一種無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構的製作方法

2023-10-29 07:26:07 3

一種無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構。無縱梁中承式拱橋由於結構未採用縱向主梁，當拱橋吊杆發生斷裂時，會引起落梁事故。本實用新型包含有由中跨連接梁、中跨支撐梁、邊跨連接梁和邊跨支撐梁組成的連續縱梁，延伸至肋間橫梁；中跨支撐梁通過橫梁支撐梁和連接吊杆對吊杆橫梁形成兜吊；中跨連接梁頂面設置有縱向的半透明連通管，內部灌注有低揮發性潤滑油，用於對連通管兩端潤滑油液面高差進行觀測，實現對中跨連接梁變形的監測。本實用新型的縱梁在運營階段基本不承擔荷載，當吊杆斷裂這種小概率事件發生時，縱梁才開始發揮作用，防止落梁事故發生，設置的連通管，可觀測縱梁變形情況，提高了基於縱梁變形監測吊杆安全的可行性。
【專利說明】一種無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構

【技術領域】
[0001]本實用新型屬於公路橋梁施工【技術領域】，具體涉及一種無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構。

【背景技術】
[0002]無縱梁中承式拱橋是早期修建較多的拱橋形式，其上部恆載、活載作用在橋面板上，通過橋面板傳至橫梁，由橫梁傳至吊杆，再傳到主拱肋，最後通過主拱肋傳遞到拱座及地基上，受力明確，施工方便。由於該結構未採用縱向主梁，當拱橋吊杆發生斷裂時，會引起落梁事故，對橋上行駛車輛安全造成威脅。
[0003]新疆庫爾勒孔雀河橋、宜賓小南門橋等橋發生吊杆斷裂後，均出現了落梁事故，不僅可能引起人員傷亡，而且為後期結構搶修增加了難度，因此，為該類橋梁增加縱梁已經成為該類橋梁改造的趨勢。《鋼管混凝土拱橋技術規範》(GB 50923-2013) 14.3.21條提出「對中承式、下承式鋼管混凝土拱橋僅有橫梁無加勁縱梁的懸吊橋面系，宜根據橋梁使用狀況進行加固改造。加固改造後的結構應具有一根橫梁兩端相對應的吊索失效後不落梁的能力。」
[0004]目前，針對無縱梁中承式拱橋改造增加縱梁方案存在的主要問題包括:
[0005](I)新增縱梁同時按照正常使用狀態和極限狀態進行設計，新增縱梁在正常使用階段與原結構共同承受橋面荷載，吊杆發生破斷的極限狀態下縱梁承受破斷吊杆承擔的荷載，並且均處於彈性工作階段，一般縱梁的截面尺寸和剛度較大。但是，為提高老、舊拱橋的安全係數，拱橋改造中一般包括更換安全係數更高的吊杆，對吊杆下錨頭防水構造進行改進，避免降水進入下導管內，顯著降低了吊杆發生破斷的可能性，按上述設計方法會造成不必要的浪費。
[0006](2)吊杆破斷一般是由於吊杆內部鋼絲由於鏽蝕，有效承載截面減小造成，該過程是一個材料逐漸劣化的過程，通過對相鄰吊杆在恆載作用下高差進行監測，可以對該過程進行預警。然而目前設計的縱梁一般剛度較大，當吊杆發生腐蝕後，相鄰吊杆的高差變化會由於縱梁約束減小，不利於通過監測相鄰吊杆高差對吊杆安全的預警。
[0007](3)由於新增縱梁與原有結構共同承受荷載，新增縱梁需要與原結構之間進行較好的連接，因此，需要對原結構進行一定的改造，該改造過程可能會對原有結構造成損傷。並且新增縱梁改變了原有結構的受力狀態，新舊結構之間的相互協調使結構受力更加複雜。
實用新型內容
[0008]本實用新型的目的是提供一種無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構，以克服現有技術在無縱梁中承式拱橋改造中新增縱梁截面尺寸大、費用高，難以對吊杆安全進行預警，容易對原有結構造成損傷，結構受力複雜的問題。
[0009]本實用新型所採用的技術方案是:
[0010]一種無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構，其特徵在於:
[0011]包含有由中跨連接梁、中跨支撐梁、邊跨連接梁和邊跨支撐梁組成的連續縱梁，延伸至肋間橫梁；中跨連接梁和中跨支撐梁在中跨部分間隔設置；兩端邊跨部分依次為邊跨連接梁和邊跨支撐梁；
[0012]中跨支撐梁縱向前後兩側向下設置有連接吊杆，並通過連接吊杆固定下方設置的橫梁支撐梁，橫梁支撐梁上方設置有吊杆橫梁，中跨支撐梁通過橫梁支撐梁和連接吊杆對吊杆橫梁形成兜吊；
[0013]邊跨支撐梁設置於肋間橫梁上方。
[0014]中跨連接梁頂面設置有縱向的半透明連通管，兩端上折，管口位置設置刻度，端部通過連通器封閉蓋封閉；
[0015]半透明連通管上縱向設置有若干連通管限位器，呈倒U形；
[0016]半透明連通管內部灌注有低揮發性潤滑油；
[0017]連通器封閉蓋上設置有封閉蓋透氣孔。
[0018]中跨支撐梁上設置連接吊杆的通孔為縱向變形孔，為縱向的長圓端孔。
[0019]中跨支撐梁頂面的連接吊杆端頭通過吊杆螺母固定，吊杆螺母下方墊有螺母支撐墊板和聚四氟乙烯板；
[0020]吊杆螺母外罩有螺母防護蓋。
[0021 ]中跨支撐梁下方與橋面板之間墊有中跨支撐橡膠墊塊。
[0022]連續縱梁外側設置有隔水牆，中跨部分為中跨隔水牆，邊跨部分為邊跨隔水牆；
[0023]中跨隔水牆為豎直牆；
[0024]邊跨隔水牆為L形牆，邊跨支撐梁置於L形牆上並墊有邊跨支撐橡膠墊塊。
[0025]中跨支撐梁豎向高度大於中跨連接梁的豎向高度。
[0026]中跨連接梁與邊跨支撐梁橫向錯開，使邊跨支撐梁避開拱橋主拱位置。
[0027]本實用新型具有以下優點:
[0028](I)本實用新型基於極限狀態方法對縱梁進行設計，縱梁在運營階段基本不承擔荷載，當吊杆斷裂這種小概率事件發生時，縱梁才開始發揮作用，防止落梁事故發生，減小縱梁的截面尺寸，降低了造價。
[0029](2)本實用新型縱梁在溫度力作用下可以自由變形，縱梁基本不會產生溫度應力，改善了縱梁受力，提高了縱梁的利用效率。
[0030](3)本實用新型優化了縱梁的截面尺寸，降低了縱梁截面的剛度，使得縱梁變形對吊杆內力的變化更加敏感，可通過觀察縱梁豎向變形的情況，對吊杆病害進行預警。
[0031](4)本實用新型在縱梁上設置連通管，可以方便觀測縱梁變形情況，提高了基於縱梁變形監測吊杆安全的可行性，大大簡化吊杆監測的程序，提高了吊杆的可檢性，並顯著降低吊杆監測難度和費用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1本實用新型安全預警梁立面布置；
[0033]圖2本實用新型安全預警梁斷面布置；
[0034]圖3本實用新型安全預警梁一般構造；
[0035]圖4本實用新型安全預警梁中跨支撐梁斷面；
[0036]圖5本實用新型安全預警梁聚四氟乙烯板；
[0037]圖6本實用新型安全預警梁縱向變形孔；
[0038]圖7本實用新型安全預警梁中跨連接梁斷面；
[0039]圖8本實用新型安全預警梁邊跨支撐梁及邊跨連接梁斷面；
[0040]圖9本實用新型安全預警梁邊跨支撐梁及邊跨連接梁立面；
[0041]圖10本實用新型安全預警梁邊跨支撐梁及邊跨連接梁平面；
[0042]圖11本實用新型安全預警梁半透明連通管立面布置；
[0043]圖12本實用新型安全預警梁半透明連通管一般構造；
[0044]圖13本實用新型安全預警梁半透明連通管端部刻度；
[0045]圖14本實用新型安全預警梁連通管限位器一般構造；
[0046]圖15本實用新型安全預警梁連通器封閉蓋立面；
[0047]圖16本實用新型安全預警梁連通器封閉蓋平面。
