一种钢桥梁的上部结构以及利用该结构的桥梁施工方法与流程

本发明涉及一种钢桥梁的上部结构以及利用该结构的桥梁施工方法。

背景技术：

一般在河川、湖泊、海上等用于作业的起重机不容易着地的地形，上、下部分结构均使用钢材的钢桥通过打桩机，将钢桩打入地基上。所述钢桩通过支撑构成格子型结构，从而形成钢结构下部支架。在所述钢结构下部支架上部，向桥梁桥轴方向架设钢梁。在所述钢梁上表面安装衬板或者桥板。所述过去的技术在打桩时不够精密，因此在形成钢结构下部支架时，垂直打入的桩并不均匀，要另外通过液压千斤顶等方式进行推拉，因此其装置非常繁杂。并且，在钢结构下部支架的上部架设的钢梁也不是非常合理，装备的启动时间过长，使得引力和装备的运行效率低下，施工单价上升等不利因素增加。并且，桥梁结构并没有规范和同一，因此不能反复使用，或者反复使用的次数太少，不利于节约成本。

因此，需要开发一种在钢桥施工时，打桩精密，施工简单，且使用器材能够多次反复使用的技术。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种钢桥梁上部结构及利用这种系统结构的桥梁施工方法。所述方法是利用钢桥施工系统结构，使打钢桩时更加精密，并且使施工变得更加简单。并且，提供一种钢桥梁上部结构及利用这种系统结构的桥梁施工方法。所述方法将钢桩、桩帽、横梁、I型梁等通过螺栓和螺母进行组装，从而实施对桥梁的施工，并且能够反复使用，增加经济效率。并且，提供一种钢桥梁上部结构及利用这种系统结构的桥梁施工方法。所述方法使构成桥梁的钢桩、桩帽、横梁、I型梁等标准化、规范化，使施工速度加快，效率也随之增加。

并且，提供一种钢桥梁上部结构及利用这种系统结构的桥梁施工方法。所述方法不会被河川、湖泊、海岸等起重机不容易着地的地形所限制，因此其适用范围非常大。

基于本发明中的一例，对于使用在钢桥梁的钢桥梁上部结构而言，所述钢桥梁包括并列排列的多个I型梁、桩帽以及连接所述I型梁和所述桩帽的横梁。所述钢桥梁由钢桩下部结构和钢梁上部结构构成，所述桩帽设置于所述I型梁之间，同时插入于所述钢桩上部。

并且，所述桩帽包括其侧面带有孔位的钢管、沿着上述钢管上侧周身突出的边框、连接所述钢管外侧表面与所述边框下部的支架、与所述钢管上侧连接的盖子、与所述钢管侧面孔位缔结的螺母、与所述螺母缔结的螺栓，所述钢管、边框、及盖子呈圆形或者方形。

基于本发明的一例，使用钢桥梁上部结构的钢桥梁的施工方法包括以下几个阶段，第1阶段，准备所述钢桥梁上部结构；第2阶段，将所述钢桥梁上部结构安置于河川或者山谷一侧；第3阶段，在解除所述钢桥梁上部结构盖子的状态下，在所述钢管内侧插入所述钢桩进行打桩作业；第4阶段，整理所述打好的钢桩，利用螺栓或者焊接的方式将所述盖子与所述钢管上侧连接；第5阶段，在所述已完成施工的钢桥梁上部结构前方连接新的钢桥梁上部结构；第6阶段，在解除所述新钢桥梁上部结构盖子的状态下，在所述钢管内侧插入所述钢桩进行打桩作业；第7阶段，整理所述打好的钢桩，利用螺栓或者焊接的方式将所述盖子与所述钢管上侧连接。反复所述第5至第7阶段，直到打桩作业进行至河川或者山谷的另一侧，所述钢桩可能是圆形钢管钢桩，或者是H型钢桩。

并且，所述5个阶段的钢桥梁上部结构的连接方式是利用桥梁连接装置。所述桥梁连接装置包括上部连接用桥梁、连接所述连接用桥梁与所述I型梁的两侧形成螺栓的钢管、缔结于所述钢梁螺栓上的螺母。所述上部连接用桥梁在连接点前后的所述I型梁的上侧向桥轴方向上进行安置。

