若干所述的鋼桁梁桁片單元，且所述鋼桁梁桁片單元首尾連接。本實用新型有益效果在於1)簡化了每個鋼桁梁桁片單元的拼接次數，由多次吊裝減少為一次吊裝到位，減小了高空作業帶來的潛在風險；2)減少了一半的主桁拼接次數，可節省主桁拼接鋼材用料，同時有效減少在工地施擰的高強連接螺栓數量；3)正交異性板原為一個節間長度一段，現為兩個節間長度一段，每個單元減少了一道橫向焊縫，減少了正交異性板縱肋的拼接工作，提高了工作效率；4)大量焊縫在工廠焊接完成，減小了工地現場焊縫的數量，提高了焊縫的質量，減小了焊接變形對橋梁線形及內力的影響。本實用新型不局限於上述最佳實施方式，任何人應該得知在本實用新型的啟示下做出的結構變化，凡是與本實用新型具有相同或相近的技術方案，均落入本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種鋼桁梁桁片單元，其特徵在於所述鋼桁梁桁片單元包括，上弦杆、下弦杆、第一腹杆及第二腹杆，所述上弦杆、下弦杆、第一腹杆及第二腹杆焊接成一矩形架體，一斜杆，所述斜杆連接矩形架體兩對角；所述上弦杆的長度即為鋼桁梁桁片單元上端第一腹杆與第二腹杆之間的距離，所述下弦杆的長度即為鋼桁梁桁片單元下端第一腹杆與第二腹杆之間的距離；所述上弦杆兩端進一步延伸形成兩上連接杆，所述下弦杆兩端進一步延伸形成兩下連接杆，所述上弦杆與上連接杆連接處及下弦杆與下連接杆連接處形成一節點，上弦杆或下弦杆前後兩節點之間的距離即為一節間長度，同時，所述第一腹杆與上連接杆之間設有向下延伸的第一傾斜連接杆，所述第二腹杆與下連接杆之間設有向上延伸的第二傾斜連接杆。
2.如權利要求1所述的鋼桁梁桁片單元，其特徵在於所述上連接杆的長度為上弦杆的一半，所述下連接杆長度為下弦杆的一半，且第一傾斜連接杆與第二傾斜連接杆的長度為斜杆的一半，所述上連接杆、下連接杆、第一傾斜連接杆與第二傾斜連接杆末端均設有連接裝置，且所述鋼桁梁桁片單元一端的連接裝置在同一斷面上。
3.如權利要求1所述的鋼桁梁桁片單元，其特徵在於所述鋼桁梁桁片單元長度為兩個節間長度，且所述鋼桁梁桁片單元長度即是一個桁段長度。
4.如權利要求3所述的鋼桁梁桁片單元，其特徵在於所述鋼桁梁桁片單元的上弦杆、 下弦杆、腹杆、斜杆、第一傾斜連接杆及第二傾斜連接杆之間通過焊接相互連接。
5.一種鋼桁梁結構，所述鋼桁梁結構由公路正交異性板、鐵路正交異性板、橋門架及桁片組成，所述公路正交異性板支撐於橋門架上，且所述鐵路正交異性板位於公路正交異性板下方，且所述公路正交異性板、鐵路正交異性板、橋門架均與桁片相連，其特徵在於所述桁片包括若干如權利要求1-4中任一項所述的鋼桁梁桁片單元，且所述鋼桁梁桁片單元首尾連接。
專利摘要一種鋼桁梁桁片單元和鋼桁梁結構涉及重載、大跨度橋梁的設計與施工技術。鋼桁梁結構由若干焊接成整體的桁片單元組成，所述桁片單元包括，上弦杆、下弦杆、第一腹杆及第二腹杆，所述上弦杆、下弦杆、第一腹杆及第二腹杆焊接成一矩形架體，一斜杆連接矩形架體兩對角；所述上弦杆兩端進一步延伸形成兩上連接杆，所述下弦杆兩端進一步延伸形成兩下連接杆，同時，所述第一腹杆與上連接杆之間設有向下延伸的第一傾斜連接杆，所述第二腹杆與下連接杆之間設有向上延伸的第二傾斜連接杆，在拼裝鋼桁梁時，每次起吊整個桁片單元，並且桁片單元為兩個節間長度，起吊次數少，現場拼裝簡單，減少了高強螺栓數量，減小了高強螺栓施擰對工期的影響。
文檔編號E01D6/00GK202247660SQ20112028255
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月5日 優先權日2011年8月5日
發明者傅戰工, 張維, 李軍堂, 毛偉琦, 汪芳進, 塗滿明, 王東輝, 秦順全, 胡軍, 許佳平, 許穎強 申請人:中鐵大橋局股份有限公司