一种带下弦增强系统的复合材料-金属组合大跨桥技术方案

本发明专利技术公开一种带下弦增强系统的复合材料‑金属组合大跨桥，包括中桥节、边桥节和下弦增强系统，其中中桥节和边桥节均采用模块化设计，均包括两个平行设置的空间桁架、固定于空间桁架顶部的铝合金桥面板以及位于空间桁架底部用于连接两个空间桁架的横向连杆；在中桥节和边桥节中将纤维增强树脂基拉挤型材与桁架结构进行联合设计可大幅减重，并充分发挥不同材料的利用效率。为进一步提高桥梁的跨越能力，在桥梁下方采用弦增强系统对桥梁主体进行外增强，从而提高应急桥梁装备适应实际复杂地形任务的灵活性与快速性。该组合大跨桥重量小、运输、拼装和架设快捷方便，且可适应不同跨径的障碍，在应急产业中有广阔应用前景。

A composite metal composite long span bridge with lower chord reinforcement system

The invention discloses a composite metal composite long-span bridge with a bottom chord reinforcement system, including a middle bridge section, a side bridge section and a bottom chord reinforcement system, wherein the middle bridge section and a side bridge section are all modular designed, including two parallel space trusses, an aluminum alloy bridge deck fixed at the top of the space truss and an empty bridge deck. The bottom of the space truss is used to connect the transverse connecting rods of the two space trusses; the joint design of the fiber reinforced resin-based pull-out profiles and the truss structure in the middle and side bridge sections can greatly reduce the weight and give full play to the utilization efficiency of different materials. In order to further improve the spanning ability of the bridge, the chord reinforcement system is used under the bridge to strengthen the main body of the bridge, so as to improve the flexibility and rapidity of emergency bridge equipment to adapt to the actual complex terrain task. The composite long-span bridge has the advantages of small weight, fast and convenient transportation, assembly and erection, and can be adapted to different span obstacles. It has a broad application prospect in emergency industry.

【技术实现步骤摘要】
一种带下弦增强系统的复合材料-金属组合大跨桥
本专利技术涉及一种应急大跨度桥，具体涉及一种轻质、高承载、大跨度带下弦增强系统的复合材料-金属组合大跨桥，属于工程领域。
技术介绍
现有的制式应急桥梁装备多数为金属结构，其中包括为数较多的钢结构和为数较少的铝合金结构。虽然钢材具有强度高、塑性和韧性好、各向受力均匀以及设计计算理论成熟等优点，但是钢制桥梁存在自重大、机动性差、运输车辆多和作业劳动强度大等缺陷，难以满足现阶段应急保障任务不断增强的苛刻需求。如抢险器材中较为常用的装配式公路钢桥，由一系列预制钢桁架片和其它拼装构件组装而成，其单片桁架片的重量约为270kg，自重荷载几乎占整个桥梁设计荷载的约1/4，严重影响了该应急桥梁的承载效率。由于自重较大、拼装连接件数量较多，致使整个桥梁的机动性能差和作业任务大，严重降低了桥梁的拼装和架设效率，不利于应急抢修快速保障作业。无论从战时角度还是非战争救援行动角度讲，都迫切需要我们寻求新型的应急桥梁装备。结构轻型化、高强化和模块化是应急桥梁装备未来发展的主要方向，新结构的设计、新材料的应用以及新技术工艺的采用是实现结构轻型化的必由之路。轻质的复合材料具有比强度/比模量高、可设计性好、运输架设轻便和耐腐蚀性好等显著优点，其已在民用固定桥梁结构中得到了广泛的应用，比如已建桥梁的加固补强和新建结构的建造。若将这种轻质高强的复合材料应用于应急移动式桥梁器材，可在保证承载能力的前提下降低桥梁自重，提高机动性能和架设速度。
