[实用新型]展开式索-杆-膜组合应急桥

说明书

(一)技术领域：

本实用新型涉及一种应急桥，尤其涉及一种展开式索-杆-膜组合应急桥，属于土木工程中的土木工程结构和材料技术领域。

(二)背景技术

一场突发灾难袭击过后，灾区与外界道路和信息中断。在救灾过程中，往往由于缺乏专业应急救灾设备，导致生命通道迟迟无法打通，阻碍救援人员和物资迅速进入灾区。例如汶川地震中，由于道路交通不畅导致从地震发生到救援人员进入灾区时间最长长达168小时，错过了抢险救灾的黄金时间。因此，应急桥梁的研究和开发，是抢险救灾中的重要问题，已受到国内外工程结构界和军事交通界的密切关注，成为研究的热点问题之一。

应急桥是由军用桥梁演变而发展起来的一个独特的桥梁门类，目前在材料上以钢材为主，其强度高、塑性和韧性好、各向受力均匀、对动力荷载的适应性强，但其重量大，机动性差，克服水障碍潜力小；在结构形式上，由于桁架结构受力合理，拆装方便，因此现有的应急桥均采用桁架结构，但其自重和承载力的比值仍然很高。这些应急桥体积庞大、自重大，在道路中断、地面交通不便的特殊情况下，无法发挥作用。应急桥的快速性与机动性等特性必然使轻型化作为其主要发展趋势，而目前其轻型化主要依赖于轻质材料的应用，未能在桥梁结构体系方面有大的突破，无法从根本上改变应急桥需要重型运输工具和架设设备的基本特征。而在跨越能力和结构自重比例方面，充气膜结构是现阶段最为优秀的结构形式。充气膜结构是以柔性膜材在某种有压差的气体(通常为空气)作用下，形成的一种具有稳定形状及一定刚度，以此来抵抗外力作用的结构形式。以15m跨承受20kN/m均布荷载的水平梁式结构为例，钢梁自重为3.8吨，钢桁架为1吨，充气膜(气肋式)结构仅为0.09吨，是钢桁架的1/11，自重极低。但现有的充气膜结构，直接利用膜承担由弯矩引起的压应力，需要较高的内部气压形成初始预拉力抵消上述压应力，而且气压值随着跨度的增加呈二次方的关系增加，因此其工作压力很高，一般在100kPa~1000kPa之间，属高压体系。使得充气膜结构存在如下缺点：①在结构使用过程中需要很强的气压补给；②如果在局部出现孔洞或裂缝的情况下，高气压使得充气膜容易突然发生爆裂而迅速破坏，影响结构的安全性能；③结构承载力受到气压的限制，而且对于集中荷载非常敏感；④对膜材的质量和构件的接缝要求极高。这些缺点限制了膜结构承载优势的发挥及其在应急桥中的应用。

因此，只要合理设计，使不同结构相互融合，取长补短，则可开发更为轻质便携的新型应急桥，提高应急桥快速性、机动性，使其在抗灾抢险、军事交通中赢得更多时间。

(三)实用新型内容

1、发明目的：

本实用新型的目的是提供一种展开式索-杆-膜组合应急桥，它克服了现有技术的不足，将充气膜结构和桁架结构相互融合，是一种自重极轻、储存携带方便、安装快捷的新型应急桥。

2、技术方案：

本实用新型为一种展开式索-杆-膜组合应急桥，该桥由多个桥单元构成；每个桥单元由索-杆-膜组合梁、桥面板、支座组成(如图1)。索-杆-膜组合梁搭设在支座凹槽中，桥面板搭设在索-杆-膜组合梁上。

所述索-杆-膜组合梁由上弦杆、下弦杆、低压充气气囊和拉索组成(如图2)。上、下弦杆设置在该梁上下两侧，低压充气气囊设置在该梁中部，拉索设置在该梁两侧。杆件与低压充气气囊间不设特殊连接，仅为普通搭放，低压充气气囊放置在下弦杆上，上弦杆放置在低压充气气囊上，上、下弦杆、低压充气气囊截面竖向对称轴线重合。拉索沿上、下弦杆分两侧单独缠绕，从上、下弦杆侧设置的节点环中穿过，通过两侧拉索拉紧固定，使索、杆、低压充气气囊三者连接为一整体。其中，组合梁长度为6～12米适宜，高度为0.8～1.2米适宜。