基本信息
- 项目名称：
- 快速自伸长式桥梁
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 为了应对地震、山体滑坡等灾害导致的道路断裂阻碍救援工作及时开展的情况，提出了一种快速自伸长式桥梁。 该桥梁可以在断裂山路一侧进行架桥作业，快速恢复瘫痪交通。其由一组倒梯形组合桥单元、滑轮组、滚轮、支撑杆等设备拼接而成，利用汽车提供必要动力，能在短时间内成为一座跨度20米，承载达3吨的简易桥梁，为救援人员第一时间奔赴灾区提供了重要保障。
- 详细介绍：
- 在发生滑坡，道路断裂之后，为了保证救援队员可以迅速赶赴现场进行救援，以及救援物资能够及时送达灾区，我们根据抽屉原理，设计了一种快速自伸长式桥梁。其可以在短时间内成为一座跨度20米，宽2.1米，承载达3吨小型货车的简易桥梁，并具有适用范围广、加工简单、造价低廉等特点。 该桥梁由一组倒梯形组合桥单元、滑轮组、滚轮、支撑杆等设备连接而成。其实现方案可具体描述为：首先将呈倒梯形的组合桥单元叠放在一起，其中的第一块组合桥单元通过压重、锚固等多种措施固定于岸边。利用汽车为设计滑轮组提供的牵引力，叠放在一起的组合桥单元前后由大小不一的两个滚轮按照由下至上的顺序沿着倒F形滑槽依次被拉出，从而实现了桥体自动伸长，直到搭至对岸。当第二块桥面滑至与第一块桥面平齐时，位于第一块、桥面前端的卡槽发挥作用，提高整个桥梁的安全性。 创新点 1）采用模块化、拼装式结构，无需大型专用设备，只利用普通车辆提供动力以及简单工具，能够快速架起一座可以承载一定荷载的临时性桥梁，为救援创造条件。 2）桥单元采用滚轮、滑轮组和卡槽组合，并利用钢索牵引装置，通过各桥单元之间的滑移和入槽等动作可以自行完成架桥。 3）可以在一侧进行作业，降低了桥梁架设过程中的难度。 4）利用滑轮组，并采用汽车为主要牵引动力，桥体可以自动伸长，减少人力作业，节省大量时间。 5）特别适合于山区、路窄、条件差的地区，架桥高效便捷，桥单元模块加工简单，造价低廉。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.作品设计目的和基本思路： 在山体发生滑坡，盘山公路断裂，人员和物资无法在短时间内达到灾区。为此，我们根据抽屉原理，设计了快速自伸长式桥梁。该桥梁由一组倒梯形组合桥单元、滑轮组、滚轮、支撑杆等构件组成，能在短时间内成为跨度20米，宽2.1米，承载达3吨的简易桥梁。 2.创新点： 1）模块化、拼装式结构，无需大型专用设备，利用汽车提供动力，快速架桥。 2）桥单元采用滚轮、滑轮组和卡槽组合，并利用钢索牵引装置，通过各桥单元之间的滑移和入槽等动作自行完成架桥。 3）断裂带一侧作业，降低了桥梁架设过程中的难度。 4）适合于山区、路窄、条件差的地区，架桥高效便捷，桥单元模块加工简单，造价低廉。 3.技术关键： 1）当第二单元重心滑出第一单元边界时，支撑杆发挥作用，保证其顺利滑行，防止发生上翘，不能正常伸长。 2）采用倾斜角度为10°的倒梯形截面，保证该桥梁成为模块拼装式结构。 3）采用压型钢板，减轻自重，减少挠度，满足规范要求。 4）加大第一块桥单元面积，设置压重，保证桥梁安全铺设，辅以支撑杆，提高稳定性。 4.主要技术指标： 对于单个倒梯形组合桥单元，单元长度L=3米，宽度B=2.1米，Z型钢板高H=600mm，向两侧各延伸250mm，采用Q235钢材。压型钢板型号YX173-300-300，板厚t=1.2mm，Ief=903.6×104mm4/m。并在两侧主梁之间间隔1.0米设置次梁，次梁高H1=100mm，宽B1=6mm。
科学性、先进性
