一种主梁完全损毁后中小跨经桥梁快速抢通方法与装置

1.本发明涉及的是桥梁工程抢修技术领域，具体涉及一种主梁完全损毁后中小跨经桥梁快速抢通方法与装置。


背景技术：

2.桥梁快速抢修不仅对推动社会经济发展起到重要作用，更是国家安全的保障。我国是自然灾害频发、易发地区，当桥梁遭受泥石流、落石等自然灾害导致主梁完全破坏后，需要一种适应性强、灵活性高、运输方便、既快又通的方法来弥补桥梁抢修上的空缺。运输的便利性，是制约桥梁抢修的关键。许多桥梁破坏后，因受到地形的限制，无法将大型架设设备输运到现场进行施工。
3.基于现场施工快速的要求，钢桁架桥结构简单，稳定性好，组装工序简单，计算相对方便。按照传统工艺，贝雷桥是具有代表性钢桁架桥抢修形式，但是如果受到地形限制，无法进行大规模材料的运输且不能够将大型起吊设备安置在现场。
4.为了解决现今缺少的桥梁完全破坏后修复周期长、影响正常通行的问题，开发一种主梁完全损毁后中小跨经桥梁快速抢通方法与装置尤为必要。


技术实现要素：

5.针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种主梁完全损毁后中小跨经桥梁快速抢通方法与装置，通过伸缩装置快速架设节段式拼接钢桁架桥的方法进行桥梁的快速抢修，该装置方便运输，有效提高构件的拼接效率，缩短施工时间，达到桥梁快速抢修的目的，易于推广使用。
6.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种主梁完全损毁后中小跨经桥梁快速抢通装置，由多个节段式拼接钢桁架桥拼接而成，每个节段式拼接钢桁架桥由上部结构、中部结构和下部结构三个部分组成，所述的上部结构是由伸缩性连接钢桁架与上弦加固杆组成的平面网状桁架，中部结构为两联通过横向连接加固杆横向连接的伸缩性支撑钢桁架组成的支撑结构，下部结构由伸缩性连接钢桁架与下弦加固杆组成的平面网状桁架；上中下部结构之间通过高强螺栓在伸缩性连接钢桁架、伸缩性支撑钢桁架与上弦加固杆及下弦加固杆上的预留孔洞进行连接，形成节段式拼接钢桁架桥，并最终将多段该结构通过纵向连接加固杆连接成为主梁结构，两片横向的主梁结构通过加固横梁连接成整个桥体结构。
7.作为优选，所述的伸缩性支撑钢桁架的尺寸为伸缩性连接钢桁架的一倍，伸缩性连接钢桁架、伸缩性支撑钢桁架均由嵌入式铰接腹杆、拼接式铰接加固节点板、加固铰接节点板、竖向固定腹杆组装而成；两个钢桁架装置上缘与下缘的节点板为加固铰接节点板，中心线位置的节点板为拼接式铰接加固节点板，拼接式铰接加固节点板中心处与竖向固定腹杆连接，拼接式铰接加固节点板与加固铰接节点板之间连接嵌入式铰接腹杆，形成预制的组件。
8.作为优选，所述的伸缩性连接钢桁架与伸缩性支撑钢桁架为满足其可实施性以及结构稳定性，节点从运输时的铰接状态，在拉伸后进行加固变为刚接，增加结构的稳定性；两个钢桁架节点处铰性连接的杆件切向活动，通过节点板与各杆件上预先设置的预留孔，将二者使用高强螺栓连接，使整个活动的构件变成稳定的结构。
9.作为优选，所述的伸缩性连接钢桁架与伸缩性支撑钢桁架横向拉伸后，各伸缩性钢桁架中嵌入式铰接腹杆与竖向固定腹杆高度在同一水平面上，即拉伸后的嵌入式铰接腹杆与竖向固定腹杆高度相同，嵌入式铰接腹杆分别与竖向固定腹杆和上弦加固杆、下弦加固杆之间呈45
