便于人力快速部署的轻量化复合材料徒步桥及其使用方法技术

本发明专利技术提供一种便于人力快速部署的轻量化复合材料徒步桥及其使用方法，结构自重轻、刚度大，无需额外设置地面锚固设施。复合材料徒步桥包括两个伸缩主梁组件和两根板索；所述两个伸缩主梁组件之间通过设置的若干个横向连杆连接，所述板索锚固于伸缩主梁组件两端，伸缩主梁组件与板索之间设置若干个竖向撑杆，横向连杆与伸缩主梁组件包围的区域内设置柔性复合材料桥面板。本发明专利技术的伸缩主梁组件下方设置竖向撑杆和板索，构成一种新型融合伸缩式构型和节段拼装式构型的复合材料张弦梁结构，具有结构形式简单、可实现大跨度、适于人力携运、易于快速拼装架设、便于人力快速部署等特点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
便于人力快速部署的轻量化复合材料徒步桥及其使用方法


[0001]本专利技术属于应急桥梁结构和复合材料结构
，特别涉及一种便于人力快速部署的轻量化复合材料徒步桥梁及其使用方法。

技术介绍

[0002]徒步桥梁主要用于山地江河、干沟、深谷、雨裂地段上架桥，以保障徒步人员或分队快速克服沟谷障碍，在遂行多样化应急救援行动中扮演关键角色，特别对于高原多山地区。
[0003]此类桥梁特别要求具有结构简单、重量轻、便于人力携带、架设速度快、所需作业人员少等特点。目前，国内外徒步桥梁分为模块式和拆装式两种，其中模块式结构单个模块重量大，不便于人力携行，而拆装式结构虽然适用于人力携行，但存在结构复杂、拼装构件多、作业强度大、最大负荷构件重量大、携行和作业人员多、单人携带困难、拼装架设效率低等缺点，两种均不适用于高原多山错综复杂地形下的使用需求。同时，现有徒步桥梁基本采用铝合金和钢材料设计和制备，存在整体结构和单个部件重量大等缺陷。在先公开的专利中提出了一种便携式复合材料徒步桥（申请号为：CN201711079256），但也存在结构刚度小、承载能力有限、最大负荷构件重量较大、携运模块体积较大等缺陷，不能满足结构大跨度和便于人力快速部署的需求。
[0004]因而，亟需研发一种能够融合模块式和拆装式构型的、整体结构和单个部件重量轻、结构刚度大、可实现大跨度需求、适于人力便捷携运、易于人力快速拼装架设部署的通用型徒步桥梁。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种便于人力快速部署的轻量化复合材料徒步桥及其使用方法，结构自重轻、刚度大、最大负荷构件重量小、可实现大跨度、易于携运、拼装架设方便、无需额外设置地面锚固设施。
[0006]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：本专利技术提供一种便于人力快速部署的轻量化复合材料徒步桥，包括两个伸缩主梁组件和两根板索；所述两个伸缩主梁组件之间通过设置的若干个横向连杆连接，所述板索锚固于伸缩主梁组件两端，伸缩主梁组件与板索之间设置若干个竖向撑杆，横向连杆与伸缩主梁组件包围的区域内设置柔性复合材料桥面板。
[0007]进一步的，所述竖向撑杆的数量及间距可变；所述板索为碳纤维增强复合材料板索；所述套管采用纤维增强复合材料，所述桥面板为柔性复合材料桥面板。
[0008]进一步的，所述伸缩主梁组件包括设置在两端的两根端部圆管与若干个相连的伸缩梁组件；
所述伸缩梁组件之间设有螺纹外套筒作为连接节点，且所述伸缩梁组件与端部圆管之间也设有螺纹外套筒作为连接节点；所述螺纹外套筒向外伸出一定长度，伸长区域呈阶梯状，且设有螺纹，连接节点处的两个螺纹外套筒的阶梯构型及螺纹相互匹配，通过螺纹连接的方式，将两个螺纹外套筒交错连接，从而将伸缩梁组件之间或者伸缩梁组件与端部圆管之间连接为整体，形成伸缩主梁组件。
