本发明涉及一种桥梁结构，特别是一种装配式金属桥梁结构。
背景技术
现有的桥梁基本都是采用现浇筑构件拼接形成，或者是采用预制构件和现浇筑构件组合拼接形成，并非100%预制，导致安装速度慢，费时费力，且安装成本和人工成本较高。
现有桥梁的桥墩和主梁之间要么固定连接，要么活动连接，来消除热胀冷缩产生的应力，但是却不能转动连接，即不能实现桥体的转向，一旦未来需要桥体进行转向满足交通需求，就需要拆掉部分桥体重新建设，耗钱耗时耗力。
现有的桥体均采用混凝土预制或钢结构预制梁，路面板大多采用混凝土现浇于梁单元上方。这种结构存在自重大、工期长、寿命短、存在安全隐患等缺点，因为混凝土受到环境影响后，力学性能大大降低，很容易产生断裂，且混凝土不能预测和计算其使用寿命，安全系数非常低。
现有的桥体本身自重大，不便于多层架设，而且基础载荷自重大，大大提高成本。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种高质量，高工效，低成本，减小应力，桥体可转向的装配式金属桥梁结构。
本发明的技术方案是：一种装配式金属桥梁结构，包括桥墩、主梁、次梁和路板，所述主梁、次梁和路板为预制金属板体；所述桥墩通过连接部与主梁活动连接。
上述方案具有以下优点：（1）主梁、次梁和路板均为预制金属板体，即整个桥体为100%工厂预制，现场安装快速方便，大大节约安装成本和人工成本；（2）采用金属板体，相对于混凝土而言，能够被检测，即可以预测和计算其使用寿命，若力学性能降低至不能满足设计要求时，可随时更换，而且无需全部更换，只需更换不满足要求的那块即可，简单快捷，不会影响交通运行；（3）桥体全部采用预制金属板体，无需安装脚手架，操作人员可在刚建成的桥面上进行下一工序的安装即可。
进一步，所述桥墩通过第一连接部与一主梁转动连接，桥墩通过第二连接部与另一主梁滑动连接。这样，主梁可绕第一连接部转动，从而实现桥体的转向；通过滑动连接，能够使主梁的膨胀应力得到释放。
进一步，所述第一连接部包括主梁轴，所述桥墩通过墩梁座与主梁轴连接，主梁通过主梁座与主梁轴转动连接。本发明中，桥墩连接墩梁座，主梁连接主梁座，而墩梁座和主梁座共同连接主梁轴，且主梁座可绕主梁轴转动，实现桥体转向。墩梁座和主梁座可以间隔设置或者交错设置。一个主梁轴上可设置多个墩梁座和主梁座。主梁轴、主梁座和墩梁座为筒状结构，使主梁轴套设于主梁座和墩梁座内，这种结构连接强度大，稳定性高，连接接触面大，抗压能力强，且安装速度快。
本发明的墩梁座可以在工厂预制于桥墩上，主梁座可以在工厂预制于主梁上，在现场安装时，只需将主梁轴套设于墩梁座和主梁座内，再对主梁轴与桥墩进行连接即可，安装快速方便。墩梁座与桥墩之间以及主梁座与主梁之间通过焊接或螺栓连接成一体。
进一步，所述桥墩通过连接体与第一连接部和第二连接部连接。第一连接部和第二连接部可以直接与桥墩连接，也可以通过连接体连接。连接体优选为板状结构，可以是直板或弯折板，可以是一块板，也可以由多个板组成。
进一步，所述第二连接部包括膨胀座，膨胀座通过连接体与桥墩连接，膨胀座上设有滑孔，主梁通过固定件穿过滑孔与膨胀座滑动连接。这样，可防止主梁因热胀冷缩而造成整体结构性能的变化。
进一步，所述桥墩的两侧固定有墩梁撑，墩梁撑与主梁滑动连接。墩梁撑可在工厂预制于桥墩上，也可以在现场安装至桥墩上。墩梁撑与主梁滑动连接，使主梁的膨胀应力得到释放。
