一種預應力鋼管混凝土桁片及其構建的桁架的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種預應力鋼管混凝土桁片，桁片標準節由2根上、下弦桿，3根豎桿和6根斜桿組成，桁片高2.2m，標準節單片長6米，其中上、下弦桿采用Ф200×5mm的圓鋼管，管內填充混凝土，管的中心留有用于穿預應力鋼筋的圓孔，豎桿采用Ф120×4mm的圓鋼管，管內填充混凝土，斜桿采用Ф80×4mm的圓鋼管。由該桁片構建成的桁架，兩兩桁片標準節通過桁片接頭進行對接，對接完成后在上、下弦桿中心的圓孔內加入預應力鋼筋，兩排桁片標準節之間通過水平連接節和橫向連接節進行連接，各部件相互配合的銷頭之間采用插銷進行鎖定。本桁片比傳統貝雷片剛性和穩定性更好，組成桁架時承載能力高，拆裝方便，滿足現代施工的要求。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種桁片及桁架，尤其是一種預應力鋼管混凝土桁片及由該桁片構建 成的桁架，屬于建筑鋼結構【技術領域】。 一種預應力鋼管混凝土桁片及其構建的桁架
【背景技術】
[0002] 桁片又稱貝雷片，最先在二戰時由一名英國工程兵發明，以解決戰爭期間橋梁快 速架設的需要，并以他的名字命名。桁片具有結構簡單、運輸方便、架設快捷、載重量大、互 換性好、適應性強的特點。"321"鋼橋是在原英制貝雷桁架橋基礎上，結合我國國情和實際 情況研制而成的快速組裝橋梁，于1965年定型生產，在我國得到了很大發展，廣泛應用于 國防、戰備、交通工程、市政水利工程，是我國應用最為廣泛，最好的組裝式橋梁。
[0003] 在上世紀90年代中交公路規劃設計院研制出"HD200"型裝配式公路鋼橋，其桁片 的主桁高度由1. 4米增加到2. 13米，從而增加了桁架高度，提高了桁架的承載能力，也增強 了桁架的穩定性能和可靠度。
[0004] 由于傳統貝雷片已有將近70年的歷史，在當時的年代主要考慮是輕便，便于人力 組裝，因此一片老式桁片只有270公斤，幾個人可抬得動，而目前施工工地有大量的起吊設 備，反而是人工成本越來越高，由于單片較輕型化，有大量接頭需要人工安裝，因此輕便在 某些方面反而成為了劣勢，也由于較輕便，造成了傳統貝雷片結構上存在以下一些不適應 現代土木工程需要的缺點： 1)、由于桁高只有1.4米，抗彎能力存在不足。
[0005] 2)、由于節段只有3米，相應接頭較多，插銷與銷孔間存在間隙，整排堅向剛度大 受影響。
[0006] 3)、由于堅桿為8#工字鋼，構件較單薄，承壓能力偏弱。
[0007] 4)、由于厚度較薄，單片橫向剛度較弱。
[0008] 5)、由于支撐架為角鋼焊制，與桁片用螺栓連接，雙排或多排的貝雷梁橫向穩定性 不強。
[0009] 6)、由于主要作為純受彎構件，并且多排間橫向和縱向剛度較弱，堅向承壓能力也 不強，不宜用于支架的墩柱部位。
[0010] 針對傳統貝雷片的缺點，本發明從結構上對傳統貝雷片進行了改進，并創造性地 為桁片引入了預應力鋼筋混凝土的相關技術特征。
[0011] 套箍鋼管混凝土 (簡稱鋼管混凝土 )，是指在鋼管中填充混凝土而形成的組合構 件，是一種將鋼管和鋼筋混凝土的優點相結合而發展起來的新型組合結構型式。由于鋼管 混凝土結構適應了現代土木工程結構向大跨、高聳、重載發展的趨勢，并且符合現代化施工 技術和工業化制造要求，近20年來，鋼管混凝土的設計和制造技術得到了迅速發展并被廣 泛地應用于高層建筑、大跨橋粱、工業建筑、輸變桿塔以及地下等結構等眾多土木工程結構 中，取得了良好的經濟和社會效益。