技术实现思路
有鉴于此，针对目前制式应急桥梁装备中钢桥的一些不足，如自重大、机动性差、运输车辆多和作业劳动强度大、拼装架设效率低等，将材料与结构形式作为一个相互影响的整体，提供一种带下弦增强系统的复合材料-金属组合大跨桥。所述的带下弦增强系统的复合材料-金属组合大跨桥包括：由一个以上中桥节依次连接所形成的桥梁主体、位于所述桥梁主体两端的边桥节以及位于所述桥梁主体下方的下弦增强系统；所述中桥节包括：两个平行设置的空间桁架A、固定于每个空间桁架A顶部的铝合金桥面板A、用于连接两个空间桁架的一组横向连杆A以及用于连接两个铝合金桥面板A的一组加强横梁A；所述空间桁架A包括：下弦杆A、一组斜腹杆A、一组互相平行的垂向竖杆A和一组斜向竖杆A；所述下弦杆A上沿其长度方向间隔设置有一组以上由一个垂向竖杆A和两个斜向竖杆A构成的三杆结构，其中两个斜向竖杆A分别位于垂向竖杆A沿桥宽度方向的两侧，且两个斜向竖杆A的下端与垂向竖杆A的下端相连，上端向远离垂向竖杆A的方向延伸后和与其对应的铝合金桥面板A相连；每相邻两个垂向竖杆A的对角线上连接一根斜腹杆A，相邻两个斜腹杆A首尾相连；两个所述空间桁架A的下弦杆A之间通过一组沿下弦杆A长度方向间隔设置的横向连杆A相连，相邻两个所述横向连杆A的对角线上设置有一根斜向连杆A；所述边桥节也包括两个平行设置的空间桁架B、固定于每个空间桁架顶部的铝合金桥面板B、用于连接两个空间桁架B的一组横向连杆以及用于连接两个铝合金桥面板A的一组加强横梁A；其与所述中桥节的区别在与：所述边桥节中空间桁架B的尾部增设有接地小横梁、加强小竖梁、小纵梁加强梁、接地小纵梁和接地大横梁；且所述铝合金桥面板B为斜面板，其一端与中桥节中铝合金桥面板A处于同一水平高度，另一端向下倾斜后与空间桁架B中的下弦杆B位于同一水平高度；由此所述空间桁架B中垂向竖杆B的长度沿下弦杆B长度方向按铝合金桥面板B与水平面的坡度递减，最终铝合金桥面板B连接在接地大横梁上；所述接地大横梁的两端分别设置接地小横梁，每个接地小横梁的末端设置一个接地小纵梁，所述接地小纵梁的一端与接地小横梁相连，另一端和与其对应侧的下弦杆B相连；在所述接地小纵梁与接地小横梁连接端连接有一个竖直方向的加强小竖梁，所述加强小竖梁的顶部与其正上方位置的铝合金桥面板B相连；所述小纵梁加强梁一端与接地小纵梁的底部相连，另一端斜向上连接铝合金桥面板B；所述下弦增强系统包括：竖向撑杆、斜向拉杆、纵向拉杆和螺杆调节装置；所述纵向拉杆沿桥梁长度方向设置，纵向拉杆的两端均设置有竖向撑杆和斜向拉杆，纵向拉杆的端部通过螺杆调节装置与竖向撑杆的底部相连，竖向撑杆的顶部与该位置正上方的下弦杆相连；所述斜向拉杆的一端通过螺杆调节装置与竖向撑杆的底部相连，另一端通过螺杆调节装置和双耳座与边桥节的下弦杆B相连；所述中桥节中的斜向连杆A、横向连杆A、下弦杆A、斜腹杆A、垂向竖杆A和斜向竖杆A均为纤维增强树脂基复合材料连杆；所述边桥节中的斜向连杆B和横向连杆B均为纤维增强树脂基复合材料连杆；所述边桥节中的下弦杆B、斜腹杆B、垂向竖杆B、斜向竖杆B、接地横梁、加强小竖梁、小纵梁加强梁、接地小纵梁、接地大横梁均为纤维增强树脂基复合材料连杆或铝合金梁。有益效果：(1)本专利技术组合大跨桥采用双车辙式结构构型，其中每个车辙采用板-桁组合结构的倒三角截面形式桁梁，即桁架与桥面板共同作用形成车辙桁，这种桥跨形式综合了箱型梁和传统桁架的优点，可以发挥结构各部分材料的性能，有利于节省材料从而减轻桥跨结构重量。(2)本专利技术组合大跨桥采用上部加强横梁以及下部横向连杆和斜向连杆将两个空间桁架联系起来，增强了桥跨结构的截面整体性和在竖向偏心荷载下的抗扭性能。(3)本专利技术组合大跨桥在单个车辙三角桁梁的桥面板和下弦之间沿纵向间隔设置了垂向竖杆，改善了桥面板的受力状态并减轻了桥面板的重量，另外还增强了双车辙整体结构的抗弯和抗扭刚度。(4)本专利技术组合大跨桥将轻质高强的纤维增强树脂基复合材料拉挤型材应用于中桥节中除桥面板之外的所有桁杆单元，充分发挥桁架结构杆件的受力特点，可以大幅度降低桥跨结构的自重，极大地提高了该组合空间桁架桥的承载效率。(5)本专利技术组合大跨桥采用模块化设计构型，全桥结构由若干个模块化桥节单元组成，模块化桥节之间采用单双耳接头进行连接。另外，设计了下弦增强系统保障复合材料-金属组合桥梁跨度过大时出现的刚度和强度不足的情况，故可通过选用不同数量的模块化桥节配套不同设计位置的下弦增强系统来适应不同跨径的障碍，扩大了该空间桁架桥的使用范围。(6)本专利技术组合大跨桥结构重量轻、模块化程度高、连接方便，整个桥跨可借助轻型吊车完成快速拼装，可以采用专用导梁结构辅助架设。