专利名称：使用预铸造构造技术来替换桥梁的装置和方法
使用预铸造构造技术来替换桥梁的装置和方法相关申请的交叉引用本申请要求美国临时专利申请No. 61/228753和美国临时专利申请No. 61/250698 的优先权，该美国临时专利申请No. 61/228753的申请日为2009年7月27日，该美国临时专利申请No. 61/250698的申请日为2009年10月12日，这两篇文献都结合在本申请中，作为参考。
背景技术：
在铁路行业中，铁路桥梁构造方法在很多年里几乎无变化。从开始铁路桥梁构造以来，竖直部件(“桩”)横跨水道或其它地理凹处的宽度而以连续排打入地下。各排桩通常包含2-6个由木材制造的竖直柱。水平木材部件(“承台”)再横过各排木桩的顶部来布置，从而产生一系列“排架”，各排架包括2-6个竖直桩和单个水平承台。然后，水平木材部件(“纵梁”)布置成连接连续排架，从而产生桥梁的上层结构。最后添加路面层、铁路枕木、道渣和铁轨，以便完成铁路桥梁的构造。不过，在过去的150年里，这些桥梁已经损坏至这样的程度，使得它们已经在这些年里重建了多次。首先，通过将新的木桩排架打入现有的排架之间、然后更换木材纵梁以便跨越新的排架来对桥梁进行修复。然后通过在地平面处简单切割旧排架的桩而除去旧的排架，从而使得旧桩的残根的较大部分仍然留在地下。这种过程在几十年里重复多次，最终在桥下留下了充满旧桩残根的拥塞区域。最后，在桥下的区域变得拥塞旧桩残根，使得该方法在不以较大成本来除去桩残根的情况下将不再能够用于铁路。随后发展了现代的替换方法，该替换方法通常包括在每个替换排架上使用单对钢桩，各桩在紧靠着现有桥梁下面的拥塞区域的各侧打入地下。一旦这些钢桩被打入地下和由钢和混凝土增强，工程师将使用就地铸造的构造技术来在该对打入的钢桩顶上铸造混凝土承台。通常，工程师将通过在各对打入桩的顶部周围布置承台模型而开始该就地铸造技术。然后，工程师将增强筋(“钢筋”)定位在承台模型的内部。最后，工程师将混凝土浇注在承台模型中，并使它能够固化。而且，为了使现有桥梁上中断交通的时间最小，这样替换的排架通常在比现有桥梁稍微低的高度处建造。因此，替换桥梁的子结构能够在铁道交通仍然在现有桥梁上运行时被建造。一旦替换桥梁的子结构完成，交通在铁道线上停止。旧桥梁将被拆除，新的跨越件将布置在新排架的顶上，接近旧桥梁的部分将改变成使得铁道线能够使用新桥梁。不过，这种桥梁修复方法有某些缺点。首先，该方法相当费时间和昂贵，因为用于替换桥梁的承台必须在并不损坏现有桥梁或中断在现有桥梁上运行的交通的情况下仔细地就地铸造。还有，在承台能够支承负载和替换桥梁能够完成之前，在承台中的混凝土必须有时间来固化。而且，在工地铸造承台必须使用当地的混凝土和增强材料，它们的质量可能由于不同混凝土工厂而变化。该方法还有这样的缺点，即替换桥梁必须置于比现有桥梁低的高度，因为替换桥梁必须建在现有桥梁的下面，以便能够在构造过程中允许铁路交通运行。替换桥梁的较低高度将减小替换桥梁和下部水道之间的间隙，从而可能干涉航运和增加替换桥梁受到洪水影响的可能性。较低的替换桥梁高度还可能需要能够获得附加建筑和/或进行环境影响研
发明内容
本申请公开了一种使用预铸造材料来替换桥梁的方法和装置，该预铸造材料包括钢桩、钢增强混凝土承台(cap)以及金属的凸形和凹形连接件。这些材料能够在被送至工地用于桥梁替换工程之前在控制的工厂环境中形成为精确的标准。而且，这里所述的连接件提供了快速和牢固的方法来使得承台与桩连接，而并不使用焊接。连接件还能够将承台相对快速地从它的桩上取出，用于维护或替换目的。最后，这里所述的对齐系统保证凹形连接件在混凝土承台的铸造和增强过程中保持合适的间隔。
