一种装配式桥梁双层组合式钢桁架结构的制作方法

1.本发明涉及装配式桥梁桁架技术领域，具体为一种装配式桥梁双层组合式钢桁架结构。


背景技术：

2.桁架桥指的是以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁，桁架桥一般由主桥架、上下水平纵向联结系、桥门架和中间横撑架以及桥面系组成，在桁架中，弦杆是组成桁架外围的杆件，包括上弦杆和下弦杆，连接上、下弦杆的杆件叫腹杆，按腹杆方向之不同又区分为斜杆和竖杆，弦杆与腹杆所在的平面就叫主桁平面，大跨度桥架的桥高沿跨径方向变化，形成曲弦桁架；中、小跨度采用不变的桁高，即所谓平弦桁架或直弦桁架；目前此类桁架多为现场组装，采用吊车逐一将桁架部件吊装拼接，此种安装方式的桁架安装效率低下，而且拼接后，拼接位置强度较差；虽然市面上也存在一体式桁架，安装时直接整体吊装安装，但是其体积大不方便定点存放和转运。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种装配式桥梁双层组合式钢桁架结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：本发明提供的一种装配式桥梁双层组合式钢桁架结构，包括桁架拼接单元部，所述桁架拼接单元部包括上梁、下梁以及设置在上梁和下梁之间的腹杆组件，所述上梁和下梁相互平行并处于设定平面内，所述上梁与下梁的两端之间均连接有连接杆，所述连接杆位于设定平面内，且所述连接杆的两端分别与对应的所述上梁和下梁的一端铰接，所述上梁、下梁以及一对连接杆合围形成供腹杆组件安装的安装空间，所述安装空间在设定平面内的截面呈平行四边形；所述腹杆组件包括上拱形杆、下拱形杆以及拉杆件，所述上拱形杆的两端分别与上梁两端相铰接，且上拱形杆的中部抵触于下梁相对于上梁的一侧，所述下拱形杆的两端分别与下梁的两端相铰接，且下拱形杆的中部抵触于上梁相对于下梁的一侧，所述拉杆件连接在上拱形杆和下拱形杆之间。
5.进一步地，所述上梁与下梁相对侧分别为上连接面与下连接面，所述上拱形杆两端的铰接点分别位于上连接面的两个对角位置处，且所述上拱形杆的中部抵触于下连接面的宽度的中间线上；所述下拱形杆两端的铰接点分别位于下连接面的两个对角位置处，且所述下拱形杆的中部抵触于上连接面的宽度的中间线上，所述上拱形杆所在平面与所述下拱形杆的平面相交。
6.进一步地，所述拉杆件的整体呈n型，其包括中杆部和连接在中杆部两端的斜杆部，其中，所述中杆部的两端分别与所述上拱形杆的中部和下拱形杆的中部铰接，两个所述斜杆部远离中杆部的一端分别与上拱形杆和下拱形杆铰接。
7.进一步地，所述上梁的两端对称设置有第一铰接座，所述下梁的两端对称设置有第二铰接座，所述连接杆的两端分别铰接在对应的第一铰接座和第二铰接座，所述上拱形杆的两端分别铰接在一对第一铰接座上，所述下拱形杆的两端分别铰接在一对第二铰接座上。
8.进一步地，所述第一铰接座和第二铰接座分别滑动设置在上梁、下梁上，所述上梁的两端均固定设置有第一限位套，所述下梁的两端均固定设置有第二限位套，所述第一铰接座抵触于对应的第一限位套的侧面，所述第二铰接座抵触于对应的第二限位套的侧面。
9.进一步地，所述上梁和下梁相同的一端均卡设有卡槽，所述述上梁和下梁相同的另一端均有与卡槽相适配的卡块，卡槽位置处的所述上梁和下梁上贯穿设置有第一螺栓孔，所述卡块上贯穿设置有与第一螺栓孔相对应的第二螺栓孔。
10.进一步地，位于卡块一端的所述第一限位套和第二限位套上设置有与卡块相对应的凸块，在桁架拼接单元部拼接后，所述第一限位的凸块抵触在与其相邻的第一限位套的侧面，所述第二限位的凸块抵触在与其相邻的第二限位套的侧面。
11.与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：1、本发明可以在桁架拼接后，使得相邻桁架拼接单元部的下梁连接点和上梁的连接点相互错位，如此，能提高拼接后相邻桁架拼接单元部之间的连接强度。
