研究ResearchandDesign
与设计
装配式公路钢桥桥墩研制初探
彭兴山, 鲍林栋, 徐光兴
(石家庄铁道学院国防交通研究所,河北石家庄 050043)
摘 要:根据装配式公路钢桥桥墩的主要技术指标,介绍了装配式公路钢桥桥墩主要部件的研制思路,同时介绍了其适应装配式钢桥的设计结构形式,并对其特点进行了分析。关键词:公路钢桥桥墩;装配式;战时抢修;技术指标
中图分类号:U448114 文献标识码:A 文章编号:167223953(2005)0220012203
(6)单件最大质量≤300kg,单件最大长度≤4
1 概述
桥墩作为桥梁的重要结构,由于易毁难修,而成为现代战争中破坏交通设施时的重点打击目标;在水灾、地震等自然灾害中也容易遭受破坏。而我国目前装配式公路钢桥桥墩尚没有成熟的制式器材,所以它的研制是必要的和紧迫的。
m。可全部人工拼组,也可人工并辅以起重机械拼组。可以用铁路车辆和普通公路车辆运输。
(7)不超过一般钢结构的维修保养技术难度和储存管理条件。
3 结构形式及基本杆件
311 结构形式
2 主要技术性能指标
装配式公路钢桥桥墩是用于公路桥梁抢修抢建时的临时桥墩,既可用于便桥的修建,也可用于被毁桥梁的抢修。器材为装配式,拆装方便、互换性强、可反复使用,并具备一定的扩大使用功能。
(1)按公路二级荷载(相当于原汽车—20级)设计。
(2)适应“321”和ZB2200型装配式公路钢桥等梁型,能满足简支梁和连续梁结构构造的要求,且可达到既有装配式公路钢桥的各种跨度。
(3)设计墩高为5～30m,墩身高度以110m模数变化。
(4)可用于单车道或双车道。(5)适应环境。设计风压:800Pa,当超过此值时应对结构的强度、稳定予以检算;设计水深:不超过3m;适应流速:3ms;对基础的适应能力:可适应各种临时性基础,并可用于残墩接高。
收稿日期:2005203204
作者简介:彭兴山(1968-),男,高级工程师
装配式公路钢桥桥墩基本单元通常采用的结构形式有3类:空间构件、平面构件和线性杆件。它们各有特点,空间构件和平面构件具有拼装速度快的优点,但它们单件质量较大,不适合现场人力拼组,同时运输不便,占用的储备空间大,维修保养麻烦及扩大使用性差,不适宜用作抢修桥墩。线性杆件克服了上述缺点,但拼装工作量较大,拼装速度稍慢。如果采用人力配合机械作业,可采用预拼单元形式克服此缺点。综合考虑,装配式公路钢桥桥墩的墩身采用线性杆件作为基本单元组拼成空间杆系结构,采用这样的结构形式容易满足上部钢桥结构的尺寸要求,并可充分发挥材料的强度,增加结构的稳定性。桥墩纵向(沿线路方向)为塔式结构,可提高桥墩的纵向稳定性,横向为双柱或多柱的门架结构,以适应钢梁结构形式及横向尺寸的要求(图1)。3.2 杆件及配件
装配式公路钢桥桥墩基本器材包括杆件和配件共7种,其中立柱2种、联结系撑杆3种、节点板和拼接板各1种,编号分别为N1～N7;紧固件2种(M22×50和M22×65螺栓)。同一编号的杆件、配
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两端各2排孔径为2215mm,孔距在横向及纵向均为125mm。立柱与立柱在此面上通过在翼板上安装T型节点板实现连接,立柱与立柱在弱面上采用直接将节点板焊接在H型钢的腹板上的方法实现连接。为了保证运输、安装时焊接节点板不被碰撞变形,节点板应被在H型断面的内侧。31212 撑杆
立柱之间的联接系均采用线性杆件——撑杆(图3),形成交叉腹杆系。联接系撑杆共3种,其中水平撑杆1种,斜撑杆2种,分别用于2m和1m节间处。另外,2m节间斜撑杆同时兼作水平横联斜撑杆。3种撑杆均采用L80×10钢加工。
立柱与立柱间距分为115m和1175m两类。在115m柱距方向,联接系撑杆直接与立柱上焊接的节点板用螺栓相接;在1175m柱距方向,联接系撑杆通过安装在立柱翼板上的T型节点板用螺栓相接。
图1 装配式公路钢桥桥墩拼组结构形式(单位:mm)
件可以互换使用。31211 立柱
立柱采用H型断面(图2),它具有受压承载力高、联接方便的特点,非常适宜作桥墩主柱。由于H型断面具有较好的抗弯性能,因此立柱也兼做上下垫梁。
图3 联结系结构形式(单位:mm)
31213 T型节点板与拼接板
T型节点板的作用是在1175m柱距方向实现
撑杆与立柱的联接。当立柱或垫梁拼接处有较大弯矩或产生拉应力时,需增设拼接板联接。拼接板上螺栓孔径为2215mm,由于销孔间隙较小,可有效保证拼接板连接与立柱(垫梁)法兰连接共同受力。31214 螺栓
图2 立柱结构形式图(单位:mm)
立柱按高度分3m和2m两种型号,通过调整
