ZHENG YIMING (CN)
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权 利 要 求 书 1 .《一拉得路桥》,一经展拉就能成路、成桥,其特征是它包括桥墩、桥梁和桥面,所述的 桥梁是由弦杆 1、腹杆 3、零杆 4在相交的结点盒处插入定位销 45后,固嵌带键槽的厚壁锥套 管 2 ,用三个或五个带键的大锥销 15插入连接并用螺母 17紧固,在路桥结构展拉时,拔掉定 位销,松解大锥销,上有槽无键,当路桥结构展拉成型时插入定位销,紧固大锥销并轻击键 入槽,后再用标准结点板固连成一体的杆系单元结构 ,所述桥梁每个单元结构包括二个刚 性三角形,刚性三角形是由在同一平面的一根弦杆和 一根零杆组成的整体刚性曲杆(也可 是分体后固连成整体),曲杆夹角为 90° ,还包括一根腹杆,曲杆与腹杆围成一刚性三角形, 在腹杆中点处开孔 P,孔内固嵌厚壁套管 14并加工成有键槽的大锥孔 2 ,在刚性三角形两个 锐角端开孔, Q、R,两孔内固嵌厚壁套管并加工成有键槽的锥孔,曲杆直角端点的轴线上开 孔,孔内固嵌厚壁套管并加工成有键槽 的锥孔 S ,二个刚性三角形的曲杆、腹杆分别处于《一 拉得路桥》结构中的四个平面,一个刚性三角形的曲杆位于 I平面,腹杆位于 III平面,另一 个刚性三角形的曲杆位于 IV平面,腹杆位于 II平面,两个刚性三角形在其腹杆中点 P锥孔处 钗接,三角形中的杆件可 以绕其腹杆中心 P在各自的平面内转动,转动时,在同一平面上的 相邻两个刚性三角形 的弦杆在搭接处,一个单元的一端在其横截面上,以其竖直中心线为 界,一侧剔除,反侧焊板加强;相邻单元搭接端在另一侧剔除,反侧焊板加强,剔除的长度为 分 3玄杆高,补强焊板的长度为; 3倍弦杆高,各单元图形的连接是:第一个单元图形中在 LIII 平面上加工成形 的锥孔 QpRrS1的中心线与第二个单元图形在 ILIV平面上加工成形的锥 孔。2部2§的中心线,在结构转动展拉成形时各自相互对正(、且52鸟、。]§、。2勺),插上 大锥销、入键 ,其余刚性三角形类推 ,遂成整体单元结构 ,结构展拉时结点处在皎接态 ;展拉 成形后,插上定位锥销 45 ,用螺母 17紧固带键大锥销 15 ,轻击入键,固装标准结点板 9 ,架在 桥墩上,所述下桥面是等间距平行放置的等强度箱式结构梁 ,上桥面是连续梁,均与弦杆固 装,所述的桥墩为钢筋混凝土结构,或是改性的《一拉得路桥》结构竖直使用,成桥墩,路桥 应作防腐处理。 2.根据权利要求书 1所述的一拉得路桥,其特征是路桥结构中每个单元的连接仅仅是 四个锥形定位销 45 ,和 12〜 14个带键大锥销 15的连接和用螺母 17紧固;放松锥销、拨掉键和 锥形定位销 45 ,《一拉得路桥》结构可成为自由展缩状态。 3.根据权利要求书 1所述的一拉得路桥,其特征是路桥结构中全部杆件、零件、部件都 需经过初加工和 精加工过程,初加工包括精确下料、车说刨磨焊、钻孔,焊后需经低温退火 处理;精加工是用工装 将杆件、零件、部件按图纸要求加工成标准件,后按路桥结构整体形 状 ,用工装固定在专用机床上,钻(钗)定位销孔,再插入锥度定位销 45定位后篷(铳)带键槽 大锥孔 2。 4.根据权利要求书 1所述的《一拉得路桥》,其特征是每个结构单元弦杆的两端各有四 根零杆,两两成双,当桥结构展拉成形时,将每对成双的零杆或刨或栓组装成零杆桁架 8 ,同 时在结构同一横截面 的零杆桁架上端用一连续水平工字梁 (方型钢管) 6固连,在所述路桥 结构同一横截面上,两个 相对的零杆桁架的内侧适当位置上固装一根水平杆,与零杆桁架 上方的连续工字梁 (方型钢管)或栓或钥 1组成水平桁架 20 ,在两个相对的零杆桁架外侧底部 固装一根斜向上方的支撑杆 ,与路桥上层桥面拓宽的外伸檐用结点固连成外伸的三角形桁 5.根据权利要求书 1所述的一拉得路桥,其特征是路桥每个结构单元的上、下弦杆都相 对独立 ,在结构展拉成形时 ,所有独立的弦杆都自动地排在一字水平线上,整体路桥结构的 上、下弦杆共排列出四条一字水平线,在定位销孔 46中,插入定位销 45 ,用螺母 17紧固全部 带键大锥销 15 ,并轻击插入键 ,再固装标准结点板 9 o 6 .根据权利要求书 1所述的一拉得路桥,其特征是该路桥结构的施工建设可用以下方 法: (a)用架桥机整体施工,在一拉得结构上固装下层桥面 5、下弦杆间对角线支撑杆 11、单 元横向连杆 4。 (只是施工负荷)和与零杆适当位置上的一根水平杆,一拉得路桥用架桥机将 折叠态 24展拉成形 25后放在桥墩 26上,插入定位销 45 ,并紧固带键大锥销 15、轻击入键,组 装零杆桁架、水平桁架、三角形桁架、上弦杆间对角线支撑杆,固装结点板 9 ,然后就可在下 层桥面上做后续施工 ,直到作业完成; (b)用吊车 (船)分体施工,将一拉得路桥结构拆分成若干结构稳定的连体双 (N)单元 28 (即包括连体双 (N)单元中的下层桥面 5、上、下弦杆间对角线支撑杆 11、单元横向连杆 40、及 零杆桁架 8、水平桁架 20、三角形桁架 21等己事先安装就位)作为一个小的施工单位,用吊车 (船)进行拼装,连体双 (N)单元间的连接是插入定位锥销 45、插入 12〜 14个标准带键大锥销 15用螺母 17紧固,轻击入键,固装标准结点板 9即可,施工可从桥墩一端始至另一端终,也可 以从两端同时开始 ,中段可准确合拢,在吊车施工过程中,桥梁下方有 2台可移动的液压顶 升结构,一前一后,前后轮换,配合吊车施工,直到桥梁合拢; (c)用悬索起重机,施工大跨度悬索桥 ,施工是将大跨度悬索桥结构拆分成结构稳定的 连体双 (N)单元结构 28 ,作为一个小施工单位,施工原则上参考吊车施工方法,但无须用液 压顶升结构支撑施工,用桥梁的悬索牵拉即可; (d)用上述三种方法施工,可以不必架设施工栈桥。 7 .根据权利要求书 1所述的一拉得路桥,其特征在于所述结点盒的构造和成型方法: 结点盒壁厚要 大于与之连接的腹杆、零杆和对角线撑杆的壁厚,结点盒要在工装约束 下制成; 腹杆结点盒有三部分 组成,即两端部结点盒和中部结点盒,三部分用腹杆串联在一起; 零杆只是两端有结点盒 ,以腹杆中部结点盒为例说明其制造方法: 在盒内壁两边各有三块 与盒壁等厚且尺寸规整的内钢板 42、43、44 ,在内钢板平面上的 几何中心开孔 ,孔壁与杆贴合 ,将腹杆插入内钢板 43、44的孔中,在工装约束下将腹杆轴线 与内钢板平面保持垂 直状态下施焊,将内钢板 42先行套在腹杆上,待用,在结点盒中心钻孔 E,在 E孔中固嵌 (施焊)厚壁套管 14之前,借助结点盒上 E孔的空档,将从结点盒两端插入的 内钢板 44与结点盒内壁焊牢,再从 E孔的另一侧将内钢板 43与结点盒内壁焊牢,此时可将厚 壁套管 14与 E孔施焊成一体 ,最后将事先套在腹杆上的内钢板 42与结点盒内壁及腹杆焊牢; 腹杆两端部结 点盒外侧各有一块加厚的内钢板 47 ,也借助结点盒开孔 E留有的空档一 侧和对面的一侧 ,双面与结点盒内壁焊牢,在加厚内钢板 47上加工出锥孔 46; 按图纸在结点盒上开孔 48和孔 49; 零杆结点盒制造方法可参阅上述 。 8 .根据权利要求 1所述的一拉得路桥 ,其特征在于所述的以三个平面一拉得结构为一 组连排结构展拉 ,其中的下层桥面 5、下弦杆间的对角线支撑 n、单元横向连杆 40和零杆适 当位置上固装的水平杆 等已固装其上,随之一起展拉成第一组一拉得路桥空间结构,放在 桥墩上形成 I、 II两条通道,如上,再展拉另一组相同的连排结构组成第二组一拉得路桥空 间结构,放在桥墩上形成了 IV、V两条通道,两组空间结构路桥的之间为第 III条通道;插上 所有定位锥销 45 ,紧固桥梁上两结构中的带键大锥销 15 ,轻击入键,固装结点板 9就可以做 后续施工。 9 .根据权利要求书 1所述的一拉得路桥,其特征是在下弦杆上平行安装有数个标准等 强度箱形结构的下层桥面 5 ,每个下桥面之间要有等距小间隔,两相邻下桥面小间隔之间放 有标准的厚壁止推铁盒,在盒壁两侧面与相邻两桥面之间的侧板上分别用螺栓固定。 10.根据权利要求 1所述的一拉得路桥要做防腐处理 ,其特征是: a.一拉得路桥结构中的所有 管状零件的两端都做封闭,并钻有小孔,以充填泡沫塑料 和油滴后封盖;孔口有密封盖; b .结构中所有零件、部件在制成标准件后,表面可做化学磷化处理; c .一拉得路桥表面适当位置,固嵌多个锌块(条); d .路桥结构施工完成后,可整体喷漆。 |