[0048]圖中，1-中跨連接梁，2-中跨支撐梁，3-邊跨連接梁，4-邊跨支撐梁，5-橫梁支撐梁，6-連接吊杆，7-縱向變形孔，8-吊杆螺母，9-螺母防護蓋，10-螺母支撐墊板，11-聚四氟乙烯板，12-中跨支撐橡膠墊塊，13-中跨隔水牆，14-邊跨隔水牆，15-邊跨支撐橡膠墊塊，16-半透明連通管，17-連通管限位器，18-連通器封閉蓋，19-封閉蓋透氣孔，20-肋間橫梁，21-吊杆橫梁，22-拱橋主拱，23-橋面板。

【具體實施方式】
[0049]下面結合【具體實施方式】對本實用新型進行詳細的說明。
[0050]本實用新型涉及的無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構，包含有由中跨連接梁1、中跨支撐梁2、邊跨連接梁3和邊跨支撐梁4組成的連續縱梁，設置於橋梁分割欄內，延伸至肋間橫梁20。中跨連接梁I和中跨支撐梁2在中跨部分間隔設置，兩端邊跨部分依次為邊跨連接梁3和邊跨支撐梁4。中跨連接梁I與邊跨支撐梁4橫向錯開，在邊跨支撐梁4外側留出拱橋主拱22端部位置，避免連續縱梁與拱橋主拱22發生衝突。中跨支撐梁2豎向高度大於中跨連接梁I的豎向高度，方便現場拼接施工，並且減少連續縱梁與橋面接觸的面積，降低了對分隔欄內部縱向排水的影響。
[0051]中跨支撐梁2縱向前後兩側向下設置有連接吊杆6，並通過連接吊杆6固定下方設置的橫梁支撐梁5，橫梁支撐梁5上方設置有吊杆橫梁21，中跨支撐梁2通過橫梁支撐梁5和連接吊杆6對吊杆橫梁21形成兜吊。中跨支撐梁2頂面的連接吊杆6端頭通過吊杆螺母8固定，吊杆螺母8下方墊有螺母支撐墊板10和聚四氟乙烯板11。聚四氟乙烯板11實現了螺母支撐墊板10與中跨支撐梁2頂板之間的滑動，使連續縱梁可以沿著橋梁縱向進行溫度變形。吊杆螺母8外罩有螺母防護蓋9。連接吊杆6通過吊杆螺母8和螺母支撐墊板10將橫梁支撐梁5上承擔的內力傳遞至中跨支撐梁2，然後再傳遞至中跨支撐梁2下的吊杆橫梁21。邊跨支撐梁4設置於肋間橫梁20上方。
[0052]中跨連接梁I頂面設置有縱向的半透明連通管16，內部灌注有低揮發性潤滑油，半透明連通管16兩端上折，管口位置設置刻度，以監測半透明連通管16兩端高差的變化。半透明連通管16端部通過連通器封閉蓋18封閉，連通器封閉蓋18上設置有封閉蓋透氣孔19，以保持內外氣壓的一致和防止降水進入。半透明連通管16上縱向設置有若干連通管限位器17，呈倒U形。
[0053]中跨支撐梁2上設置連接吊杆6的通孔為縱向變形孔7，為縱向的長圓端孔，當連續縱梁發生溫度變形時，中跨支撐梁2可沿著橋梁縱向發生位移。
[0054]中跨支撐梁2下方與橋面板23之間墊有中跨支撐橡膠墊塊12，將中跨支撐梁2承擔的荷載均勻的傳遞至橋面板23，防止應力集中。
[0055]連續縱梁外側設置有隔水牆，防止降水對連續縱梁的侵蝕。中跨部分為中跨隔水牆13,邊跨部分為邊跨隔水牆14。中跨隔水牆13為豎直牆；邊跨隔水牆14為L形牆,邊跨支撐梁4置於L形牆上並墊有邊跨支撐橡膠墊塊15，邊跨隔水牆14將邊跨支撐梁4承擔的荷載傳遞至肋間橫梁20，邊跨支撐橡膠墊塊15將邊跨支撐梁4承擔的荷載均勻的傳遞至橋面板23，防止應力集中。
[0056]上述結構中的部分部件的功能如下:
[0057]中跨連接梁1:一根吊杆發生破斷時，將吊杆破斷產生的荷載傳遞至相鄰的中跨支撐梁2或邊跨連接梁3。
[0058]中跨支撐梁2:—根吊杆發生破斷時，與該吊杆對應的中跨支撐梁2將由連接吊杆6傳遞過來的橫梁支撐梁5承擔的荷載傳遞至相鄰的中跨連接梁1，並由中跨連接梁I傳遞至相鄰的中跨支撐梁I或邊跨連接梁3 ;將中跨連接梁I傳遞來的荷載傳遞至吊杆橫梁21。
[0059]邊跨連接梁3:—根吊杆發生破斷時，將中跨連接梁I傳遞的荷載傳遞至邊跨支撐梁4，並避免邊跨支撐梁4與拱橋主拱22發生衝突。
[0060]邊跨支撐梁4:一根吊杆發生破斷時，將邊跨連接梁3傳遞的荷載傳遞至肋間橫梁20。
[0061]橫梁支撐梁5:—根吊杆發生破斷時，將該吊杆橫梁21的荷載傳遞至連接吊杆6，將連接吊杆6的荷載傳遞至吊杆橫梁21。