并且，所述桥梁连接装置又包括安置于所述上部连接用桥梁和所述I型梁之间的用于维持间距的横梁。

并且，所述桥梁连接装置又包括下部连接用桥梁。所述下部连接桥梁在连接点前后的所述I形梁的下侧向桥轴方向上进行安置。所述钢梁可连接所述上部连接用桥梁及所述下部连接用桥梁。

并且，所述桥梁连接装置又包括安置于所述上部连接用桥梁和所述I形梁之间的用于维持间距的横梁、安置于所述下部连接用桥梁和所述I形梁之间的用于维持间距的横梁。

本发明可提供以下优势。利用钢桥梁上部结构，使打钢桩时更加精密，并且使施工变得更加简单。

并且，将钢桩、桩帽、横梁、I型梁等通过螺母和螺母进行组装，从而实施对桥梁的施工，并且能够反复使用，增加经济效率。

并且使构成桥梁的钢桩、桩帽、横梁、I型梁等标准化、规范化，使施工速度加快，效率也随之增加。

并且，不会被河川、湖泊、海岸等起重机不容易着地的地形所限制，因此其适用范围非常大。

并且，通过采用桥梁连接装置，可增大连接强度，令跨度长的钢桥梁上部结构更加易于连接。

【附图说明】

图1是基于本发明中一种实施案例的钢桥梁上部结构及利用这种结构的桥梁施工方法的斜视图。

图2是图1的侧面图。

图3是图1的截面图。

图4a及4b是基于本发明中一种实施案例的圆形钢管钢帽的斜视图及安置钢桩的示意图。

图5a及5b是基于本发明中一种实施案例的矩形钢管钢帽的斜视图及安置钢桩的详细示意图。

图6是基于本发明中一种实施案例的桥梁连接装置的安置示意图。

图7是图6的侧面图。

图8是图6的截面图。

图9至图11是基于本发明中另一种实施案例的桥梁连接装置的安置示意图。

图12a至图12i是基于本发明的一种实施案中利用钢桥梁上部结构的钢桥梁施工方法的详细示意图。

附图标记说明：

10：钢桩

20：钢桥梁上部结构

210：桩帽

211：钢管

212：边框

213：支架

214：盖子

217：螺母

218：螺栓

220：横梁

230：I型梁

30：桥梁连接装置

310：上部连接用桥梁

320：下部连接用桥梁

330：钢管

340：螺母

350：用于维持间距的横梁

40：衬板

【具体实施方式】

接下来，将通过附图对本发明的一些案例进行详细说明。给各附图的组成要素赋予参照符号，对于相同的组成要素，虽然可能在不同图示中标记，但尽可能将其用同一种符号来表示。并且，在说明本发明的实施案例时，如果对所标示的相关结构或者功能的具体说明有碍于理解本发明的实施案例，则省略详细的说明。

并且，在说明本发明实施案例的组成要素时，使用了第1，第2，A，B，(a)，(b)等用语。上述用语只是为了将一结构的组成要素与其他组成要素区别开而使用，并不限定与其相对的有关组成要素的本质或者顺序。若某处记载某组成要素与某其他组成要素“连接”，“结合”，或者“接触”，可表示所述组成要素与所述其他要素直接连接或者接触，也可表示在各组成要素之间又有其他要素与其“连接”，“结合”或者“接触”。

参照图1至图3，基于本发明中的一例，钢桥梁上部结构的钢桥梁及其施工方法如下所述。下部结构由钢桩(10)构成，为了将由钢梁构成的钢桥梁从河川的一侧至另一侧依次排列，需首先对桥梁的上部结构，即桩帽(210)、横梁(220)、I形梁(230)一体化的钢桥梁上部结构(20)进行制作并安置，并通过桩帽(210)的贯通孔对桥梁的下部结构钢桩(10)进行打桩作业。

钢桥梁上部结构由桩帽(210)、横梁(220)、I形梁(230)一体化构成。

考虑到桥梁的宽度，钢桥梁上部结构由多个I形梁(230)并列安置，在其之间安置桩帽(210)，在I形梁(230)和桩帽(210)之间设置横梁(220)，通过焊接等方式相互连接，从而完成一体化。