°
，竖向固定腹杆的预制长度为嵌入式铰接腹杆预制长度的倍，满足拉伸后高度位于同一平面要求。
10.作为优选，所述的拼接式铰接加固节点板自身为两个铰接结构，与水平方向呈45
°
的四个方向设预留孔，分别与各向的嵌入式铰接腹杆进行连接，该节点板侧面有为安装横向连接加固杆提供的预留装置并伴有两个预留孔以便连接。
11.作为优选，所述的拼接式铰接加固节点板连接各方向共四根嵌入式铰接腹杆，每个铰接结构连接两根嵌入式铰接腹杆，将此铰接处做成嵌入式结构，使两杆位于同一水平面上。
12.作为优选，所述的加固铰接节点板自身为两个铰接结构，节点板顶部有为安装上弦加固杆、下弦加固杆的预留空间与预留孔，该节点板下方有与水平方向呈45
°
的两个预留孔，与嵌入式铰接腹杆进行连接。
13.作为优选，所述的竖向固定腹杆两端设置预留螺栓孔，与上弦加固杆和下弦加固杆进行连接。
14.作为优选，所述的上弦加固杆与下弦加固杆在左右两端设置与加固铰接节点板相对应的预留孔，与加固铰接节点板进行连接；上弦加固杆、下弦加固杆的中间位置设置有加固杆节点板，与各伸缩性钢桁架中竖向固定腹杆的预留螺栓孔对应，使用高强螺栓进行连接；各加固杆1/4处设有预留螺栓孔，对应连接伸缩性连接钢桁架中加固铰接节点板侧面装置；位于桥梁支点处的上弦加固杆和下弦加固杆为正常尺寸的一半，只有一个铰接杆件。
15.作为优选，所述的横向连接加固杆的两端有预留螺栓孔，与拼接式铰接加固节点板侧面装置预留孔对应连接。
16.作为优选，所述的纵向连接加固杆的两端有预留螺栓孔，与拼接式铰接加固节点板预留孔对应连接；其1/4处设有预留螺栓孔，对应连接伸缩性连接钢桁架中加固铰接节点板侧面装置；纵向连接加固杆的中间位置设有加固杆节点板，对应连接两段节段式拼接钢桁架桥一侧的两联伸缩性支撑钢桁架的竖向固定腹杆。
17.一种主梁完全损毁后中小跨经桥梁快速抢通方法，利用伸缩性支撑钢桁架将整个结构构件组装到一起，通过伸缩装置完成的节段式拼接钢桁架桥，其架设施工步骤如下：(1)单节段钢桁架拼接组装：
①
首先，将中部结构预制组件伸缩性支撑钢桁架从紧缩状态拉伸成网状结构，将拉伸后的两联组件平行放置，并连接到一起，形成中部结构；在两联伸缩性支撑钢桁架之间通过拼接式铰接加固节点板侧面的预留装置，在预留孔处使用高强螺栓安装横向连接加固杆，将两联伸缩性支撑钢桁架连接成一个整体；
②
其次，在中部结构伸缩性支撑钢桁架基础上安装上部结构构件：
在伸缩性支撑钢桁架上缘安装伸缩性连接钢桁架与上弦加固杆：首先将上弦加固杆中间的加固杆节点板与伸缩性支撑钢桁架的竖向固定腹杆二者预留螺栓孔对应，使用高强螺栓进行固定，再通过伸缩性支撑钢桁架上端两相邻加固铰接节点板处的预留螺栓孔，将上弦加固杆两端使用高强螺栓连接固定；其余上弦加固杆利用相同工艺迅速安装；接着，将伸缩性连接钢桁架拉伸成网状结构，通过伸缩性支撑钢桁架加固铰接节点板的侧面装置，连接伸缩性连接钢桁架的竖向固定腹杆，使用高强螺栓在预留螺栓孔处进行固定；再通过伸缩性连接钢桁架中加固铰接节点板的侧面装置，与上弦加固杆1/4处的预留螺栓孔对应，使用高强螺栓连接；
③