[0012] 為了擴展鋼管混凝土結構的應用范圍，進一步發揮它的特點，研究學者們還將預 應力技術運用到鋼管混凝土結構中，充分發揮兩者的優越性，提出了"預應力鋼管混凝土結 構"。這種結構是指在鋼管混凝土構件中加設高強鋼部件，施加預應力，從而改變構件中的 內力分布，使鋼管混凝土構件部分承受軸心壓力或小偏心受壓。這樣，預應力鋼管混凝土結 構不僅可以作為長細比較大的長柱和大偏心受壓構件，而且還可用于受彎構件，這就使得 鋼管混凝土的應用領域大為擴展。
【發明內容】
[0013] 本發明的目的是提供一種結構新穎的預應力鋼管混凝土桁片及由該桁片構建成 的桁架，該桁片比傳統貝雷片高度更高，長度更長，剛性和穩定性更好，組成桁架時承載能 力高，而且拆裝方便，滿足現代施工要求，特別適用于現代土木工程中構建各種鋼結構桁 架。
[0014] 本發明所采取的具體技術方案如下： 一種預應力鋼管混凝土桁片，其特征是：桁片標準節由2根相互平行的上、下弦桿，連 接上、下弦桿的3根堅桿和6根兩兩交叉的斜桿組成，桁片高2. 2m，標準節單片長6米，其中 上、下弦桿采用Φ200Χ5πιπι的圓鋼管，管內填充混凝土，管的中心留有用于穿預應力鋼筋 的圓孔，堅桿采用 φ 120 X 4mm的圓鋼管，管內填充混凝土，斜桿采用Φ80 X 4mm的圓鋼管； 上、下弦桿在和堅桿連接部位的兩側設有水平銷頭；上、下弦桿在和兩斜桿交匯連接的部位 的兩側既設有水平銷頭，又設有斜向銷頭；上、下弦桿兩端在和斜桿連接部位的兩側設有水 平銷頭。
[0015] 所述上、下弦桿、堅桿、斜桿采用的圓鋼管也可以用尺寸相近的方鋼管或多邊形鋼 管進行替代。
[0016] 所述上、下弦桿和堅桿內填充的混凝土可以是高標號水泥混凝土，也可以是浙青 混凝土、樹脂混凝土等。
[0017] 一種基于上述預應力鋼管混凝土桁片構建的桁架，其特征是：桁架由若干預應力 鋼管混凝土桁片標準節構成，兩兩桁片標準節通過桁片接頭進行對接，對接完成后在上、下 弦桿中心的圓孔內加入預應力鋼筋，兩排桁片標準節之間通過水平連接節和橫向連接節進 行連接，各部件相互配合的銷頭之間采用插銷進行鎖定。
[0018] 所述水平連接節由兩平行的水平桿和兩平行堅桿構成主要框架，框架內還設有兩 交叉的斜桿，每根水平桿的兩端面均設有一組的水平銷頭。
[0019] 所述橫向連接節由兩交叉的斜桿構成主要框架，斜桿的四周還設有四周桿和斜桿 連接，每根斜桿的兩端面均設有一組斜向銷頭。
[0020] 所述桁片接頭為一截鋼管，鋼管的內徑比上、下弦桿的外徑大并可套接于其上，鋼 管內部中間設有隔板，隔板中心開有用于穿預應力鋼筋的圓孔，鋼管的兩側各設有兩組水 平銷頭，鋼管管壁的外側還設有兩個斜向銷頭。
[0021] 和傳統貝雷片及其構建的桁架相比，本發明的預應力鋼管混凝土桁片及其構建的 桁架的優點為： 1 )、增加單片的1?度，提1?抗彎截面系數以提1?抗彎能力。
[0022] 2 )、增加單片長度以減少接頭提高桁梁整體堅向剛度。
[0023] 3)、增加單片桁架厚度和縱向連接方式，提高單片桁架橫向剛度。
[0024] 4)、改進支撐架的結構型式和連接方式，提高橫向穩定性。
[0025] 5)、利用鋼管混凝土抗壓能力強的特點提高上下弦桿和堅桿的抗壓能力。
[0026] 6)、利用預應力鋼筋抗拉能力強的特點可方便施加預應力的性能，提高上下弦桿 的抗拉能力，并可作為整排多片桁梁的縱向連接構件。