[0001] 本发明涉及 桥结构及制造和施工领域。 背景技术
[0002] 世界上杆系结构桥的应用已多年,工程实践证 明了它具有跨度大、重量轻、受力合 理及安全优 势,但其制造太困难;装配成形,内应力太大 ;大尺寸 '桥常常无法运输 ;体量太 大,施工困难;杆系结构的损坏后维修更是难 上难,这些是世界上百多年来始终未解的难 题。优点多多的杆系结构,用起来却存在如此 多的难点,这就大大制约了大型、特大型钢结 构的广泛应用。
[0003] 目前,国内外大型路桥,多是用焊接方式将单 根杆件焊成结构,但缺点很突出,在 焊缝附近,热应力的释放造成结构产生难以控 制的不规则变形,无法保证路桥制造精度,给 日后的使用带来的隐 患很大,是困扰工程界多年的不解课题。因此 ,对制造精度要求高的桥 梁,就摒弃整体焊接而改用钥接工艺,如中国 武汉长江一桥。但几十万颗钥钉,人工钥接, 工 程量繁浩、工期长、费用高。可见用焊、钏工 艺都是造桥难,且焊接造成路桥整体结构的装 配 应力很大,科技界至今无人提出有效的解决办 法,这就是装配难。
[0004] 现代桥体量越来越大,但“大块头 ”的路桥如何能简便储运,成了困扰世界的世 性第二大难题,限制了大型路桥的应用。多年 来一直没有很好的解决办法,这是储运难。
[0005] 有人提出折中的方案,即在施工现场建厂房、 购置设备现场制造,但拘于当地的制 造链是否完善 ,可能影响结构的制造质量,并且当工程完工 后,厂房不得不它用,设备也不 易搬迁,造成原工程造价大大提高和后期滞留 的二次浪费。
[0006] 此夕卜,大型桥的自重有的几百吨、几千吨甚 至上万吨,怎么才能把这么重的结构吊 起架上桥墩,世界上罕见这么大的起重设备。 这是施工安装难。
[0007] 而且,现代工程中的大型桥梁结构体量大、重 大,在制造、装配、储运、施工安装 过程中难免发生 碰撞而损坏。杆系结构的损坏很难维修,若损 坏严重则报废,重新制造、更 换,损失很大,这是维修难。
[0008] 因此,为消解上述难题及由此而派生出来的一 列缺点,亟需对传统杆系结构路 桥进行彻底改造,以去劣存优。 发明内容
[0009] 本发明的目的在于提出一种一拉得路桥技术, 把机械学科中机构的精准和灵活 无痕地嫁接到 土木工程的结构中,学科间的杂交生出一系列 优势。这种新结构具有便于制 造、装配、储运、施工、维修的优点,是对现 行技术进行彻底改造。本发明来得更巧妙、更 合 理、更节约、更安全、更实用。
[0010] 为达此目的,本发明采用以下技术方案。
[0011] 一种一经展拉就可成路成桥的路桥,包括桥梁 、桥墩和桥面,所述桥梁为由多个弦 杆、零杆和腹杆连在一起的杆系单元结 构,所述弦杆、零杆和腹杆在相交的结点盒的 锥孔 中,插入定位销,紧固带键大锥销桥梁即成形 ;当拨掉键及定位销,路桥结构能展能缩,一 拉 得路桥为二级机构 ,此时,所述大锥销上无键,当展拉成桥梁状 时,插入定位销紧固所有大 锥销并轻击插入键 ,此时结点已成刚结点。所述桥梁架在桥墩上 ,桥墩为钢筋混凝土结构或 改性《一拉得路桥》竖直使用成柱、成墩;所 桥面为等强度梁箱形结构或连续梁结构。
[0012] ①本发明的目的是提供一种可以用传统结构设 计程序进行设计的路桥,从源头上 保障了《一拉得路桥》的安全性和可靠性。
[0013] 《一拉得路桥》的发明机理、内涵与传统结构 很不相同,但其展拉成桥结构时,与传 统桥的结构形式完 相同,因此整体受力分析也基本一致。 ,
[0014] 《一拉得路桥》的结构设计遵循相关的技术规 范,除结构中大锥销个别零件外,包 括桥结构的外形尺寸 、各零件、部件、杆件的规格、形状等等与现 行标准相同,所以《一拉得 路桥》能满足工程对路桥结构的一切使用要 求,如强度.、刚度、挠度、稳定性、抗风载 抗地 震、舒适性等,从源头上保证了路桥的安全性 、可靠性,这样,既继承了前人的智慧与成果 , 又节约了大量编程的时间、精力和金钱。
[0015] ②本发明的目的是提供一种易制造、易装配的 (特别是大型)路桥技术。
[0016] 一拉得路桥中的杆件、零件、部件等都是由机 加工在工装(模具)和卡具(卡紧装 置) 的约束下流水作业完成的,所以能实现标准化 、系列化、通用化,后续就是人工智能化, 好、快、省。
[0017] a .路桥结构选用钢材是 16Mnqo粗加工:按图纸,准确下料,并经车铁刨磨 钻孔、施 焊等工艺,加工成所需的外形,施焊件应做低 温退火处理,以消除内应力;其余零件、部件 情况也要做适当的热处理,以使材料获得较好 的塑性、韧性和强度。
[0018] b .按照图纸,根据零件的形状、尺寸设计制造 各种小工装,用小工装将上述粗加 工件制成标准件 ,这些独立的小工装在大型专用机床上可以精 准地拼装成能加工一拉得路 桥结构的标准单元体 ,甚至可精准地拼装成能加工三个或更多标准 单元体的工装,以进一 步提高加工精度和生产效率。
[0019] c .一拉得路桥每个结构单元中共有 4根 H型钢主弦杆 ,腹杆、零杆都与之相交汇,是 结构的关键件。在结构制造中,主弦杆下料后 ,其一端以横截面垂直中心线为界,一侧剔除 , 剔除的长度为 m玄杆高,反侧则焊板加强,,补强焊板的长 为 :倍弦杆高;其另一端与上述 反向剔除和补强,剔除补强后,对主弦杆要做 低温退火处理后并调直,以纠正切割和焊接产 生的内应力和变形,使每单元弦杆的轴线平直 ,保证整体路桥结构加工后形位公差达标。
[0020] d .制造下层桥面用专用小工装,路桥下桥面按 构外形与尺寸裁剪下料,在模具 上轧制成等强度箱形结构 ,后施焊箱体侧面,使之成为标准的凹型箱体 ,然后在工装约束下 按图纸在底板 垂直施焊轴向加强板 22和横向加强板 23。最后,把箱体上平面板分成三(或 几)块轴向板条(开坡口),与轴(横)向加 强板焊牢,成等强度梁箱式结构的标准件(见 图 8) , 并做低温退火。
[0021] e .上、下弦杆之间的对角线支撑杆 11的制造和标准件的整体组装都应在专用小工 装的约束下进 行的,以确保其外形包络线尺寸与对应的两平 行弦杆(H型钢)的 4个下缘吻 合。
[0022] 支撑杆 11及它的结点盒壁应稍厚。中部是一个 4杆共用的结点盒 52 ,它是由上、下 两块面板和分别朝两个方向的 4块侧板在工装的约束下焊成的,以保证朝向 准,每个朝向 的盒内壁都有 3块内钢板,其构造和制造方法参考腹杆中部结 盒。