桩帽(210)在打桩作业时起到钢桩(10)的定位板作用，包括与主体相当并且在其侧面形成孔位的钢管(211)、沿着上述钢管(211)上侧周身突出的边框(212)、连接所述钢管(211)外侧表面与所述边框(212)下部的支架(213)、与所述钢管(211)上侧连接的盖子(214)、与所述钢管(211)侧面孔位缔结的螺母(217)、与所述螺母(217)缔结的螺栓(218)。所述钢管(211)包括圆形钢管、矩形钢管。若钢桩(10)是圆形钢桩(211)时，使用圆形钢管，钢桩(10)是H形钢桩时，使用矩形钢管(211)。并且，与钢管(211)上侧连接的边框(212)和盖子(214)不受圆形钢管(211)还是矩形钢管(211)的影响，可任意使用圆形或者矩形形状。

根据图4a至图4b所示，钢桩(10)若为圆形钢桩时，应使用圆形钢管(211)的桩帽(210)。圆形钢管(211)的桩帽(210)由圆形钢管(211)、边框(212)、支架(213)、盖子(214)，、螺栓(218)、螺母(217)构成。

圆形钢管(211)上部呈开口的形状，在其内侧插入钢桩(10)，边框(212)围绕着圆形钢管(211)上侧周围，通过焊接等方式进行连接。通过焊接，支架(213)将圆形钢管(211)的外侧表面和边框(212)下部进行连接。盖子(214)安置于圆形钢管(211)上侧，通过螺栓或者焊接与边框(212)进行连接。

并且，所述过程中，在圆形钢管(211)侧面形成孔位，将螺母(217)焊接到所述孔位上，并且通过螺栓(218)和螺母(217)缔结，将桩帽(210)和钢桩(10)结合成一个整体的结构，可根据具体情况进行省略。

即，设置钢桥梁上部结构(20)之后，在解除桩帽(210)和盖子(214)的状态下，向圆形钢管(211)内部插入圆形钢桩并进行打桩作业。将打好桩的圆形钢桩上部与外框(212)上表面置于同一个水平上，并切割桩头，之后在其上侧盖上盖子(214)并通过焊接或者螺栓进行固定。并且，将螺栓(218)插入并缔结于焊接在桩帽(210)侧表面的螺母(217)上，使与钢桥梁上部结构(20)一体化的桩帽(210)和圆形钢桩固定成一个整体。

桩帽(210)在将盖子(214)固定之前，一直起到进行打桩作业时使用的钢桩(10)定位板的作用。在完成对钢桩(10)的施工并安装盖子(214)之后，便起到使钢桩(10)支撑单位跨度钢桥梁上部结构(20)的作用。

根据图5a至图5b所示，钢桩(10)若是H型钢桩时，需使用矩形钢管(211)的桩帽(210)。矩形钢管(211)的桩帽(210)由矩形钢管(211)、边框(212)、支架(213)、盖子(214)、螺栓(218)、螺母(217)构成。

矩形钢管(211)上部呈开口的形状，在其内侧插入钢桩(10)，边框(212)围绕着圆形钢管(211)上侧周围，通过焊接等方式进行连接。通过焊接，支架(213)将矩形钢管(211)的外侧表面和边框(212)下部进行连接。盖子(214)安置于矩形钢管(211)上侧，所述外框(212)及盖子(214)呈圆形或者矩形。

并且，所述过程中，在矩形钢管(211)侧面形成孔位，将螺母(217)焊接到所述孔位上，并且通过螺栓(218)和螺母(217)缔结，将桩帽(210)和钢桩(10)结合成一个整体的结构，可根据具体情况进行省略。

即，设置钢桥梁上部结构(20)之后，在解除桩帽(210)和盖子(214)的状态下，向矩形钢管(211)内部插入H型钢桩并进行打桩作业。将打好桩的H型钢桩上部与外框(212)上表面置于同一个水平上，并切割桩头，之后在其上侧盖上盖子(214)并通过焊接或者螺栓进行固定。并且，将螺栓(218)插入并缔结于焊接在桩帽(210)侧表面的螺母(217)上，使与钢桥梁上部结构(20)一体化的桩帽(210)和H型钢桩固定成一个整体。