[0027] 通過結構初步計算，本桁片與傳統貝雷片相比，單排每米用鋼量只增加約0. 2倍， 每米增加約0. 05方混凝土，每米增加約0. 013噸預應力鋼筋，弦桿理論抗拉能力提高約4 倍，抗壓能力提高約3倍，堅向抗彎能力提高約4倍，橫向抗彎能力提高約3倍，堅向抗剪能 力提高約4倍，支撐架抗剪能力提高約20倍。
[0028] 本桁片是采用鋼管混凝土和預制力張拉等相對先進的技術對傳統貝雷片革命性 地改進，使其具有較高的承載能力，拼裝拆除方便安全，能有效節省用鋼量，能避免大量的 焊接氧割作業，節省大量人工作業量，具有極高的經濟價值，符合節能減排的國家要求。本 桁片可以使用在現澆梁支架、纜索吊主塔、拱橋扣塔、鋼棧橋、鋼平臺、簡易架橋機、簡易龍 門吊等臨時鋼結構中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發明桁片的標準節的立體結構示意圖； 圖2為圖1的A向視圖； 圖3為水平連接節的立體結構示意圖； 圖4為橫向連接節的立體結構示意圖； 圖5為桁片接頭的立體示意圖； 圖6為圖5的B向視圖； 圖7為基于本發明的桁片構建的桁架的立體結構示意圖。
[0030] 圖中：1-上弦桿，2-下弦桿，3-堅桿，4-斜桿，5-圓孔，6-水平銷頭，7-斜向銷頭， 8-水平連接節水平桿，9-水平連接節堅桿，10-水平連接節斜桿，11-水平連接節水平銷頭， 12-橫向連接節斜桿，13-橫向連接節四周桿，14-橫向連接節斜向銷頭，15-鋼管，16-桁片 接頭斜向銷頭，17-隔板，18-圓孔，19-桁片接頭水平銷頭，20-桁片標準節，21-水平連接 節，22-桁片接頭，23-預應力鋼筋，24-橫向連接節。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合附圖對本發明做進一步說明。
[0032] 如圖1-2所示，本發明的預應力鋼管混凝土桁片，其桁片標準節由2根相互平行 的上、下弦桿1、2,連接上、下弦桿1、2的3根堅桿3和6根兩兩交叉的斜桿4組成，桁片高 2. 2m，標準節單片長6米，其中上、下弦桿1、2采用Φ200Χ5πιπι的圓鋼管，管內填充混凝土， 管的中心留有用于穿預應力鋼筋的圓孔5,堅桿3采用Φ120Χ4_的圓鋼管，管內填充混 凝土，斜桿4采用Φ80Χ4πιπι的圓鋼管。上、下弦桿1、2、堅桿3、斜桿4采用的圓鋼管也可 以用尺寸相近的方鋼管或多邊形鋼管進行替代。上、下弦桿1、2和堅桿3內填充的混凝土 可以是高標號水泥混凝土，也可以是浙青混凝土、樹脂混凝土等。上、下弦桿1、2在和堅桿 2連接部位的兩側設有水平銷頭6,用于和水平連接節21相連接；上、下弦桿1、2在和兩斜 桿4交匯連接的部位的兩側既設有水平銷頭6,又設有斜向銷頭7,分別用于和水平連接節 21及橫向連接節24相連接；上、下弦桿1、2兩端在和斜桿4連接部位的兩側設有水平銷頭 6,用于和桁片接頭22相連接。
[0033] 基于上述預應力鋼管混凝土桁片構建的桁架如圖7所示，桁架由若干預應力鋼管 混凝土桁片標準節20構成，兩兩桁片標準節20通過桁片接頭22進行對接，桁片接頭22如 圖5-6所示，為一截鋼管15,鋼管15的內徑比上、下弦桿1、2的外徑大并可套接于其上，鋼 管15內部中間設有隔板17,隔板17中心開有用于穿預應力鋼筋的圓孔18,鋼管15的兩側 各設有兩組和桁片兩端水平銷頭6相對應的水平銷頭19,鋼管15管壁的外側還設有兩個 和橫向連接節斜向銷頭14相對應的斜向銷頭16。