模数式铰接预制拼装桁架组合梁结构

1.本发明涉及桁架组合梁桥技术领域，特别是涉及模数式铰接预制拼装桁架组合梁结构。


背景技术：

2.桁架杆件依托于其自重较轻、受力明确、易于拼装等自身优势，在桥梁工程中应用广泛。然而在如说明书附图中图1所示的传统桁架组合梁中，桁架杆件直接穿插到混凝土桥面板中，与混凝土桥面板浇筑成一个整体，这使得混凝土桥面板与桁架杆件形成固定端约束。因两者刚度差异较大，在车辆荷载的往复作用下易在桁架杆件与混凝土桥面板板交接位置处产生疲劳开裂，使得桥面板内部长期暴露于腐蚀环境的风险增大，严重者直接影响桥梁结构的安全性。
3.因此，亟需设计模数式铰接预制拼装桁架组合梁结构，用以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供模数式铰接预制拼装桁架组合梁结构，包括，主桁杆；
5.面板组件，所述面板组件设置有若干个，若干所述面板组件沿纵桥向设置；所述面板组件下方沿横桥向间隔设置有若干所述主桁杆，沿纵桥向相邻的两所述主桁杆铰接；所述面板组件上开设有若干接缝，若干所述接缝将所述面板组件分割成第一面板和第二面板，且所述第一面板和第二面板下方均至少设置有两所述主桁杆；
6.纵桥向支撑组件，若干所述主桁杆顶端均铰接有所述纵桥向支撑组件，所述纵桥向支撑组件顶端与所述第一面板、第二面板底端铰接，且沿纵桥向相邻的两所述纵桥向支撑组件通过连接件铰接；
7.横桥向支撑组件，任意相邻两所述主桁杆之间均设置有所述横桥向支撑组件，所述横桥向支撑组件两端分别与相邻所述主桁杆铰接，所述横桥向支撑组件顶端与所述第一面板、第二面板铰接；
8.接缝连接件，相邻所述第一面板和第二面板、相邻两所述第一面板以及相邻两所述第二面板之间均通过所述接缝连接件连接。
9.优选的，所述纵桥向支撑组件包括至少两个第一纵桥向桁杆，两所述第一纵桥向桁杆之间均设置有第二纵桥向桁杆，所述第一纵桥向桁杆与所述第一面板、所述第二面板铰接，所述第二纵桥向桁杆的底端与一相邻所述第一纵桥向桁杆底端铰接，所述第二纵桥向桁杆的顶端与另一相邻所述第一纵桥向桁杆顶端铰接；位于纵桥向相邻两所述主桁杆铰接点两侧的所述第一纵桥向桁杆通过所述连接件铰接。
10.优选的，所述连接件包括所述第二纵桥向桁杆和第三纵桥向桁杆，所述第二纵桥向桁杆的一端与位于相邻两所述主桁杆铰接点一侧的所述第一纵桥向桁杆顶端铰接，所述第二纵桥向桁杆的另一端与位于相邻两所述主桁杆铰接点另一侧的所述第一纵桥向桁杆底端铰接；所述第三纵桥向桁杆的两端分别与该两所述第二纵桥向桁杆的顶端铰接。
11.优选的，所述横桥向支撑组件包括第一横桥向桁杆、第二横桥向桁杆和第三横桥向桁杆，相邻两所述主桁杆之间设置有所述第三横桥向桁杆，所述第三横桥向桁杆的两端分别与相邻两所述主桁杆铰接，所述第三横桥向桁杆的两端分别铰接有所述第一横桥向桁杆和所述第二横桥向桁杆，所述第一横桥向桁杆末端和所述第二横桥向桁杆末端与所述第一面板、所述第二面板底端铰接，且所述第一横桥向桁杆末端和所述第二横桥向桁杆末端铰接。
12.优选的，所述第一面板和所述第二面板底端均固接有若干铰耳，所述第一纵桥向桁杆、所述第二纵桥向桁杆、所述第三纵桥向桁杆、所述第一横桥向桁杆和所述第二横桥向桁杆均通过销轴与所述铰耳铰接。