[0062]連接吊杆6:—根吊杆發生破斷時，將橫梁支撐梁5承擔的荷載傳遞至中跨支撐梁2，將中跨支撐梁2承擔的荷載傳遞至橫梁支撐梁5。
[0063]縱向變形孔7:當縱梁發生溫度變形時，中跨支撐梁2可沿著橋梁縱向發生位移。
[0064]吊杆螺母8:將連接吊杆6上承擔的荷載傳遞至中跨支撐梁2和橫梁支撐梁5，將中跨支撐梁2和橫梁支撐梁5承擔的荷載傳遞至連接吊杆6。
[0065]螺母防護蓋9:對吊杆螺母8形成防護，防止人為因素造成吊杆螺母8鬆動影響連接吊杆6傳力的同步性。
[0066]螺母支撐墊板10:將吊杆螺母8上的荷載均勻的傳遞至中跨支撐梁2和橫梁支撐梁5，防止應力集中現象發生。
[0067]聚四氟乙烯板11:減小螺母支撐墊板10與中跨支撐梁2之間的摩擦係數，使中跨支撐梁2可以縱向滑動。
[0068]中跨支撐橡膠墊塊12:將中跨支撐梁2承擔的荷載均勻的傳遞至橋面板，防止應力集中現象出現。
[0069]中跨隔水牆13:隔離非機動車道的降水，防止降水對縱梁造成侵蝕。
[0070]邊跨隔水牆14:隔離非機動車道的降水，防止降水對縱梁造成侵蝕，並將邊跨支撐梁4上承擔的荷載傳遞至橋面板。
[0071]邊跨支撐橡膠墊塊15:將邊跨支撐梁4承擔的荷載均勻的傳遞至橋面板，防止應力集中現象出現。
[0072]半透明連通管16:內部灌注潤滑油，並且在兩端設置刻度，通過對連通管兩端潤滑油液面高差的觀測，實現對中跨連接梁I變形的監測。採用半透明連通管16可以觀察到管內液面高度的變化，同時可以減少紫外線對半透明連通管16內部潤滑油的不利影響。
[0073]連通管限位器17:將半透明連通管16固定於中跨連接梁I頂部。
[0074]連通器封閉蓋18:防止降水進入半透明連通管16。
[0075]封閉蓋透氣孔19:保證半透明連通管16內部與外界大氣壓的平衡。
[0076]施工時:
[0077]1、無縱梁中承式拱橋改造上部恆載施工完畢後，進行中跨隔水牆13和邊跨隔水牆14施工；
[0078]2、根據現場放樣製作連接吊杆6。
[0079]3、在橋面板上鑽制連接吊杆6穿過孔，安裝連接吊杆6、中跨支撐橡膠墊塊12及邊跨支撐橡膠墊塊15，並對連接吊杆6進行臨時固定；
[0080]4、根據現場放樣加工中跨連接梁1、中跨支撐梁2、邊跨連接梁3、邊跨支撐梁4和橫梁支撐梁5 ；
[0081]4、安裝中跨連接梁1、中跨支撐梁2、邊跨連接梁3、邊跨支撐梁4 ；
[0082]5、安裝聚四氟乙烯板11、螺母支撐墊板10、吊杆螺母8以及橫梁支撐梁5，將螺母擰緊，使橫梁支撐梁5吊杆橫梁21密貼；
[0083]6、根據現場放樣製作半透明連通管16。
[0084]7、安裝半透明連通管16及連通管限位器17。
[0085]8、向半透明連通管16內部灌注潤滑油，使最低液面高度不低於「72」刻度，最高液面高度不高於「24」刻度。
[0086]9、採用連通器封閉蓋18封閉半透明連通管16埠，並保證封閉蓋透氣孔19透氣性。
[0087]本實用新型涉及的無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構的預警方法，由以下步驟實現:
[0088]步驟一:對全橋設置的半透明連通管進行編號，記錄恆載作用下每個半透明連通管兩端液面高差初值；
[0089]高差初值分為冬季初值和夏季初值，冬季初值為在冬季某一固定溫度下觀測到的高差值，夏季初值為夏季某一固定溫度下觀測到的高差值。
[0090]步驟二:採用頻率法對各連通管對應的吊杆索力進行量測和記錄，量測溫度應與高差初值記錄溫度一致。
[0091]步驟三:每隔半年對恆載作用下半透明連通管內部液面高差進行一次記錄；
[0092]記錄液面高差時的溫度應與冬季初值或夏季初值確定時的溫度一致。
[0093]步驟四:若發現連通管液面高差與初值比相差超過6mm，採用頻率法對吊杆索力進行量測，出現安全隱患的吊杆內力減小量閾值為10% ；
