一种基于编织结构的叠合桁架式桥跨结构及其安装方法 |
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| 申请号 | CN202210329434.0 | 申请日 | 2022-03-30 | 公开(公告)号 | CN114703741B | 公开(公告)日 | 2023-09-19 |
| 申请人 | 中联西北工程设计研究院有限公司; | 发明人 | 白恒宇; 王福松; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种基于编织结构的叠合桁架式 桥跨 结构及其安装方法，包括两组桥跨结构，桥跨结构相邻侧边部均设置轨道组件，轨道组件之间连接有拉压耗能阻尼器，拉压耗能阻尼器能够使得两个桥跨结构之间的摆动趋于一致，提高结构整体 稳定性 ；编织组件的 水 平向 辐条 两端分别连接有旋转组件和轨道组件，旋转组件可转动连接水平向辐条的一端，水平向辐条的另一端在轨道组件内按照预设轨道进行摆动，轨道组件的固定 块 两侧的弹性部件 挤压 中间的附加滑块、上层 桥面 板和下层桥面板对上下摆动的 力 进行耗能，增大了水平向辐条绕着连接轴转动的 频率 ，通过增大水平向辐条与竖直向辐条发生摩擦的频率来增大耗能能力，提高了桥跨结构的整体 地震 耗能能力及强度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于编织结构的叠合桁架式桥跨结构，其特征在于，包括两组桥跨结构；所述桥跨结构均包括平行间隔设置的上层桥面板(1)和下层桥面板(2)；所述上层桥面板(1)和下层桥面板(2)两侧边部之间均固接有钢桁架(3)和编织组件(5)； |
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| 说明书全文 | 一种基于编织结构的叠合桁架式桥跨结构及其安装方法技术领域背景技术[0002] 风荷载对大跨度桥梁有较大影响，风荷载在特定的频率下会使得桥梁发生涡震等不利现象。大跨度桥梁结构的抗震、抗风相关研究已进行多年，目前为了解决大跨度桥梁抗震、抗风的问题，主要采用悬索桥结构等整体柔性结构进行结构布置，利用桥梁自身可发生弹性变形的特点来消除地震或风荷载对结构本身的影响。但是部分桥梁工程会由于工程地质、气候温度及场地条件等条件限制使得无法采用柔性桥跨结构来抵御地震或风荷载作用，这时应采用较大强度且仍具有较大减震耗能能力的桥跨结构进行布置，满足场地条件布置的同时可以保证桥跨结构安全。 [0003] 桥梁结构抗震及抗风已研究多年，但桥跨结构的结构形式仍然较少。目前的大跨度桥跨结构自身重量极大，大质量桥跨结构有利于桥梁抵御风荷载对桥梁的影响，但是无法在保证桥跨结构具备较强减震功能的同时减少混凝土及钢材的用量，也无法降低迎风面积较大的桥梁厚度。 发明内容[0004] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于编织结构的叠合桁架式桥跨结构及其安装方法，能够保证桥跨结构具备较强减震功能的同时减少混凝土及钢材的用量，降低了迎风面积较大的桥梁厚度。 [0005] 本发明是通过以下技术方案来实现： [0006] 一种基于编织结构的叠合桁架式桥跨结构，包括两组桥跨结构；所述桥跨结构均包括平行间隔设置的上层桥面板和下层桥面板；所述上层桥面板和下层桥面板两侧边部之间均固接有钢桁架和编织组件； [0007] 所述编织组件包括多个水平向辐条和竖直向辐条，所述水平向辐条和竖直向辐条相互交错呈编织状结构；所述竖直向辐条两端分别固接上层桥面板和下层桥面板，所述多个水平向辐条一端均连接旋转组件，另一端均连接轨道组件； [0008] 所述旋转组件包括两个固设于上层桥面板和下层桥面板之间的固定板，两个固定板之间固设有多个连接轴，多个连接轴杆身均转动连接有多个第一旋转套筒； [0009] 所述轨道组件包括弯曲滑道和多个滑动设置于弯曲滑道上的固定块，所述弯曲滑道两端固接于上层桥面板和下层桥面板，相邻固定块之间均设置有附加滑块，所述固定块靠近和远离附加滑块的外壁均设置有弹性部件，多个固定块和第一旋转套筒一一对应且固接水平向辐条； [0010] 两组桥跨结构的轨道组件相邻设置，且两个轨道组件之间连接有多个拉压耗能阻尼器。 [0011] 进一步，所述编织状结构中竖直向辐条的两端固设于上层桥面板和下层桥面板上，且依次间隔设置； [0012] 所述水平向辐条呈S型依次绕设于多条竖直向辐条上。 [0013] 进一步，所述竖直向辐条的两端设置有固定器； [0014] 所述固定器包括衬板，所述衬板分别固设于上层桥面板和下层桥面板上。 [0016] 进一步，所述固定块和水平向辐条的数量相等。 [0017] 进一步，所述多个第一旋转套筒上均固设有第三夹板； [0018] 所述第三夹板与水平向辐条的端部连接。 [0019] 进一步，所述相邻设置的轨道组件的固定块外壁设置有串联杆件； [0021] 进一步，所述拉压耗能阻尼器采用自复位拉压耗能阻尼器。 [0022] 一种基于编织结构的叠合桁架式桥跨结构的安装方法，包括以下步骤： [0023] S1：将下层桥面板布置在预设位置，且与两端的桥墩结构或者承台结构铰接； [0024] S2：在下层桥面板上方设置临时支撑，用以临时支撑连接上层桥面板； [0025] S3：在上层桥面板和下层桥面板之间固定设置竖直向辐条，在竖直向辐条之间呈绕设水平向辐条，形成编织组件； [0026] 在两组桥跨结构远离端的上层桥面板和下层桥面板之间固定竖直设置两个固定板，在固定板之间水平设置多个连接轴，多个连接轴杆身均转动连接多个第一旋转套筒，形成旋转组件； [0027] 在两组桥跨结构靠近端分别设置的上层桥面板和下层桥面板之间固定竖直设置弯曲滑道，并在弯曲滑道上滑动设置多个固定块，且相邻固定块之间均设置有附加滑块，形成轨道组件； [0028] 水平向辐条的两端分别连接第一旋转套筒和固定块； [0029] S4：在相邻设置的轨道组件上设置拉压耗能阻尼器； [0030] S5：拆除临时支撑，采用钢桁架将上层桥面板和下层桥面板固定连接。 [0031] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果： [0032] 本发明提供一种基于编织结构的叠合桁架式桥跨结构及其安装方法，包括两组桥跨结构，桥跨结构相邻侧边部设置轨道组件，且两个轨道组件之间连接有多个拉压耗能阻尼器，拉压耗能阻尼器能够使得两个桥跨结构之间的摆动趋于一致，进而提高结构整体稳定性；钢桁架用于支撑上层桥面板和下层桥面板，编织组件包括相互交错呈编织状的水平向辐条和竖直向辐条，其中竖直向辐条固设于上层桥面板和下层桥面板，水平向辐条的两端分别连接有旋转组件和轨道组件，当桥跨结构受到地震力作用时，水平向辐条会产生上下摆动的趋势，该趋势中水平向辐条与竖直向辐条之间产生摩擦，实现耗能；旋转组件的连接轴上设置可转动的第一旋转套筒固定连接水平向辐条的一端，能够使得编织组件在一定的范围内绕着连接轴上下摆动；同时，水平向辐条的另一端在轨道组件内按照预设轨道进行摆动，其中，弯曲滑道能够保证恒定长度的水平向辐条实现摆动，保证水平向辐条的两端不会在摆动的过程中趋于拉伸，保证摆动过程的产生，固定块两侧的弹性部件在滑动的过程中会挤压中间的附加滑块、上层桥面板和下层桥面板进行耗能，其中附加滑块用于为相邻设置的固定块之间的弹性部件提供支撑，弹性部件之间的挤压又增大了水平向辐条绕着连接轴转动的频率，进而通过增大水平向辐条与竖直向辐条发生摩擦的频率来增大本申请桥跨结构的耗能能力，提高了桥跨结构的整体地震耗能能力及强度。 [0033] 进一步的，编织状结构中水平向辐条呈S型依次绕设于多条竖直向辐条，编织结构便于摩擦耗能；且水平向辐条和竖直向辐条采用合金材料外套高摩擦橡胶材料，其具有高弹高强且易加工的特点，有利于编织组件耗能及制作，便于长期摩擦耗能。附图说明 [0034] 图1为本发明具体实施例中一种基于编织结构的叠合桁架式桥跨结构的半剖结构示意图； [0035] 图2为图1的侧视图； [0036] 图3为图1的另一侧视图； [0037] 图4为本发明具体实施例中编织组件的连接结构示意图； [0038] 图5为本发明具体实施例中一种基于编织结构的叠合桁架式桥跨结构工程使用示意图； [0039] 图6为本发明具体实施例中桥跨结构中轨道组件及拉压耗能阻尼器的局部空间位置示意图； [0040] 图7为本发明具体实施例中轨道组件的结构示意图； [0041] 图8为本发明具体实施例中第一固定器的结构示意图； [0042] 图9为本发明具体实施例中旋转组件的结构示意图； [0043] 图10为本发明具体实施例中水平向辐条和竖直向辐条相互交错编织节点部位的空间位置示意图。 [0044] 图中：上层桥面板1，下层桥面板2，钢桁架3，编织组件5，水平向辐条51，竖直向辐条52，旋转组件4，轨道组件6，固定板41，连接轴43，第一旋转套筒513，弯曲滑道64，固定块61，附加滑块63，弹性部件62，固定器53，衬板531，第一夹板511，第一螺丝512，第二螺丝 533，第三螺丝515，第二夹板532，第三夹板514，拉压耗能阻尼器7，连接杆72，第二旋转套筒 73，串联杆件65，弯曲衬板641，弯曲滑轨642。 具体实施方式[0045] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。 [0046] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。 [0047] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。 [0048] 本发明提供一种基于编织结构的叠合桁架式桥跨结构，如图1、图2、图3和图5所示，包括平行间隔设置的上层桥面板1和下层桥面板2，具体的，所述上层桥面板1和下层桥面板2可以是钢筋混凝土桥梁面板或者钢桥梁面板； [0049] 所述上层桥面板1和下层桥面板2两侧边部之间均固接有钢桁架3和编织组件5，具体的，所述钢桁架3形成对上层桥面板1和下层桥面板2的结构支撑；进一步的，所述编织组件5位于钢桁架3内侧； [0050] 所述编织组件5包括多个水平向辐条51和竖直向辐条52，所述水平向辐条51和竖直向辐条52相互交错呈编织状结构；所述竖直向辐条52两端分别固接上层桥面板1和下层桥面板2，所述多个水平向辐条51一端均连接旋转组件4，另一端均连接轨道组件6； [0051] 如图9所示，所述旋转组件4包括两个固设于上层桥面板1和下层桥面板2之间的固定板41，两个固定板41之间固设有多个连接轴43，多个连接轴43杆身均转动连接有多个第一旋转套筒513； [0052] 如图7所示，所述轨道组件6包括弯曲滑道64和多个滑动设置于弯曲滑道64上的固定块61，所述弯曲滑道64两端固接于上层桥面板1和下层桥面板2，相邻固定块61之间均设置有附加滑块63，所述固定块61靠近和远离附加滑块63的外壁均设置有弹性部件62，具体的，所述弹性部件62的轴线方向与弯曲滑道64的中心曲线相切，所述弹性部件62可以采用弹簧或阻尼件； [0053] 