[0023] 在结点盒 52±(JAL图 8) ,在同一平面内伸出二个不同方向的 4根支撑杆,在伸出杆 的另一端有搭铁 50插入结点盒内,结点盒端有外包铁拖 53与结点盒、搭铁一起焊牢(所有施 焊件要低温退火),搭铁 50伸出头搭在弦杆 H型钢的翼缘上,并用数个螺栓固定(见图 8 , B)。
[0024] 在工装的约束下,成形的下层桥面按等间隔安 在下弦杆上面的翼缘上用螺栓固 定。
[0025] 在工装的约束下,按图施工,下桥面两端按选 定的螺栓公称尺寸以确定孔径钻孔, 下弦杆的上翼缘位置按上述选 定的螺栓的内径钻孔、攻丝,在工装约束下, 下桥面上的钻孔 与翼缘上的螺孔共中心线,用螺栓 54拧紧固定(见图 8)。
[0026] 在各个下桥面,等距的小间隔之间(有小间隔 桥面上不积水,易清洁保养且从设计 上可以保障下桥 面的强度、刚度),装上厚壁止动铁盒,盒壁 两侧面与两相邻桥面之间的侧 板用螺栓固定 ,不使其脱落。其目的是防止路桥上动车(突 然)刹车时的惯力对下桥面损害, 装上止动盒后 ,使整体下桥面与下弦杆在受水平力时成为一 体,以消减行车时的水平力损 害。
[0027] f .在专用机床上(如大型程控坐标镇床或其它 将一拉得路桥各种已制成标准件 的弦杆、 腹杆、零杆,用工装和卡具拼装成一个或多个 标准单元体,也把已成形的下层桥面 5、上、 下弦杆间对角线支撑杆 11、单元横向连杆 40和在单元中零杆的适当位置上固装的一 根水平 杆(见图 7)等也组装在标准单元体中,后用仪器测量 准单元体长度方向侧面的矩 形两条 对角线长度应该等值,其误差必须达到设计要 求,以保证制成的路桥结构整体平 直、达标, (见图 31)所示。
[0028] g .上述测量合格后,在标准单元体的弦杆、腹杆 零杆相交处的结点盒上(即在盒 内焊有加厚 内钢板 47处),按图纸先钻一透孔,(见图 6),再将其锐(绞)成标准、光洁的定位 锥销孔 46 ,轻击插入高强度钢(60C r )制成的锥度定位销 45 ,此时在专用机床上,工装、卡具、 数个定位销三者共同约束下 ,以确保结构后续加工的形位公差满足技术要 求。
[0029] h .接下来,在专用机床的标准单元结构体上篷 铁)出带键槽的大锥孔 2 ,装配高强 度钢 (60C)制成的大锥销 15和键,并紧固大锥销和插入键。
[0030] i .在标准单元体的各个零杆上,按图纸尺寸钻 准孔,(零杆桁架中的各个腹杆已 在小工装上 制成标准件),当一拉得路桥展拉成形时或钥 或栓组装零杆桁架;按设计图纸, 在工字梁 (方形钢管) 7上钻孔,在每个单元中两相对的零杆内侧确 位置上固装水平杆,就 可以与上方工字梁组装 水平桁架 20;按设计图纸,在单元中两相对零杆的外侧 部钻孔,固 装一斜向上撑杆 ,就可以与路桥结构上层桥面的外伸檐结构组 成外展的三角形桁架 21。
[0031] j .继之,在专用机床上将已模轧成形的各种标 结点板,用卡具固定在一拉得路 桥相应的结点处 ,照图施工,将卡定的结点板和相应的结构底 板共同钻孔,使结点板在同类 结点上成为通用件 、标准件,逐一固连。
[0032] k .执行上述工艺,一拉得路桥结构的整体制造 度能达到 0 . 01mm ,甚至更高,新的 制造标准将超 过目前很多传统标准,新的工艺、新的标准或 许能统领路桥标准制定的话语 权,也是商业利益。
[0033] 1 .由于一拉得路桥结构合理、制造精准,用机 工的方法制造结构(开创了路桥结 构制造的先河),所以各杆件、零部件(包括 结点板)组装成结构时十分顺畅,装配应力小 几乎可以忽略不计 ,是目前用钥、焊工艺施工的桥梁很难做到的 ,故一拉得路桥投入使用后 的安全隐患很小 ,是一个很大的优势。至今,世界上仍有很多 科技人员千方百计地设法减小 传统结构的 “装配应力 ”,但收效甚小。本发明认为他们没从源头解 决问题,多是就事论事, 所以事倍功微,这就是传统技术的制造难、装 配难。
[0034] m .结构在专用机床加工完成,下生产线时不装 点板,不紧固大锥销,不装键 ,不 装定位销,不组装零杆桁架、水平桁架、三角 形桁架、上弦杆间的对角线支撑杆等八项工作 , 以便可以折叠储运至施 工现场,路桥展拉成形后再实施上述八项程序 ,再做后续作业,如: 上弦杆间对角线支撑杆 11、水平桁架 20、三角形桁架 21、单元横向支承梁 40、连续梁桥面 6、 铺设轨道、桥面及安全、照明、通讯设施等等 。 •
[0035] ③本发明的目的是提供一种易储运的全新(特 别是大型)路桥结构技术:《一拉得 路桥》是三角形和四边的可逆转换,是 “结构 ”和 “机构 ”的有机结合和轻松转化,目之所及, 世界上还没有出现过有类似路桥 的结构。
[0036] 当《一拉得路桥》在运输(储存)状态时 ,结构轻松被压缩、折叠成小尺寸,方便运输 或储存。新路桥结构的作业长度和被压缩折叠 后的长度之变幅 比,可根据实际工程需要设 计。见示意图 17。
[0037] 更长、更大、更重路桥结构的运输,可按单元 分拆运输,甚至可分拆成单根杆件,实 现全程无障碍运输。结构拆成单元,只需拆掉 12个结点插件(拆插标准大锥销),单元拆成 根杆件,只需拆掉 14个结点插件,可见《一拉得路桥》的灵活、 准。这就是易运输。
[0038] ④本发明的目的是提供一种易施工安装的全新 (特别是大型)路桥结构技术:
[0039] 本发明与传统的结构机理迥然不同,它可以从 折叠状态下的机构,瞬间轻松拉展 成能承载的路桥结构。
[0040] 《一拉得路桥》拆分成单元或单根杆件运到施 工现场后,借助起重设备可轻易地将 拆分的杆件组装成单元 ,将拆分的单元组装成分体或整体桥结构,只 是把定位锥销插上,把 拆下来的带键大锥销插上紧 固就好,然后将标准结点板(见图 2、图 5)与桥结构固连,则大刚 度的《一拉得路桥》骨架结构施工完成。
[0041] 这种拆分和拼装有三个特点,一是使得储运无 处不达、施工变得容易、安全、节约; 二是拆分十分简单 ,只是拆、插定位锥销和结构大锥销的插接和 紧固或松掉,及键的取下和 安装;三是再拼装成整体桥结构后 ,依然满足原设计的所有技术要求。这是传统 桥梁施工技 术从来没做到的事情 。
[0042] 为叙述清晰,下面将用架桥机施工、吊车施工 、缆索起重机施工大跨度悬索桥,和 它们的优点分别简要说明 。
[0043] A .用架桥机施工。见图 10。
[0044] a .桥梁在工厂制造时,可以将《一拉得路桥》的 层桥面 5(图 2、图 8、图 23)固装在 桥结构上 ,也可以在施工现场固装(不会影响结构装配 精度和桥结构的伸缩和拉展),又固 装下弦杆对角线支撑杆 11 ,单元横向连杆 40 ,两零杆内侧固连的水平杆,将折叠态的桥结 在架桥机上拉展成型 ,放在两端桥墩上,插上定位锥销 45 ,紧固所有大锥销结点并轻击入键 形成了刚性连接 。此时,将结构每个单元中两两相对的零杆组 装成零杆桁架 8 ,每个零杆桁 架又与其上方的连续工字 梁(方形钢管)组装成水平桁架 20 ,每个零杆桁架又与上桥面外伸 檐组成三角形桁架 21 ,再将标准节点板 9(图 2、图 5)与桥结构固连,桥结构下方与桥墩固连, [0062] 悬索桥在合拢时也是标准定位锥销插入、带键 大锥销插接、紧固后装结点板,见图 13、图 14 ,A(A')、B(B')、C(C')、D(D') 12个结点。没有焊、钥工艺。