最后，安装下部结构构件下弦加固杆与伸缩性连接钢桁架，其安装方法与安装上部结构构件相同；
④
所有构件安装完毕后，形成一段节段式拼接钢桁架，按照以上操作方法，拼装成多个节段式拼接钢桁架桥；(2)多节段钢桁架连接拼装成桁架梁：
①
首先，在已损毁桥体的桥墩盖梁上，将伸缩性滑道拉伸，在两端桥墩处使用高强螺栓进行固定，并紧挨着滑道安装支座；
②
其次，在节段式拼接钢桁架桥底部的加固铰接节点板上安装滑轮，通过刚性滑道将节段式拼接钢桁架桥运输至滑道上；将第一段节段式拼接钢桁架桥从支撑施工桥体的桥墩输送，直至边跨钢桁架桥始端位于桥体损毁另一端的桥墩支座旁，利用千斤顶将节段式拼接钢桁架桥架设到支座上方，接着将其余钢桁架桥通过相同操作运输至滑道上，并将边跨桥体末端坐落于支撑完好桥体桥墩支座上；
③
最后，将伸缩性滑道上的各段节段式拼接钢桁架桥连接到一起，使用纵向连接加固杆连接成形成一个整体：通过纵向连接加固杆中间的加固杆节点板与同侧两联伸缩性支撑钢桁架中竖向固定腹杆的预留螺栓孔对应，使用高强螺栓进行连接；并通过伸缩性支撑钢桁架上端两相邻加固铰接节点板处的预留螺栓孔，将纵向连接加固杆两端使用高强螺栓连接固定；固定滑轮，在桥梁支点处使其形成可跨越整个跨经的主梁结构；(3)完成整个钢桁架梁的架设：完成一片主梁结构之后，利用相同技术手段完成另一片主梁结构的施工，运用相同工艺将其运输到伸缩性滑道上；在两跨主梁结构之间使用高强螺栓安装加固横梁，加强二者之间的横向联系，形成整个钢桁架桥主体；(4)在钢桁架桥上铺装桥面板，完成整个钢桁架桥的快速抢通架设。
18.本发明的有益效果：本发明通过伸缩装置快速架设节段式拼接钢桁架桥的方法进行桥梁的快速抢修，该装置方便运输，对现场作业面要求小，有效提高构件的拼接效率，现场拼接组装快，缩短施工时间，达到桥梁快速抢修的目的，且各构件方便预制，经济效益高，应用前景广阔。
附图说明
19.下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；图1为本发明单节伸缩性支撑钢桁架由紧缩状态拉伸成网状的结构示意图；图2为本发明组件伸缩性支撑钢桁架由紧缩状态拉伸成网状的结构示意图；
图3为本发明组件伸缩性连接钢桁架的网状结构示意图；图4为本发明两联伸缩性支撑钢桁架的连接安装示意图；图5为本发明安装上部结构上弦加固杆与伸缩性连接钢桁架的结构示意图；图6为本发明上部结构安装的正视图；图7为本发明上部结构安装的俯视图；图8为本发明安装下部结构下弦加固杆与伸缩性连接钢桁架的结构示意图；图9为本发明下部结构安装的正视图；图10为本发明伸缩性滑道的结构示意图；图11为本发明各段钢桁架运至伸缩性滑道上的对接示意图；图12为本发明节段式拼接钢桁架桥之间的连接示意图；图13为本发明节段式拼接钢桁架桥之间的连接正视图；图14为本发明两跨主梁结构位于伸缩性滑道之上的结构示意图；图15为本发明安装加固横梁后的整体结构示意图；图16为本发明铺装桥面板的结构示意图；图17为本发明嵌入式铰接腹杆铰接处形态的示意图；图18为本发明伸缩性支撑钢桁架拉伸后拼接式铰接加固节点板形态变化过程及栓接位置示意图；图19为本发明伸缩性支撑钢桁架拉伸后加固铰接节点板形态变化过程及栓接位置示意图；图20为本发明通过拼接式铰接加固节点板安装横向连接加固杆的结构示意图；图21为本发明上弦加固杆的结构示意图；图22为本发明下弦加固杆的结构示意图；图23为本发明桥梁支点处上弦加固杆的结构示意图；图24为本发明桥梁支点处下弦加固杆的结构示意图；图25为本发明纵向连接加固钢桁架的连接示意图。