附图说明图1为本专利技术带下弦增强系统的复合材料-金属组合大跨桥的结构总图；图2为中桥节的主视图；图3为中桥节的左视图；图4为中桥节的俯视图；图5为边桥节的主视图；图6和图7分别为边桥节两端的端面视图；图8为边桥节的俯视图；图9为下弦增强系统的左视图；图10和图11为下弦增强系统的局部放大图；图12为螺杆调节装置的结构示意图。其中：1-中桥节、2-边桥节、3-下弦增强系统、4-空间桁架A、5-铝合金桥面板A、6-加强横梁A、7-斜向连杆A、8-横向连杆A、9-下弦杆A、10-斜腹杆A、11-垂向竖杆A、12-斜向竖杆A、13-竖向撑杆、14-斜向拉杆、15-纵向拉杆、16-螺杆调节装置、17-单耳螺杆、18-右旋螺母、19-调整螺母、20-左旋螺母、21-双耳螺杆、22-金属传力顶块A、23-附属金属连接座A、24-单双耳结构、26-接地小横梁、27-加强小竖梁、28-小纵梁加强梁、29-接地小纵梁、30-接地大横梁、35-铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带下弦增强系统的复合材料‑金属组合大跨桥，其特征在于，包括：由一个以上中桥节(1)依次连接所形成的桥梁主体、位于所述桥梁主体两端的边桥节(2)以及位于所述桥梁主体下方的下弦增强系统(3)；所述中桥节(1)包括：两个平行设置的空间桁架A(4)、固定于每个空间桁架A(4)顶部的铝合金桥面板A(5)、用于连接两个空间桁架(4)的一组横向连杆A(8)以及用于连接两个铝合金桥面板A(5)的一组加强横梁A(6)；所述空间桁架A(4)包括：下弦杆A(9)、一组斜腹杆A(10)、一组互相平行的垂向竖杆A(11)和一组斜向竖杆A(12)；所述下弦杆A(9)上沿其长度方向间隔设置有一组以上由一个垂向竖杆A(11)和两个斜向竖杆A(12)构成的三杆结构，其中两个斜向竖杆A(12)分别位于垂向竖杆A(11)沿桥宽度方向的两侧，且两个斜向竖杆A(12)的下端与垂向竖杆A(11)的下端相连，上端向远离垂向竖杆A(11)的方向延伸后和与其对应的铝合金桥面板A(5)相连；每相邻两个垂向竖杆A(11)的对角线上连接一根斜腹杆A(10)，相邻两个斜腹杆A(10)首尾相连；两个所述空间桁架A(4)的下弦杆A(9)之间通过一组沿下弦杆A(9)长度方向间隔设置的横向连杆A(8)相连，相邻两个所述横向连杆A(8)的对角线上设置有一根斜向连杆A(7)；所述边桥节(2)也包括两个平行设置的空间桁架B(34)、固定于每个空间桁架顶部的铝合金桥面板B(35)、用于连接两个空间桁架B(34)的一组横向连杆以及用于连接两个铝合金桥面板A(5)的一组加强横梁A(6)；其与所述中桥节(1)的区别在与：所述边桥节(2)中空间桁架B(34)的尾部增设有接地小横梁(26)、加强小竖梁(27)、小纵梁加强梁(28)、接地小纵梁(29)和接地大横梁(30)；且所述铝合金桥面板B(35)为斜面板，其一端与中桥节(1)中铝合金桥面板A(5)处于同一水平高度，另一端向下倾斜后与空间桁架B(34)中的下弦杆B(39)位于同一水平高度；由此所述空间桁架B(34)中垂向竖杆B(41)的长度沿下弦杆B(39)长度方向按铝合金桥面板B(35)与水平面的坡度递减，最终铝合金桥面板B(35)连接在接地大横梁(30)上；所述接地大横梁(30)的两端分别设置接地小横梁(26)，每个接地小横梁(26)的末端设置一个接地小纵梁(29)，所述接地小纵梁(29)的一端与接地小横梁(26)相连，另一端和与其对应侧的下弦杆B(39)相连；在所述接地小纵梁(29)与接地小横梁(26)连接端连接有一个竖直方向的加强小竖梁(27)，所述加强小竖梁(27)的顶部与其正上方位置的铝合金桥面板B(35)相连；所述小纵梁加强梁(28)一端与接地小纵梁(29)的底部相连，另一端斜向上连接铝合金桥面板B(35)；所述下弦增强系统(3)包括：竖向撑杆(13)、斜向拉杆(14)、纵向拉杆(15)和螺杆调节装置(16)；所述纵向拉杆(15)沿桥梁长度方向设置，纵向拉杆(15)的两端均设置有竖向撑杆(13)和斜向拉杆(14)，纵向拉杆(15)的端部通过螺杆调节装置(16)与竖向撑杆(13)的底部相连，竖向撑杆(13)的顶部与该位置正上方的下弦杆相连；所述斜向拉杆(14)的一端通过螺杆调节装置(16)与竖向撑杆(13)的底部相连，另一端通过螺杆调节装置(16)和双耳座(25)与边桥节(2)的下弦杆B(39)相连；所述中桥节(1)中的斜向连杆A(7)、横向连杆A(8)、下弦杆A(9)、斜腹杆A(10)、垂向竖杆A(11)和斜向竖杆A(12)均为纤维增强树脂基复合材料连杆；所述边桥节(2)中的斜向连杆B(37)和横向连杆B(38)均为纤维增强树脂基复合材料连杆；所述边桥节(2)中的下弦杆B(39)、斜腹杆B(40)、垂向竖杆B(41)、斜向竖杆B(42)、接地横梁(26)、加强小竖梁(27)、小纵梁加强梁(28)、接地小纵梁(29)、接地大横梁(30)均为纤维增强树脂基复合材料连杆或铝合金梁。...