[0063] 合拢后,用缆索起重机将标准连续梁或静定多 跨梁的上层桥面吊起,放在《一拉得 路桥》上弦杆上的横向支承梁 6和水平桁架 20上,并与之固连,直到悬索桥建成。可以考 不 必建施工栈桥。
[0064] D .用架桥机、吊车、缆索起重机建造《一拉得 桥》有 6个基本优点是传统路桥施工 技术很难做到的 :
[0065] a .《一拉得路桥》用架桥机施工时,整体在拉 成结构的瞬间,下层桥面就已成型 , 插定位锥销定位 ,紧固所有带键大锥销结点,组装零杆桁架、 水平桁架、三角形桁架、上、下 弦杆间的支撑杆 11、固连标准结点板 9后铺装上层桥面,此时路桥已成为连续大刚度 构, 在上、下桥面上可进行后续施工作业。
[0066] b .用吊车或缆索起重机施工时起吊结构稳定的 体双(N)单元结构,体量小、重量 轻、易操控、快速安装、省力、安全、节约施 工费。
[0067] c .《一拉得路桥》施工时,单元间的连接仅是 4个定位销和 12个带键大锥销结点的 插接紧固,它强度高、连接牢、安装迅速、施 工方便,再用标准节点板的固装,技术含量低 ,易 操作,几乎人人能干。
[0068] d .传统桥梁施工,两段钢桥的连接靠焊接或钏 ,焊接工艺复杂,技术要求高,焊 后桥梁一定产生变形而埋 下不安全隐患;钏接繁琐,工期长、费用高。 技术无此缺点。
[0069] e .焊、钥]工艺的固有缺点,使得传统路桥结构的 装配应力过大,这是传统钢结构一 大固疾 ,至今没人能提出彻底解决方法。《一拉得路 桥》成型机理巧妙、结构零部件制造精 准,故路桥的装配应力极小,可以忽略不计, 发明从源头解决了问题,所以《一拉得路桥 投入使用后安全隐患极低 ,这是很大的优点。
[0070] f .《一拉得路桥》展拉成形时,下层工作桥面 自动形成 ,路桥结构很多零部件已 在地面上安装 完成 ,插上定位锥销 ,紧固所有带键大锥销形成刚结点,桥梁在 X、Y、Z轴线上 成稳定结构 ,就能在上面做各种后续施工,因此可以考虑 不必建施工栈桥,省钱、省时、省 力。不修栈桥,是对传统施工工艺、施工组织 的一大变革,带来效益。
[0071] 本发明原理的巧妙,制造工艺的精准,独树一 的施工方法,使得更大、更重的路 桥安装施工都变得轻而 易举。
[0072] ⑤本发明的目的是提供一种非常容易维修和更 换的新路桥结构。见图 18。
[0073] 大型钢构在制造、装配、储存、运输、施工安 装过程中被碰撞损坏很难避免,若损坏 轻微 ,切割焊补 ,设法维修后将就使用;若损坏严重只好报废 ,重新制造,损失很大。
[0074] 《一拉得路桥》是单元结构,主要由 3种杆件(分左、右,共六种)固接而成的大 杆 系单元结构,传统的杆系结构损伤修复难度很 大,新技术路桥完全摒弃传统修复方法 :当碰 撞损坏发生后 ,检查是哪几种杆件损坏及损坏数目,拆掉其 所在单元上定位销和带键大锥 销,撤换损坏的杆件,换上新的标准杆件,插 上定位销和带键大锥销并紧固,就是二个全新 的路桥结构 ,一拆一装,修损如新。省力、省工、省钱, 目之所及,没有一种传统结构可以这样 修损如新 ,这是新技术的一大亮点,也是所有使用本发 明者的一大福音,这就是易维修易更 换 (见图 18)。
[0075] ⑥本发明的目的是提供一种可以自动成型的整 体稳定路桥结构。 的模拟试验,并计算得出了试验结构的理论挠 度值 [F](试验结果的许用挠度值 [f]应满足 : [f] W [F])。
[0086] 模拟实验数据是:当均布载荷时,结构加载, 超额定载额 1 . 6 %时, [f] = [F] • 30.84%;超额定载荷 33 . 94%时, [f] = [F] • 45 . 92%;结构加载,超载 33 . 94%且偏载(荷载 都压在结构中心线一侧)时,[f] = [F] • 69.91 %
[0087] 当试验结构受集中载荷,超载 31 . 8 %(荷载均分在结构全长的 4个点)时, [f] = [F] - 60. 31铲上述模拟试验测试数据类推,当《一拉得 桥》建成,路桥在承受额定满载 时,结构的挠度保守估计有可能仅是国家规范 的不足:,达到由淀 ML 为跨度)。至此,《一 拉得路桥》的设计和制造标准将领先许多,与 本发明前述的制造标准(佥 mm)有可能一起重 新考虑路桥技术标准的修订 ,若如此,将在该领域内重建话语权且有巨大 商业利益。
[0088] ⑨本发明的目的是提供一种横向稳定的路构结 构,(采取三种技术措施)以抵抗横 向垂直风载和列车行驶 中的横向晃动,以及列车在弯道时的离心力载 荷。
[0089] a.《一拉得路桥》结构每个可折叠的单元中, 、下各有一对弦杆,在平面上成长方 形排布,在其对角线位置上各固装一对交叉撑 杆 11 ,路桥结构有 Q个单元上下就有 2Q对交叉 支撑杆。以增大路桥结构的平面横向刚度。见 图 2。《一拉得路桥》结构展拉成形紧固结点, 装结点板后 ,将路桥上、下层桥面分别与上、下弦杆(或 横向支承梁)固装后,就与交叉支撑 杆 11联合,增大一拉得路桥的平面横向稳定性。 见图 8)。
[0090] b .结构中每个单元的首尾各有 4根零杆,两两相对成双,将两个成双的零杆 成 “零杆桁架”(钥接或栓接)8(见图 7、图 3) ,在每个 “零杆桁架 ”的内侧固装有一水平杆与 “零 杆桁架 ”上方连续工字钢梁(方型管钢)7组成水平 架 20 ,其作用是:一、与在同一水平面上 的横向支撑梁 40(图 23)一起支撑上层桥面的连续梁,增大上层桥 的强度、刚度,减小挠 度;二、增加路桥结构的空间横向稳定性,( 图 2、图 7、图 27) =
[0091] c .在每对 “零杆桁架”下方外侧各安装有一根向上的撑 杆 21 ,与路桥上层桥面拓宽 的檐结构 10用结点固连,成外展的三角形桁架结构,以 撑上桥面所拓宽部分的载荷,又大 大增加了路桥结构的空间横向稳定性 ,(见图 2、图 7、图 28)。
[0092] ⑩本发明的目的是提供一种适应一拉得路桥结 构的结点盒。见图 24。
[0093] a .结点盒是在工装约束下制成的标准件,盒的 厚要大于结构腹杆、零杆和交叉 撑杆的壁厚。
[0094] b .腹杆的结点盒由三部分组成,即腹杆两端部 点盒和中部结点盒三部分用腹杆 串联在一起;零杆只是两端有结点盒 。以腹杆中部结点盒为例说明其制造方法和特 点(见图 24,上图) o
[0095] c .在盒的内壁两边各有三块与盒壁等厚且尺寸 整的内钢板 42、43、44 ,在内钢板 平面几何中心 上开长方孔,孔的尺寸与腹杆(零杆)外形尺 寸紧密贴合,后将腹杆(零杆)插 入孔中在工装的 约束下,将腹杆(零杆)与内钢板 43、44焊牢,焊接时要使腹杆(零杆)轴线与 内钢板平面保持垂直 ,将内钢板 42先行套在腹杆(零杆)上,待用。在结点盒 心钻孔 E ,在 E 孔中固嵌 (施焊)厚壁套管 14之前借助结点盒上 E孔的空档,将从结点盒两端插入的内钢板 44与结点内壁焊牢,再从 E孔另一侧将内钢板 43与结合盒内壁焊牢 ,此时可将厚壁套管 14与 结点盒在 E孔处施焊成一体,最后将事先套在腹杆(零杆 上的内钢板 42与结点盒和腹(零) 杆焊牢。注意三块内钢板和腹杆(零杆)配合 的尺寸要紧密,与杆件和结点盒内壁的施焊工 艺宜采取断续焊以保证焊接精度 。(见图 24)。