13.优选的，位于横桥向两边侧的所述主桁杆顶端和内侧均固接有铰耳，位于横桥向中部的所述主桁杆顶端和两侧均固接有铰耳，所述第一横桥向桁杆、第二横桥向桁杆、第三横桥向桁杆、第一纵桥向桁杆和所述第二纵桥向桁杆均通过销轴与所述铰耳铰接。
14.优选的，所述接缝开设在所述横桥向支撑组件和与所述横桥向支撑组件相邻的所述纵桥向支撑组件之间。
15.优选的，所述接缝连接件为湿接缝。
16.本发明公开了以下技术效果：
17.1、本发明通过销轴在桁架杆件与预制混凝土桥面板之间形成可靠连接，释放了过强的约束，避免了混凝土桥面板在车辆荷载的往复作用下因桁架杆与混凝土刚度差异较大导致的混凝土桥面板的疲劳开裂问题。
18.2、本发明杆件均为标准化薄壁杆件，不仅在顺桥向能够实现桁架杆件的快速拼装，在横桥向也可拼装成多种宽度截面形式的桁架桥梁，只需对混凝土桥面板依据现场实际情况进行合理分块，并确定架设方案，按一定尺寸布置预埋铰耳来预制混凝土桥面板，能够实现超宽桥梁的快速化施工。
19.3、本发明通过在各预制混凝土桥面板之间现场浇筑多道混凝土湿接缝段，避免了大体积混凝土在现场浇筑过程中因收缩徐变带来的开裂问题。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为传统桁架组合梁纵桥向立面图；
22.图2为模数式铰接预制拼装桁架组合梁结构的轴测图；
23.图3为中梁桁架杆件拼装布置图；
24.图4为一边侧桁架杆件拼装布置图；
25.图5为纵桥向装配立面图；
26.图6为中部纵桥向装配杆件布置图；
27.图7为一边部桥向装配杆件布置图；
28.图8为另一边部纵桥向装配杆件布置图；
29.图9为第一纵桥向桁杆的结构示意图；
30.图10为第二纵桥向桁杆的结构示意图；
31.图11为第三纵桥向桁杆的结构示意图；
32.图12为横桥向装配杆件布置图；
33.图13为第一横桥向桁杆的结构示意图；
34.图14为第二横桥向桁杆的结构示意图；
35.图15为第三横桥向桁杆的结构示意图；
36.图16为第一面板的结构示意图；
37.图17为第二面板的结构示意图；
38.图18为铰耳的结构示意图；
39.图19为销轴的结构示意图；
40.图20为横桥向立面图；
41.其中，1、第一面板；2、第二面板；3、主桁杆；4、第三横桥向桁杆；5、第一横桥向桁杆；6、湿接缝；7、第二横桥向桁杆；8、第二纵桥向桁杆；9、第一纵桥向桁杆；10、销轴；11、铰耳；12、第三纵桥向桁杆。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
44.参照图2-20，本发明提供模数式铰接预制拼装桁架组合梁结构，包括，
45.主桁杆3；
46.面板组件，面板组件设置有若干个，若干面板组件沿纵桥向设置；面板组件下方沿横桥向间隔设置有若干主桁杆3，沿纵桥向相邻的两主桁杆3铰接；面板组件上开设有若干接缝，若干接缝将面板组件分割成第一面板1和第二面板2，且第一面板1和第二面板2下方均至少设置有两主桁杆3；
47.纵桥向支撑组件，若干主桁杆3顶端均铰接有纵桥向支撑组件，纵桥向支撑组件顶端与第一面板1、第二面板2底端铰接，且沿纵桥向相邻的两纵桥向支撑组件通过连接件铰接；