具体实施方式
20.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
21.参照图1-25，本具体实施方式采用以下技术方案：一种主梁完全损毁后中小跨经桥梁快速抢通装置，该装置应用的抢修桥梁为中小跨径桥梁，根据设计规范和运输要求，抢修桥梁由多个节段式拼接钢桁架桥拼接而成，且横向由两片主梁结构组成，通过伸缩装置完成的节段式拼接钢桁架桥，每段节段式拼接钢桁架桥长度固定且不宜过长，每个节段式拼接钢桁架桥由上部结构、中部结构和下部结构三个部分组成，中部结构由两联伸缩性支撑钢桁架2通过横向连接加固杆9组装，上部结构和下部结构主要由两联伸缩性连接钢桁架1组装完成。
22.具体的，所述的上部结构是由伸缩性连接钢桁架1与上弦加固杆3组成的平面网状桁架，中部结构为两联通过横向连接加固杆9横向连接的伸缩性支撑钢桁架2组成的支撑结构，下部结构由伸缩性连接钢桁架1与下弦加固杆4组成的平面网状桁架；上中下部结构之
间通过高强螺栓10在伸缩性连接钢桁架1、伸缩性支撑钢桁架2与上弦加固杆3及下弦加固杆4上的预留孔洞进行连接，形成节段式拼接钢桁架桥，并最终将多段该结构通过纵向连接加固杆13连接成为主梁结构，两片横向的主梁结构通过加固横梁14连接成整个桥体结构。
23.值得注意的是，所述的伸缩性支撑钢桁架2的尺寸为伸缩性连接钢桁架1的一倍，伸缩性连接钢桁架1、伸缩性支撑钢桁架2均由嵌入式铰接腹杆5、拼接式铰接加固节点板6、加固铰接节点板7、竖向固定腹杆8组装而成；两个钢桁架装置上缘与下缘的节点板为加固铰接节点板7，中心线位置的节点板为拼接式铰接加固节点板6，拼接式铰接加固节点板6中心处与竖向固定腹杆8连接，拼接式铰接加固节点板6与加固铰接节点板7之间连接嵌入式铰接腹杆5，形成预制的组件。
24.伸缩性连接钢桁架1与伸缩性支撑钢桁架2为满足其可实施性以及结构稳定性，节点从运输时的铰接状态，在拉伸后进行加固变为刚接，增加结构的稳定性；两个钢桁架节点处铰性连接的杆件切向活动，通过节点板与各杆件上预先设置的预留孔，将二者使用高强螺栓10连接，使整个活动的构件变成稳定的结构。
25.伸缩性连接钢桁架1与伸缩性支撑钢桁架2在施工阶段时，由于横向拉伸使每个杆的竖向距离缩短，在设计时根据伸缩性钢桁架的竖向根据几何关系，其横向拉伸后，各伸缩性钢桁架中嵌入式铰接腹杆5与竖向固定腹杆8高度在同一水平面上，即拉伸后的嵌入式铰接腹杆5与竖向固定腹杆8高度相同，嵌入式铰接腹杆5分别与竖向固定腹杆8和上弦加固杆3、下弦加固杆4之间呈45
°
，竖向固定腹杆8的预制长度为嵌入式铰接腹杆5预制长度的倍，满足拉伸后高度位于同一平面要求，嵌入式铰接腹杆5保证在同一平面的嵌入式结构，其铰接处形态如图17。
26.值得注意的是，所述的拼接式铰接加固节点板6自身为两个铰接结构，与水平方向呈45
°