图1是标准木材铁路桥梁的透视图。图2表示了使用就地铸造的构造技术来构造替换铁路桥梁的现有技术方法。图3是凸形连接件的透视图。图4是凸形连接件的局部切开的侧视图。图5是附接在钢桩顶部的凸形连接件的侧视图。图6是图5的钢桩的俯视平面图。图7是图5中所示的水平调节装置的详细视图。图8是凹形连接件的一个实施例的透视图。图9是凹形连接件的第二实施例的侧视图。图10是图8的凹形连接件的侧视图，其具有附接的槽道引导部件。图11是两槽道引导部件的侧视图，该两槽道引导部件将两个图8中的凹形连接件相互保持在特定距离处。图12是承台的侧剖图，其中，图8中的两个凹形连接件嵌入该承台内。图13表示了使用这里所述的装置和预铸造技术来构造替换桥梁的第一步骤。图14表示了使用这里所述的装置和预铸造技术来构造替换桥梁的最后步骤。图15-17表示了包含凹形连接件的预铸造承台如何被降低至一对凸形连接件上。
具体实施例方式图1表示了标准木材铁路桥梁100的部件。这样的桥梁100包括一系列的木制排架103，该一系列排架103跨越水道120或其它地理凹处，例如溪谷。各排架103包括多个竖直木材桩101和单个木材承台102。为了构造排架103，多个竖直桩101打入地中。如图 1中所示，六个竖直桩101用于构成排架103，尽管本领域技术人员应当知道，可以使用更多或更少的桩101。然后，将承台102横过桩101的顶部布置，并使用合适的装置(例如尖头或钉)将承台固定在桩101上。在全部排架103都构造在水道120上之后，木材纵梁111水平地布置在排架103的顶部，以便提供用于桥梁的上层结构。然后，通过将木材路面层112、木材路缘113、铁路枕木114、道渣115和铁轨(未示出)布置在纵梁111上面而完成该桥梁。图2表示了使用就地铸造技术来构造替换桥梁的现有技术方法。为了开始构造工程，一对钢桩201沿现有桥梁100的长度以一定间隔打入地下。各钢桩201包括基本圆柱形的钢管。因为紧挨着现有桥梁100下面的地通常由旧木材桩的切断残根122塞满，因此替换钢桩201打入离开桩残根122 —定距离的地下。钢桩201打入地下足够距离，直到钢桩 201的顶部处于这样的高度，使得混凝土承台202能够构造于钢桩201的顶部，而不与现有桥梁100干涉。在打入地下之后，各钢桩201优选是通过钢增强筋(“钢筋”)来增强。然后，混凝土浇注至各钢桩201中并能够凝固。然后，工程师使用就地铸造的构造技术来在各对桩201的顶上铸造承台202，从而产生排架203。首先，工程师在该对桩201的顶上布置承台模型(cap form)。然后，将增强筋布置在承台模型的内部。最后，混凝土浇注至承台模型中，并能够凝固。因为现有桥梁100仍然就位和仍然支承交通，因此必须非常注意在桩201顶上构造承台202时不要损坏现有桥梁100。通常，当承台202构造在桩201的顶上时，在承台 202和现有桥梁100的下侧之间只有3-6英寸的间隙。由于该较小间隙和需要保护现有桥梁100，构造各排架203将相当费时间。产生承台模型、用钢筋增强它、浇注混凝土、使得混凝土固化和在形成的承台202上进行负载测试的整个过程可能花费超过一个月。在全部替换承台202已经构造于桩201的顶上以便形成一系列替换排架203之后，现有桥梁100被拆除。随后，混凝土跨越件(未示出)横跨替换排架203布置，以便产生替换桥梁的上层结构。然后，包括铁路枕木的路基、道渣和铁轨加在桥梁上，接近桥梁的部分将重新构造成与替换桥梁的高度合适地对齐。参考图3-17，与迄今可能的情况相比，所示的装置和方法能够用于更快速的桥梁替换。所形成的替换桥梁也比使用图2所示的构造方法产生的替换桥梁更坚固和更容易维护。图3和4表示了结合这里所述的改进构造方法使用的金属凸形连接件301的侧视图。凸形连接件301包括基本圆锥形的空心金属形状。凸形连接件301在它的基部中具有钢环302。基部在环302下面还具有较狭窄的钢引导凸缘303。有利地，在凸形连接件301 的顶部305和底部306上的开口在凸形连接件301被附接在钢桩501上之后允许混凝土被浇注至该凸形连接件301中，如后面所述。图5-7表示了凸形连接件301如何附接在钢桩501的顶部。有利地，引导凸缘 303(图3、4)具有恰好比钢桩501的上部轮缘503(图6)略小的周边。钢环302(图3、4) 优选是具有与钢桩501的上部轮缘503(图6)相同的周边。因此，凸形连接件301能够被布置在钢桩501的顶上(图5)，其中引导凸缘303紧贴装配在钢桩501的上部轮缘503的内部。凸形连接件301还包括多个水平调节装置305 (图5、7)，这些水平调节装置305附接在钢环302的外部。类似的水平调节装置505靠近桩501的顶部附接在钢桩501的外部 (图5-7)。螺钉701 (图7)用于螺纹接合相应的上部和下部水平调节装置305、505。如后面更详细所述，这些水平调节装置305、505能够在工地中用于保证凸形连接件301适当地对齐，以便与替换承台1201(图12)的凹形连接件801(图8)接合。当凸形连接件301在工地上适当地对齐之后，它能够被焊接在桩501上。有利地，引导凸缘303设置了用于焊接的衬底材料(“背衬”)，从而保证桩501和凸形连接件301之间牢固的连接。下面参考图8-12，图中表示了金属的凹形连接件801。凹形连接件801包括基本圆锥形形状，其设计成套装在凸形连接件301上。凹形连接件801优选是由钢构成。凹形连接件801 (图8、9)还包括实心顶部805和在底部806处的开口，以便允许凸形连接件301装配在凹形连接件801的内部。凹形连接件801的底部优选是具有环绕它的基部的唇缘803 和附接在凹形连接件801的外部的剪切栓钉804(图9)。有利地，唇缘803和剪切栓钉804 在凹形连接件801铸造至承台1201(图12)内之后与周围的混凝土接合，从而能够从承台 1201向凹形连接件801传递负载。图10-12表示了一对凹形连接件801如何被铸造至混凝土承台1201 (图12)中。 在铸造混凝土承台1201之前，一对槽道引导部件1101、1102(图11)用于保证凹形连接件 801相互间隔适当的距离。各槽道引导部件1101、1102优选是包括钢杆，该钢杆能够附接在凹形连接件801上。优选是，槽道引导部件1101的一端以与凹形连接件801的侧部斜率匹配的角度被切割。优选是，槽道引导部件1101能够通过点焊或其它合适方式而附接在凹形连接件801的侧部上。槽道引导部件1101的另一端包含一个或多个狭槽形孔1105(图 11)。第二槽道引导部件1102同样包含在一端处的狭槽形孔1105，该狭槽形孔能够与在第一槽道引导部件1101上的狭槽形孔匹配。槽道引导部件1102的第二端能够通过点焊或其它合适方式而附接在第二凹形连接件801的侧部上。在该对凹形连接件801之间的距离能够通过沿侧向方向滑动槽道引导部件1101、1102而进行调节。在距离被适当地调节之后， 螺栓1106插入狭槽形孔1105中，螺母旋拧在螺栓1106的端部上，以便使得槽道引导部件 1101、1102相互固定，从而将凹形连接件801锁定就位，以便在承台1201的铸造过程中保持它们的相对位置，如下所述。接着，使用混凝土模型或其它铸造技术将该对凹形连接件801和连接的槽道引导部件1101、1102铸造在混凝土承台1201(图12)内。混凝土承台1201优选是由钢筋来增强。如图12中所示，完成的承台1201将有嵌入承台1201的下侧中的一对凹形连接件801。 如后面详细所述，这使得在桩501顶部的凸形连接件301能够装配至嵌入承台1201中的凹形连接件801的内部。下面参考图13-17，图中表示了一种构造替换桥梁的方法。首先，如上所述，在控制的工厂环境中预制空心管形钢桩501 (图5)和凸形连接件301 (图3、4)。如后面更详细所述，凸形连接件301的尺寸设置成使得凹形连接件801 (图8、9)将与该凸形连接件301匹配和放置在该凸形连接件301上。因此，能够在预制凸形连接件301的同时预制凹形连接件801。钢桩501和凸形连接件301再被送至要替换现有桥梁100(图13)的工地。为了开始构造过程，多对钢桩501沿现有桥梁100的长度以一定间隔打入地下。如上所述，各对桩501之间的距离通常比现有桥梁100的宽度宽(图13)，这是因为紧挨着桥梁下面的拥塞区域通常包含旧木材桩的切断残根122。然后，工程师优选是将增强筋插入打入的桩内。然后，预制的凸形连接件301布置在打入的钢桩501的顶上。如前所述，引导凸缘 303(图3、4)用于将凸形连接件301的下端引导到钢桩501的顶部中。因为钢环302(图 4)的直径等于或大于钢桩501的上部轮缘503 (图7)的直径，凸形连接件301将置于桩501的顶部，如图5和13中所示。优选是，钢环302的直径基本等于上部轮缘503的直径。在凸形连接件301布置在钢桩501顶上之后，工程师能够使用水平调节装置305、 505(图5-7)来精细调节凸形连接件301的位置，并保证它水平以及与嵌入承台1201内的其中一个凹形连接件801 (图1 适当地对齐。螺钉701 (图7)与水平调节装置305、505 结合使用，以便螺纹接合水平调节装置305、505，从而使得凸形连接件301的一侧(特定水平调节装置305、505位于该侧)稍微升高或降低。凸形连接件301再焊接在钢桩501的顶部。如前所述，有利地，引导凸缘303提供用于焊接的衬底材料，从而保证桩501和凸形连接件301之间的牢固连接。接着，当凸形连接件放置在钢桩501的顶部上时，工程师通过将混凝土浇注至凸形连接件301(图13)的开口 305(图3)内而增强钢桩501和它的附接凸形连接件301。在凸形连接件301和钢桩501已经充满混凝土之后，工程师将测量各对钢桩501 之间的确切距离。然后，这些测量值提供给预制承台1201的制造商，使得定制的承台能够在工地外构造成精确地套装在多对钢桩501(这些钢桩已经打入地下)和凸形连接件 301 (该凸形连接件已经焊接在桩501的顶部)上。预制承台1201的制造商将利用上述距离测量值来铸造承台1201，其中一对凹形连接件801嵌入各承台1201内(图12)。优选是，制造商将预先预制多个凹形连接件801， 使得制造商能够利用凹形连接件801来铸造承台1201。如前所述，凹形连接件801必须构造成使得它们与已经在工地上安装至桩501(图11)顶上的凸形连接件301匹配并置于该凸形连接件301上。优选是，制造商还将预先预制多个槽道弓丨导部件1101、1102 (图11)，用于铸造承台1201。为了铸造承台1201，制造商通过将第一槽道引导部件1101(图11)附接在第一凹形连接件801上而开始。然后，制造商将第二槽道引导部件1102附接在第二凹形连接件上。槽道引导部件1101、1102能够通过点焊或其它合适方式而附接在它们的相应凹形连接件801上。接着，两个槽道引导部件1101、1102将定位成使得它们相互可滑动地接合，如图 11中所示。在该对凹形连接件801之间的距离将通过滑动槽道引导部件1101、1102来调节，直到该对凹形连接件801之间的距离与在工地上一对打入的桩501 (图13)之间的测量距离匹配。在已经调节连接件801之间的距离之后，通过将螺栓1106插入狭槽形孔1105 内并通过旋拧在螺栓1106上的螺母来将该螺栓1106固定就位而将凹形连接件801锁定就位。然后，制造商将制造承台1201，从而将适当间隔开的凹形连接件801嵌入承台 1201内。优选是，制造商将通过产生承台模型(该承台模型具有用于承台1201的所需形状)来制造承台1201。接着，制造商将适当间隔开的凹形连接件801与增强筋一起布置在该模型内部。最后，制造商将混凝土浇注至模型内和使得该混凝土能够固化。如图12中所示， 承台1201将构造成使得凹形连接件801的空心底部开口 806(图8)暴露在承台1201的下侧。如前所述，各嵌入的凹形连接件801优选是具有唇缘803(图8、9)和剪切栓钉804(图 9)，所述唇缘环绕凹形连接件的基部，所述剪切栓钉804附接在凹形连接件801的外部，以便与承台1201中的周围混凝土接合(图12)，从而当承台1201定位在桩501和凸形连接件 301的顶上时能够将负载从承台1201传递到凹形连接件801(图14)，如后面所述。各定制的承台1201优选是在它被制造成使得承台1201可以在工地上附接在合适的一对桩501上后进行标记。也就是，定制的承台1201进行标记，使得它可以与具有一定分开距离(该分开距离等于嵌入定制的承台1201内的凹形连接件801之间的距离)的一对桩501匹配。有利地，在将桩501打入地下、将增强筋插入桩501内、使得桩501装配有凸形连接件301、使得凸形连接件301焊接在桩501上、用混凝土增强该桩501和凸形连接件301、 在工地外预制承台1201以及使得桩501、凸形连接件301和预制承台1201中的混凝土凝固的费时间的处理过程中(所有这些可能花费两至四周或更长时间)，交通能够继续在现有桥梁100(图1 上面运行。在这些步骤完成且预制的承台1201已经供给工地之后，在现有桥梁100上面的交通将停止，现有桥梁100将通过在基线处切割现有木材桩101以及除去木材排架103和桥梁100的其余部分而被拆除。接着，如图14-17中所示，预制的承台1201能够被降低至连续对的桩501的顶上， 以便形成替换排架1401。有利地，嵌入承台1201内的凹形连接件801将与设置在钢桩501 顶上的凸形连接件301匹配和置于该凸形连接件301上。如后面所述，凹形连接件801和凸形连接件301优选是具有锥形形状，使得当承台1201被降低至桩501的凸形连接件301 上时，承台1201将与位于钢桩501顶上的凸形连接件301适当地对齐，如图15-17中所示。 一旦承台被降低至桩501上，承台1201通过锥形的凹形连接件801与锥形的凸形连接件 301的紧密连接而保持就位。该紧密连接有利地提供了承台1201和桩501之间的非常牢固的连接，该连接需要很少的维护。接着，混凝土跨越件1411布置在连续排架1401的顶部，从而完成替换桥梁1400 的上层结构。有利地，桩501、承台1201和跨越件1411定位在一定高度处，使得替换桥梁 1400将处于与现有桥梁相同的高度处。最后，构造轨道道床的其余部分，并开放替换桥梁 1400用于交通。如上面对于图2所述，用于在工地上就地铸造承台和使得该承台能够固化的现有技术方法费时费力。铁道线操作人员不希望关闭他们的铁道线较长时间，该较长时间是使用这种就地铸造技术在桩顶上构造承台所需要的。因此，替换承台位于比现有桥梁低的高度，以便能够在长时间的铸造过程中允许交通继续在桥梁上面运行。不过，该降低高度具有使得桥梁更易于受到洪水影响的另一不利结果。此外，使用这种就地铸造构造技术的建造者更慢，因为他们必须小心在铸造过程中不会损坏现有桥梁。不过，这里所述的快速构造方法避免了所有这些问题。因为预制承台1201 (图14) 已经固化，并能够很快地在桩501的顶上布置就位，因此在构造替换桥梁1400之前停止在现有桥梁上的交通和拆除桥梁是可接受的。拆除现有桥梁又使得替换桥梁1400能够建立在与现有桥梁相同的高度处，从而消除了替换桥梁1400和接近该桥梁的部分之间的任何
高度差。在可选实施例中，与图3-17中所示的截头圆锥形不同的匹配形状能够用于凸形和凹形连接件301、801。这些可选形状包括但不局限于圆锥体或椭圆锥体；棱锥；截头棱锥、截头椭球体、截头球体或其它截头形状；圆柱体或椭圆柱体；半球或其它局部球体或局部椭球体；立方体或其它长方体(rectangular solid)；楔形；拟柱体；圆顶形；以及多面体。也可以使用不规则的三维形状，包括具有弯曲表面和/或沿它们表面的不规则凸起或凹部的形状。优选是，任何这些规则或不规则形状的侧部将朝着该形状的顶部大致呈锥形或向内弯曲，从而使得凹形连接件801很容易与凸形连接件301匹配和置于该凸形连接件上，如图15-17中所示。具有锥形侧部的这些优选可选形状的示例包括棱锥、截头棱锥和楔形。也可选择，任何这些规则或不规则形状的侧部可以是竖直的，例如立方体或其它长方体，尽管这样的形状将在承台定位在桩上时需要更精确地定位。优选是，这些可选形状将重量均勻地分布在桩上，而不会产生不必要的应力点。在可选实施例中，桩501的形状还可以变化。可以使用具有矩形、三角形、椭圆形或其它形状截面的桩，所述其他形状截面包括不规则形状。也可选择，可以使用并不封闭的桩，包括但不局限于I形梁。任意这种可选形状桩501的上表面必须使得它能够与凸形连接件301的下表面适当地匹配，从而使得凸形连接件301能够定位在桩501顶上。例如，具有矩形截面的桩优选是与具有同样尺寸的矩形基部的凸形连接件匹配，例如具有矩形基部的截头棱锥。因此，尽管已经参考所述结构和方法介绍了本发明，但是本发明并不局限于所述细节，而是将覆盖落在下面的权利要求范围内的这些变化或改变。
权利要求
1.一种用于连接桩部件和承台部件的装置，其中，桩部件包含具有截面形状的顶部，所述装置包括凸形连接件，所述凸形连接件包括基部、顶部和连接基部与顶部的侧部，其中，基部的截面形状基本适合桩部件的顶部的截面形状；以及凹形连接件，所述凹形连接件包括基部、顶部和连接凹形连接件的基部与顶部的侧部， 其中，所述凹形连接件为基本空心的，其中，凸形连接件的形状与凹形连接件的形状基本类似；以及凹形连接件能够与所述凸形连接件匹配并置于所述凸形连接件上，所述凹形连接件的侧部与凸形连接件的侧部基本连通，从而能够将由凹形连接件承载的重量传递给凸形连接件。
2.根据权利要求1所述的装置，其中凹形连接件的顶部封闭，凹形连接件的底部开□。
3.根据权利要求2所述的装置，其中凸形连接件为基本空心的。
4.根据权利要求3所述的装置，其中凸形连接件的顶部和底部开口。
5.根据权利要求1所述的装置，其中凸形连接件的形状为基本锥形，使得凸形连接件的顶部的截面面积比凸形连接件的基部的截面面积小；以及凹形连接件的形状为基本锥形，使得凹形连接件的顶部的截面面积比凹形连接件的基部的截面面积小。
6.根据权利要求5所述的装置，其中凸形连接件的形状从以下组中选择圆锥、截头圆锥、棱锥、截头棱锥、部分椭球形、截头椭球形、半球形、局部球形、截头球形和楔形；以及凹形连接件的形状从以下组中选择圆锥、截头圆锥、棱锥、截头棱锥、局部椭球形、截头椭球形、半球形、局部球形、截头球形和楔形。
7.根据权利要求5所述的装置，其中槽道引导部件附接在凹形连接件的侧部。
8.根据权利要求7所述的装置，其中凸形连接件的底部还包括凸缘，所述凸缘适于紧贴地装配在桩部件的顶部内，并帮助将凸形连接件定位在桩部件的顶上。
9.根据权利要求8所述的装置，其中凸形连接件还包括至少一个水平调节装置，桩部件包括至少一个水平调节装置。
10.一种用于构造代替现有桥梁的替换桥梁的方法，所述方法包括以下步骤a)在控制环境中预制多个桩部件，其中，各桩部件包含具有截面形状的顶部；b)在控制环境中预制多个凸形连接件，各凸形连接件包括基部、顶部以及连接所述基部与顶部的侧部，其中，基部的截面形状基本适合各桩部件的顶部的截面形状；c)在控制环境中预制多个凹形连接件，各凹形连接件包括基部、顶部以及连接凹形连接件的基部与顶部的侧部，其中(i)凹形连接件为基本空心的；( )凸形连接件的形状与凹形连接件的形状基本类似；以及(iii)凹形连接件能够与凸形连接件匹配并置于所述凸形连接件上，所述凹形连接件的侧部与凸形连接件的侧部基本连通，从而能够将由凹形连接件承载的重量传递给凸形连接件。d)将预制的桩部件和凸形连接件输送至现有桥梁周围的工地；e)将至少一个桩部件打入现有桥梁各侧的地中，从而产生一组打入的桩部件；f)将在步骤(b)中制造的多个凸形连接件中的一个凸形连接件定位于在步骤(e)中打入地下的各桩部件的顶上；g)使得各打入的桩部件与在步骤(f)中置于所述桩部件顶上的凸形连接件连接；h)测量在步骤(e)中打入地下的桩部件之间的距离，并记录距离测量值以及相应桩部件的位置；i)在希望布置新排架的位置沿现有桥梁的长度相隔一定距离重复步骤(e)-(h)；j)在控制的工厂环境中使用在步骤(c)中制造的两个或更多凹形连接件来预制承台部件，其中，凹形连接件嵌入所述承台部件中，使得各凹形连接件的基部与承台部件的基部对齐，从而凸形连接件能够与所述凹形连接件基本连通，在所述承台部件中的凹形连接件间隔开，以便与在步骤(h)中记录的一组打入的桩部件之间的距离匹配； k)对于各组打入的桩部件重复步骤(j)，以便产生多个承台部件； 1)将在步骤(j)中制造的承台部件输送至工地； m)拆除现有桥梁；η)通过将在步骤(j)中制造的承台部件定位在一组打入的桩部件的顶部来产生排架， 其中，嵌入所述承台部件中的凹形连接件之间的距离与在所述一组打入的桩部件中的桩部件之间的距离匹配，嵌入所述承台部件中的每个凹形连接件与已经连接在所述一组打入的桩部件中的其中一个桩部件的顶部的一个凸形连接件对齐；0)对于各组打入的桩部件重复步骤(η)，从而产生一系列排架；P)横过所述一系列排架定位多个跨越件，从而产生用于替换桥梁的上层结构；以及q)将路基面和铁轨添加在跨越件上，从而产生替换桥梁。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在步骤(b)中制造的凸形连接件的形状为基本锥形，使得各凸形连接件的顶部的截面面积比凸形连接件的基部的截面面积小；以及在步骤(c)中制造的凹形连接件的形状为基本锥形，使得各凹形连接件的顶部的截面面积比凹形连接件的基部的截面面积小。
12.根据权利要求11所述的方法，其中各凸形连接件的形状从以下组中选择圆锥、截头圆锥、棱锥、截头棱锥、局部椭球形、 截头椭球形、半球形、局部球形、截头球形和楔形；以及各凹形连接件的形状从以下组中选择圆锥、截头圆锥、棱锥、截头棱锥、局部椭球形、 截头椭球形、半球形、局部球形、截头球形和楔形。
13.根据权利要求11所述的方法，其中步骤(j)还包括将槽道引导部件附接在各凹形连接件的侧部，并将槽道引导部件固定在一起，以便保持凹形连接件的相对间距。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在步骤(b)中制造的各凸形连接件还包括凸缘，所述凸缘适于紧贴地装配在桩部件的顶部内，并帮助将凸形连接件定位在桩部件的顶上。
15.根据权利要求14所述的方法，其中在步骤(b)中制造的各凸形连接件还包括至少一个水平调节装置，在步骤(a)中制造的各桩部件包括至少一个水平调节装置，步骤(f) 还包括利用所述水平调节装置来精确地控制所述凸形连接件在所述打入的桩部件顶上的方位。
全文摘要
本发明公开了一种使用预铸造材料来替换桥梁的方法和装置，该预铸造材料包括钢桩、钢增强混凝土承台以及金属的凸形和凹形连接件。预铸造材料能够在送至工地用于桥梁替换工程之前在控制的工厂环境中形成为精确的标准。而且，凸形和凹形连接件提供快速和牢固的方法来连接承台与桩，而在桩和承台之间并不使用焊接。
文档编号E01D21/00GK102472025SQ201080033219
公开日2012年5月23日 申请日期2010年5月21日 优先权日2009年7月27日
发明者P·W·波特 申请人:恩康解决方案有限责任公司