进一步，所述墩梁撑通过膨胀托与主梁连接，主梁能够沿膨胀托摩擦滑动。桥墩两侧的墩梁撑可共用一个膨胀托，也可以单独设置膨胀托。桥墩与桥墩之间可共用一个膨胀托，也可单独设置膨胀托。膨胀托与主梁接触的那一面为平面，以减小主梁滑动的摩擦力。
进一步，所述路板上设有膨胀缝，膨胀缝上设有膨胀接头。膨胀缝可防止路板因热胀冷缩产生变形而影响整体结构性能。膨胀接头主要有以下作用：①防止膨胀缝内进水；②起到加固作用；③防止膨胀缝内的填充物因为路板热胀冷缩而移位；④保持路面平整，避免车辆经过膨胀缝时损坏轮胎。
进一步，所述膨胀缝的下侧设有次梁，所述膨胀缝一侧的路板与次梁固定连接，膨胀缝另一侧的路板与次梁活动连接。这样，通过活动连接，使得路板能够沿次梁移动。
进一步，所述路板在转弯处至少一侧为斜面或弧面，从而便于路板转弯。
进一步，所述主梁与路板之间设有加强板，且加强板设于次梁上。现有技术中，主梁一般只与次梁连接，而不与路板连接，而本发明将主梁通过加强板与路板连接，一方面，起到排水作用；另一方面，能够对未被路板覆盖的次梁区域进行加固，提高强度。
进一步，所述桥墩及桥墩地基的结构按2~30层桥梁载荷设置。由于任何人都无法准确预见未来交通需求，本发明将桥墩及桥墩地基按照多层桥梁载荷设置，能大大方便以后对桥梁的加层设计，且成本增加不大。优选地，桥墩及桥墩地基的结构按4层桥梁载荷设置。
进一步，所述桥墩的顶部设有吊机，通过吊机吊装桥梁构件。相比现有技术在地面设置吊机而言，具有以下优点：（1）无需地面机械设备辅助，不占用地面空间；（2）无需搭建脚手架、塔吊等辅助设施；（3）施工无需占用原有车道，不妨碍原道路通车。
进一步，所述主梁、次梁和路板均为预制金属板体，材质为不锈钢、碳钢、合金钢等。优选为不锈钢，一方面寿命接近永久；另一方面，不锈钢极具韧性，能够消除地震、地陷和疲劳老化威胁；且不锈钢的结构性能可以被检测，即受到环境影响后，能够预测和计算使用寿命，及时维修和更换，大大提高安全系数。
优选地，所述主梁、次梁和路板均由芯板制成，芯板包括第一面板、第二面板和设于两面板之间的夹芯层，夹芯层包括设于两面板之间的若干个空心管或瓦楞板等，芯板四周封闭。空心管的截面形状可以是圆形、椭圆形或n边形，n≥3，也可以是其他异形管。其中，空心管上设有翻边，翻边为设于空心管上的接触面，用于与面板连接，以增大空心管与面板之间的接触面积，进而提高连接强度。芯板的具体结构可参见申请人之前提交的一系列芯板专利，如申请号为pct/cn2017/103301、2017100693117、2017100696863等专利。
本发明的有益效果：
（1）主梁可以绕主梁轴转动，实现桥体转向；
（2）主梁通过膨胀座实现滑动连接，使主梁的膨胀应力得到释放；
（3）墩梁座和主梁座交错设置，并通过主梁轴串接在一起，连接接触面大，连接结构
稳定；
（4）墩梁座和墩梁撑均可在工厂预制于桥墩上，主梁座在工厂预制于主梁上，在现场安装时，只需将主梁轴套设于墩梁座和主梁座内，再对主梁轴与桥墩进行连接即可，安装快速方便，大大节约安装成本和人工成本；
（5）100%工厂预制，现场螺栓安装，大大缩短工期，实现高质量、高工效、低成本；