不同型号的使用数量,可以实现墩身高度以110m模数变化。
H型钢的断面为250×200mm,用作垫梁时,其高度为250mm,通过调整垫梁层数,可实现墩高按0125m模数变化。
立柱与立柱、立柱与垫梁采用在立柱端部焊接法兰板方式连接。
在H型断面翼板上设螺栓孔,孔径2315mm,
采用六角头螺栓,分M22×50和M22×65两种,M22×50螺栓夹持厚度为22～30mm,用于1根撑杆与立柱焊接节点板、T型节点板与立柱翼板、垫梁与垫梁、垫梁与拼接板等的连接;M22×65夹持厚度为30～45mm,用于立柱与立柱、立柱与垫梁、两根撑杆与立柱焊接节点板或T型节点板的连接。螺栓机械等级1019级,螺母机械等级8级。
4 拼组方法
由于装配式公路钢桥桥墩属于应急使用,因此在器材设计时应非常关注拼组的方便及快速性,应
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既适合于人工拼组也适合于机械拼组。411 人工拼组便、互换性强、可反复使用。
(2)器材种类少。全套基本器材只有杆件、配件7种,紧固件2种。垫梁与立柱杆件通用,2m节间
当作业场地狭窄无法使用起重机械或是水上作
业而没有水上起重设备时,可采用人工拼组。由于本器材的最大单件重量不超过300kg,用人工搬运和拼组是可行的,但应配备起重扒杆,以便将单件由地面吊到墩上。412 机械吊装拼组
斜撑杆兼作水平斜撑杆,大大减少杆件种类,提高器材使用率。
(3)拼组方便快速,连接构造简单。在115m柱距方向取消了T型节点板,在立柱上焊接节点板,使撑杆直接与立柱上焊接的节点板相连,不但减少了杆件种类,而且使连接螺栓数量大大减少。在立柱的加筋肋上钻孔,使平面联接系直接联接在加筋肋上,简少了平面联接节点板,方便了联接。
(4)器材装载系数大,便于储运。由于器材均为线性杆件,因此装载率高,占用储存空间小。同时,由于杆件最大长度只有3m,因此适合于任何车辆装载,能够满足战时桥梁抢修的需要。
(5)单元重量轻。最大单元重量218kg,在战时抢修或在起重机械无法到达现场的情况下,仅仅依靠人力也可顺利的实施桥梁抢修任务。
(6)拼组方式灵活多变。该器材立柱的翼板上的栓孔及法兰联接的栓孔孔距均为125mm,立柱断面高度为250mm,立柱之间的间距为1500mm及1750mm,均为125mm的整数倍。因此,立柱既可组拼塔式墩,也可组拼门型架,结构形式变化性强,非常适合于扩大使用。
在能够利用起重机械吊装拼组的场合尽量采用,因其工作效率要比全部人工拼组高得多。用起重机械吊装拼组,可根据起重机械起吊能力的大小,预拼成拼组单元,大大减少高空工作作业量,而且可以单元预拼与单元组装同时进行,拼组速度快。为了适应单元式组装,所设计的器材必须能方便地形成预拼单元,而单元之间的连接也应简单方便。
5 结束语
装配式公路钢桥桥墩是应新形势的需要而研制的,它的出现必将对我国公路桥梁的战时及自然灾害下的桥梁抢修、抢建起到积极的作用。由于该器材拼组形式灵活多变,扩大使用功能强,对平时国家经济建设也能发挥巨大的作用。总结起来,它具有如下特点:
(1)装配式公路钢桥桥墩器材为装配式,拆装方
参考文献
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AnExplorationintoAssembledPiersforSteelBridges
PENGXing-shan, BAOLin-dong, XUGuang-xing
(TheTrafficResearchInstituteofNationalDefenceoftheShijiazhuangRailwayInstitute,Shijiazhuang050043,China)
Abstract:Accordingtothemaintechnicaltargetsforassembledpiersofsteel2bridges,thispaperintroducesthedevelopingideasofthemainpartsofassembledpiersforsteel2bridgesandthefabricformthatassembledpiersforsteel2bridgesadopt,andanalysestheircharacteristicsaswell1
Keywords:piersforsteel2bridges;assemblystyle;rushrepairduringwartime;maintechnicalguidelines
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