一種x形耗能支撐的裝配式鋼橋的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種X形耗能支撐的裝配式鋼橋，由若干個(gè)鋼橋基本單元裝配而成，各鋼橋基本單元之間用螺栓交錯(cuò)連接?；句摌騿卧M成包括縱梁、X形耗能支撐、槽形踏板、上斜支撐和下斜支撐，其中X形耗能支撐在腹部開(kāi)孔洞，下端與槽形踏板連接，上端通過(guò)角鋼與上斜支撐連接。槽形踏板固定在縱梁的上翼緣，縱梁下翼緣布置下斜支撐。本發(fā)明具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、受力合理、耗能減震效果顯著、施工安裝方便且易于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種X形耗能支撐的裝配式鋼橋
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼橋結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種X形耗能支撐的裝配式鋼橋，屬于橋梁領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼橋因自重輕、跨距大、抗震性能好、結(jié)構(gòu)造型新穎等諸多優(yōu)點(diǎn)，近幾年在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。鋼橋在施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，一旦在地震中遭到破壞，會(huì)造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，因此，具備足夠的抵御地震作用能力是鋼橋設(shè)計(jì)時(shí)不可忽略的環(huán)節(jié)，尤其是近幾年來(lái)全球地震活動(dòng)頻繁，橋梁的抗震性能設(shè)計(jì)得到高度重視。
[0003]為了避免地震破壞，建筑結(jié)構(gòu)和橋梁領(lǐng)域中常采用控制技術(shù)來(lái)減輕結(jié)構(gòu)振動(dòng)，常見(jiàn)的有基礎(chǔ)隔震、耗能減震和調(diào)諧減震等。其中耗能減震技術(shù)條件簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，同時(shí)克服了延性構(gòu)件損壞后難以修復(fù)的特點(diǎn)，在高層建筑結(jié)構(gòu)和橋梁中得到應(yīng)用。如北京銀泰中心采用屈曲約束支撐，結(jié)構(gòu)抗震性能得到改善，日本的大阪港大橋采用防屈曲支撐對(duì)全長(zhǎng)980m的懸臂式桁架橋進(jìn)行加固，并取得預(yù)期的效果。
[0004]從歷次的大地震來(lái)看，鋼橋較為突出的破壞主要集中在鋼桁架壓桿的屈曲破壞上?；谶@樣的特征，在橋梁設(shè)計(jì)中，可以讓某些不重要的桿件在強(qiáng)烈地震作用下首先發(fā)生屈曲，以保護(hù)主體結(jié)構(gòu)。因此，將屈曲耗能的思想應(yīng)用到鋼桁架橋梁的減震設(shè)計(jì)中，為鋼橋梁在罕遇地震下的減震設(shè)計(jì)提供一種新的途徑。
[0005]鋼桁架橋被廣泛應(yīng)用的另外一個(gè)主要原因是可裝配化施工，在現(xiàn)場(chǎng)不需要做大量的模板和腳手架，減少現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間，降低成本，并能最大限度降低對(duì)周邊環(huán)境和市民日常生活的影響。目前國(guó)內(nèi)也有裝配式公路鋼橋(如321式和200型)和裝配式鐵路鋼橋(64式和72式)。這些裝配式鋼橋一般應(yīng)用在一些跨徑較小、荷載不大的橋梁工程中，如推廣應(yīng)用到大跨度的鋼橋中，設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮結(jié)構(gòu)的抗震性能。
[0006]本發(fā)明基于以上的思想和現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提出一種耗能性強(qiáng)且可裝配施工的鋼橋，能夠應(yīng)用到高烈度地震區(qū)的大跨度橋梁工程中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種X形耗能支撐的裝配式鋼橋，在結(jié)構(gòu)自身的支撐中設(shè)計(jì)了耗能段，在地震作用下，先于主體結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段，在反復(fù)拉壓作用下屈曲耗能，以達(dá)到保護(hù)主體結(jié)構(gòu)的目的。鋼橋各個(gè)配件均可在工廠(chǎng)預(yù)制，將橋梁結(jié)構(gòu)模塊化，施工簡(jiǎn)便，且具有良好的耗能減震效果。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:由至少兩個(gè)鋼橋基本單元交錯(cuò)連接而成，每個(gè)鋼橋基本單元包括兩個(gè)縱梁、設(shè)置在兩個(gè)縱梁的下端之間的下斜支撐、安裝在兩個(gè)縱梁上端的槽型踏板、分別設(shè)置在槽型踏板兩側(cè)的兩個(gè)X形耗能支撐，每個(gè)形耗能支撐上端安裝有角鋼，兩個(gè)角鋼之間設(shè)置有上斜支撐，所述X形耗能支撐具有四個(gè)角端和中間過(guò)渡段，X形耗能支撐表面上設(shè)置有孔洞。
[0009]本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征:
[0010]1.所述X形耗能支撐長(zhǎng)度為A、寬度為B，X形耗能支撐的角端的長(zhǎng)度a與X形耗能支撐的長(zhǎng)度A的比值在1/7-1/8之間，X形耗能支撐的角端的寬度b與X形耗能支撐的寬度B的比值在1/8-1/10之間，X形耗能支撐的中間過(guò)渡段的長(zhǎng)度a’與X形耗能支撐長(zhǎng)度A的比值在I/10-1/12之間，X形耗能支撐的中間過(guò)渡段的寬度b’與X形耗能支撐長(zhǎng)度B的比值在1/10-1/12范圍內(nèi)。
[0011 ] 2.在X形耗能支撐與槽型踏板的連接處設(shè)置有肋板。
[0012]3.所述孔洞是長(zhǎng)條孔或圓形孔或橢圓形孔。
[0013]4.所述縱梁的截面形狀是槽形或工字形或L形或矩形。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:1、施工簡(jiǎn)便。本發(fā)明采用模塊化施工，基本模塊在工廠(chǎng)加工，施工質(zhì)量有保證，施工速度快，同時(shí)便于運(yùn)輸，施工時(shí)也無(wú)需大型吊裝設(shè)備。2、承載能力高。該發(fā)明的側(cè)面耗能支撐的為X形鋼板，具有合理的受力狀態(tài)，可以有效增大鋼橋的抗彎強(qiáng)度和側(cè)向剛度，斜支撐可有效的提高結(jié)構(gòu)的剪切變形能力。同時(shí)側(cè)面X形鋼板支撐能保證橋梁平面內(nèi)和平面外的穩(wěn)定性，較傳統(tǒng)的支撐構(gòu)件具有更穩(wěn)定的力學(xué)行為。3、具有良好的耗能能力。X形支撐內(nèi)部的開(kāi)設(shè)槽孔可有效改善結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能，開(kāi)孔洞的X形支撐可有效減少結(jié)構(gòu)在動(dòng)力作用下的振動(dòng)反應(yīng)，同時(shí)具有良好延性和滯回耗能能力。4、可提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。X形耗能支撐在中間過(guò)渡段設(shè)置了削弱段，在強(qiáng)烈地震作用下首先屈曲，起到“保險(xiǎn)絲”的作用，以保護(hù)主體結(jié)構(gòu)。5、減少環(huán)境污染。本發(fā)明主要采用螺栓連接，減少現(xiàn)場(chǎng)焊接，減輕了現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)產(chǎn)生的噪音、灰塵等對(duì)環(huán)境的污染。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的X形耗能支撐的主視方向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明采用單槽形踏板時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明采用雙槽形踏板時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5是本發(fā)明的主視方向結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6是本發(fā)明的俯視方向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖7是本發(fā)明的仰視方向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖8是多組本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組合示意圖。
[0023]圖中:1-縱梁;2-X形耗能支撐;3-槽型踏板;4-上斜支撐;5_下斜支撐;6_孔洞;7_角鋼;8-肋板;9-蓋板。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0025]實(shí)施例一:結(jié)合圖1，本發(fā)明由若干個(gè)鋼橋基本單元裝配而成，各鋼橋基本單元之間用螺栓交錯(cuò)連接?；句摌騿卧v梁1、X形耗能支撐2、槽形踏板3、上斜支撐4和下斜支撐5。其中X形耗能支撐下端與槽形踏板連接，上端通過(guò)角鋼與上斜支撐連接，槽形踏板固定在縱梁的上翼緣，縱梁下翼緣布置下斜支撐。
[0026]如圖3-圖5所示，將X形耗能支撐的下端與槽形踏板3用螺栓連接，槽形踏板可采用單槽形(圖3所示)或雙槽形(圖4所示)，上端通過(guò)角鋼7與上斜支撐4螺栓交錯(cuò)連接;槽形踏板3用螺栓固定在縱梁I上翼緣，縱梁I下翼緣布置下斜支撐5。
[0027]本發(fā)明的上、下斜撐的布置方式可以是V形、X形或者一字形來(lái)提高鋼橋抗剪承載力。以V字型為例進(jìn)行說(shuō)明:如圖6所示，上斜支撐4布置方式為V字形布置，傾斜角度宜為30度至45度，通過(guò)螺栓與角鋼7連接;如圖7所示，下斜支撐5布置方式為V字形布置，傾斜角度宜為30度至45度，通過(guò)螺栓與縱梁I連接，縱梁I下翼緣之間通過(guò)蓋板9用螺栓相互連接。
[0028]本發(fā)明所述基本鋼橋單元用螺栓交錯(cuò)連接，具體是指相鄰構(gòu)件在連接接頭相互錯(cuò)開(kāi)，同一連接區(qū)段的接頭數(shù)量不超過(guò)基本鋼橋單元總接頭的50%，避免連接部位削弱相對(duì)集中，從而降低了鋼橋承載力。