[0096] d .腹杆(零杆)两端部结点盒外侧各有一块加 的内钢板 47 ,借助结点盒开孔 E留 有空档的一侧和其对面一侧 ,双面与结点盒内壁焊牢,内钢板 47上加工有定位锥孔 46 ,与弦 杆、腹杆、零杆上的定位锥孔一体加工,插上 锥度定位锥销 45 ,实现桥结构加工时的整体定 位,保持结构整体加工时的形位公差达标。( 见图 6 ,图 24 ,下)
[0097] e .用卡具将模轧成形的标准结点板卡装在相对 的结点上,按设计图纸,在其上 加工多个钏钉孔 48以备日后钏接结点板;在其上加工多个可以向 腹杆(零杆)内填充泡沫塑 料和向内吹充过滤 的废矿物油雾的孔 49 ,待腔内发泡塑料填满且又沾满油雾滴,用密 盖 将小孔盖紧 。腹杆(零杆)腔内充满油雾,可防止黑金属 从内部氧化,发泡塑料吸收行车震 动,衰减噪音,一石二鸟。
[0098] 本结点盒可使路桥在工作状态下提高腹杆(零 杆)的抗拉抗压强度和结点盒的刚 度。
[0099] ⑪本发明的目的是提供一种易于开发的山区路 桥系统,它安全、环保、便捷、节约。 见图 15、图 29。
[0100] 古今中外开发山区交通是修盘山路(费用极高 ),几乎是无法走直线,自下而上,自 上而下,大量开山凿洞,一路占地,一路拆迁 ,一路爆破,一路土石方工程,破坏山体安息 角, 泥石流塌方滑坡频 发,破坏自然环境。往往是开通隧道,断了山 的毛细水脉,从此青山成 秃山,如京郊樟柘寺。
[0101] 采用本发明,一定是少开山、少占地、少拆迁 、少毁绿、少走曲线、多走直线,采用 《一拉得路桥》技术,山山之间、山水之间、 村村之间 ,选定某一恰当的水平高度一拉成桥 ,一 劳永逸,天堑变通途。
[0102] 曲本发明的目的是提供一个节能、环保、便捷 的城际铁路系统(见图 30)。
[0103] 随着城市化进程,国内大小城镇以千计数 ,世界 200多个国家,仅发达国家城镇约 以万计数。城镇间多有高速公路通连,跑汽车 。一是筑(养)路费不菲,二是汽车消耗巨量 石燃料 (石油是液体黄金,它们的组成几乎包含了门 列夫周期表上的全部 106种元素,是 绝好的化工原料 ,资源有限,烧掉是巨大的浪费)。且造成严 的环境污染。解决办法是在城 镇间建设节能、环保、便捷的城际铁路系统, (见图 30)。若如此,各城镇交通公交化。
[0104] 《一拉得路桥》及制造与施工作为城际交通的 首选,它有本发明所述的一切技术优 势,若只展拉《一拉得路桥》一排结构,就可 形成上下两层、八轨四动车通道,四条动车线 路, 往返各两条 ,可设计不同的时速。这样,一是方便人们不 同的出行需要,二是减小(由于高 速一一磨损与速 度的平方成正比)线路、轨道和车辆的磨损, 利于维修和节约运行费用。采 用新技术是一件利世 、利国、利民的大好事。
[0105] ⑲本发明的目的是提供一种能承重载的一拉得 路桥。见图 26。
[0106] 重载一拉得路桥的组装是以三个平面一拉得结 构(见图 l ,d)为一组连排展拉,(其 中下层桥面 5、下弦杆间的对角线支撑 11、单元横向连杆 40(是施工负荷)与零杆在内侧适当 位置上固连的一根水平杆 ,见图 7 ,已固装其上),随之一起展拉成空间一拉得 桥结构作为 第一组 ,放在桥墩上形成了 I、H两条通道;如上,再展拉相同的连排结构作 第二组,放在 桥墩上形成 IV、V两条通道,两组间隔为第 IH条通道。插上所有定位销 45紧固两组结构中带 键的大锥销 15 ,轻击入键(见图 6、图 26) ,就可以进行后续施工。
[0107] 路桥结构下层第 III条通道是行人和机动车道,其余四条通道各 一动车;上层全 走动车或是双向 6〜 8条车道的高速公路。
[0108] 在本方案的一拉得路桥的结构中,增加了二排 平面一拉得结构,所以该路桥结构 整体的强度和刚度将 大大增加,以适应重载的需要。该方案简便、 易行,依此思路,根据工程 的实际需要 ,重载《一拉得路桥》可采用多个一拉得平面 结构连排组合而成,本发明中所阐 述的一切技术 — 经济优势,重载一拉得路桥同样拥有。
[0109] ⑭本发明的目的是提供一种方便建设的市政观 光过街天桥。(见图 20)
[0110]
[0111] 本发明中过街天桥基础施工,是在行人便道或 路中央隔离带的局部,基本不影响 交通流量。桥墩是一拉得路桥结构改性 ,在工厂已制成 ,适时运到现场,借助吊车一拉成墩 , 插定位销紧固带键大锥销 ,轻击入键、固装结点板及加固措施后固装在 已硬化的桥基础上, 继之安装已制成标准件的楼梯 。以上施工不影响交通。
[0112] 本发明中过街桥结构及桥面均已在工厂制成, 时运抵现场,一拉成上、下两层桥 结构,架在桥墩上,插入多个定位销,紧固数 个带键大锥销并轻击入键即成刚性结构,固装 标准结点板 ,铺装标准上下桥面及侧面安全护栏 ,补漆,安装照明设施,即可通行。
[0113] 该市政观光过街天桥的整体施工的大部分工序 是在工厂里完成的。当桥墩基础工 程完成后,按照 “中国速度 ”,一拉得桥梁结构及标准件桥面和结点板的 固装施工,约一天或 一夜 (8小时)即可一桥飞架。
[0114] ⑮本发明的目的是提供一种与传统路桥技术相 比有高性价比的《一拉得路桥》。
[0115] 网查,中国高速铁路单层、四轨、双向两动车 ,建设费用是人民币 1 .25亿 /km,性价 比是 1 : 1 . 25 = 0. 8(中国人民大学金灿荣教授说是人民币 1 . 8亿 /km ,性价比是 1: 1 . 8 = 0.56);欧盟是人民币 1 .89亿 /km,性价比是 1: 1.89 = 0 , 53;美国是人民币 3 . 2亿 /km,性价比 是 1:3.2 =0.31。
[0116] 作者根据 2017年 6月 18日网查钢材市场价格草算,采用《一拉得路 》若技术投资 人民币 2. 00亿(即增加 0.75亿,约 60%)可建成上下两层,如图 2 ,图 28所示,双向 4轨 2 动车 高铁线路 2条,双向 6车道高速公路 1条,人行路 1条共 4条通道 ,平均造价为 0 . 50亿 /KM。其性 价比是刍 Z«uu = 2. 00。《一拉得路桥》性价比是目前国内高铁建 技术的 £ u«ou = 2. 5 (倍),也就 是采用《一拉得路桥》技术,比现在国内建高 速铁路的投资平均节约 60 % ,即采用新技术建 设 1万公里高铁 ,较传统技术少投资金 7500亿,折合美金约 1150亿。
[0117] 为此,作者做一个粗略的草算 :如图 2示,高铁、高速公路等双层四通道《一拉得 桥》 ,每公里用钢量大约为 9700吨左右 ,材料费(16Mnq)按 4000元 /吨计,需要 3880万元,在工 厂里将其制成 《一拉得路桥》成品(工装费、卡具费、专用 工具费、零件配件费,制造费、不可 预见费等),连工带料按(工 :料 = 1: 1)计,共需 7760万元,约占总投资的 38. 8%。
[0118] 若桥墩跨度为 25米,则 1公里线路有 50座桥墩,每座桥墩承受桥梁自重静载荷为 194 吨 /墩,土建费用(征地、拆迁、补偿、青苗费 设计费、监理费、建材费、施工费、不可预 费等)为 20000-7760 = 12240万元,均摊到每个桥墩,折合造价为 244.8万元 /墩,在整体路桥 工程建设中,土建费用占整体投资额的端 = 61. 2%,两者之比为 38.8:61.2 ,基本合理。 [0119] 同理,欧、美等国采用《一拉得路桥》技术后 ,性价比较他们现在的技术将分别提高 约至 2. 6倍和 2. 5倍,有巨大的经济利益。