12.此外，通过上述的设计，还可以在上梁或下梁受力时，通过连接杆的引导可将力量分解至整个桁架的上梁和下梁上。具体的原理：由于桁架主要受力方向是垂直于上梁和下梁的，因此，当上梁和下梁受力时会使得其朝向受力方向移动，即上梁和下梁受力后会具有使其向下移动的趋势，但是由于上梁、下梁以及一对连接杆构成形状呈平行四边形，因此，在连接杆的牵引的作用下，上梁、下梁在受力后不仅具有向下移动的趋势，而且具有横向移动的趋势，该横向移动的趋势能在其受力时将力量分解至整个桁架上梁或下梁的轴向方向上。
13.2、本发明通过改变上拱形杆和下拱形杆角度的设置，使得下拱形杆和上拱形杆在空间上形成交叉结构，如此，在尽可能的减小钢材用量的前提下，仅通过上拱形杆、下拱形杆以及拉杆件在上梁、下梁以及一对连接杆合围的安装空间中形成的空间支撑结构，不仅能使其能在受到竖直方向的作用力时产生很好的支撑效果，而且还能使其在受到侧向作用力时，具有优异的抗侧向作用力的性能。
附图说明
14.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
15.图1是本发明的桁架拼接单元部第一视角的结构示意图；图2是本发明的桁架拼接单元部第二视角的结构示意图；图3是本发明的桁架拼接单元部正视结构示意图；图4是图1的a处局部的结构示意图；图5是本发明的拉杆件的结构示意图；图6是本发明的拉杆件俯视的结构示意图；图7是本发明的桁架拼接单元部时结构示意图；
图8是本发明的桁架拼接单元部正视结构示意图。
16.图中：100、桁架拼接单元部；200凸块；110、上梁；111、上连接面；120、下梁；121、下连接面；130、腹杆组件；131、上拱形杆；132、下拱形杆；133、拉杆件；133a、中杆部；133b、斜杆部；140、连接杆；150、第一铰接座；160、第二铰接座；170、第一限位套；180、第二限位套；190、卡槽；191、卡块；192、第一螺栓孔；193、第二螺栓孔。
具体实施方式
17.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
18.请参阅图1-图8，本发明提供了一种装配式桥梁双层组合式钢桁架结构，包括桁架拼接单元部100，桁架拼接单元部100为桁架的组成单元，多个桁架拼接单元部100可以首位拼接形成一个完整的桁架，以便于运输以及降低安装难度。
19.由于完整的桁架是由多个桁架拼接单元部100组合而成的，因此，当多个桁架拼接单元部100拼接后，相邻桁架拼接单元部100连接处的强度是整个桁架最薄弱的位置，为了提高架拼接单元部100连接处的强度。
20.在本技术方案中，所述桁架拼接单元部100包括上梁110、下梁120以及设置在上梁110和下梁120之间的腹杆组件130，所述上梁110和下梁120相互平行并处于设定平面内，所述上梁110与下梁120的两端之间均连接有连接杆140，所述连接杆140位于设定平面内，且所述连接杆140的两端分别与对应的所述上梁110和下梁120的一端铰接，所述上梁110、下梁120以及一对连接杆140合围形成供腹杆组件130安装的安装空间，所述安装空间在设定平面内的截面呈平行四边形。
21.通过上述的设计，可以在桁架拼接后，使得相邻桁架拼接单元部100的下梁120连接点和上梁110的连接点相互错位，如此，能提高拼接后相邻桁架拼接单元部100之间的连接强度（常规技术中，相邻桁架拼接单元部100的下梁120连接点和上梁110的连接点都是位于同一竖直面内）。