48.横桥向支撑组件，任意相邻两主桁杆3之间均设置有横桥向支撑组件，横桥向支撑组件两端分别与相邻主桁杆3铰接，横桥向支撑组件顶端与第一面板1、第二面板2铰接；
49.接缝连接件，相邻第一面板1和第二面板2、相邻两第一面板1以及相邻两第二面板2之间均通过接缝连接件连接。
50.进一步的，第一面板1和第二面板2为混凝土板。
51.本发明整体均采用预制的方式在工厂预制好之后，再到现场进行安装，降低了施工难度，提高了施工效率。
52.进一步的，主桁杆3为主要承力件，主桁杆3的一端开设有凹向母口，主桁杆3的另一端固接有凸向子端，凹向母口以及凸向子端的中心位置开设有与销轴10相适配的通孔，主桁杆3的凹向母口与相邻主桁杆3的凸向子端通过销轴10铰接。
53.进一步的，纵桥向支撑组件包括至少两个第一纵桥向桁杆9，两第一纵桥向桁杆9之间均设置有第二纵桥向桁杆8，第一纵桥向桁杆9与第一面板1、第二面板2铰接，第二纵桥向桁杆8的底端与一相邻第一纵桥向桁杆9底端铰接，第二纵桥向桁杆8的顶端与另一相邻第一纵桥向桁杆9顶端铰接；位于纵桥向相邻两主桁杆3铰接点两侧的第一纵桥向桁杆9通过连接件铰接。
54.进一步的，第一纵桥向桁杆9两端均固接有凸向子端，并在两凸向子端的中心位置开设有通孔的主要传力构件；第二纵桥向桁杆8为两端均开设有凹向母口，并在两凹向母口的中心位置开设有通孔的主要传力构件；第三纵桥向桁杆12为两端部均开设有通孔的临时连接件。
55.进一步的，第一纵桥向桁杆9倾斜设置，且第一纵桥向桁杆9与第一面板1、第二面板2的铰接点靠近与之铰接的主桁杆3的凸向子端，第二纵桥向桁杆8的底端与靠近该凸向子端的第一纵桥向桁杆9底端铰接，第二纵桥向桁杆8的顶端与远离该凸向子端的第一纵桥向桁杆9顶端铰接，第一纵桥向桁杆9、第二纵桥向桁杆8的投影为稳定的三角形结构。
56.进一步的，连接件包括第二纵桥向桁杆8和第三纵桥向桁杆12，第二纵桥向桁杆8的一端与位于相邻两主桁杆3铰接点一侧的第一纵桥向桁杆9顶端铰接，第二纵桥向桁杆8的另一端与位于相邻两主桁杆3铰接点另一侧的第一纵桥向桁杆9底端铰接；第三纵桥向桁杆12的两端分别与该两第二纵桥向桁杆8的顶端铰接。
57.进一步的，第三纵桥向桁杆12为临时杆件，当湿接缝6浇筑完成之后拆除，第三纵桥向桁杆12的作用为避免在湿接缝6浇筑过程中发生失稳破坏。
58.进一步的，横桥向支撑组件包括第一横桥向桁杆5、第二横桥向桁杆7和第三横桥向桁杆4，相邻两主桁杆3之间设置有第三横桥向桁杆4，第三横桥向桁杆4的两端分别与相邻两主桁杆3铰接，第三横桥向桁杆4的两端分别铰接有第一横桥向桁杆5和第二横桥向桁杆7，第一横桥向桁杆5末端和第二横桥向桁杆7末端与第一面板1、第二面板2底端铰接，且第一横桥向桁杆5末端和第二横桥向桁杆7末端铰接。
59.进一步的，第一横桥向桁杆5、第二横桥向桁杆7和第三横桥向桁杆4围成一稳定的三角形结构。
60.进一步的，第一横桥向桁杆5为两端均固接有凸向子端，并在两凸向子端的中心位置开设有通孔的次要传力构件；第二横桥向桁杆7为两端开设有凹向母口，并在两凹向母口的中心位置开设有通孔的次要传力构件；第三横桥向桁杆4为一端开设有凹向母口，另一端固接有凸向子端，并在凹向母口以及凸向子端的中心位置开设有通孔的次要传力构件。