[0120] ®本发明的目的是提供一种可以广泛应用的路 。
[0121] 正如诸多专家所言,《一拉得路桥》结构是巧 妙的、科学的、合理的。它突破了传统 路桥技术理念 ,是对传统技术颠覆性地突破,变得更简单、 更快捷、更节约和更安全了。
[0122] 《一拉得路桥》可应用于高速铁路、重载铁路 (图 26) .hyperloop超级高铁(图 19)、 城际铁路 (图 30)、高速公路(图 10、图 19)、磁悬浮铁路、山区道桥(图 15、图 29)、跨越抢险栈 桥、跨大山之间、跨江河湖的悬索桥(图 13、图 14)、城市过街天桥(图 20)及一切轨道、非轨 道交通。 '
[0123] 本发明采用如下技术方案:
[0124] 《一拉得路桥》,其特点是:桥墩是二种钢筋 凝土结构(见图 2、图 22) ,或是《一拉 得路桥》结构改性一拉得成柱,做为桥墩垂直 使用,桥墩底部固装在承台 31上(见图 16)。
[0125] 所述的《一拉得路桥》,其特点是:桥梁是《 拉得路桥》结构,桥梁的上弦杆、下弦 杆为大尺寸 H型钢,腹杆、零杆为方型钢管(或槽钢), 弦杆、腹杆、零杆相连处的结点盒有 定位销 45定位,用带键大锥销 15紧固并轻击入键,固装标准结点板,就可以 现《一拉得路 桥》的整体大刚度连接。见图 6。
[0126] 所述的《一拉得路桥》其特点是:桥梁上的弦 、腹杆、零杆均由机加工成标准件, 每个单元的 H型弦杆两端与相邻单元 H型弦杆搭接处,一端在其横截面上,以垂直 心线为 界,一侧剔除,反侧焊板补偿加强,相邻单元 弦杆端部在另一侧剔除和反侧焊板补偿加强, 剔除长度等于: J弦杆高,补强板的长度等于 : J倍弦杆高,在此处的零杆也做相应地剔除和加 强,后在专用数控机 床上,用工装和卡具约束篷(说)定位锥孔和 带键槽的大锥孔,《一拉得 路桥》展拉成形,两相搭接的弦杆端部,在其 接处横截面上的垂直中心线两侧贴合,弦杆 上的锥孔与在此 相交腹杆、零杆结点盒上的锥孔中心线重合, 插定位锥销、插带键大锥销固 接,成一刚性连接 ,见图 5、图 6。
[0127] 所述的《一拉得路桥》其特点是:下层桥面由 个等强度箱形结构与下弦杆固连而 成 ,《一拉得路桥》展拉成形时 ,下层桥面已展成,每个箱形结构内焊有数个纵 交叉垂直排 布的加强板 22.23 ,以保证桥面强度和刚度足够,同时与下弦杆 对角线支撑杆 11联合,增 大路桥整体 的平面横向刚度,如图 2、图 8。与零杆桁架组合而成的水平桁架 20和三角形桁架 21 ,共同增大路桥结构空间横向刚度。紧固路桥 构所有结点后,固装标准结点板,就可在 下层桥面进行 后续施工,如铺设上层桥面横向支承梁和上层 连续梁桥面 6 ,固装上弦杆间对 角线支撑杆,在桥 面上铺设钢轨用于动车,铺设水泥、柏油用于 机动车和人行道,桥面上有 照明、通讯和安全防护设施。
[0128] 《一拉得路桥》一次性在长度方向展拉可形成 1〜 M排通道,垂直方向可展拉出 2〜 M 层桥面 (M为自然数)。这是本发明优于传统路桥技 最突出的优点之一:若展拉出 M排通道 或展拉 出 M层桥面,日后,则可在此地附近少建 M座桥,既提前解决了交通拥堵,着眼于可持 续发展 ,又避免了日后重新征地建桥和重复投入建桥 资金。
[0129] 本发明具有的优点和积极效果是:
[0130] 优点: [0131] ①《一拉得路桥及其制造与施工》是 “土木工程 ”和 “机械工程”两大基础学科交叉。 在边缘突破的产物 ,在国内外的文献中,本发明提出的“一拉得 ”新技术以外,从来没有一拉 成结构,一拉成路,一拉成桥的记载。目之所 及也没见到完全以机加工的方法制造桥梁结构 及简捷的施工程式好 、快、省地建设路桥。本发明是 “结构 ”和 “机构 ”的杂交,是基础研究,是 对结构力学理论的补 充。它又是应用研究,生出来一系列优势是对 传统路桥技术颠覆性的 突破。它易设计,用现行结构设计程序;制造 精度高;总装配应力小;在各种环境下均可实现 无障碍通达;施工安全 、精准、快捷;修损如新;它大刚度、小挠度、 工时结构能自行稳定、 节能环保、建设周期短、使用寿命长、性价比 高且又安全、稳固。它有众多优点,正如当年 建 设部总工程师许溶 烈教授和科技界、工程界几十位专家称此结构 有综合优势,应用范围极 广,国内外未见报导。至今未见。经年研究, 本发明作者又在诸多技术环节上有实质性地改 善,使《一拉得路桥》更安全、更合理、更好 用。
[0132] ②有完全自主知识产权,有独立的技术体系、 技术标准,简单易推广。
[0133] ③用“工装 ”和机械加工造路桥,可实现系列化、标准化 、通用化、智能化。质量好、 成本低、效率高 ,能实现大生产。
[0134] ④其性价比高于传统技术。适用于一切大、中 、小型,轻型、重型路桥建设,及一切 轨道和非轨道路桥 建设。如高速铁路、重载铁路>Hyperloop超级高 铁、高速公路、磁悬浮铁 路、城际铁路、山区道桥、抢险救援栈桥、城 市过街天桥、跨大山之间、跨江河湖的悬索桥 。
[0135] 积极效果:
[0136] ①由于《一拉得路桥及制造与施工》技术上先 进、经济上合理,将有广阔的国内外 市场,推广应用后将带出一个新兴的、历久不 衰的路桥制造业、新路桥建筑业及上、下游企 业,推动经济发展。
[0137] ②《一拉得路桥及制造与施工》用于山区交通 开发,独辟蹊径,用技术进步和相对 很少的资源 投入修建山区高级公路,解决困扰历朝历代的 “三农 ”问题,路通畅,山民富裕 了,将额手称庆。
[0138] ③世界各国地形地貌差异极大,《一拉得路桥 及制造与施工》突显技术、经济优势。 附图说明
[0139] 图 1《一拉得路桥》结构原理图
[0U0] 1、弦杆 , 2、带键槽大锥销孔 , 3、腹杆 , 4、零杆。
[0141] 图 2《一拉得路桥》结构示意图(主视图、仰视 、剖面图)
[0142] 1、弦杆 , 3、腹杆 , 4、零杆 , 5、等强度梁下桥面 , 6、上层桥面横向支承梁,上铺设连续 梁桥面 , 7、连续工字梁(方型管钢),8、零杆桁架 , 9、标准结点板,10、上桥面拓宽外伸檐 , 11、 上、下弦杆间对角线支撑杆, 12、八轨道(四动车), 20、水平桁架 , 21、三角形桁架 , 38、钢筋混 凝土桥墩。
[0143] 图 3零杆桁架示意图
[0144] 3、腹杆 , 4、零杆,15、带键大锥销。
[0145] 图 4腹杆结点盒示意图
[0146] 2、带键槽大锥销孔 , 3、腹杆 , 9、结点板。
[0147] 图 5多杆在结点处与结点板固装示意图 [0148] 1、弦杆 , 2、带键槽大锥销孔 , 3、腹杆 , 4、零杆 , 9、结点板,13、零杆结点盒, 14、厚壁 锥套管 ,45、锥形定位销。
[0149] 图 6弦杆、腹杆、零杆的连接及在结点盒处固嵌 键大锥销结构示意图
[0150] 1、弦杆 , 2、带键槽大锥销孔 , 3、腹杆 , 4、零杆 , 13、零杆结点盒,14、厚壁套管,15、带 键大锥销 ,16、紧固垫圈,17、紧固螺母,1&、弦杆 除后补焊的加强板,19、零杆(剔除后)补 焊的加强板 , 8、零杆桁架 ,45、锥形定位销 ,46、锥形定位销孔。
[0151] 图 7《一拉得路桥》上层桥面工字钢梁(方型钢 )与零杆桁架组成水平桁架,及上 层桥面外伸檐与零杆桁架支撑杆 21 ,组成三角形支撑桁架示意图 .
