專利名稱:橋梁桁架、包括此類桁架的橋跨及桁架建造方法
本發(fā)明是關(guān)于橋梁的。
建造橋梁的一種已知技術(shù)是把橋體做成許多橫向的預(yù)制橋段,通過滑曳導(dǎo)梁將各段安裝就位,構(gòu)成一個(gè)懸臂式的橋跨,最終合攏為一體。
這種建橋技術(shù)曾專用于建造科威特的布比延(Bubiyan)大橋(參看預(yù)應(yīng)力混凝土研究院的PCI雜誌,1983年,1~2月,28卷,第1期,68~107頁)。該橋的懸臂長(zhǎng)度約為40米,是一項(xiàng)重大成就。
懸臂架設(shè)技術(shù)能比其他任何已知技術(shù)具有更短的安裝周期,但是,這種優(yōu)點(diǎn)很快就受到懸臂裝置自重的限制,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)超重會(huì)導(dǎo)致滑曳導(dǎo)梁的體積與重量增長(zhǎng),并使費(fèi)用昂貴。
本發(fā)明從優(yōu)選定的實(shí)施例采用這樣一種建橋技術(shù),能建造懸臂長(zhǎng)度長(zhǎng)達(dá)200米的橋梁,而不需昂貴的滑曳導(dǎo)梁。
按照本發(fā)明,之所以取得上述成就,在于預(yù)制的橫向橋段基本上是由不帶橋面的高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土桿件制的三維桁架組成;在于這些橫向橋段都已安裝就位;在于形成橋面的部件隨即便鋪放在組成橋跨的一組橫向橋段上。
高機(jī)械強(qiáng)度的混凝土早己為人們熟知,特別可從Monsieur Freyssinet的著作中(例如參看法國(guó)專利764505號(hào)、781388號(hào)、797785號(hào)及法國(guó)專利722338號(hào)的第二增補(bǔ)專利46379號(hào))了解到。但這種混凝土目前仍處于實(shí)驗(yàn)階段。本發(fā)明的申請(qǐng)人研究出一種可按工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)上述混凝土的技術(shù),此項(xiàng)技術(shù)是1983年6月17日提出的法國(guó)專利申請(qǐng)8310057號(hào)的主題。特別是,這種技術(shù)使得制造能承受工作載荷50兆帕到100兆帕甚至更高的載荷的混凝土梁成為現(xiàn)實(shí)。相比之下,普通的預(yù)應(yīng)力混凝土梁只能承受約10至20兆帕的工作載荷。
按照本發(fā)明建造的橋梁,橋跨抵抗縱向彎曲是靠桁架結(jié)構(gòu),而橋面只用來抵抗橫向彎曲。
一組由預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土制作的三維桁架本身就是一個(gè)新產(chǎn)品,并組成本發(fā)明的一個(gè)方面。
在一個(gè)典型的實(shí)例中,桿件的一部分置放于兩個(gè)疊置的水平面中,另一部分則傾斜地裝配于上述兩平面組成的空間內(nèi)并使此兩平面相互聯(lián)結(jié),這組桿件通過混凝土澆鑄的裝配塊保持為所要求的相對(duì)位置。
在以上的每個(gè)平行平面中,桿件都可按自由選擇的形式放置,最常見的形式為許多個(gè)矩形的邊組成的形式、聯(lián)結(jié)一批矩形中各邊中點(diǎn)的形式、聯(lián)結(jié)一批矩形中心和其各頂點(diǎn)或各邊中點(diǎn)的形式,以及立管和爬梯橫擋的形式。這些例子不受限制。
設(shè)置在兩平行水平面之間的桿件最好裝配成,使一部分在立面中,而另一部分在相對(duì)于此立面的傾斜面中。