61.进一步的，由于凹向母口和凸向子端的限制，横桥向支撑组件在拼装过程中，先装配第一横桥向桁杆5，再装配第三横桥向桁杆4，最后装配第二横桥向桁杆7。
62.进一步的，第一面板1和第二面板2底端均固接有若干铰耳11，第一纵桥向桁杆9、第二纵桥向桁杆8、第三纵桥向桁杆12、第一横桥向桁杆5和第二横桥向桁杆7均通过销轴10与铰耳11铰接。
63.进一步的，铰耳11通过浇筑的方式固定在第一面板1和第二面板2上。
64.进一步的，位于横桥向两边侧的主桁杆3顶端和内侧均固接有铰耳11，位于横桥向中部的主桁杆3顶端和两侧均固接有铰耳11，第一横桥向桁杆5、第二横桥向桁杆7、第三横桥向桁杆4、第一纵桥向桁杆9和第二纵桥向桁杆8均通过销轴10与铰耳11铰接。
65.进一步的，铰耳11通过焊接的方式固定在主桁杆3上。
66.进一步的，接缝开设在横桥向支撑组件和与横桥向支撑组件相邻的纵桥向支撑组件之间。
67.进一步的，接缝连接件为湿接缝6，相邻第一面板1和第二面板2、相邻两第一面板1以及相邻两第二面板2之间的接缝处采用湿接缝6连接。设置多道湿接缝6，避免了大体积混凝土在现场浇筑过程中因收缩徐变带来的开裂问题。
68.进一步的，本发明模数式铰接预制拼装桁架组合梁结构的施工工序：
69.步骤一、依据现场实际情况对全截面桥梁进行合理分块，并在工厂预制各面板以及各杆件；
70.步骤二、在施工现场对面板及杆件进行装配形成如图3、图4所示的独立装配体；
71.步骤三、如图5所示，将装配体进行纵桥向吊装，并将纵桥向吊装就位后的两相邻装配体通过连接件连接；
72.步骤四、如图20所示，将纵桥向吊装好后的装配体进行横桥向拼装，在两相邻装配体之间完善横桥向支撑组件，使得横桥向连接成一整体；
73.步骤五、浇筑湿接缝6；
74.步骤六、待湿接缝6完全硬化之后，拆除连接件中的第三纵桥向桁杆12；
75.步骤七、完成施工。
76.进一步的，在进行横桥向拼装时，如图20所示，图中填充有点阵的杆件为在两相邻装配体之间需要完善拼装的杆件。
77.在确定好桥梁截面宽度后，需依据现场实际情况对全截面桥梁进行合理分块，并制定相应的架设方案，同时对分块后的第一面板1和第二面板2按一定尺寸预埋铰耳11，铰耳11在一端预埋在第一面板1、第二面板2中，使得铰耳11与混凝土桥面板为一整体，在另一端中心位置开设通孔，使得各桁架杆件能在销轴10作用下与混凝土桥面板形成可靠连接，并避免了桁架杆件与混凝土桥面板之间的固定连接，将各个桁架杆件通过铰接的方式连接，完成对桥梁主体的架设，架设完成之后第一面板1和第二面板2、相邻两第一面板1以及相邻两第二面板2之间的接缝处浇混凝土带，最终实现桥梁的架设。本发明将固定端约束转化为可以允许混凝土桥面板自由转动的固定铰约束，可有效解决桁架杆件与混凝土桥面板板交接位置处因刚度差异较大导致混凝土桥面板的疲劳开裂问题；同时本发明中实现了桥梁结构全要素工厂化预制、模数式快速拼装模式，降低了施工难度，加快了施工速度。
78.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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。
79.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。