專利名稱：使用預(yù)鑄造構(gòu)造技術(shù)來替換橋梁的裝置和方法
使用預(yù)鑄造構(gòu)造技術(shù)來替換橋梁的裝置和方法相關(guān)申請的交叉引用本申請要求美國臨時(shí)專利申請No. 61/228753和美國臨時(shí)專利申請No. 61/250698 的優(yōu)先權(quán)，該美國臨時(shí)專利申請No. 61/228753的申請日為2009年7月27日，該美國臨時(shí)專利申請No. 61/250698的申請日為2009年10月12日，這兩篇文獻(xiàn)都結(jié)合在本申請中，作為參考。
背景技術(shù)：
在鐵路行業(yè)中，鐵路橋梁構(gòu)造方法在很多年里幾乎無變化。從開始鐵路橋梁構(gòu)造以來，豎直部件(“樁”)橫跨水道或其它地理凹處的寬度而以連續(xù)排打入地下。各排樁通常包含2-6個(gè)由木材制造的豎直柱。水平木材部件(“承臺”)再橫過各排木樁的頂部來布置，從而產(chǎn)生一系列“排架”，各排架包括2-6個(gè)豎直樁和單個(gè)水平承臺。然后，水平木材部件(“縱梁”)布置成連接連續(xù)排架，從而產(chǎn)生橋梁的上層結(jié)構(gòu)。最后添加路面層、鐵路枕木、道渣和鐵軌，以便完成鐵路橋梁的構(gòu)造。不過，在過去的150年里，這些橋梁已經(jīng)損壞至這樣的程度，使得它們已經(jīng)在這些年里重建了多次。首先，通過將新的木樁排架打入現(xiàn)有的排架之間、然后更換木材縱梁以便跨越新的排架來對橋梁進(jìn)行修復(fù)。然后通過在地平面處簡單切割舊排架的樁而除去舊的排架，從而使得舊樁的殘根的較大部分仍然留在地下。這種過程在幾十年里重復(fù)多次，最終在橋下留下了充滿舊樁殘根的擁塞區(qū)域。最后，在橋下的區(qū)域變得擁塞舊樁殘根，使得該方法在不以較大成本來除去樁殘根的情況下將不再能夠用于鐵路。隨后發(fā)展了現(xiàn)代的替換方法，該替換方法通常包括在每個(gè)替換排架上使用單對鋼樁，各樁在緊靠著現(xiàn)有橋梁下面的擁塞區(qū)域的各側(cè)打入地下。一旦這些鋼樁被打入地下和由鋼和混凝土增強(qiáng)，工程師將使用就地鑄造的構(gòu)造技術(shù)來在該對打入的鋼樁頂上鑄造混凝土承臺。通常，工程師將通過在各對打入樁的頂部周圍布置承臺模型而開始該就地鑄造技術(shù)。然后，工程師將增強(qiáng)筋(“鋼筋”)定位在承臺模型的內(nèi)部。最后，工程師將混凝土澆注在承臺模型中，并使它能夠固化。而且，為了使現(xiàn)有橋梁上中斷交通的時(shí)間最小，這樣替換的排架通常在比現(xiàn)有橋梁稍微低的高度處建造。因此，替換橋梁的子結(jié)構(gòu)能夠在鐵道交通仍然在現(xiàn)有橋梁上運(yùn)行時(shí)被建造。一旦替換橋梁的子結(jié)構(gòu)完成，交通在鐵道線上停止。舊橋梁將被拆除，新的跨越件將布置在新排架的頂上，接近舊橋梁的部分將改變成使得鐵道線能夠使用新橋梁。不過，這種橋梁修復(fù)方法有某些缺點(diǎn)。首先，該方法相當(dāng)費(fèi)時(shí)間和昂貴，因?yàn)橛糜谔鎿Q橋梁的承臺必須在并不損壞現(xiàn)有橋梁或中斷在現(xiàn)有橋梁上運(yùn)行的交通的情況下仔細(xì)地就地鑄造。還有，在承臺能夠支承負(fù)載和替換橋梁能夠完成之前，在承臺中的混凝土必須有時(shí)間來固化。而且，在工地鑄造承臺必須使用當(dāng)?shù)氐幕炷梁驮鰪?qiáng)材料，它們的質(zhì)量可能由于不同混凝土工廠而變化。該方法還有這樣的缺點(diǎn)，即替換橋梁必須置于比現(xiàn)有橋梁低的高度，因?yàn)樘鎿Q橋梁必須建在現(xiàn)有橋梁的下面，以便能夠在構(gòu)造過程中允許鐵路交通運(yùn)行。替換橋梁的較低高度將減小替換橋梁和下部水道之間的間隙，從而可能干涉航運(yùn)和增加替換橋梁受到洪水影響的可能性。較低的替換橋梁高度還可能需要能夠獲得附加建筑和/或進(jìn)行環(huán)境影響研