組裝桿件的裝配塊最好是三向預(yù)應(yīng)力塊,預(yù)應(yīng)力最好通過鋼纜對(duì)插入該裝配塊的桿件進(jìn)行預(yù)拉伸來提供。這些裝配塊本身也可很方便地用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土制造。
按照本發(fā)明,橋面可以是金屬的也可以是混凝土的,但一般說來,是由一個(gè)挨一個(gè)放置的預(yù)制橫向橋面段組成。當(dāng)此類橫向橋面段是由混凝土制成時(shí),最好使其取偶聯(lián)形式,即以已經(jīng)造好的一個(gè)橋面段的端面做為鑄造下一個(gè)橋面段的模子的一個(gè)側(cè)壁。同樣,兩鄰接桁架的裝配塊最好也屬偶聯(lián)形式。
本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)照附圖以舉例方式說明。附圖中
圖1是一組桁架結(jié)構(gòu)實(shí)例的透視圖;
圖2是桁架組安裝就位 上一段橋板后的橫截面圖。
圖3是一組桁架中桿件裝配塊的圖例。
圖4是一桁架桿在制造中的縱剖面圖;
圖5是圖4中桿件的橫截面圖。
業(yè)已闡明,一組桁架即指在整個(gè)桁架的橫截面上逐件裝配相同或相似的桁架段而構(gòu)成一個(gè)橋跨的桁架,其結(jié)構(gòu)型式是多種多樣的。圖1顯示了經(jīng)過深入研究的一個(gè)結(jié)構(gòu)型式,但不應(yīng)認(rèn)為僅局限于這種結(jié)構(gòu)。
在該實(shí)例中,可發(fā)現(xiàn)下列特點(diǎn)
桁架具有一下平面,該面由桿P1至P4沿一矩形邊緣配置而成,矩形頂點(diǎn)由裝配塊A、B、C和D構(gòu)成。
桁架還具有一個(gè)上平面,該面由桿P5至P14沿兩鄰接的矩形邊緣配置而成,矩形頂點(diǎn)由裝配塊E至J組成,兩矩形公共邊為FI,其對(duì)邊為EJ和GH,并在中點(diǎn)位置處分別有裝配塊L、M和K。桿P15至P18分別斜向地連接塊M至F、塊F至I、塊K至F及塊F至I。
由下方裝配塊向上伸出桿件,使其端部插入上方裝配塊中,使上下方的兩平面相互連接。桿件P21和P22,P27和P28分別處于由裝配塊C,D,I和A,B,F(xiàn)確定的兩個(gè)立面中;桿件P19和P20,P25和P26分別處于由裝配塊B,C,K和A,D,M確定的兩個(gè)斜面中;而此上、下平面則又以沿著裝配塊A,B,C和D為底,L為頂點(diǎn)之棱錐形棱邊配置的桿件P23和P24,P29和P30進(jìn)一步連接起來。
在圖示的例子中,桁架的每套桿件都是由兩根平行的桿組成。
桿件可以采用任何適當(dāng)?shù)墓に囶A(yù)制。下面將通過實(shí)例來描述一種預(yù)制工藝。
桿件的形狀、大小及截面積可自由選擇。最好選用直徑為25毫米至35毫米的圓柱形桿件。
為了建造桁架,預(yù)制桿件置于所要求的相對(duì)位置,放好鑄模然后澆鑄裝配塊。如果需要用高強(qiáng)度混凝制造裝配塊,則鑄模應(yīng)能承受混凝土的注射壓力(例如50巴至60巴)。
典型的桁架每延米重5噸(即公制單位噸),橋?qū)挒?8米。這樣,使用能承重1000噸的桁架梁就可使橋的跨距達(dá)200米長(zhǎng)。
圖2是橋面V安裝就位后桁架的縱截面圖。
圖3是圖2中所示的一桁架裝配塊的放大圖。在本實(shí)例中,裝配塊中的三向預(yù)應(yīng)力是通過來自端接在裝配塊上的水平桿4、5的及直立桿6中的鋼纜1、2和3而產(chǎn)生的。桿件中的預(yù)應(yīng)力傳入交叉點(diǎn)。使之在裝配塊中產(chǎn)生壓應(yīng)力。鋼纜1、2和3在裝配塊澆鑄前、澆鑄中或澆鑄后可處于應(yīng)力狀態(tài)下。