多个固定块61和第一旋转套筒513一一对应且分别固接水平向辐条51的两端；具体的，旋转组件4可转动连接水平向辐条51的一端，能够使得编织组件5在一定的范围内上下摆动，同时，水平向辐条51的另一端在轨道组件6内按照预设轨道进行摆动，轨道组件6的固定块61两侧的弹性部件62挤压中间的附加滑块63、上层桥面板1和下层桥面板2增大水平向辐条51绕着连接轴43转动的频率，进而通过增大水平向辐条51与竖直向辐条52发生摩擦的频率来增大本申请桥跨结构的耗能能力；进一步的，所述固定块61上设置有第一夹板511，所述第一夹板511通过第一螺丝512可转动连接水平向辐条51的一端； [0055] 进一步的，所述弯曲滑道64包括弯曲衬板641及弯曲滑轨642，弯曲滑轨642截面远离弯曲衬板641的一端设置有放大头，附加滑块63及固定块61设置在弯曲滑轨642上，附加滑块63及固定块61可以在弯曲滑轨642上滑动，弯曲衬板641的作用是防止附加滑块63及固定块61在弯曲滑轨642上转动。 [0056] 如图5和图6所示，在两个桥跨结构，轨道组件6相邻设置，且两个轨道组件6之间连接有多个拉压耗能阻尼器7。 [0057] 进一步的，所述相邻轨道组件6的固定块61外壁设置有串联杆件65； [0058] 所述多个拉压耗能阻尼器7两端均设置有连接杆72，所述连接杆72自由端设置有第二旋转套筒73，所述第二旋转套筒73转动套设于串联杆件65杆身。 [0059] 具体的，所述拉压耗能阻尼器7采用自复位拉压耗能阻尼器；具体的，固定块61在弯曲滑道64上发生反复多次上下滑动的过程中，拉压耗能阻尼器7也会耗散地震能量，待到地震或风荷载作用结束后，拉压耗能阻尼器7会带动本申请桥跨结构恢复结构状态，赋予了水平向辐条51自复位能力；进一步的，拉压耗能阻尼器7可以选择SMA丝阻尼器等。 [0060] 具体的，拉压耗能阻尼器7的作用首先是将两段桥跨结构中的轨道组件6进行连接，当固定块61在弯曲滑道64上反复滑动的时候，拉压耗能阻尼器7可以拉压耗能，具体的，弯曲滑道64上各点与连接轴42的距离相等，便于水平向辐条51发生多次反复摆动。此外，拉压耗能阻尼器7可以通过调整固定块61的初始及最终位置来调整水平向辐条51的位置，即可以让桥跨结构中的水平向辐条51初始及最终位置皆保持水平，便于本申请桥跨结构恢复结构状态。 [0061] 本发明提供的一种优选实施例为，如图4和图10所示，所述编织状结构中竖直向辐条52的两端固设于上层桥面板1和下层桥面板2上，且依次间隔设置； [0062] 所述水平向辐条51呈S型依次绕设于多条竖直向辐条52上； [0063] 具体的，水平向辐条51和竖直向辐条52的初始状态下二者的延申方向相互垂直；进一步的，水平向辐条51和竖直向辐条52均采用合金材料外套高摩擦橡胶材料，在制作时应注意倒角，尽量减少应力集中。此外，合金材料与高摩擦橡胶材料之间应采取合金材料外侧设置密肋或铆钉穿接的方法，尽量减少合金材料与高摩擦橡胶材料之间发生的滑移；合金材料外套高摩擦橡胶材料具有高弹高强且易加工的特点，有利于编织组件5耗能及制作； 此外，水平向辐条51与竖直向辐条52二者虽然皆具有很大的摩擦力，但是本领域技术人员应结合高摩擦橡胶材料的物理力学性能和编织组件5的结构特点，保证水平向辐条51可以顺利在编织组件5内发生摆动。只要水平向辐条51可以反复发生多次单摆运动，结合水平向辐条51和竖直向辐条52的高摩擦特性，就能够保证编织组件5整体为本申请桥跨结构提供极高的耗能能力。 [0064] 本发明提供的另一种优选实例为，如图8所示，所述竖直向辐条52的两端设置有固定器53；所述固定器53包括衬板531和竖直间隔设置于衬板531上的两个第二夹板532，所述竖直向辐条52端部设置于两个第二夹板532之间，并贯穿第二螺丝533固定； [0065] 所述衬板531分别固设于上层桥面板1和下层桥面板2上。 [0066] 具体的，若所述上层桥面板1和下层桥面板2采用钢筋混凝土桥梁面板，则固定器53采用预埋件形式浇筑成型，若上层桥面板1和下层桥面板2采用钢桥梁面板，则衬板531与上层桥面板1和下层桥面板2采用焊接连接。 [0067] 进一步的，所述固定块61和水平向辐条51的数量相等，便于旋转组件4和轨道组件6对编织组件5的针对性耗能。 [0068] 进一步的，所述多个第一旋转套筒513上均固设有第三夹板514； [0069] 所述第三夹板514与水平向辐条51的端部通过第三螺丝515固接。 [0070] 本发明提供一种基于编织结构的叠合桁架式桥跨结构的安装方法，包括以下步骤： [0071] S1：将下层桥面板2布置在预设位置，且与两端的桥墩结构或者承台结构铰接； [0072] S2：在下层桥面板2上方设置临时支撑，用以临时支撑连接上层桥面板1； [0073] S3：在上层桥面板1和下层桥面板2之间固定设置竖直向辐条52，在竖直向辐条52之间呈S型穿设水平向辐条51，形成编织组件5； [0074] 在两组桥跨结构远离端的上层桥面板1和下层桥面板2之间固定竖直设置两个固定板41，在固定板41之间水平设置多个连接轴43，多个连接轴43杆身均转动连接多个第一旋转套筒513，形成旋转组件4； [0075] 在两组桥跨结构靠近端分别设置的上层桥面板1和下层桥面板2之间固定竖直设置弯曲滑道64，并在弯曲滑道64上滑动设置多个固定块61，且相邻固定块61之间均设置有附加滑块63，形成轨道组件6； [0076] 水平向辐条51的两端分别连接第一旋转套筒513和固定块61； [0077] S4：在相邻设置的轨道组件6上设置拉压耗能阻尼器7； [0078] S5：拆除临时支撑，采用钢桁架3将上层桥面板1和下层桥面板2固定连接。 [0079] 具体的，本申请桥跨结构在安装时，桥跨结构靠近轨道组件6一端下部设置的桥墩结构应具有相对桥跨结构靠近旋转组件4端下方设置的桥墩结构具有更大的弹性变形能力及抗震能力，这是由于本申请桥跨结构是基于水平向辐条51能够多次反复摆动所决定的。同时，本申请桥跨结构两端均应与桥墩结构或承台结构采用铰接布置，利于本申请桥跨结构的抗震。 [0080] 具体的，桥跨结构在两段轨道组件6相邻一端的下方设置具有更大弹性耗能能力的桥墩结构，当本申请桥墩结构遇到地震或风荷载作用时，上层桥面板1和下层桥面板2由于被两排钢桁架3固定连接，故本申请桥跨会在保持着较大整体性的前提下在靠近轨道组件6的一端发生更大的上下震动。在该过程中，水平向辐条51会绕着固定连接轴42发生摆动，由于水平向辐条51的另一端被具有较大惯性的固定块61固定，且固定块61通过弹性部件62可以在弯曲滑道64上反复滑动，由此可以带动水平向辐条51发生反复且多次摆动。 [0081] 此外，水平向辐条51会与竖直向辐条52组成的编织组5中水平向辐条51会与竖直向辐条52相互挤压摩擦，容易增大水平向辐条51与竖直向辐条52之间的摩擦系数，使得编织组5具有更大的摩擦耗能能力。另外，固定块61在弯曲滑道64上发生反复多次上下滑动的过程中，拉压耗能阻尼器7也会耗散地震能量，待到地震或风荷载作用结束后，拉压耗能阻尼器7会带动本申请桥跨结构恢复结构状态，赋予了水平向辐条51自复位能力。 [0082] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。 |
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