22.此外，通过上述的设计，还可以在上梁110或下梁120受力时，通过连接杆140的引导可将力量分解至整个桁架的上梁110和下梁120上，具体的原理：由于桁架主要受力方向是垂直于上梁110和下梁120的，因此，当上梁110和下梁120受力时会使得其朝向受力方向移动，即上梁110和下梁120受力后会具有使其向下移动的趋势，但是由于上梁110、下梁120以及一对连接杆140构成形状呈平行四边形，因此，在连接杆140的牵引的作用下，上梁110、下梁120在受力后不仅具有向下移动的趋势，而且具有横向移动的趋势，该横向移动的趋势能在其受力时将力量分解至整个桁架上梁110或下梁120的轴向方向上。
23.需要说明的是，上述提到的“趋势”，并不是说上梁110或下梁120会发生位移，只是为了方便说明其受力情况而提出的，因此，应当知晓当上梁110或下梁120在受力其是不会发生位移的。
24.相反当上梁110或下梁120受到轴向的作用力时，通过上述的设计也可以将力量分解至腹杆组件130上。
25.在桁架拼接单元部100当中腹杆组件130设置与上梁110和下梁120之间，其主要是连接上梁110和下梁120使上梁和下梁形成一个整体，并且起到一定辅助支撑的作用。因此，腹杆组件130其的尺寸都小于上梁110和下梁120尺寸的，相应的，其强度也是略低的，如果能在不增加腹杆组件130的尺寸的前提下，能提高腹杆组件130强度，则能使得桁架拼接单元部100整体强度得到提升。
26.因此，在本技术方案中，所述腹杆组件130包括上拱形杆131、下拱形杆132以及拉杆件133，所述上拱形杆131的两端分别与上梁110两端相铰接，且上拱形杆131的中部抵触于下梁120相对于上梁110的一侧，所述下拱形杆132的两端分别与下梁120的两端相铰接，且下拱形杆132的中部抵触于上梁110相对于下梁120的一侧，所述拉杆件133连接在上拱形杆131和下拱形杆132之间。
27.上述的设计，采用拱形支撑强度高的特点，能提高上梁110与下梁120连接强度并限制上梁110与下梁120之间的距离，使得其在受力时，上梁110、下梁120、上拱形杆131、下拱形杆132以及拉杆件133共同产生支撑作用，有效的提高了桁架整体强度。
28.桁架安装后，桁架不仅仅受到竖向的作用力，其还会受到侧向的作用力（桥梁的侧向微量晃动），在常规技术中，腹杆组件130都是大多数都是竖直设置，如此，在侧向作用力时，其主要的受力点大多集中在腹杆组件130与上梁110和下梁120的连接处。
29.为此，在本实施例中，所述上梁110与下梁120相对侧分别为上连接面111与下连接面121，所述上拱形杆131两端的铰接点分别位于上连接面111的两个对角位置处，且所述上拱形杆131的中部抵触于下连接面121的宽度的中间线上；所述下拱形杆132两端的铰接点分别位于下连接面121的两个对角位置处，且所述下拱形杆132的中部抵触于上连接面111的宽度的中间线上，所述上拱形杆131所在平面与所述下拱形杆132的平面相交。
30.通过改变上拱形杆131和下拱形杆132角度的设置，使得下拱形杆132和上拱形杆131在空间上形成交叉结构，如此，在尽可能的减小钢材用量的前提下，仅通过上拱形杆131、下拱形杆132以及拉杆件133在上梁110、下梁120以及一对连接杆140合围的安装空间中形成的空间支撑结构，不仅能使其能在受到竖直方向的作用力时产生很好的支撑效果，而且还能使其在受到侧向作用力时，具有优异的抗侧向作用力的性能。
31.进一步地，在本实施例中，所述拉杆件133的整体呈n型，其包括中杆部133a和连接在中杆部133a两端的斜杆部133b，其中，所述中杆部133a的两端分别与所述上拱形杆131的中部和下拱形杆132的中部铰接，两个所述斜杆部133b远离中杆部133a的一端分别与上拱形杆131和下拱形杆132铰接。
32.上述设计，拉杆件133的中杆部133a和其两端斜杆部133b并是不处于同一平面内的，该两个中杆部133a、斜杆部133b在上梁110和下梁120的宽度方向（安装空间内）是呈相互交叉的，也形成了空间上的连接结构，进一步地，提高了竖直的支撑性和抗侧向冲击性。