的四个方向设预留孔，分别与各向的嵌入式铰接腹杆5进行连接，该节点板侧面有为安装横向连接加固杆9提供的预留装置并伴有两个预留孔以便连接。所述的拼接式铰接加固节点板6连接各方向共四根嵌入式铰接腹杆5，每个铰接结构连接两根嵌入式铰接腹杆5，将此铰接处做成嵌入式结构，使两杆位于同一水平面上；拼接式铰接加固节点板6形态变化过程及栓接位置如图18。
27.所述的加固铰接节点板7自身为两个铰接结构，节点板顶部有为安装上弦加固杆3、下弦加固杆4的预留空间与预留孔，该节点板下方有与水平方向呈45
°
的两个预留孔，与嵌入式铰接腹杆5进行连接；加固铰接节点板7的形态变化过程及栓接位置如图19。
28.竖向固定腹杆8两端设置预留螺栓孔，与上弦加固杆3和下弦加固杆4进行连接。所述的上弦加固杆3与下弦加固杆4在左右两端设置与加固铰接节点板7相对应的预留孔，与加固铰接节点板7进行连接；上弦加固杆3、下弦加固杆4的中间位置设置有加固杆节点板11，与各伸缩性钢桁架中竖向固定腹杆8的预留螺栓孔对应，使用高强螺栓10进行连接(图21、22)；各加固杆1/4处设有预留螺栓孔，对应连接伸缩性连接钢桁架1中加固铰接节点板7侧面装置；位于桥梁支点处的上弦加固杆3和下弦加固杆4为正常尺寸的一半，只有一个铰接杆件(图23、24)。
29.此外，所述的横向连接加固杆9的两端有预留螺栓孔，与拼接式铰接加固节点板6侧面装置预留孔对应连接(图20)。
30.所述的纵向连接加固杆13的两端有预留螺栓孔，与拼接式铰接加固节点板6预留
孔对应连接；其1/4处设有预留螺栓孔，对应连接伸缩性连接钢桁架1中加固铰接节点板7侧面装置；纵向连接加固杆13的中间位置设有加固杆节点板11，对应连接两段节段式拼接钢桁架桥一侧的两联伸缩性支撑钢桁架2的竖向固定腹杆8(图25)。
31.本具体实施方式还公开了一种主梁完全损毁后中小跨经桥梁快速抢通方法，利用伸缩性支撑钢桁架2将整个结构构件组装到一起，通过伸缩装置完成的节段式拼接钢桁架桥，其架设施工步骤如下：(1)单节段钢桁架拼接组装。
32.将预制构件与组件进行拼接组装：
①
首先，将中部结构预制组件伸缩性支撑钢桁架2从紧缩状态拉伸成网状结构(图1、2、3)，将拉伸后的两联组件平行放置，并连接到一起，形成中部结构；在两联伸缩性支撑钢桁架2之间通过拼接式铰接加固节点板6侧面的预留装置，在预留孔处使用高强螺栓10安装横向连接加固杆9，将两联伸缩性支撑钢桁架2连接成一个整体(图4)；
②
其次，在中部结构伸缩性支撑钢桁架2基础上安装上部结构构件。
33.在伸缩性支撑钢桁架2上缘安装伸缩性连接钢桁架1与上弦加固杆3：首先将上弦加固杆3中间的加固杆节点板11与伸缩性支撑钢桁架2的竖向固定腹杆8二者预留螺栓孔对应，使用高强螺栓10进行固定，再通过伸缩性支撑钢桁架2上端两相邻加固铰接节点板7处的预留螺栓孔，将上弦加固杆3两端使用高强螺栓10连接固定；其余上弦加固杆3利用相同工艺迅速安装；接着，将伸缩性连接钢桁架1拉伸成网状结构，通过伸缩性支撑钢桁架2加固铰接节点板7的侧面装置，连接伸缩性连接钢桁架1的竖向固定腹杆8，使用高强螺栓10在预留螺栓孔处进行固定；再通过伸缩性连接钢桁架1中加固铰接节点板7的侧面装置，与上弦加固杆3 1/4处的预留螺栓孔对应，使用高强螺栓10连接(图5、6、7)；