此外,一些裝配塊,如圖3中所示的那種裝配塊,具有可自由穿過其中的鋼纜,如鋼纜7,這些鋼纜在整個(gè)橋跨的桁架安裝就位后被置于張力之下。這些鋼纜全部是預(yù)應(yīng)力鋼纜,通過產(chǎn)生縱向預(yù)應(yīng)力來對(duì)總的抗彎強(qiáng)度作出貢獻(xiàn)。
圖4和圖5涉及的是制造桁架桿件的方法,該方法是將制造桿件的混凝土放入由扎纏繞的直圓筒狀外殼中,施加縱向力使混凝土在凝固過程中受到擠壓,產(chǎn)生50兆帕至150兆帕的壓力??v向壓縮使混凝土沿橫向?qū)ν鈿な┘訅毫ΓY(jié)果使外殼上的扎線處于繃緊狀態(tài)下。
例如(參看圖4和5),圓柱管1′最好垂直放置,它可用薄金屬板(例如約2毫米厚)、硬紙板或塑料板制成。管壁有許多排水孔4′,管子外螺旋形纏繞上兩層鋼絲2′和3′,一層順時(shí)針方向繞,另一層反時(shí)針方向繞。這時(shí)扎線2′和管1′接觸面扎線3′繞在2′上,兩者都沒有受到張力影響。
設(shè)有將上述一條扎線的每一端相對(duì)于另一扎線對(duì)應(yīng)端固定的裝置,例如把兩個(gè)對(duì)應(yīng)端固定到還同時(shí)用來把這些端頭固定在管子1′端部的裝置。這類裝置的一個(gè)例子是繞套在管子1′外壁上的一種環(huán)狀件6′,扎線的兩對(duì)應(yīng)端即固定在其上。管子1′的兩端各有一相似的環(huán)狀件。
管子內(nèi)配置有一個(gè)或多個(gè)縱向排水管5′。假如管1′也是由鋼材制成,則排水管最好用比管1′厚的鋼管構(gòu)成,例如鋼管的壁厚為4毫米至6毫米。
管狀外殼1′的材料和厚度應(yīng)這樣來選擇,使管子能將力分布開來并能承受扎線層的剪應(yīng)力。
液態(tài)混凝土倒入外管1′和排水管5′之間的空間。液態(tài)混凝土是由已知的骨料、沙子、水泥和水組成的混合物,骨料的性質(zhì)與通常所用的混凝土骨料性質(zhì)一樣。但是,骨料最好選用高質(zhì)量混凝土骨料,特別是能承受200至300兆帕壓力的巖石骨料(即石灰石,沙石等)。粘合料同樣可使用通常所用的混凝土粘合料,包括樹脂基粘合料。骨料和粘合料的百分比含量均可和通常使用的混凝土一樣。
50至150兆帕的軸向壓力在混合物凝固過程前和過程中施加到混合物上,直至混凝土成為固體?;炷林凶畛醢囊徊糠炙萦赏ㄏ蛲夤?′的小洞4′和每個(gè)排水管5′滲漏出。小洞4′也可僅做氣孔用。
為了施加軸向壓力又不使管子彎曲,本發(fā)明為管子兩端各裝一塊板子,用一或多個(gè)根縱穿過混凝土并由一柱塞牽引的預(yù)應(yīng)力鋼纜拉著,使這兩塊板子對(duì)向運(yùn)動(dòng)。該系統(tǒng)由圖4示意,圖中的加壓板8′和9′由柱塞12′上牽引的鋼纜10′和11′拉著作相向運(yùn)動(dòng),柱塞貼壓在上述的第二塊板上。鋼纜10′和11′以穿過排水管5′來配置為有利。
壓縮力可以是恒定的或非穩(wěn)定的,可以連續(xù)地或間續(xù)地加壓。
在對(duì)混凝土施加的縱向壓縮力的作用下,扎線處于張力狀態(tài)下,進(jìn)而對(duì)混凝土產(chǎn)生三向壓縮。扎線從橫向?qū)毫Ξa(chǎn)生反作用力,而產(chǎn)生壓力的端板則提供沿第三方向或縱向的壓力。
在某些情況下,特別是在桿件很長(zhǎng)的情況下,可以采用混凝土逐層澆鑄作業(yè),在一層凝固后再澆注下一層。
按照本發(fā)明的典型的架橋方法,依下列步驟
預(yù)制高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土桿件;