（6）主梁、次梁和路板均采用芯板制成，一方面重量极轻，例如整个桥体每平方米可达0.4吨重，不到传统技术的十分之一；由于重量轻，便于多层架设，且可事后根据交通容量增大而额外加设；由于重量轻，基础载荷比传统大大降低；另一方面，采用芯板刚度极高，易于实现大跨径（墩距），显著减少土地占用，减少征地费且保护生态；
（7）采用芯板，其结构性能可以被检测，即受到环境影响后，能够预测和计算使用寿命，及时维修和更换，大大提高安全系数；
（8）采用金属芯板，如不锈钢材质，一方面寿命接近永久；另一方面，不锈钢极具韧性，能够消除地震、地陷和疲劳老化威胁；
（9）路板采用带混凝土的芯板，能够提高芯板的整体抗疲劳性能，降低震动和噪音。
本发明中，只要有支撑墩作为承重的路桥结构都在本申请的保护范围内，适用对象可以是但不限于：
1）各类架空的高速公路——由于架空，几乎不占用土地；
2）各类市区高架路——工期极短，每月可交付1公里；
3）跨江跨海大桥、盘山公路——由于结构轻，基础或悬索造价低且施工难度低；再加上可利用刚建成的桥面作材料输送通道，不需额外建临时通道工程，大幅省钱省时；
4）道路扩容——可在既有道路、高架桥上加设一层或多层高架桥，无需脚手架，不占原道路，不干扰原道路通车；
5）路桥辅助设施，如高速公路立体服务区、立体停车场；
6）公路/铁路两用桥，如各类轨道交通的路基、立体列车站等；
7）架空的真空隧道。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1主梁转动连接的结构示意图；
图3为本发明实施例1主梁滑动连接的结构示意图；
图4为本发明实施例1主梁转动示意图；
图5为本发明实施例2的结构示意图；
图6为本发明实施例4的结构示意图；
图7为本发明实施例6的结构示意图；
图8为本发明实施例7的结构示意图；
图9为本发明实施例10的结构示意图；
图10为本发明实施例11的结构示意图；
图11为本发明实施例12的结构示意图；
图12为本发明实施例15的结构示意图；
图13为本发明实施例16的结构示意图；
图14为本发明实施例17主梁的结构示意图；
图15为本发明实施例17次梁的结构示意图。
附图标识：
1.桥墩；2.主梁；3(3').次梁；4.路板；5.主梁轴；6.膨胀座；7.墩梁撑；8.加强板；9.混凝土；10.膨胀缝；
11.墩梁座；12.弯折板；13.底部法兰；14.桥墩地基；15.顶部法兰；21.主梁座；22.螺套；31.螺座；32.螺栓；33.横杆；34.竖杆；35.斜杆；61.滑孔；62.连接销；71(71').膨胀托；91.锚栓；101.膨胀接头；102.沥青层；103.吊机；
1031.塔座；1032.塔帽；1033.吊臂；1034.平衡臂；1035.配重；1036.回转节。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1~图4所示：一种装配式金属桥梁结构，包括桥墩1、主梁2、次梁3和路板4，桥墩1通过弯折板12分别与主梁轴5和膨胀座6固定连接，连接方式可以是焊接或螺接等。主梁2、次梁3和路板4均为工厂预制模块化结构。
主梁2上连接至少两个主梁座21，桥墩1上连接至少两个墩梁座11，且主梁座21、墩梁座11和主梁轴5均为套筒结构，当将桥墩1与一主梁2进行连接时，相邻墩梁座11之间间隔设置，相邻墩梁座11之间用于放置主梁座21，即墩梁座11与主梁座21交错设置，之后再将主梁轴5插入墩梁座11和主梁座21内，并将主梁轴5固定于弯折板12上。主梁轴5将墩梁座11和主梁座21串接在一起，且主梁座21的筒体能够绕主梁轴5的筒体转动。此外，将主梁座21设于墩梁座11之间，墩梁座11对主梁座21可起到限位作用。