【技术特征摘要】
2017.03.09 CN 20171013757851.一种带下弦增强系统的复合材料-金属组合大跨桥，其特征在于，包括：由一个以上中桥节(1)依次连接所形成的桥梁主体、位于所述桥梁主体两端的边桥节(2)以及位于所述桥梁主体下方的下弦增强系统(3)；所述中桥节(1)包括：两个平行设置的空间桁架A(4)、固定于每个空间桁架A(4)顶部的铝合金桥面板A(5)、用于连接两个空间桁架(4)的一组横向连杆A(8)以及用于连接两个铝合金桥面板A(5)的一组加强横梁A(6)；所述空间桁架A(4)包括：下弦杆A(9)、一组斜腹杆A(10)、一组互相平行的垂向竖杆A(11)和一组斜向竖杆A(12)；所述下弦杆A(9)上沿其长度方向间隔设置有一组以上由一个垂向竖杆A(11)和两个斜向竖杆A(12)构成的三杆结构，其中两个斜向竖杆A(12)分别位于垂向竖杆A(11)沿桥宽度方向的两侧，且两个斜向竖杆A(12)的下端与垂向竖杆A(11)的下端相连，上端向远离垂向竖杆A(11)的方向延伸后和与其对应的铝合金桥面板A(5)相连；每相邻两个垂向竖杆A(11)的对角线上连接一根斜腹杆A(10)，相邻两个斜腹杆A(10)首尾相连；两个所述空间桁架A(4)的下弦杆A(9)之间通过一组沿下弦杆A(9)长度方向间隔设置的横向连杆A(8)相连，相邻两个所述横向连杆A(8)的对角线上设置有一根斜向连杆A(7)；所述边桥节(2)也包括两个平行设置的空间桁架B(34)、固定于每个空间桁架顶部的铝合金桥面板B(35)、用于连接两个空间桁架B(34)的一组横向连杆以及用于连接两个铝合金桥面板A(5)的一组加强横梁A(6)；其与所述中桥节(1)的区别在与：所述边桥节(2)中空间桁架B(34)的尾部增设有接地小横梁(26)、加强小竖梁(27)、小纵梁加强梁(28)、接地小纵梁(29)和接地大横梁(30)；且所述铝合金桥面板B(35)为斜面板，其一端与中桥节(1)中铝合金桥面板A(5)处于同一水平高度，另一端向下倾斜后与空间桁架B(34)中的下弦杆B(39)位于同一水平高度；由此所述空间桁架B(34)中垂向竖杆B(41)的长度沿下弦杆B(39)长度方向按铝合金桥面板B(35)与水平面的坡度递减，最终铝合金桥面板B(35)连接在接地大横梁(30)上；所述接地大横梁(30)的两端分别设置接地小横梁(26)，每个接地小横梁(26)的末端设置一个接地小纵梁(29)，所述接地小纵梁(29)的一端与接地小横梁(26)相连，另一端和与其对应侧的下弦杆B(39)相连；在所述接地小纵梁(29)与接地小横梁(26)连接端连接有一个竖直方向的加强小竖梁(27)，所述加强小竖梁(27)的顶部与其正上方位置的铝合金桥面...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏建，赵启林，舒畅，曾智刚，张冬冬，卢康，李洪伟，李飞，刘建安，汪效良，陈立，谢北萍，赵栋，潘大荣，
申请(专利权)人：中国人民武装警察部队交通指挥部应急救援工程技术研究所，赵启林，湖北华舟重工应急装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11