用桿件裝配成三維桁架組,桿件由澆鑄的裝配塊組裝;
利用滑曳導(dǎo)梁將桁架組逐個(gè)相續(xù)安裝,直至組成橋跨長(zhǎng)度符合要求的懸臂部件;
將此部件加預(yù)應(yīng)力;
在桁架組上安裝橋板單元以構(gòu)成橋跨的完整橋面。
橋板一般由高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土制成,但也可用金屬制作。
本發(fā)明并不局限在上述實(shí)施例范圍。
權(quán)利要求
1、建造橋跨的方法是把橋跨的若干橫向橋段逐一組裝,橋跨不帶橋板,由高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土制三維桁架構(gòu)成的預(yù)制橋段組成;將預(yù)制橋段安裝就位,然后把建造橋板的構(gòu)件裝在預(yù)制橋段的裝置上形成完整橋跨。
2、按照權(quán)利要求
1的建橋方法,由三維桁架構(gòu)成的預(yù)制橋段是用懸臂吊裝技術(shù)通過滑曳導(dǎo)梁安裝就位的。
3、橋梁的預(yù)制混凝土三維桁架組是由裝配塊將高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土桿件相互連接構(gòu)成的。
4、按照權(quán)利要求
3構(gòu)成的桁架,其中桿件的一部分?jǐn)[放于中間留有空檔的兩個(gè)疊置的水平面中,另一部分則傾斜的裝在上述空間,并將此兩平面連接起來,桿件結(jié)構(gòu)借助澆鑄的混凝土裝配塊保持在為要求的結(jié)構(gòu)形式。
5、按照權(quán)利要求
4組配成的桁架中,配置于上述空檔的桿件包括處于立面內(nèi)呈箱式結(jié)構(gòu)的桿件和處于相對(duì)此立面傾斜的平面中的桿件。
6、按照權(quán)利要求
3構(gòu)成的桁架,桿件均為一對(duì)平行的桿。
7、按照權(quán)利要求
3構(gòu)成的桁架,其中桿件裝配塊是三向預(yù)應(yīng)力塊。
8、按照權(quán)利要求
7組成的桁架,其中的三向預(yù)應(yīng)力塊的預(yù)應(yīng)力是由對(duì)連接該塊的桿件進(jìn)行預(yù)拉伸的鋼纜產(chǎn)生的。
9、按照權(quán)利要求
3至8中任何一項(xiàng)組裝的桁架,其中裝配塊上具有使鋼纜自由穿行的通道,借此給構(gòu)成橋跨的桁架裝置施加預(yù)應(yīng)力。
10、按照權(quán)利要求
3構(gòu)成的桁架,裝配塊是由高強(qiáng)度混凝土制成。
11、按照權(quán)利要求
3至10的任何一項(xiàng),橋跨包含許多三維桁架,上述桁架可由預(yù)應(yīng)力鋼纜使其相互組配在一起。
專利摘要
橋梁的預(yù)制混凝土三維桁架組是由澆鑄的裝配塊將安裝就位的高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土桿件相互連接構(gòu)成的。橋跨由若干橫向橋段逐一組裝起來而構(gòu)成,橋跨不帶橋板。上述三維桁架構(gòu)成預(yù)制橫向橋段,將預(yù)制橋段安裝就位。然后,把橋板構(gòu)件裝在預(yù)制橋段的裝置上形成完整橋跨。
文檔編號(hào)E01D19/00GK85102731SQ85102731
公開日1986年10月15日 申請(qǐng)日期1985年4月16日
發(fā)明者皮埃爾·理查得 申請(qǐng)人:布亞格斯特導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan