[发明专利]一种便携式复合材料徒步桥

说明书

技术领域

本发明属于用于野外作业的徒步桥，尤其是一种便携式复合材料徒步桥。

背景技术

现有的徒步桥多数为金属结构，其中包括为数较多的钢结构和为数较少的铝合金结构。虽然钢材具有高强度、塑性和韧性好、各项受力均匀及设计计算理论成熟等优点，但是钢制桥梁存在自重大，携带困难并且架设作业劳动强度大等缺点，难以满足野外作业或徒步旅行条件下轻质、便携、快速拼装架设等需求。无论就野外作业还是徒步旅行等角度而言，都迫切需要我们寻求新型的徒步桥来满足当前的现实需求。结构轻型化、高强化、快速拼装架设是徒步桥未来发展的主方向，新结构的设计、新材料的应用以及新技术工艺的采用是实现结构轻型化的必由之路。轻质的复合材料具有比强度/比模量高、可设计性好、携带架设轻便和耐腐蚀性好等显著优点，其已在民用固定桥梁结构中得到了广泛的应用，比如已建桥梁的加固补强和新建结构的建造。

传统徒步桥的自重、跨度、结构形式与架设方法等因素之间往往相互影响和制约，所以在徒步桥设计中需要将材料、结构形式与架设技术作为一个相互影响的整体。鉴于平面内穿预应力索的空心圆管主梁和横向支撑梁组合而成的“梯子型”结构传力机理较为明确、各梁传力路径相对单一，是一种承载效率较高的结构形式。而纤维增强树脂基复合材料纤维含量高，材料利用率高，具有优异的单向力学性能。若将纤维增强树脂基复合材料与纵横梁“梯子型”结构进行联合设计，则可充分发挥二者的优势，从而达到大幅减重的目的。此外将主梁仿“鱼竿”可伸缩的特点进行设计会达到体积迅速减小的效果，从而满足其便携的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种便携式复合材料徒步桥，本发明针对目前徒步桥的一些不足，如自重大、携带困难、架设作业劳动强度大、拼装架设效率低等。将材料、结构形式与架设技术作为一个相互影响的整体，提供一种轻质、便携、快速拼装架设的复合材料徒步桥。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种便携式复合材料徒步桥，徒步桥包括两个平行设置的主梁组件，在两个主梁组件之间垂直安装若干横梁组件，横梁组件与主梁组件包围的区域内设置桥面；

主梁组件包括若干个首尾相连的套管梁组件，套管梁组件之间通过双向金属套筒，主梁组件的两个外端部安装单向金属套筒，套管梁组件由若干个同轴线但截面依次减小的管件单元层层嵌套而成；

主梁组件内部沿其延伸方向安装有预应力索，预应力索两端部分别连接主梁组件的两个外端部所安装的单向金属套筒；

横梁组件包括横梁，横梁两侧端部安装有复合材料卡扣，复合材料卡扣与主梁组件可相互嵌合。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述管件单元为空心圆管状结构。

前述预应力索两端部设有索扣，索扣用于连接单向金属套筒的内置圆环。

前述复合材料卡扣为纤维增强树脂基复合材料制成。

前述桥面两相对侧边缘处分别设有金属索扣和金属环，金属索扣和金属环相对应并可相互嵌合。

前述桥面通过包裹两个平行的主梁组件并将两边金属索扣和金属环构成。

前述桥面为尼龙网状结构。

进一步的，

前述主梁组件采用四个套管梁组件通过双向金属套筒两两拼接而成。

本发明的有益效果是：

本发明专利采用双主梁+若干横撑梁的“梯子型”结构构型，其中每个主梁采用两根同轴线但截面逐渐变小的若干节的管件层层嵌套而成。这种可伸缩主梁形式综合了鱼竿和梯子的特点，可发挥其体积可变和受力特点明确的性能，同时满足了野外作业条件下轻质、便携、快速拼装架设的要求。本产品采用内穿空心圆管主梁的体内预应力索通过主梁端部的单向金属接头与主梁连为一体，为主梁提供体内预应力，增强了桥梁的承载能力，减小了跨中挠度。本产品采用卡扣式横梁、上下包裹主梁的尼龙网两端相扣而成的柔性桥面以及可伸缩式的主梁，这种形式无需采用辅助工具大大简便了桥梁的拼装成型，提高了架设拼装速度。除了两个接头以及锁扣采用金属外，各个梁单元均采用轻质高强的纤维增强树脂基复合材料，桥面系采用尼龙网，内穿预应力索采用复合材料绳，上述材质均可大幅度降低桥梁自重。

本发明专利采用模块化设计构型，全桥结构由4根可伸缩式套管梁拼装成2根可伸缩式空心圆管主梁，空心圆管主梁间通过双向金属套筒连接，桥上部结构由若干个横梁、柔性尼龙网桥面通过卡扣以及包裹锁扣的方式进行拼装。另外，可通过选用不同节数管梁单元适应不同跨径的沟壑，扩大了该徒步桥的适用范围。本产品结构重量轻、模块化程度高、连接方便，整个桥梁单人即可完成拼装、架设与撤收。