本发明涉及建筑工程技术领域,具体地,涉及一种桁板混合拼接梁结构。
背景技术:
随着现代战时军事工程的发展,为适应战场和施工现场的多变复杂环境,提高机动效率和工作效率,军事桥梁和起重机梁的快速拼接已成为迫切需要。
现有的军事桥梁采用的是桁架结构为支撑,在桁架最上层的上弦杆上铺设板作为桥面的方式。这种形式的桥梁机动性能较差,无法在战争中适应多变的环境,无法在战争的紧急关头快速有效的搭建军事桥梁,从而为军队的调动和后勤保障提供道路。
现有的起重机梁主要采用焊接的连接方式,为满足客户需求,不同吨位的起重机梁都要在设计验算后再进行焊接,均需个性化设计,很难实现批量化和模块化生产。
此外,钢结构和常用的钢结构形式的主要特点如下:钢结构具有自重轻,强度高,力学性能稳定,结构构件截面小,自重轻,故运输和架设较为方便。常用的钢结构形式有板梁结构和桁架结构。板梁结构长度和宽度尺寸较大,而厚度较小;桁架结构杆件尺寸较大,而截面尺寸较小。板梁结构自重较大,制造方便;桁架结构自重小,但工艺复杂。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种桁板混合拼接梁结构。其基本单元可进行预制。基本单元可由平面桁架结构做骨架,用板焊接在桁架表面增强后形成平面桁板混合结构,多个这样的平面结构可直接或在平面扩展后,通过弦杆用螺栓连接形成空间承力梁结构;基本单元也可由空间桁架做骨架,在各面焊接带螺栓孔的钢板,用螺栓连接形成空间承力结构。
进一步的,基本单元结构形式采用桁板混合结构。
进一步的,基本单元的长、宽、高生产参数遵照规定的优先数。
进一步的,基本单元的腹杆焊接形式和腹杆角度可随实际情况进行变化。
进一步的,基本单元中,腹杆和弦杆的材料采用型钢,可选用角钢、方钢或钢管等种类。
利用基本单元,可应对不同的需求进行多样组合,拼接形成不同高度、不同宽度、不同长度的梁结构形式。
进一步的,可按设计尺寸对型钢进行加工后,在生产车间对基本单元内部进行焊接。
进一步的,在各个基本单元连接处,进行统一化高精度定位打孔,便于之后进行各个基本单元螺栓连接。
进一步的,螺栓连接采用高精度螺栓连接。
通过上述技术方案,通过简单的方法,即可在桥梁搭建或起重机使用现场,快速拼接出多种形式的梁结构。
本方案采用的桁板混合结构综合了桁架结构和板梁结构的优点。板提高了桁架的刚度和强度,桁架提高了板的局部稳定性。综合而言,桁板混合结构的力学性能,在相同材料用量条件下,可以达到或超过两者各自承力之和。而且,混合结构的承载能力可达到单一桁架结构和板梁结构承载能力的数量和,材料性能可得到充分利用。
本方案采用的拼接形式,既使结构在生产车间的加工批量化变得容易,又使结构在安装现场的实施规范化变得可行。基本单元制造和基本单元拼接,二者时间安排上有效分离,功能衔接上有机统一,大大增强了运输方便性,丰富了组合机动性,提高了安装时效性。
本方案采用的螺栓连接方式,安全可靠,拆装方便,适用于军队或工厂多人同时作业,可有效缩短拼接安装或拆卸总时间。
同时,由于钢结构本身优良的的性能,可反复拆装,多次重复使用,利用率高,桥梁具有很高的安全可靠性。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明所述的一种桁板混合拼接梁结构的一种基本单元示意图。
图2是本发明所述的一种基本单元中长板的连接方式示意图。
图3是本发明所述的一种基本单元中方板的连接方式示意图。
图4是本发明所述的由一种基本单元连接形成的桁板混合拼接梁结构示意图。
附图标记说明:
1.上盖板2.下盖板3.左方板 4.右方板
5.桁架结构6.连接板7.长板螺栓孔
8.方板螺栓孔9.基本单元10.单元连接。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
本发明提供一种桁板混合拼接梁结构,它的一种基本单元如图1所示。基本单元由桁架结构5做骨架,在桁架结构5上下和前后外围焊接四块如图2所示的长板(上盖板1、下盖板2以及图中未标出的前、后盖板),在桁架结构5的两端焊接如图3所示的两块方板(左方板4、右方板5)。图1中连接板6起连接作用。如图2、图3所示,基本单元间通过螺栓连接形成军事桥梁或起重机梁。图4为36个基本单元连接形成的2×2×9的桁板混合钢结构拼接梁的示意图。
本发明提供的桁板混合结构,材料性能可得到充分利用,现用以下推导进行具体说明。
σ=M/W≤[σ]。
式中,σ为梁跨中所受应力,M为梁跨中弯矩值,W为梁的抗弯截面系数,[σ]为钢材的许用应力值。
W=2I/h 。
式中,W为梁的抗弯截面系数,I为梁的惯性矩。
M =PL2/4 。
式中,P为跨中承载能力,L为梁的长度。
上述三式联立可得如下式子。
P=4W [σ]/ L2。
本发明所述的以桁架为骨架且用板加强的混合结构梁,其长度与相应的桁架结构和板梁结构相同,所以式中梁的长度L为定值。又因为许用应力也为定值,故有以下关系。
P∝W 。
即本发明提供的结构的承载能力与抗弯截面系数成正比。又知混合结构的抗弯截面系数为桁架结构和板梁结构2种单一结构抗弯截面系数的数量和。因此,故本发明提供的桁板混合结构的承载能力是桁架结构和板梁结构2种单一结构承载能力的数量和,材料性能可得到充分利用。
此外,通过此桁板混合钢结构拼接梁,其尺寸可取不同优先数和桁架结构可选用角钢、方钢或钢管等种类,对不同场合的应用灵活性较强。
在生产车间对基本单元内部进行焊接,在各个基本单元连接处,进行统一化高精度定位打孔,便于之后进行各个基本单元在图2、图3所示的长板螺栓孔7、方板螺栓孔8处进行螺栓连接。通过上述技术方案,通过简单的方法,即可在桥梁搭建或起重机使用现场,快速组合出多种形式的梁结构。
总体而言,本方案采用的板梁混合结构综合了桁架结构和板梁结构的优点。板提高了桁架的刚度和强度,桁架提高了板的局部稳定性。结构的力学性能,包括刚度强度稳定性,较常用的桁架结构或板梁结构有大幅提高。
同时,本方案采用的拼接形式,既使结构在生产车间的加工批量化变得容易,又使结构在安装现场的实施规范化变得可行。基本单元制造和基本单元组合,二者时间安排上有效分离,功能衔接上有机统一,大大增强了运输方便性,丰富了组合机动性,提高了安装时效性亦可反复拆装,多次重复使用,利用率高。
以上结合附图详细描述了本发明的实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。