专利名称：具有承重形变结构的桥梁的制作方法
技术领域：
本实用新型属于桥梁建筑技术特别是长跨度和超长跨度的桥梁领域，具体 的涉及一种结构设计新颖、抗压强度高，且能够根据承重的变化合理调整拱起 度的具有承重形变结构的桥梁。
背景技术：
随着铁路、道路和桥梁建设的发展，桥梁向更大跨度的柔性结构发展中， 以满足相应建设的需要，大跨度的桥梁首要解决的是在气动及行车动力响应下 结构的安全及稳定问题以及在高速行车条件下的人身安全及舒适度的要求。由 于承重和稳定安全的需要，目前主要采用钢筋混凝土作为大跨度和超大跨度桥 梁的承重主体结构，混凝土结构有很多优点，但随着时间的推移，其腐蚀、劣 化问题不断发生，以钢材锈蚀最为常见，这不仅影响工程结构的正常使用和寿 命，还在很大程度上产生工程安全和事故隐患。
纤维增强复合材料(FRP)是近年来在土木工程中应用日益广泛的一种新型 的结构材料。它具有高强、轻质、耐腐蚀等显著优点，已经在结构的加固补强、 围护防腐等方面得到了很好的应用。随着FRP材料的优越性能逐渐为工程界所 认可，国外许多工程开始将它应用于新建的桥梁中，甚至是大跨度桥梁中。从 上世纪70年代开始，FRP材料就开始在桥梁工程中尝试应用。英国、美国和以 色列最先应用这种新型材料作为建筑结构和桥梁结构中的主要构件，当时大多 采用的是GFRP (玻璃纤维增强复合材料，即玻璃钢)。
目前的纤维增强复合材料在桥梁建设的应用中，均采用横向排列的箱式碳 纤维增强复合材料作为主体，通过多个箱式主体的排列形成桥体，其虽然具有 质量轻，强度高的特点，但还是存在如下问题首先是其承重性能无法与钢构 混凝土相比，在很多桥梁建设中受限，其次是该材料的局部位置的抗冲击强度 低于钢筋混凝土，容易因为细小部位的强冲击力而发生形变和破坏，最后是延 展性能较差，三维方向的刚度尚不能满足长跨度桥梁建设的需要。本案发明人曾经发明了一种具有中空腹结构、抗拉抗弯和弹性模量较高， 自身重量轻的中空型梁以及采用中空型梁的桥梁主体，该中空型梁可以作为桥 梁的承重主体，明显提高桥梁的抗压能力并较低施工难度。在实验过程中发现 整个桥梁主体的结构强度虽然非常高，但是在某些情况下无法满足长跨度或具 有特殊承重要求的桥梁需要。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种整体牢固和稳定性较高，组装配合紧密并具 有优异承载强度的具有承重形变结构的桥梁，它不仅具有施工和安装快捷，牢 固性和承重性能佳的特点，还能根据承重的不同合理的将对桥梁主体的压力转 换为拉紧索的张力，通过形变縮减实际承重对桥梁主体的压力，其能够适用于 各种长跨度桥梁的施工安装，其承重强度可以达到现有钢混结构的桥梁承重体。
为实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下
一种具有承重形变结构的桥梁，包括组成桥梁的纤维增强复合材料的单梁 体，其特征在于所述桥梁包括内部具有沿梁体长度方向延伸的中孔的复数个单 梁体并列组成的桥梁主体，桥梁主体的两端拉紧设置有拉紧索，桥梁主体在拉 紧索的拉紧下中部呈向上突起的拱形结构，所述连接桥梁主体的拉紧索的另一 端连接设置一活动轴承组件，活动轴承组件的上部连接一刚性支撑体，所述刚 性支撑体的上端与桥梁主体的下端面固定。
所述单梁体为具有沿单梁体长度方向设置有复数个中孔的多孔梁，单梁体 的内腔设置有两纵向和两横向交叉分布的筋板，所述筋板和单梁体的外壁间形 成所述复数个截面为方形结构的中孔。
所述拉紧索包括分别连接桥梁主体两端的两拉紧索，所述两拉紧索的另一 端分别连接活动轴承组件的一活动轴承，所述活动轴承可以在活动轴承组件内 滑动。
所述拉紧索分别连接设置桥梁主体两端部的下方，所述拉紧索为复数根并 列设置的纤维增强复合材料桥索。
所述每个单梁体的两端均连接设置一或两根拉紧索，所述桥梁主体的两端 扣装有封闭钢板，所述封闭钢板将单梁体的各中孔封闭成独立的空间，封闭钢 板与多孔梁的端部螺栓或铆钉固定，拉紧索分别固定在各对应单梁体中下方的 封闭钢板上。，刚性支撑体的上端与桥梁主体的中部 底端面固定。
所述单梁体间并行排列并沿桥梁主体的长度方向延伸，每个单梁体的一外
壁转角处设置凸部，另一侧外壁设置有与之配合的凹部，彼此相邻的单梁体的 凹部与另一单梁体的凸部配合扣装形成所述桥梁主体。
所述单梁体的上、下外壁向一侧延伸，形成两个凸部，所述上、下外壁的 另一侧向内凹陷，形成两个与所述凸部配合的凹部。
所述桥梁主体的两端扣装封闭钢板，所述封闭钢板将单梁体的各中孔封闭 成独立的空间，封闭钢板与单梁体的端部螺栓或铆钉固定，所述封闭钢板的下 方设置有拉紧索固定件，复数根拉紧索拉紧设置在两封闭钢板间。
所述桥梁主体的两端扣装封闭钢板，所述封闭钢板将单梁体的各中孔封闭 成独立的空间，封闭钢板与单梁体的端部螺栓或铆钉固定，所述封闭钢板的侧 端面设置有拉紧索固定件，复数根拉紧索的两端分别连接各拉紧索固定件并从 所述桥梁主体的下方与活动轴承组件连接。
该具有承重形变结构的桥梁所使用的单梁体可采用一次性挤出工艺成型生 产，长度可以自由选择，满足数千米长跨度桥梁建设的需要。该单梁体的截面 可具有九个矩形腔体，单梁体的外壁和内部的两纵向和两横向交叉分布的筋板， 能够有效地减轻桥梁主体的重量，并提高其承重强度。为保证使用时多个单梁 体单排并列设置形成该桥梁主体后的配合连接性能，在单梁体的左右两侧可分 别设置相互配合的两个凸部和两个凹部，这样多个单梁体就可以横向依次排列 扣接形成一个宽度满足需要的承重面。桥梁主体的两端采用拉紧索进行拉紧使 桥梁主体成拱形结构，其承重程度会较大幅度的增加，同时又不会破坏单梁体 和其组成的桥梁主体的结构完整性，使桥梁主体的强度和稳定性能大幅度提高。 而拉紧索又通过与活动轴承组件的连接和活动组件与刚性支撑体的连接实现桥 梁主体的形变力向拉紧索的张力转换的目的。当桥梁主体受承重力的变化而发 生形变时，该形变通过刚性支撑体和活动轴承组件传递给拉紧索，使拉紧索在 受桥梁主体受巨大承重物下压时张紧，在承重物小时候，桥梁主体恢复原有状 态，其由通过刚性支撑体带动活动轴承组件运动，从而使拉紧索通过活动轴承 实现移动调节。该形变和受力转化结构使该纤维增强复合材料的桥梁主体兼具了钢筋混凝土桥梁所具有的抗拉伸形变的优点，可实现更大跨度和较大承重力 的桥梁建设的需要。
为提高桥梁主体中单梁体的结构强度和稳定性，可以在桥梁主体的两端扣 装封闭钢板，两个封闭钢板通过其扣合外缘与桥梁主体的两端进行螺栓固定， 从而将多个单梁体合并固定在一起，提高其整合强度。拉紧索可以直接固定在 桥梁主体下方的两端，也可以通过在桥梁主体两端设置牢固的拉紧索固定件， 实现拉紧索对整个桥梁主体的均衡拉紧作用力。拉索的个数可以根据桥梁主体 的宽度和其采用的单梁体的个数确定，可以在每个单梁体间设置一组或两组拉 紧索，也可以在整个桥梁主体间分布设置多组拉紧索，但以满足合理和稳定的 拉紧作用力为前提。
本实用新型的有益效果在于，该具有承重形变结构的桥梁的整体牢固和稳 定性较高，组装配合紧密并具有优异承载强度，它不仅具有施工和安装快捷， 牢固性和承重性能佳的特点，还能根据承重的不同合理的将对桥梁主体的压力 转换为拉紧索的张力，通过形变縮减实际承重对桥梁主体的压力，其能够适用 于各种长跨度桥梁的施工安装，其承重强度可以达到现有钢混结构的桥梁承重 体。
图1是本实用新型具体实施方式
的结构示意图2是本实用新型具体实施方式
中桥梁主体的组成结构示意图3是图1的纵向剖面结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，该具有承重形变结构的桥梁包括组成桥梁的纤维 增强复合材料的单梁体11，该桥梁还包括内部具有沿梁体长度方向延伸的中孔 的8个单梁体并列组成的桥梁主体10，单梁体11为具有沿单梁体长度方向设置 有9个中孔的多孔梁，单梁体的内腔设置有两纵向和两横向交叉分布的筋板116， 筋板和单梁体的外壁间形成9个截面为方形结构的中孔115。单梁体间并行排列 并沿桥梁主体的长度方向延伸，每个单梁体的上、下外壁向一侧延伸，形成两 个凸部111、 112，上、下外壁的另一侧向内凹陷，形成两个与凸部配合的凹部 113和114。彼此相邻的单梁体的凹部与另一单梁体的凸部配合扣装形成桥梁主
7体。
桥梁主体的两端拉紧设置有拉紧索31、 32，桥梁主体10在拉紧索的拉紧下 中部呈向上突起的拱形结构，连接桥梁主体的拉紧索31和32的另一端连接设 置一活动轴承组件，活动轴承组件的上部连接一刚性支撑体50，该刚性支撑体 可选用钢构架，刚性支撑体50的上端与桥梁主体10的下端面固定。
拉紧索分别连接设置桥梁主体两端部的下方，该拉紧索为复数根并列设置 的纤维增强复合材料桥索。每个单梁体的两端均连接设置一或两根拉紧索，桥 梁主体的两端扣装有封闭钢板21、 22，封闭钢板将单梁体的各中孔封闭成独立 的空间，封闭钢板与多孔梁的端部螺栓23固定，拉紧索分别固定在各对应单梁 体中下方的封闭钢板上。活动轴承组件设置在桥梁主体下方中部位置，活动轴 承组件包括两活动轴承41、 42和活动轴承支撑体40，两活动轴承与连接桥梁主 体两端的拉索连接，活动轴承支撑体40与刚性支撑体50固定，刚性支撑体50 的上端与桥梁主体10的中部底端面固定。
在桥梁上存在较大承重物时，其桥梁主体受重力影响而发生形变，该形变 通过刚性支撑体向活动轴承组件施加压力，在该压力下活动轴承组件下压产生 横向拉紧左右拉紧索的拉伸力，从而使该垂直的承重压力转化为水平方向的拉 伸力，提高了桥梁的承重性能和良好的调节性能。在该承重物通过桥梁之后， 桥梁主体恢复其原有拱起度，并通过刚性支撑体带动活动轴承组件复位，通过 活动轴承可以实现拉紧索的原有拉紧角度不受影响。
权利要求1.一种具有承重形变结构的桥梁，包括组成桥梁的纤维增强复合材料的单梁体，其特征在于所述桥梁包括内部具有沿梁体长度方向延伸的中孔的复数个单梁体并列组成的桥梁主体，桥梁主体的两端拉紧设置有拉紧索，桥梁主体在拉紧索的拉紧下中部呈向上突起的拱形结构，所述连接桥梁主体的拉紧索的另一端连接设置一活动轴承组件，活动轴承组件的上部连接一刚性支撑体，所述刚性支撑体的上端与桥梁主体的下端面固定。
2. 根据权利要求1所述的具有承重形变结构的桥梁，其特征在于所述单梁 体为具有沿单梁体长度方向设置有复数个中孔的多孔梁，单梁体的内腔设置有两纵向和两横向交叉分布的筋板，所述筋板和单梁体的外壁间形成所述复数个 截面为方形结构的中孔。
3. 根据权利要求1所述的具有承重形变结构的桥梁，其特征在于所述拉紧 索包括分别连接桥梁主体两端的两拉紧索，所述两拉紧索的另一端分别连接活 动轴承组件的一活动轴承，所述活动轴承可以在活动轴承组件内滑动。
4. 根据权利要求3所述的具有承重形变结构的桥梁，其特征在于所述拉紧索分别连接设置桥梁主体两端部的下方，所述拉紧索为复数根并列设置的纤维 增强复合材料桥索。
5. 根据权利要求4所述的具有承重形变结构的桥梁，其特征在于所述每个 单梁体的两端均连接设置一或两根拉紧索，所述桥梁主体的两端扣装有封闭钢 板，所述封闭钢板将单梁体的各中孔封闭成独立的空间，封闭钢板与多孔梁的 端部螺栓或铆钉固定，拉紧索分别固定在各对应单梁体中下方的封闭钢板上。
6. 根据权利要求4所述的具有承重形变结构的桥梁，其特征在于所述活动轴承组件设置在桥梁主体下方中部位置，所述活动轴承组件包括两活动轴承和 活动轴承支撑体，所述两活动轴承与连接桥梁主体两端的拉索连接，活动轴承 支撑体与刚性支撑体固定，刚性支撑体的上端与桥梁主体的中部底端面固定。
7. 根据权利要求1所述的具有承重形变结构的桥梁，其特征在于所述单梁 体间并行排列并沿桥梁主体的长度方向延伸，每个单梁体的一外壁转角处设置 凸部，另一侧外壁设置有与之配合的凹部，彼此相邻的单梁体的凹部与另一单 梁体的凸部配合扣装形成所述桥梁主体。
8. 根据权利要求7所述的具有承重形变结构的桥梁，其特征在于所述单梁 体的上、下外壁向一侧延伸，形成两个凸部，所述上、下外壁的另一侧向内凹 陷，形成两个与所述凸部配合的凹部。
9. 根据权利要求1所述的具有承重形变结构的桥梁，其特征在于所述桥梁 主体的两端扣装封闭钢板，所述封闭钢板将单梁体的各中孔封闭成独立的空间， 封闭钢板与单梁体的端部螺栓或铆钉固定，所述封闭钢板的下方设置有拉紧索 固定件，复数根拉紧索拉紧设置在两封闭钢板间。
10. 根据权利要求1所述的具有承重形变结构的桥梁，其特征在于所述桥 梁主体的两端扣装封闭钢板，所述封闭钢板将单梁体的各中孔封闭成独立的空 间，封闭钢板与单梁体的端部螺栓或铆钉固定，所述封闭钢板的侧端面设置有 拉紧索固定件，复数根拉紧索的两端分别连接各拉紧索固定件并从所述桥梁主 体的下方与活动轴承组件连接。
专利摘要具有承重形变结构的桥梁，包括组成桥梁的纤维增强复合材料的单梁体，所述桥梁包括内部具有沿梁体长度方向延伸的中孔的复数个单梁体并列组成的桥梁主体，桥梁主体的两端拉紧设置有拉紧索，桥梁主体在拉紧索的拉紧下中部呈向上突起的拱形结构，所述连接桥梁主体的拉紧索的另一端连接设置一活动轴承组件，活动轴承组件的上部连接一刚性支撑体，所述刚性支撑体的上端与桥梁主体的下端面固定。该桥梁的整体牢固和稳定性较高，组装配合紧密并具有优异承载强度，不仅具有施工和安装快捷，牢固性和承重性能佳的特点，还能根据承重的不同合理的将对桥梁主体的压力转换为拉紧索的张力，其能够适用于各种长跨度桥梁的施工安装。
文档编号E01D19/00GK201367552SQ20082018024
公开日2009年12月23日 申请日期2008年12月1日 优先权日2008年12月1日
发明者悦 袁 申请人:北京海博思强桥梁新技术有限公司