33.为了方便桁架拼接单元部100的组装，在本实施例中，所述上梁110的两端对称设
置有第一铰接座150，所述下梁120的两端对称设置有第二铰接座160，所述连接杆140的两端分别铰接在对应的第一铰接座150和第二铰接座160，所述上拱形杆131的两端分别铰接在一对第一铰接座150上，所述下拱形杆132的两端分别铰接在一对第二铰接座160上；所述第一铰接座150和第二铰接座160分别滑动设置在上梁110、下梁120上，所述上梁110的两端均固定设置有第一限位套170，所述下梁120的两端均固定设置有第二限位套180，所述第一铰接座150抵触于对应的第一限位套170的侧面，所述第二铰接座160抵触于对应的第二限位套180的侧面。
34.上述的设计，可以方便腹杆组件130的安装，即一对连接杆140、上拱形杆131、下拱形杆132通过一对第一铰接座150和一对第二铰接座160上连接形成一个整体，组装时，将一对第一铰接座150和一对第二铰接座160上滑动至上梁110和下梁120上，并通过第一限位套170和第二限位套180对第一铰接座150和一对第二铰接座160位置进行固定，随后第一限位套170和第二限位套180可以通过螺栓或焊接等连接方式分别上梁110和下梁120固定连接。
35.在本实施例中，所述上梁110和下梁120相同的一端均卡设有卡槽190，所述述上梁110和下梁120相同的另一端均有与卡槽190相适配的卡块191，卡槽190位置处的所述上梁110和下梁120上贯穿设置有第一螺栓孔192，所述卡块191上贯穿设置有与第一螺栓孔192相对应的第二螺栓孔193。
36.上述的设计，方便桁架拼接单元部100的拼接，拼接时，将其中一个桁架拼接单元部100的卡块191插入另一个桁架拼接单元部100的卡槽190中，通过螺栓穿过第一螺栓孔192和第二螺栓孔193完成对两个桁架拼接单元部100的固定，随后重复上述操作即可完成对整个桁架的拼装。
37.由于上拱形杆131、下拱形杆132受力时，其两端是具有向两侧移动的趋势的，该移动的趋势会作用到第二限位套180和第一限位套170上，考虑到第二限位套180和第一限位套170受力情况，为了避免第二限位套180和第一限位套170因受力导致第二限位套180和第一限位套170与上梁110和下梁120之间连接处断裂。
38.为此，在本实施例中，位于卡块191一端的所述第一限位套170和第二限位套180上设置有与卡块191相对应的凸块200，在桁架拼接单元部100拼接后，所述第一限位套170的凸块200抵触在与其相邻的第一限位套170的侧面，所述第二限位套180的凸块200抵触在与其相邻的第二限位套180的侧面。
39.上述的设计，使得在第一限位套170和第二限位套180在受力时将通过凸块200将作用力分解至另一个第一限位套170和第二限位套180上，即分解至另一个桁架拼接单元部100的腹杆组件130上，而另一个腹杆组件130受力也会作用到其相对应的上梁110和下梁120上，如此，可以进一步的将受力进行分解，不仅提高了桁架拼接单元部100的强度，而且还可以防止第二限位套180和第一限位套170因受力导致第二限位套180和第一限位套170与上梁110和下梁120之间连接处断裂。
40.特别说明的是，上述分析的某一个桁架拼接单元部100受力，但是在实际过程中，多个桁架拼接单元部100是同时受力的，因此相邻的桁架拼接单元部100受力后，相邻的第一限位套170和第二限位套180是具有相对移动趋势的，如此当桁架受力后，相邻桁架拼接单元部100的第二限位套180和第一限位套170的相抵，可以防止第二限位套180和第一限位套170因受力导致第二限位套180和第一限位套170与上梁110和下梁120之间连接处断裂。
41.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。