- 快速自伸长式桥梁方便快捷，充分考虑救援这一特殊情况对设备架设所需时间、架设条件的要求。 军用制式架桥采用铰位移传递计算方法，解决了水上架设大型整体式桥跨的难题。移动支架法是在建造桥梁之前，先将一套支架滑到桥位，或置于梁体的下方两侧或梁体上方。另外还有折叠式路面系统，该系统主要用于铺设路面以克服泥泞、沼泽、浅滩和松软地段。 该设备很好的解决了现有架桥方法适用性差，需要支撑不能独立架桥的缺点。针对山区路窄、路况差、施工范围小的特点，提出在断裂山路一侧进行作业，只利用普通车辆提供动力以及简单工具，就能够快速架起一座具有一定荷载力的临时性桥梁，降低桥梁架设过程中的难度。 军用架桥方面还应用有“豹”2装甲快速架桥车。它由三节70吨军用载重级桥梁模块组成,每节长9.7米。桥梁模块由铝合金焊接而成,每一个模块重约4.85吨。 该设备则在选材方面采用压型钢板，不仅减轻了桥体重量，而且可以节省造价。同时，模块化结构为批量生产提供了保证，为大范围推广带来便利。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年江苏省机械创新设计大赛一等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 此快速自伸长式桥梁适用于各种需要快速架桥，及时通车和输运物资的情况，尤其适用于地震多发容易引起山体滑坡和容易发生泥石流的山区。中国是一个多山的国家，山区面积663.6万平方公里，包括我国(不含台湾、香港、澳门)除上海市以外的30个省（区）的1564个县。同时，中国地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。由于能够在道路崩塌时保障救援交通，对于地震多发和滑坡频繁发生的山区，因此该桥梁是消防部门和民生保障部门必须配备。即便在50%的地区进行推广使用，都具有广阔的市场前景。 该桥梁构造结构形式简单，加工方便；设计合理，通过增大受拉区面积提高设备承载力，大大增强了实际应用效果；只需在一侧进行作业，简化整个架桥过程，降低架桥难度；采用钢索进行牵引，增强实用性的同时提高安全性；在桥身伸长过程中采用常见的汽车或卷扬机为主要动力，无需设计新型动力装置，与传统人力相比便捷高效，极大的缩短了架桥时间，并应用常见槽钢、压型钢板，造价低廉。因此该桥梁极具推广应用价值。
同类课题研究水平概述
- 快速架桥是世界各国一直在攻克的一个难关，因为它的实现对于军事、救灾等各个方面都有非常重大的意义。目前我国在快速架桥方面已取得多项重大突破，在2008年汶川地震时就采用了军用制式钢桥开辟了一条水上通道，为此次救灾物资运输、人员转移等方面做出了很大的贡献。军用制式架桥采用的是铰位移传递计算方法。它采用了动力舟与整体式桥跨刚性连接成为带式漕渡门桥的新技术，使得装备的漕渡能力成倍增强；同时采用了浮游自展原理进行桥跨架设，解决了水上架设大型整体式桥跨的难题。 军用架桥方面还应用有“豹”2装甲快速架桥车。它由三节70吨军用载重级桥梁模块组成,每节长9.7米,行军时一节架于另两节之上,均固定在车体前部。底盘前部安装有一个起稳定作用的驻锄。每个桥梁模块均宽4米,可分别形成长度为9.7米(一个模块)、18.7米(二个模块)以及27.7米(三个模块)的桥梁长度。全部三个桥梁模块架设完毕约需8分钟,架设期间乘员完全处于装甲防护之下。桥梁模块由铝合金焊接而成,每一个模块重约4.85吨。 另外还有折叠式路面系统，该系统主要用于铺设路面以克服泥泞、沼泽、浅滩和松软地段。它能广泛用于在土壤上铺设行军路、补给路、迂回路、构筑河堤、徒涉场和可通行路等。 而当梁跨≥３２ｍ时，就需考虑采用移动支架法。 移动支架法就是在建造桥梁之前，先将一套支架滑到桥位，或置于梁体的下方两侧（桥面下支承），或置于梁体的上方（桥面上支承）。此外，还有地面支承、穿式桁架支承等不同结构形式。以此支架作为支托立内外模浇梁，或用节段拼装法拼梁，或整孔架梁。