[0094]若吊杆內力減小不超過10%，可認為吊杆不存在安全問題，但是，對連通管高差觀測的間隔周期變為每月觀察一次，觀察三個月，如連通管高差未繼續增加，恢復每半年觀察一次間隔。若發現吊杆內力減小超過10%，應立即對該吊杆進行詳細檢測，根據吊杆檢測情況確定處置方案。
[0095]本實用新型的內容不限於實施例所列舉，本領域普通技術人員通過閱讀本實用新型說明書而對本實用新型技術方案採取的任何等效的變換，均為本實用新型的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構，其特徵在於: 包含有由中跨連接梁(I)、中跨支撐梁(2 )、邊跨連接梁(3 )和邊跨支撐梁(4 )組成的連續縱梁，延伸至肋間橫梁(20);中跨連接梁(I)和中跨支撐梁(2)在中跨部分間隔設置；兩端邊跨部分依次為邊跨連接梁(3)和邊跨支撐梁(4)； 中跨支撐梁(2 )縱向前後兩側向下設置有連接吊杆(6 )，並通過連接吊杆(6 )固定下方設置的橫梁支撐梁(5)，橫梁支撐梁(5)上方設置有吊杆橫梁(21)，中跨支撐梁(2)通過橫梁支撐梁(5 )和連接吊杆(6 )對吊杆橫梁(21)形成兜吊； 邊跨支撐梁(4)設置於肋間橫梁(20)上方。
2.根據權利要求1所述的一種無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構，其特徵在於: 中跨連接梁(I)頂面設置有縱向的半透明連通管(16)，兩端上折，管口位置設置刻度，端部通過連通器封閉蓋(18)封閉； 半透明連通管(16 )上縱向設置有若干連通管限位器(17 )，呈倒U形； 半透明連通管(16)內部灌注有低揮發性潤滑油； 連通器封閉蓋(18)上設置有封閉蓋透氣孔(19)。
3.根據權利要求2所述的一種無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構，其特徵在於: 中跨支撐梁(2)上設置連接吊杆(6)的通孔為縱向變形孔(7)，為縱向的長圓端孔。
4.根據權利要求3所述的一種無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構，其特徵在於: 中跨支撐梁(2)頂面的連接吊杆(6)端頭通過吊杆螺母(8)固定，吊杆螺母(8)下方墊有螺母支撐墊板(10 )和聚四氟乙烯板(11); 吊杆螺母(8)外罩有螺母防護蓋(9)。
5.根據權利要求4所述的一種無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構，其特徵在於: 中跨支撐梁(2 )下方與橋面板(23 )之間墊有中跨支撐橡膠墊塊(12)。
6.根據權利要求5所述的一種無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構，其特徵在於: 連續縱梁外側設置有隔水牆，中跨部分為中跨隔水牆(13)，邊跨部分為邊跨隔水牆(14)； 中跨隔水牆(13)為豎直牆； 邊跨隔水牆(14)為L形牆，邊跨支撐梁(4)置於L形牆上並墊有邊跨支撐橡膠墊塊(15)。
7.根據權利要求6所述的一種無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構，其特徵在於: 中跨支撐梁(2)豎向高度大於中跨連接梁(I)的豎向高度。
8.根據權利要求7所述的一種無縱梁中承式拱橋安全預警梁結構，其特徵在於: 中跨連接梁(I)與邊跨支撐梁(4)橫向錯開，使邊跨支撐梁(4)避開拱橋主拱(22)位置。
【文檔編號】E01D4/00GK204212044SQ201420653266
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月5日 優先權日:2014年11月5日
【發明者】戰昂, 牛宏, 楊敏, 嶽振民, 周江, 李雅娟, 來猛剛, 李剛, 常丁 申請人:中交第一公路勘察設計研究院有限公司