[0009]进一步的，所述伸缩梁组件由若干根同轴线但直径逐渐变化的套管层层嵌套而成，所述套管端部均设有预紧力接头；所述预紧力接头两端均连接有内套筒和外套筒，在伸缩梁组件处于展开受拉状态时交接部位大直径套管的内套筒和小直径套管的外套筒为等壁厚环扣和锥型内嵌构型，小管径套管的外套筒由大管径套管的内套筒实现限位，伸缩梁组件既可伸展承载，也可缩回携运。
[0010]进一步的，所述预紧力接头的外套筒和内套筒通过盖板进行焊接连为一体，实现预紧力接头内外金属套筒协同承力，提高主梁组件在展开状态下大直径套管和小直径套管交接部位接头的承载能力。
[0011]进一步的，所述横向连杆或竖向撑杆两端均设有垂向节点板，伸缩主梁组件与横向连杆和竖向撑杆间通过垂向节点板以焊接或螺栓连接方式相连接。
[0012]进一步的，所述桥面板采用柔性编织碳纤维布，将碳纤维布预先制作成风琴式，通过胶连接将桥面板四角粘贴在所述伸缩梁组件的外套筒上，使得桥面板绕两根套管一周，所述桥面板端部局部加厚，以适应套管变截面的需求，保证直径不同的套管的桥面板水平。
[0013]进一步的，所述端部圆管之间设置有端部横向连杆；所述端部横向连杆的两端均设有一单耳接头，与端部横向连杆连接处的端部圆管端面设有双耳接头，用一根与单双耳接头孔径相匹配的铆钉穿过销孔，将端部横向连杆和端部圆管固定，从而防止桥梁在反复人行荷载冲击作用下发生整体位移。
[0014]进一步的，所述板索与所述伸缩主梁组件通过设置在外套筒上的斜向节点板连接；所述斜向节点板上设置有用于将板索夹持在中间的两块端部钢板，所述端部钢板夹具端部与斜向节点板通过单双耳连接，端部钢板夹具间通过螺栓连接将板索夹紧；与所述板索连接处的竖向撑杆下方设有一竖向撑杆双耳接头，所述竖向撑杆双耳接头连接有焊接有单耳接头的竖向撑杆钢板夹具，所述竖向撑杆钢板夹具通过螺栓连接将板索夹持于中间，并与竖向撑杆通过单双耳进行连接，从而实现竖向撑杆与板索的连接。
[0015]进一步的，所述两个竖向撑杆钢板夹具间设有横向撑杆，所述横向撑杆两端设有两个与竖向撑杆钢板夹具的孔径相匹配的单耳接头，所述横向撑杆与所述竖向钢板夹具通过单双耳的方式相连接。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种便于人力部署的轻量化复合材料徒步桥的使用方法，基于第一方面所述的轻量化复合材料徒步桥，其具体步骤如下：在我岸将拼装好的伸缩主梁组件拉开伸展，拉伸时，粘贴在外套筒上的桥面板也相应张开，在拼装时，将伸缩主梁组件倒置；将拼装完成的复合材料徒步桥由我岸向对岸推出，在推出过程中，伸缩主梁组件下方需设置聚四氟乙烯板，以减小伸缩梁组件推出时的摩阻力；
为了保持推出时梁体的稳定性，需对未悬臂部分增加人员配重，以保证复合材料徒步桥水平稳定推出；当达到对岸后，采用人工方式将复合材料徒步桥翻转，使得竖向撑杆及板索朝下，位于伸缩主梁组件的下方；而后将复合材料徒步桥固定。
[0017]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：1、本专利技术的伸缩主梁组件下方设置竖向撑杆和板索，构成一种新型融合伸缩式构型和节段拼装式构型的复合材料张弦梁结构，具有结构形式简单、自重小、承载力大、可实现大跨度等特点，通过调节板索的预应力和竖向撑杆的数量及间距，可控制伸缩主梁组件沿跨度方向内力的变化，使各个截面受力均匀，构件强度可得到充分利用；同时，具有抗压和抗弯性能的伸缩主梁组件与板索形成自平衡的受力体系，传力路径明确，结构刚度大、稳定性好，无需额外设置地面锚固设施；2、本专利技术的伸缩主梁组件由若干个伸缩