桩帽(210)在将盖子(214)固定之前，一直起到进行打桩作业时使用的钢桩(10)定位板的作用。在完成对钢桩(10)的施工并安装盖子(214)之后，便起到使钢桩(10)支撑单位跨度钢桥梁上部结构(20)的作用。

所述桩帽(210)不受海上或者河川、湖泊、海岸、山谷等地形条件的影响，能够轻松地对钢桩进(10)行打桩作业，并且能够将钢桩(10)准确定位到设计好的位置上。

横梁(220)从桩帽(210)的侧面向桥轴的垂直方向设置，能够连接桩帽(210)和I型梁(230)。

多个I型梁(230)并列排列，是以安置于桩帽(210)侧面的横梁(220)为媒介，在桥轴方向以跨度为单位相互连接形成的主梁，其上部设置有衬板(40)或者桥板。

钢桩(10)能够通过钢桥梁上部结构(20)中的桩帽(210)准确地定位在目标位置，是桥梁结构中的下部结构。经常使用的有圆形钢管钢桩和H型钢桩。钢桩(10)通过贯通已解除盖子(214)的桩帽(210)，向地基上进行打桩并固定，起到桥台及桥墩的作用。并且，为了加固并减少扭曲，在钢桩(10)之间设有支撑。

首先，在河川或者山谷的一侧安置长度较小的钢桥梁上部结构(20)，向解除盖子(214)的桩帽(210)中插入钢桩(10)，利用打桩机向河川底部进行打桩。将打好桩的钢桩(10)上部与桩帽(210)外框(212)上表面置于同一个水平上，并切割桩头，之后将外框(212)上侧用盖子(214)盖上并固定。之后，在已完成施工的钢桥梁上部结构(20)的前方连接新的钢桥梁上部结构(20)。这时，新设置的钢桥梁上部结构(20)的I型梁(230)具有了1跨度单位的长度，通过连接钢板、螺栓及螺母等与已设置好的I型梁(230)结合在一起。

所述钢桥梁上部结构(20)的安装及拆卸非常容易，而且能够以跨度为单位重复使用，因此施工效率提升，同时减少经济费用。并且，利用钢桥梁上部结构(20)能够将钢桩(20)精确地达到目标位置，因此施工变得更加方便，效率变得更高。

参照图6至图8，基于本发明中的一例，钢桥梁上部结构(20)的钢桥梁及其施工方法在连接单位跨度的钢桥梁上部结构时，可利用桥梁连接装置(30)。

若I型梁(230)的跨度长较小，钢桥梁上部结构(20)不需要设置额外的装置，只需使用螺栓及螺母就能使I型梁(230)的梁上翼缘、梁下翼缘及腹板相连接。若I型梁(230)的跨度长较大，需使用桥梁连接装置(30)对I型梁(230)之间的连接支点前后进行固定，之后再利用连接钢板、螺栓及螺母相互连接。

桥梁连接装置(30)由上部连接用桥梁(310)、下部连接用桥梁(320)、钢管(330)、螺母(340)、用于维持间距的横梁(350)组成。

上部连接用桥梁(310)在连接支点前后的I型梁(230)上侧沿着桥轴方向设置，下部连接用桥梁(320)在连接支点前后的I型梁(230)下侧沿着桥轴方向设置。钢管(330)两侧形成螺栓，并且使上部连接用桥梁(310)与下部连接用桥梁(320)相互连接，螺母(340)与钢管(330)的螺栓相结合，固定上、下部连接用桥梁(320)。用于维持间距的横梁(350)设置于上部连接用桥梁(310)和I型梁(230)之间、下部连接用桥梁(320)和I型梁(230)之间，使连接钢板、螺栓及螺母能够轻松地安装到I型梁(230)的梁上翼缘或者梁下翼缘上。

在已设置好的钢桥梁上部结构(20)前方设置新的钢桥梁上部结构(20)的时候，在其上打入钢桩(10)，如此，在施工前后，利用桥梁连接装置(30)，可更容易地连接已设置好的钢桥梁上部结构(20)和新设置的钢桥梁上部结构(20)中的I型梁(230)梁上翼缘、梁下翼缘、腹板。

桥梁连接装置(30)可根据I型梁(230)的连接条件，可以使用所有构成部分也可以使用其中的一部分，形成多样的形式。如图9所示，桥梁连接装置(30)可在缺少下部连接用桥梁(320)的情况下，只由上部连接用桥梁(310)、钢管(330)、螺母(340)、用于维持间距的横梁(350)构成。此时，钢管(330)连接上部连接用桥梁(310)和I型梁(230)，用于维持间距的横梁(350)只设置于上部连接用桥梁(310)与I型梁(230)之间。

并且，如图10所示，桥梁连接装置(30)可缺少用于维持间距的横梁(350)，只由上部连接用桥梁(310)、下部连接用桥梁(320)、钢管(330)、螺母(340)构成。这个结构主要用于在新设置的钢桥梁上部结构(20)上打入钢桩(10)后，连接已设置好的钢桥梁上部结构(20)和新设置的钢桥梁上部结构(20)的I型梁(230)。在这种情况下，I型梁(230)的梁上翼缘及梁下翼缘之间的连接是在桥梁连接装置(30)撤掉后进行的。

并且，如图所示，桥梁连接装置(30)可在缺少下部连接用桥梁(320)和用于维持间距的横梁(350)的情况下，只由上部连接用桥梁(310)、钢管(330)、螺母(340)构成。在此情况下，钢管(330)将连接用桥梁(310)和I型梁(230)相互连接。

在利用桥梁连接装置(30)连接钢桥梁上部结构(20)的I型梁(230)的情况下，可增加连接支点的强度，从而使得在大跨度钢桥梁上部结构(20)能够更容易地连接在一起。

根据图12a至12i，基于本发明的一例，使用钢桥梁上部结构(20)的钢桥梁的施工方法包括以下几个阶段，第1阶段，准备钢桥梁上部结构(20)；第2阶段(参照图12a)，设置钢桥梁上部结构(20)；第3阶段(参照图12b)，对钢桩(10)进行施工；第4阶段(参照图12c)，在钢管(211)上侧连接盖子(214)；第5阶段(参照图12d)，在前方设置新的钢桥梁上部结构(20)；第6阶段(参照图12e)，对新的钢桩(10)进行施工；第7阶段(参照图12f)，在钢管(211)上侧连接盖子(214)。反复所述第5至第7阶段，直到打桩作业进行至河川或者山谷的另一侧，所述钢桩(10)根据桩帽的形状(210)，可以是圆形钢管钢桩，或者是H形钢桩。

第1阶段为准备钢桥梁上部结构(20)的阶段，在这一阶段将准备上述钢桥梁上部结构(20)。钢桥梁上部结构(20)的I型梁(230)的长度一般为1跨度单位，但根据实际需要，第一个设置的钢桥梁上部结构(20)其I型梁(230)的长度可以较短。

第二阶段是设置钢桥梁上部结构(20)的阶段，在该阶段，钢桥梁上部结构(20)设置在河川或者山谷的一侧。钢桥梁上部结构(20)桩帽(210)的钢管(211)使用圆形钢管或者矩形钢管。桩帽(210)在对钢桩(10)进行打桩作业时，需在接触桩帽(210)盖子(214)的的状态下进行，并且为了实现钢桩(10)的精密施工，其在施工过程中起到衬板的作用，而在完成钢桩(10)作业之后，在桩帽(210)上侧盖上盖子(214)，使钢桥梁上部结构(20)在钢桩(10)上部得到支撑。

第3阶段是对钢桩(10)进行施工的阶段，在解除钢桥梁上部结构(20)的桩帽(210)盖子(214)的状态下，在桩帽(210)钢管(211)的内侧插入钢桩(10)并进行打桩作业。钢桩(10)可使用圆形钢管钢桩或者H型钢桩，通过桩帽(210)，以一定的距离打到设计上的准确位置。

第4阶段是钢管(211)的上侧与盖子(214)相连的阶段，在这个阶段，对已完成打桩作业的钢桩(10)进行切割桩头作业，之后用螺栓或者焊接的方式将盖子(214)与边框(212)的上侧连接。这时，又在钢管(211)的侧面生成孔位，将螺母(217)焊接在所述孔位对应的位置上，在螺母(217)中插入螺栓(218)进行缔结，使桩帽(210)和钢桩(10)更加牢固地结合固定在一起。