③
最后，安装下部结构构件下弦加固杆4与伸缩性连接钢桁架1，其安装方法与安装上部结构构件相同(图8、9)。
34.④
所有构件安装完毕后，形成一段节段式拼接钢桁架，按照以上操作方法，拼装成多个节段式拼接钢桁架桥；(2)多节段钢桁架连接拼装成桁架梁。
35.①
首先，在已损毁桥体的桥墩盖梁上，将伸缩性滑道12拉伸，在两端桥墩处使用高强螺栓10进行固定，并紧挨着滑道安装支座(图10)；
②
其次，在节段式拼接钢桁架桥底部的加固铰接节点板7上安装滑轮，通过刚性滑道将节段式拼接钢桁架桥运输至滑道上；将第一段节段式拼接钢桁架桥从支撑施工桥体的桥墩输送，直至边跨钢桁架桥始端位于桥体损毁另一端的桥墩支座旁，利用千斤顶将节段式拼接钢桁架桥架设到支座上方，接着将其余钢桁架桥通过相同操作运输至滑道上，并将边跨桥体末端坐落于支撑完好桥体桥墩支座上(图11)；
③
最后，将伸缩性滑道12上的各段节段式拼接钢桁架桥连接到一起，使用纵向连接加固杆13连接成形成一个整体：通过纵向连接加固杆13中间的加固杆节点板11与同侧两联伸缩性支撑钢桁架2中竖向固定腹杆8的预留螺栓孔对应，使用高强螺栓10进行连接；并通过伸缩性支撑钢桁架2上端两相邻加固铰接节点板7处的预留螺栓孔，将纵向连接加固杆13两端使用高强螺栓10连接固定(图12、13)；固定滑轮，在桥梁支点处使其形成可跨越整个跨经的主梁结构；
(3)完成整个钢桁架梁的架设：完成一片主梁结构之后，利用相同技术手段完成另一片主梁结构的施工，运用相同工艺将其运输到伸缩性滑道12上(图14)；在两跨主梁结构之间使用高强螺栓10安装加固横梁14，加强二者之间的横向联系，形成整个钢桁架桥主体(图15)；(4)在钢桁架桥上铺装桥面板15，完成整个钢桁架桥的快速抢通架设(图16)。
36.本具体实施方式提供了一种桥梁完全破坏后抢修的钢桁架桥和安装方法，通过伸缩装置完成节段式拼接钢桁架桥，满足桥梁灾后的快速应急抢通和恢复。本发明利用伸缩性钢桁架将整个结构构件组装连接到一起，实现主梁完全落梁后迅速通车从无到有的可能，解决了现今缺少的桥梁完全破坏后快速抢通、修复周期长、影响正常通行的问题，其技术优势在于：(1)通过伸缩装置完成的节段式拼接钢桁架桥，除伸缩性支撑钢桁架与伸缩性连接钢桁架为组件外，各构件都为简单的构件，运输极为方便，且组件二者在运输时都为紧缩状态，占用面积相对较小，即使在不利地形，也能够顺利将各构件运输至现场，从根本上节约抢修时间。
37.(2)通过伸缩装置完成的节段式拼接钢桁架桥，多数构件为预制构件，现场拼接组装快，可有效提高构件的拼接效率，缩短施工时间，以达到桥梁快速抢修的目的，满足桥梁快速抢修的基本要求。
38.(3)通过伸缩装置完成的节段式拼接钢桁架桥，在架桥过程中可快速形成网架结构，为连接各杆件提供预留孔洞，并且其方便运输，对现场作业面要求小，仅相邻桥面作为工作平台时，也可迅速完成架设。
39.(4)通过伸缩装置完成的节段式拼接钢桁架桥，整体为钢桁架，各构件方便预制，经济效益高，具有广阔的市场应用前景。
40.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。