[0152] 1、弦杆 , 5、下层桥面 , 6、上层桥面横向支承梁,上铺设连续梁桥面 , 7、连续工字钢 梁(方型管钢),8、零杆桁架 , 12、八钢轨(四动车),20、水平桁架 , 21、支撑杆与三角形桁架。
[0153] 图 8下层桥面示意图
[0154] 22、轴向加强板 , 23、横向加强板,1、弦杆 , 5、等强度箱形梁下桥面, H、弦杆对角线 支撑杆 , 50、搭铁 , 51、止动铁盒 , 52、结点盒 , 53、结点盒端部铁拖。
L0155] 图 9在两相邻单元弦杆端部搭接处的横截面上, 其垂直中心线为界一侧剔除,另 一侧补焊加强板,另一单元端部则反向处理后 ,在垂直中心线两侧贴合;零杆也做相应剔除 和补偿加强后 ,在此处固接,每个单元结点处有 3(或 5)个锥孔与带键大锥销固接。
[0156] 1、弦杆 , 2、带键槽大锥销孔 , 18、反面补焊的加强板。
[0157] 图 10用架桥机建《一拉得路桥》示意图
[0158] 20、水平桁架 , 24、《一拉得路桥》折叠态 , 25、架桥机正在展拉《一拉得路桥》, 26、 在一个桥墩上展 拉出两排《一拉得路桥》结构,就形成三条通 道, 27、构成两层八轨四动车, 上层高速公路 ,下层人行通道,共四条交通线网,40、《一 得路桥》两上弦杆间单元横向连 杆。
[0159] 图 11用吊车建《一拉得路桥》示意图
[0160] 20、水平桁架 , 28、结构稳定的连体双单元结构 , 40、《一拉得路桥》两上弦杆间单元 横向连杆。
[0161] 图 12悬索起重机示意图
[0162] 图 13悬索起重机建大跨度《一拉得路桥》,平行 拉索悬索桥示意图
[0163] 20、水平桁架 , 28、结构稳定的连体双单元结构 ,40、《一拉得路桥》两上弦杆间单元 横向连杆。
[0164] 图 14悬索起重机建大跨度《一拉得路桥》,斜拉索 悬索桥示意图
[0165] 20、水平桁架 , 28、结构稳定的连体双单元结构 ,40、《一拉得路桥》两上弦杆间单元 横向连杆。
[0166] 图 15山区道桥示意图一一《一拉得路桥》结构形 可做桥梁也可改性后做桥墩,可 以大量减少修盘 山公路。
[0167] 29、改性的《一拉得路桥》结构作为桥墩垂直 用。
[0168] 图 16《一拉得路桥》平面结构(见图 1)二片、三片、四片、五片、六片,用弦杆 接可 成三面 … 六面柱结构,拼装成立体桥墩结构。
[0169] 30、《一拉得路桥》四面体作为立柱用的桥墩 31、承台,32、空间对角线支撑杆,
33、平面对角线支撑杆 , 34、改性《一拉得路桥》立柱的弦杆及插连接 紧固。 [0170] 图 17《一拉得路桥》易储存、易运输示意图
[0171] 图 18《一拉得路桥》易更换、易保养示意图
[0172] 图 19Hyperloop超级高铁密封管道固嵌在《一拉得路 》中,就更牢固、更安全,与 高速公路连体,通行无阻。
[0173] 35、Hyperloop管道与《一拉得路桥》固嵌 , 36、上层高速公路 , 37、下层人行、救援通 道
[0174] 图 20《一拉得路桥》用于城市观光过街天桥。
[0175] 图 21当代日本东京过街天桥。 ,
[0176] 图 22跨海《一拉得路桥》宜采用钢筋混凝土桥墩, 示意图
[0177] 38、钢筋混凝土桥墩,39、钢筋混凝土中的预 件与支撑杆 21固连 , 6、上层桥面横 向支承梁,上铺设连续梁桥面
[0178] 图 23《一拉得路桥》上层桥面横向支承梁与两上 杆间单元横向连杆示意图。
[0179] 7、连续工字钢梁(方型钢管)组成水平桁架 , 6、上层桥面横向支承梁,上铺设连续 梁桥面 ,40、两上弦杆间单元横向连杆(是临时安装的 施工负荷),41、柱销。
[0180] 图 24腹杆两端及腹杆中部结点盒示意图(上图)
[0181] 零杆两端部结点盒结构示意图(下图)
[0182] 2、带键槽大锥孔 , 3、腹杆 , 4、零杆 , 14、厚壁套管 , 42、结点盒内钢板 , 43、结点盒内 钢板 , 44、结点盒内钢板 ,46、锥形定位孔 , 47、结点盒内加厚钢板 ,48、钏]钉孔 , 49、注塑(油) 孔。
[0183] 图 25弦杆、腹杆、零杆在《一拉得路桥》中连接 横向剖视图。
[0184] 1、弦杆 , 2、带键槽锥孔 , 3、腹杆 ,4、零杆 , 5、箱形结构下桥面 , 6、上层桥面横向支撑 梁,其上安装连续梁上桥面 , 8、零杆桁架,14、厚壁套管 , 21、三角形桁架。
[0185] 图 26重载《一拉得路桥》结构示意图。
[0186] 图 27上下桥面 16轨 8动车,机动车道 2条 ,人行道 1条示意图。
[0187] 图 28下桥面 8轨 4动车,人行、机动车道 1条,上桥面 6车道高速公路 1条,共 4条通道。 [0188] 图 29山区道桥结构示意图。
[018刃 图 30节能、环保、便捷的城际铁路系统示意图。 图 31在专用机床加工前,用仪器测量标准单元体 面矩形对角线应等值。示意图。 [0190] 图中,1、弦杆 , 2、带键槽大锥销孔 , 3、腹杆 ,4、零杆 , 5、等强度箱形结构下桥面, 6、 上桥面横向支承梁 ,其上安装连续梁上桥面, 7、连续工字梁(方型钢管), 8、零杆桁架 , 9、标 准结点板,10、上桥面拓宽外伸檐,11、弦杆 对角线支撑 , 12、八轨(四动车),13、零杆结点 盒,14、厚壁锥套管,15、带键大锥销,16、紧 固垫圈,17、紧固螺母,18、弦杆补焊的加强 , 19、零杆补焊的加强板 , 20、水平桁架 , 21、支撑杆和三角形桁架 , 22、轴向加强板(等强度) , 23、横向加强板 , 24、《一拉得路桥》折叠态示意图,25、架桥 正在展拉《一拉得路桥》示意 图 , 26、在一个桥墩上展拉出两排空间《一拉得路 》结构,形成三排通道示意图;27、两层八 轨四动车、上层高速公路,下层人行、救援通 道示意图 , 28、结构稳定的连体双单元结构 , 29、 改性《一拉得路桥》结构作为立柱竖直使用, 作为桥墩示意图,30、改性《一拉得路桥》四 体 作为立柱用的桥墩 , 31、承台,32、空间对角线支撑杆 , 33、平面对角线支撑杆 , 34、弦杆及插 接件 , 35>Hyperloop密封管道固连在《一拉得路桥》中 、一桥三用,36、上层高速公路, 37、下 层人行、救援通道,38、钢筋混凝土桥墩,39 钢筋混凝土中的预埋件与支撑杆 21固连 , 40、 上弦杆间单元横 向连杆(施工负荷), 41、柱销 , 42、结点盒内钢板 , 43、结点盒内钢板 , 44、结 点盒内钢板 , 45、锥形定位销 , 46、锥形定位销孔 , 47、结点盒内加厚钢板 ,48、钏钉孔 ,49、注 塑小孔 , 50、搭铁 , 51、止动铁盒 , 52、结点盒 , 53、外包铁拖 , 54、下桥面固定螺栓。
[0191] 配合附图举实施例如下
[0192] 实施例 1
[0193] 一种《一拉得路桥》可瞬间展拉成型,它包括 桥墩 38(图 2)和桥梁、桥墩支承桥梁, 桥梁由弦杆 1、腹杆 3、零杆 4锥形定位销 45和带键大锥销 15固接成刚性结构,再固装标准结 点板,上下桥面分别与上下弦杆固连(图 2) ,弦杆 1和零杆 4可成直角状施焊成一刚构或分体 后又固连成一体 (见图 1 . a)
[0194] 《一拉得路桥》的弦杆 1为 H型钢(或其它),当桥梁跨度为 2伽展拉出两排《一拉得路 桥》形成三通道 时,尺寸为 320x305x 16 . 9x29 . 0x27mm ,腹杆 3为方型钢管(或槽钢) 220x140x10mm,零杆 4为方型钢管(或槽钢) 140x140x8mm,弦杆 1、腹杆 3和零杆 4均是规整的 标准件 ,各杆在相交处钻孔,孔内固嵌厚壁带键槽的 锥形套管 14 ,由带键大锥销轴 15 固接 成刚性连接 (图 6)。
[0195] 《一拉得路桥》两相邻单元的 H型钢(或其它)弦杆端部在搭接处,以其横 面的垂 直中心线为界 ,一侧剔除,反侧焊板补偿加强,剔除的长度 等于令玄杆高,补偿焊板的长度为 :倍弦杆高;相邻单元的弦杆端部在另一侧剔除 反侧补偿加强 ,弦杆在两相搭接处端部的 垂直中心线两侧贴合 。此处的零杆也做相应剔除和补偿加强后,在 专用数控机床上,在工装 和卡具的约束下 ,在厚壁套管 14和补强的腹板上篷(铢)出定位锥销孔和 3〜 5个带键槽的大 锥孔,当一拉得路桥展拉成形时,两相邻单元 的弦杆贴合搭接,成 H型弦杆状,在此处与相交 的腹杆和零杆结 点盒上的锥孔中心线重合,插定位锥销,再插 3个(或 5个)带键的大锥销,紧 固成刚性连接 (图 5、图 6、图 9) ,后固装标准结点板。