本实施例中，墩梁座11在工厂预制于桥墩1上，主梁座21在工厂预制于主梁2上，在现场安装时，只需将主梁轴5套设于墩梁座11和主梁座21内，再对主梁轴5与桥墩1进行固定连接即可，安装快速方便。
本实施例中，膨胀座6的前后两侧板体上均开设有多个滑孔61，主梁2上开设有与滑孔位置相对应的孔，通过连接栓或者连接销62依次穿过主梁2的孔和滑孔61进行连接固定，且主梁2可沿滑孔61进行移动。
本实施例中，桥墩1的两侧固定有墩梁撑7，墩梁撑7可在工厂预制于桥墩1上，也可以在现场安装至桥墩1上。墩梁撑7通过膨胀托71与主梁2连接，使主梁2能够沿膨胀托71摩擦滑动。桥墩1两侧的墩梁撑7均连接同一个膨胀托71，本实施例的膨胀托71为槽钢结构，膨胀托71与主梁2接触的那一面为平面。
本实施例的主梁为工厂预制金属板，一个桥墩连接两块主梁，一主梁与桥墩转动连接，另一主梁与桥墩滑动连接。当后期需要桥体转向时，只需将所需转向的那一位置处或几个位置处的主梁沿主梁轴转出即可，这样就可以在原有桥墩和主梁的基础上沿转向位置继续搭接其他桥墩、主梁、次梁和路板，从而无需再另外重新建设桥体，大大降低成本，省时省力，且节约占地面积。
本实施例中，主梁、次梁和路板均为不锈钢材质。
实施例2
如图1和图5所示：在实施例1的基础之上，将次梁3与主梁2进行连接，例如：在次梁3上预设有螺座31，主梁2上预设有螺套22，主梁3通过螺栓32、螺套22、螺座31与次梁3固定连接。
实施例3
在实施例2的基础之上，路板与次梁连接，连接方式可以是焊接或螺接。
实施例4
如图6所示：在实施例2的基础之上，主梁2与路板4之间设有加强板8，且加强板8设于未被路板覆盖的次梁区域处。该加强板8为槽型板或者l型板，一方面，起到排水作用；另一方面，能够对未被路板覆盖的次梁区域进行加固，提高强度。
实施例5
主梁、路板和次梁均由芯板制成，芯板的具体结构和材质可参见申请人之前提交的一系列芯板专利，如申请号为pct/cn2017/103301、2017100693117、2017100696863、2016109674460等专利，本实施例的芯板可以是这些专利中的任意一种结构和材质。
实施例6
如图7所示：与实施例5的区别在于，路板由芯板制成，且芯板内筑有混凝土9，混凝土9通过加强筋加固。在芯板内筑有混凝土9，能够提高芯板的整体抗疲劳性能，降低震动和噪音，并且能够避免芯板内的夹芯层产生损坏。
实施例7
如图8所示：路板由带混凝土9的芯板制成，芯板的第一面板和第二面板上设有位置相对的孔，在混凝土未凝固的时候通过孔加入锚栓91，待混凝土9凝固后，锚栓91被混凝土9固定。当路板4与次梁3连接时，通过在锚栓91的一端进行电阻焊，使得锚栓91的另一端与次梁3连接固定，从而实现路板4与次梁3的连接。
路板上设有沥青层102。
实施例8
路板可以转弯，转弯处的路板的一侧面为斜面，通过两块路板的斜面相连接，实现转弯。
实施例9
与实施例8的区别在与，转弯处的路板的为弧形板。
实施例10
如图9所示：路板上设有沥青层102。路板4和沥青层102上同时设有膨胀缝10，膨胀缝10上设有膨胀接头101，膨胀接头101优选为z型板，z型板的上端将膨胀缝10遮挡，且上端与膨胀缝一侧的路板4连接，z型板的下端与膨胀缝10另一侧的路板4连接，z型板的其余部分设于膨胀缝10内。膨胀缝10内设有填充物，通过z型板能够防止膨胀缝内的填充物因为路板热胀冷缩而移位。
实施例11
如图10所示：在实施例10的基础之上，膨胀缝10的下侧也设有次梁3'，膨胀缝10一侧的路板与次梁3'固定连接，固定连接优选实施例7的连接方式；膨胀缝10另一侧的路板4与次梁3'活动连接。活动连接方式也可通过膨胀托71'实现。
其中膨胀托71'与实施例1中的膨胀托71结构不同。
实施例12
如图11所示：桥墩1的底部设有底部法兰13，桥墩1通过底部法兰13与桥墩地基14连接。桥墩地基14为不锈钢筋混凝土。当然，桥墩还可通过焊接或者螺栓组件与桥墩地基连接。
实施例13
如图3所示：桥墩1的顶部设有顶部法兰15，用于连接其他桥墩或者吊机。当然，桥墩还可通过焊接或者螺栓组件与其他桥墩或者吊机连接。
实施例14
桥墩及桥墩地基的结构按4层桥梁载荷设置，以方便后期加层。
实施例15
如图12所示：在实施例13和14的基础之上，本实施例的桥梁实现多层架设时，底部桥墩1上可再加设多根桥墩，每层桥墩上分别安装主梁2、次梁3和路板4，从而形成多层桥梁。
实施例16
如图13所示：桥墩1的顶部安装有吊机103，用于桥梁构件的现场吊装。吊机1包括塔座1031和塔帽1032，塔帽1032上设有吊臂1033、平衡臂1034和配重1035，塔座1031与塔帽1032之间设有回转节1036，用于转动方向；塔座的下部设有用于连接桥墩的连接部，连接部可以是法兰或设于塔座上的螺纹孔。桥墩可通过法兰或螺栓组件与吊机连接。
其中，吊机被吊装的方式可以是：先将吊机本体吊至桥墩上，再将配重吊至吊机本体上；又或者是吊机本体与配重整体吊装。
下面对吊装方法进行举例说明：
第一种方案包括以下步骤：
s101：先安装两根桥墩，第一根桥墩通过其他塔吊吊至目标位置固定；
s102：该塔吊再将第一吊机吊至第一根桥墩顶部固定；
s103：通过第一吊机将第二根桥墩安装至目标位置固定；
s104：通过第一吊机将第二吊机吊至第二根桥墩顶部固定。
s105：通过第一吊机和/或第二吊机将第三根和第四根桥墩吊至目标位置固定，待四根桥墩固定后，再安装后续的桥体构件。
第二种方案包括以下步骤：
s111：在桥的起点位置附件设有搭建平台，通过其他塔吊将第一吊机吊至搭建平台上；
s112：通过第一吊机将第一根和第二根桥墩吊至目标位置固定，并将第二吊机吊至其中一根桥墩上；或者通过第一吊机将第一根桥墩吊至目标位置固定，再通过第一吊机将第二吊机吊至第一桥墩上，再通过第二吊机将第二根桥墩吊至目标位置固定等，此处吊装次序不作具体限定；
s113：通过第二吊机将第一吊机吊至一根桥墩上固定。
后续操作同第一种方案，此处不再赘述。
此外，如果搭建平台也作为桥梁承重体时，可先吊装两根桥墩，再安装后续的桥体构件，无需吊装四根桥墩。
两个吊机可以交叉工作，也可以独立工作。
实施例17
如图14和图15所示：与实施例5的区别在于，主梁2和次梁3均由桁架结构制成，包括由横杆33和竖杆34组成的框架，框架内连接由斜杆35，斜杆35可拼接成波浪形、多边形等。主梁2上预设有螺套22，次梁上预设有螺座31，主梁2通过螺栓、螺套22和螺座31与次梁3固定连接。