兩兩桁片標準節20對接完成后在上、下 弦桿1、2中心的圓孔5內加入預應力鋼筋23,兩排桁片標準節20之間通過水平連接節21 和橫向連接節24進行連接，水平連接節21連接至上、下弦桿1、2的水平銷頭6,橫向連接 節24連接至上、下弦桿1、2的斜向銷頭7和桁片接頭22的斜向銷頭16。各部件相互配合 的銷頭之間采用插銷進行鎖定，在拼裝好多片桁片后用千斤頂縱向張拉預應力鋼筋23使 之達到設定的預應力標準。水平連接節21如圖3所示，由兩平行的水平桿8和兩平行堅桿 9構成主要框架，框架內還設有兩交叉的斜桿10,每根水平桿8的兩端面均設有一組的水平 銷頭11。橫向連接節24如圖4所示，由兩交叉的斜桿12構成主要框架，斜桿12的四周還 設有四周桿13和斜桿12連接，每根斜桿12的兩端面均設有一組斜向銷頭14。
【權利要求】
1. 一種預應力鋼管混凝土桁片，其特征是：桁片標準節由2根相互平行的上、下弦桿 (1、2)，連接上、下弦桿（1、2)的3根堅桿（3)和6根兩兩交叉的斜桿（4)組成，桁片高2. 2m， 標準節單片長6米，其中上、下弦桿（1、2)采用Φ200Χ5πιπι的圓鋼管，管內填充混凝土，管 的中心留有用于穿預應力鋼筋的圓孔（5 )，堅桿（3 )采用Φ 120 X 4mm的圓鋼管，管內填充混 凝土，斜桿（4)采用Φ80Χ4πιπι的圓鋼管；上、下弦桿（1、2)在和堅桿（3)連接部位的兩側設 有水平銷頭（6);上、下弦桿（1、2)在和兩斜桿（4)交匯連接的部位的兩側既設有水平銷頭 (6)，又設有斜向銷頭（7);上、下弦桿（1、2)兩端在和斜桿（4)連接部位的兩側設有水平銷 頭（6)。
2. 根據權利要求1所述的桁片，其特征是：所述上、下弦桿（1、2)、堅桿（3)、斜桿（4)采 用的圓鋼管用尺寸相近的方鋼管或多邊形鋼管進行替代。
3. 根據權利要求1所述的桁片，其特征是：所述上、下弦桿（1、2)和堅桿（3)內填充的 混凝土為高標號水泥混凝土或浙青混凝土或樹脂混凝土。
4. 一種基于權利要求1所述的預應力鋼管混凝土桁片構建的桁架，其特征是：桁架由 若干預應力鋼管混凝土桁片標準節（20)構成，兩兩桁片標準節（20)通過桁片接頭（22)進 打對接，對接完成后在上、下弦桿（1、2)中心的圓孔（5)內加入預應力鋼筋（23)，兩排祐 1片 標準節（20)之間通過水平連接節（21)和橫向連接節（24)進行連接，各部件相互配合的銷 頭之間采用插銷進行鎖定。
5. 根據權利要求4所述的桁架，其特征是：所述水平連接節（21)由兩平行的水平桿 (8)和兩平行堅桿（9)構成主要框架，框架內還設有兩交叉的斜桿（10)，每根水平桿的兩端 面均設有一組的水平銷頭（11)。
6. 根據權利要求4所述的桁架，其特征是：所述橫向連接節（24)由兩交叉的斜桿（12) 構成主要框架，斜桿（12)的四周還設有四周桿（13)和斜桿（12)連接，每根斜桿（12)的兩 端面均設有一組斜向銷頭（14)。
7. 根據權利要求4所述的桁架，其特征是：所述桁片接頭（22)為一截鋼管（15)，鋼管 (15)的內徑比上、下弦桿（1、2)的外徑大并可套接于其上，鋼管（15)內部中間設有隔板 (17)，隔板（17)中心開有用于穿預應力鋼筋（23)的圓孔（18)，鋼管（17)的兩側各設有兩組 水平銷頭（19)，鋼管（15)管壁的外側還設有兩個斜向銷頭（16)。
【文檔編號】E04C3/293GK104110098SQ201410365160
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】韋健江, 崔昌洪, 田世寬, 尹波, 張強 申請人:中交一公局第四工程有限公司