[0196] 下层桥面 5(图 8)由数个等强度箱形结构与弦杆 I固连而成。箱形结构内施焊多个 纵横交叉且 垂直排布的加强板 22、23 ,以增强度和刚度,下桥面之间有等间隔,间 上安装 止动铁盒 51。
[0197] 《一拉得路桥》在长度方向,每个单元上下各 有二根在水平水面上平行排布的弦杆 (类矩形),在其对角线上固装交叉支撑杆 11(图 2 ,图 8) ,以增大路桥结构的平面横向刚度; 与零杆桁架组 合而成的水平桁架 20和三角形桁架 21(图 7) ,共同增大路桥结构的空间横向 刚度。
[0198] 此实施例 1中《一拉得路桥》长度方向拉出二组空间一 得路桥结构,形成三个通 道,纵向路面为 2层(图 2、图 10)。在桥面上铺设钢轨,用于轨道交通,也可 铺设水泥或柏油用 于机动车和人行 、救援通道。路面上装有照明设施、通讯和安 全防护设施。
[0199] 本实施例的具体实施过程
[0200] 《一拉得路桥》所有杆件和零部件,凡施焊的 零部件,焊后要做 “低温退火 ”处理 ,后 在 “工装 ”的约束下按标准机加工成型,组装成单元结 构或整体结构,根据储运和施工的实 际需要 ,将《一拉得路桥》或是整体折叠储运,或是 拆成单元或单根杆件,实现全程无障碍运 输到施工现场 。下层桥面的箱式结构,可以在制造厂里固连 在下弦杆上,也可以待运到工地 后再固连。到工地后可借助架桥机整体安装, 也可用吊车或悬索起重机以(结构稳定的) 连 体双 (或 N)单元,为一施工单位分体安装 ,各个分体单元间的连接 ,仅是 4个定位销和 12个 带键的标准大锥销 在结点上的插接和紧固后,固装标准结点板 9 ,再将《一拉得路桥》上下弦 杆用对角线撑杆 11固连,借助架桥机或起重机,将标准的上层桥 面 6(图 2、图 23) 固装在上 弦杆 (横向支承梁)上,又将每个单元中两两相对 零杆组装成 “零杆桁架 ” 8 ,每个单元中同一 横截面上,在适当位置,两 “零杆桁架”的内侧按装一水平杆,与其上方 工字钢梁(方型钢管) 7组成水平桁架 20(图 2、图 7);“零杆桁架 ”外侧下方装有一根向上的撑杆 21 ,与上层桥面拓 宽的檐结构 10用结点固连,成外展的三角形桁架结构(图 2、图 7)
[0201] 上述技术措施都可以在《一拉得路桥》初始展 拉成型的下层桥面上施工作业,可以 考虑无须架设施工 栈桥,至此,《一拉得路桥》已成大刚度桥。 在桥面上铺设钢轨用于轨道交 通,铺设水泥、柏油用于高速公路、机动车和 人行道,上下层桥面安装照明、通讯及安全防 设施。
[0202] 实施例 2
[0203] 一种《一拉得路桥》瞬间展拉成型,它用于群 山峻岭中的山区道桥建设,可以极大 地减少修筑盘 山公路、安全又节约巨额筑路费,多走平路、 直路,少爬坡,少开山,少凿隧洞, 环保、节能,利于山区开发(图 15)。它包括桥墩(图 16)、桥梁和上下两层桥面,桥墩 29 (图 15)为《一拉得路桥》结构改性,作为立柱垂 使用,当它作为桥墩使用时其弦杆、腹杆、 杆、(还会增加空间支撑杆 32和水平支撑杆 33(图 16)) ,根据受力状态需重新设计、制造,用 定位销和带键 的大锥销插结点并紧固后固装标准结点板,桥 梁固装在桥墩上,桥墩用地脚 螺栓固定在承台 31上(图 16)。
[0204] 也可将改性的《一拉得路桥》结构拆成平面结 构,3片、 4片 …… 6片,折叠运抵现场 展拉成平面结构 ,借助起重设备在承台上逐片插接、安装如 30.34(图 16)成三面体、四面体、 六面体,结点紧固,固连水平、空间撑杆 32和 33 ,固装结点板遂成稳定的空间桥墩结构。
[0205] 《一拉得路桥》做为山区道 桥跨度 为 29m时,弦杆 H型钢(或其它)尺寸为 200x200x9.0x15. 0mm(依桥跨度而定),腹杆为方型钢管(或槽 钢) 180x100x8 . 0mm,零杆为方 型钢管 (或槽钢) 100x100x6. 0mm,它们在连接处固嵌带键槽的厚壁锥套管 14(图 6) ,用锥形 定位销 45和带键大锥销 15固接成刚性结构,后固装标准结点板。
[0206] 《一拉得路桥》两相邻单元 H型钢(或其它)弦杆在端部搭接,在搭接处以 横截面 的垂直中心线为界 ,一侧剔除,反侧补焊加强板 18 ,剔除长度等于令玄杆高,补偿板的长度为 g倍弦杆高;相邻单元的弦杆端部在另一侧剔除 反侧补焊加强板 18 ,零杆也做相应剔除和 补焊加强后 ,在专用数控机床上,在工装和卡具的约束下 ,在厚壁套管 14和补强的腹板上车堂 (锐) 出定位锥销孔和 3(或 5)个带键槽的大锥孔,当一拉得路桥展拉成 时,两相邻单元的 弦杆端部在此贴合搭 接,成 H型弦杆形状,并与相交的腹杆和零杆结点盒上 锥孔中心线重 合,插定位锥销和 3个(或 5个)带键的大锥销,紧固成刚性连接(图 5、图 6、图 9)。
[0207] 在《一拉得路桥》每个单元上下各有二根平行 排布的弦杆,在其水平面的对角线上 固装交叉支撑杆 11(图 2),以增大路桥的平面横向刚度(见图 2、图 8)。
[0208] 《一拉得路桥》每个单元中相对的 “零杆桁架”上固装水平桁架 20(图 2、图 7) ,每个 相对的 “零杆桁架 ”外侧下方固装一向上的支撑杆,与上层桥面 宽外伸檐结构 10用结点固 连,成外展的三角形桁架结构 21(图 2、图 7),共同增大路桥结构的空间横向刚度。将 桥的 下层桥面 5固装在下弦杆上,上层桥面固装在上弦杆横向 承梁 6上。
[0209] 《一拉得路桥》山区道桥为一组一拉得路桥结 构,上下两层桥面,各为双向 2车道, 做防腐工程 ,路面上铺水泥或柏油用于机动车、非机动车 和人行道,路桥上安装照明、通讯 和安全防护设施。
[0210] 本实施例的具体实施过程
[0211] 《一拉得路桥》所有杆件和施焊的零部件,二 次加工前必做 “低温退火”处理后,在 “工装”的约束下按标准机加工成标准件,组 成单元结构或整体结构 ,根据山区道路状况, 将《一拉得路桥》结构或整体折叠储运,或是 拆成单元或单根杆件,以求顺利运到施工现场 , 下层桥面的箱式结 构可以在制造厂里已安装好,也可以分别运输 到工地后,按整体或按结 构稳定的连体 N结构单元,为一个施工单位安装就位 ,再做后续施工。
[0212] 桥墩可以选用改性《一拉得路桥》结构,做为 立柱垂直使用,根据需要可以插接拼 成多面体空间结构 30(图 16) ,用地脚螺栓固定在承台 31上。
[0213] 在结构施工完成以后,继之,做防腐工程。
[0214] 包括四个方面:
[0215] a .在路桥表面固嵌多个金属锌条(块),借助 、铁化学活性差异,延缓黑色金属腐 蚀。
[0216] b .由于路桥零部件构件尺寸较小(本案中最长 管件小于 5 .6m) ,故在路桥都制成 标准件后,组装成整体路 桥之前可以进行整体或局部化学磷化处理 (发黑或发蓝),以防材 料氧化锈蚀,尤其是局部一一锥销和锥套等的 磷化处理,既可延缓结构内部的零件氧化,又 使这种连接更牢固、更可靠。方法简单,效果 出奇的好。
[0217] c .一拉得路桥结构中的所有管件的两端都必须 闭,并留有带盖的小孔,向管内 充填满泡沫塑料和废矿物油滴 (即减震消噪,又内部防腐),最后盖盖密封 。
[0218] d .路桥结构整体施工完成后喷漆。
[0219] 上下层桥面铺水泥或柏油做为机动车、非机动 车及人行道,安装照明、通讯和安全 防护设施。
[0220]
[0221] 土木工程和机械工程已是经典学科,前人积累 了丰富的理论和实践经验 ,《一拉得 路桥》是将 “桁架结构 ”和 “二级机构 ”杂交而衍生出来的一种崭新的结构形式,杂 交生出一 系列优势 ,它既有 “结构 ”的特性 :强度、刚度、稳定性足够,又具有 “机构 ”的精准和灵活。它 可以用当今的通 用和专用的结构设计程序设计,既安全、快捷 又节约;它可以单体制造,精 度很高;一改钢结构 (路桥)制造多年靠传统的焊、枷老工艺,因 而避开了焊接的变形和钏接 的繁琐,用工装约束的数控机加工造钢结构, 开创了路桥制造的先河;整体装配,应力极低; 折叠储运,能实现无障碍通达;用新工艺施工实 了快速安装,能从折叠状态下的机构瞬间 展拉为可承载 的结构;突破了杆系结构维修的传统理念,修 损如新 ;《一拉得路桥》刚度大、 挠度小、施工中结构能自行稳定、节能环保、 性价比高、施工周期短、使用寿命长、适应多 种 路桥建设,在同一地点、同一次施工中,可建 成多用途、多通道的路桥体系,极大地节约建 设 成本,与传统技术建路桥相比缩短工期!,甚至 多 -经草算 ,性价比约是传统路桥技术的 2倍 多,能安全、快捷地建成大刚度路桥。 [0222]
[0223] 《一拉得路桥》在国家建设中的应用,由于它 在技术和经济上的双重优势,可以预 见到在国际上将会有广阔的市场 。
Next Patent: SHOCK ABSORPTION DEVICE FOR FRONT FORK