[0029]實(shí)施例二:基于上述實(shí)施例并結(jié)合圖2，本發(fā)明還可以是:所述X形耗能支撐2中間和端部設(shè)有倒角，保證圓滑過(guò)渡，倒角弧度宜為30到45度。設(shè)X形耗能支撐2的長(zhǎng)度為A、寬度為B，角端長(zhǎng)度a宜為(1/7-1/8)Α，端部寬度b宜為(1/8-1/10)Β;Χ形中間過(guò)渡段長(zhǎng)度a’宜為(1/10-1/12)A，中心過(guò)渡段的寬度b’宜為(1/10-1/12)B，鋼板坡度i宜為1/2-1/3。預(yù)先在工廠(chǎng)對(duì)X型耗能支撐2內(nèi)部開(kāi)長(zhǎng)條形的孔6，端部用倒角進(jìn)行處理，孔洞6的尺寸和間距要根據(jù)抗震要求計(jì)算確定;支撐端部連接的螺栓孔的直徑和數(shù)量根據(jù)承載力的大小計(jì)算確定，在設(shè)計(jì)位置鉆螺栓孔。
[0030]實(shí)施例三:基于上述實(shí)施例，本發(fā)明還可以是:在槽形踏板3與X形耗能支撐2的螺栓連接處焊接肋板8，保證肋板8與最近排螺栓外邊緣的凈距離在3至5倍螺栓孔徑以上。具體的說(shuō)是:所述的槽形踏板開(kāi)口向上，截面可以是單槽形或者雙槽形，槽形踏板與X形耗能支撐螺栓交錯(cuò)連接處設(shè)置加勁肋提高結(jié)構(gòu)剛度。
[0031 ]實(shí)施例四:基于上述實(shí)施例，本發(fā)明還可以是:所述的X形耗能支撐在中間和端部設(shè)有倒角，支撐腹部開(kāi)孔洞，開(kāi)孔洞方式可以是長(zhǎng)條孔、圓形孔、橢圓形孔或者其他形式，提高耗能能力。
[0032]實(shí)施例五:基于上述實(shí)施例，本發(fā)明還可以是:所述的縱梁截面可以是槽形、工字形、L形或矩形等形式以適應(yīng)不同截面的需求。
[0033]綜上，本發(fā)明具體使用過(guò)程是:根據(jù)運(yùn)輸條件在工廠(chǎng)預(yù)先制作出由若干個(gè)基本單元構(gòu)成的大節(jié)段，并運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，在運(yùn)輸或起吊過(guò)程中為了防止構(gòu)件碰撞、變形，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行臨時(shí)固定和保護(hù)。在施工現(xiàn)場(chǎng)將各大節(jié)段的縱梁和角鋼通過(guò)蓋板用高強(qiáng)螺栓與相鄰大節(jié)段的縱梁和角鋼連接，最后安裝成整座鋼橋，如圖8所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種X形耗能支撐的裝配式鋼橋，其特征在于:由至少兩個(gè)鋼橋基本單元交錯(cuò)連接而成，每個(gè)鋼橋基本單元包括兩個(gè)縱梁、設(shè)置在兩個(gè)縱梁的下端之間的下斜支撐、安裝在兩個(gè)縱梁上端的槽型踏板、分別設(shè)置在槽型踏板兩側(cè)的兩個(gè)X形耗能支撐，每個(gè)形耗能支撐上端安裝有角鋼，兩個(gè)角鋼之間設(shè)置有上斜支撐，所述X形耗能支撐具有四個(gè)角端和中間過(guò)渡段，X形耗能支撐表面上設(shè)置有孔洞。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種X形耗能支撐的裝配式鋼橋，其特征在于:所述X形耗能支撐長(zhǎng)度為A、寬度為B，X形耗能支撐的角端的長(zhǎng)度a與X形耗能支撐的長(zhǎng)度A的比值在1/7-1/8之間，X形耗能支撐的角端的寬度b與X形耗能支撐的寬度B的比值在1/8-1/10之間，X形耗能支撐的中間過(guò)渡段的長(zhǎng)度a’與X形耗能支撐長(zhǎng)度A的比值在1/10-1/12之間，X形耗能支撐的中間過(guò)渡段的寬度b’與X形耗能支撐長(zhǎng)度B的比值在1/10-1/12范圍內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種X形耗能支撐的裝配式鋼橋，其特征在于:在X形耗能支撐與槽型踏板的連接處設(shè)置有肋板。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種X形耗能支撐的裝配式鋼橋，其特征在于:所述孔洞是長(zhǎng)條孔或圓形孔或橢圓形孔。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種X形耗能支撐的裝配式鋼橋，其特征在于:所述孔洞是長(zhǎng)條孔或圓形孔或橢圓形孔。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種X形耗能支撐的裝配式鋼橋，其特征在于:所述縱梁的截面形狀是槽形或工字形或L形或矩形。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種X形耗能支撐的裝配式鋼橋，其特征在于:所述縱梁的截面形狀是槽形或工字形或L形或矩形。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種X形耗能支撐的裝配式鋼橋，其特征在于:所述縱梁的截面形狀是槽形或工字形或L形或矩形。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種X形耗能支撐的裝配式鋼橋，其特征在于:所述縱梁的截面形狀是槽形或工字形或L形或矩形。
【文檔編號(hào)】E01D19/00GK105862570SQ201610338931
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月19日
【發(fā)明人】張建華, 林佳悅, 楊思遠(yuǎn), 劉書(shū)建, 官成宇, 楊浩, 高碩碩
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)