梁组件连接而成，每个伸缩梁组件由若干个同轴线纤维增强复合材料套管相套结而成，套管管径根据受力逐渐变化，减轻了结构自重，结构受力合理；收缩后的伸缩梁组件体积小、搬运方便、易于伸展；伸缩梁组件间采用螺纹连接的方式，提高了拼装速度、拆卸方便，互换性能好；3、本专利技术的套管采用纤维增强复合材料，充分利用其轻质高强和易于拼装的特性，在满足承载力的同时，进一步减轻了整体结构和单个部件的自重，便于构件的人工搬运和拼装，易于桥梁快速架设和撤收，提高桥梁携行和作业效率；4、本专利技术采用模块化和拆装式融合设计构型，可采用若干本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便于人力部署的轻量化复合材料徒步桥及其使用方法，包括两个伸缩主梁组件（1）和两个板索（2）；其特征在于：所述两个伸缩主梁组件（1）之间通过设置的若干个横向连杆（3）连接，所述板索（2）锚固于伸缩主梁组件（1）两端，伸缩主梁组件（1）与板索（2）之间设置若干个竖向撑杆（4），横向连杆（3）与伸缩主梁组件（1）包围的区域内设置桥面板（5）。2.根据权利要求1所述的便于人力部署的轻量化复合材料徒步桥及其使用方法，其特征在于：竖向撑杆（4）的数量及间距可变；所述板索（2）为碳纤维增强复合材料板索；所述桥面板（5）为柔性复合材料桥面板。3.根据权利要求1所述的便于人力部署的轻量化复合材料徒步桥及其使用方法，其特征在于：所述伸缩主梁组件（1）包括设置在两端的两根端部圆管（6）与若干个相连的伸缩梁组件（11）；所述伸缩梁组件（11）之间设有螺纹外套筒（112）作为连接节点，且所述伸缩梁组件（11）与端部圆管（6）之间也设有螺纹外套筒（112）作为连接节点；所述螺纹外套筒（112）向外伸出一定长度，伸长区域呈阶梯状，且设有螺纹（113），连接节点处的两个螺纹外套筒（112）的阶梯构型及螺纹（113）相互匹配，通过螺纹连接的方式，将两个螺纹外套筒（112）交错连接，从而将伸缩梁组件（11）之间或者伸缩梁组件（11）与端部圆管（6）之间连接为整体，形成伸缩主梁组件（1）。4.根据权利要求3所述的便于人力部署的轻量化复合材料徒步桥及其使用方法，其特征在于：所述伸缩梁组件（11）由若干根同轴线但直径逐渐变化的套管（111）层层嵌套而成，所述套管（111）采用纤维增强复合材料，端部均采用预紧力金属接头（114）；所述预紧力金属接头（114）均设有外套筒（1141）和内套筒（1142），大管径套管的内套筒（1142）和小管径套管的外套筒（115）采用等壁厚环扣方式或锥型内嵌方式限位。5.根据权利要求4所述的便于人力部署的轻量化复合材料徒步桥及其使用方法，其特征在于：所述预紧力接头的外套筒1141和内套筒1142采用盖板116进行焊接连为一体，实现了预紧力接头外套筒1141和内套筒1142协同承力，提高了伸缩梁组件11在展开状态下大直径套管和小直径套管交接部位接头的承载能力。6.根据权利要求1所述的便于人力部署的轻量化复合材料徒步桥及其使用方法，其特征在于：所述横向连杆（3）或竖向撑杆（4）两端均设有垂向节点板（31），伸缩主梁组件（1）与横向连杆（3）和竖向撑杆（4）间通过垂向节点板（31）以焊接的方式相连接。7.根据权利要求1所述的便于人力部署的轻量化复合材料徒步桥及其使用方法，其特征在于：所述桥面板（5）采用编织碳纤维布，将碳纤维布预先制作成风琴式，通过胶连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冬冬，吕晨曦，高一峰，莫昌金，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：