第5阶段是设置新钢桥梁上部结构(20)的阶段，在此阶段，在已施工的钢桥梁上部结构(20)的前方连接新的钢桥梁上部结构(20)。若新的钢桥梁上部结构(20)的跨度长较小，钢桥梁上部结构(20)不需要设置额外的装置，只需使用螺栓及螺母就能使I型梁(230)的梁上翼缘、梁下翼缘及腹板相连接。若跨度长较大，需使用桥梁连接装置(30)对已设置的钢桥梁上部结构(20)和新设置的钢桥梁上部结构(20)的连接支点前后进行固定，之后再利用连接钢板、螺栓及螺母相互连接。桥梁连接装置(30)可根据I型梁(230)的不同连接条件，形成多样的结构。

第6阶段是对钢桩(10)进行施工的阶段，在解除钢桥梁上部结构(20)的桩帽(210)盖子(214)的状态下，在桩帽(210)钢管(211)的内侧插入钢桩(10)并进行打桩作业。

第7阶段是钢桥梁上部结构(20)钢管(211)的上侧与盖子(214)相连的阶段，在这个阶段，对已完成打桩作业的钢桩(10)进行切割桩头作业，之后用螺栓或者焊接的方式将盖子(214)与边框(212)的上侧连接。这时，又在钢管(211)的侧面生成孔位，将螺母(217)焊接在所述孔位对应的位置上，在螺母(217)中插入螺栓(218)进行缔结，使桩帽(210)和钢桩(10)更加牢固地结合固定在一起。

在第5阶段使用桥梁连接装置(30)时，将钢桩(10)和桩帽(210)结合并固定好后，分离桥梁连接装置(30)，并以跨度为单位在I型桥梁(230)上部安置衬板(40)。并且反复实施所述第5到第7阶段(参照图12g及12h)，直至河川或山谷的另一侧完成施工(参照图12i)。

利用高桥梁上部结构(20)的钢桥的施工方法，在河川、海上、湖泊、山谷等地理条件恶劣的情况下，并且打桩机无法着陆的地形上，可在桥梁结构的上部逐一对钢桩(10)进行打桩，实现桥梁结构的施工。令钢桩(10)支撑住钢桥梁上部结构(20)后，在其上部安置衬板(40)或桥板，并以跨度为单位对桥梁结构进行施工，可简单便捷的实现桥梁的施工。并且，可在工厂或施工现场提前制作好钢桥梁上部结构(20)，即可根据施工阶段便捷的进行安装，因此它的经济效益及施工可行性都非常之高。

以上，构成本发明实施案例的全部组成要素在说明时，尽管可能将其记述为结合成一个，或者记述成结合运作，然而本发明也不会被这样的实施案例所限制。即，只要在本发明的目的范围以内，所有组成要素都选择性地结合成一个或一个以上，并结合在一起运作。并且，上述记载的“包括”，“构成”，“具有”等用语，若没有特别相悖的记载，意味着内含所对应的组成要素。因此并不是说将其他组成要素除外，而应该被解释为另外又包括其他组成要素。包括技术性，科学性词汇的所有用语，若没有特别说明，则与在有关本发明的技术领域上具有一定通识知识的人所理解的相关概念并无差别。与词典上定义的用语一样，对于通常使用的用语应该被理解为与有关技术的文章脉络相同的概念，若在本发明中没有明确定义，则不能将其过度地，夸张地解释，也不能按照其形式上的意义进行解释。

上述说明只是举例说明了本发明的技术思想，只要在该领域上，具有一定基础知识的人，在不脱离本发明的技术思想的前提下，都可参照实施案例进行多样的变化以及修正，继而创造出新的发明。在本发明中揭示的实施案例不是为了限定技术思想，而是为了进行说明，因此，本发明的技术思想范围并不被这样的实施案例所限制。本发明的保护要求需要通过下述权利要求进行解释，与此在同一范围内的所有技术思想都包括在本发明的权利要求中。

总之，以上就是本发明的各个技术要点，尽管以上结合附图对本发明的各实施例进行了描述，但本发明不限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以得出多种相似的启示和变通，并作出相应的简单变化与修改，类似于这样的变换均落入本发明的保护范围之内。