發(fā)明內(nèi)容
本申請公開了一種使用預(yù)鑄造材料來替換橋梁的方法和裝置，該預(yù)鑄造材料包括鋼樁、鋼增強(qiáng)混凝土承臺(cap)以及金屬的凸形和凹形連接件。這些材料能夠在被送至工地用于橋梁替換工程之前在控制的工廠環(huán)境中形成為精確的標(biāo)準(zhǔn)。而且，這里所述的連接件提供了快速和牢固的方法來使得承臺與樁連接，而并不使用焊接。連接件還能夠?qū)⒊信_相對快速地從它的樁上取出，用于維護(hù)或替換目的。最后，這里所述的對齊系統(tǒng)保證凹形連接件在混凝土承臺的鑄造和增強(qiáng)過程中保持合適的間隔。


圖1是標(biāo)準(zhǔn)木材鐵路橋梁的透視圖。圖2表示了使用就地鑄造的構(gòu)造技術(shù)來構(gòu)造替換鐵路橋梁的現(xiàn)有技術(shù)方法。圖3是凸形連接件的透視圖。圖4是凸形連接件的局部切開的側(cè)視圖。圖5是附接在鋼樁頂部的凸形連接件的側(cè)視圖。圖6是圖5的鋼樁的俯視平面圖。圖7是圖5中所示的水平調(diào)節(jié)裝置的詳細(xì)視圖。圖8是凹形連接件的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。圖9是凹形連接件的第二實(shí)施例的側(cè)視圖。圖10是圖8的凹形連接件的側(cè)視圖，其具有附接的槽道引導(dǎo)部件。圖11是兩槽道引導(dǎo)部件的側(cè)視圖，該兩槽道引導(dǎo)部件將兩個(gè)圖8中的凹形連接件相互保持在特定距離處。圖12是承臺的側(cè)剖圖，其中，圖8中的兩個(gè)凹形連接件嵌入該承臺內(nèi)。圖13表示了使用這里所述的裝置和預(yù)鑄造技術(shù)來構(gòu)造替換橋梁的第一步驟。圖14表示了使用這里所述的裝置和預(yù)鑄造技術(shù)來構(gòu)造替換橋梁的最后步驟。圖15-17表示了包含凹形連接件的預(yù)鑄造承臺如何被降低至一對凸形連接件上。
具體實(shí)施例方式圖1表示了標(biāo)準(zhǔn)木材鐵路橋梁100的部件。這樣的橋梁100包括一系列的木制排架103，該一系列排架103跨越水道120或其它地理凹處，例如溪谷。各排架103包括多個(gè)豎直木材樁101和單個(gè)木材承臺102。為了構(gòu)造排架103，多個(gè)豎直樁101打入地中。如圖 1中所示，六個(gè)豎直樁101用于構(gòu)成排架103，盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，可以使用更多或更少的樁101。然后，將承臺102橫過樁101的頂部布置，并使用合適的裝置(例如尖頭或釘)將承臺固定在樁101上。在全部排架103都構(gòu)造在水道120上之后，木材縱梁111水平地布置在排架103的頂部，以便提供用于橋梁的上層結(jié)構(gòu)。然后，通過將木材路面層112、木材路緣113、鐵路枕木114、道渣115和鐵軌(未示出)布置在縱梁111上面而完成該橋梁。圖2表示了使用就地鑄造技術(shù)來構(gòu)造替換橋梁的現(xiàn)有技術(shù)方法。為了開始構(gòu)造工程，一對鋼樁201沿現(xiàn)有橋梁100的長度以一定間隔打入地下。各鋼樁201包括基本圓柱形的鋼管。因?yàn)榫o挨著現(xiàn)有橋梁100下面的地通常由舊木材樁的切斷殘根122塞滿，因此替換鋼樁201打入離開樁殘根122 —定距離的地下。鋼樁201打入地下足夠距離，直到鋼樁 201的頂部處于這樣的高度，使得混凝土承臺202能夠構(gòu)造于鋼樁201的頂部，而不與現(xiàn)有橋梁100干涉。在打入地下之后，各鋼樁201優(yōu)選是通過鋼增強(qiáng)筋(“鋼筋”)來增強(qiáng)。然后，混凝土澆注至各鋼樁201中并能夠凝固。然后，工程師使用就地鑄造的構(gòu)造技術(shù)來在各對樁201的頂上鑄造承臺202，從而產(chǎn)生排架203。首先，工程師在該對樁201的頂上布置承臺模型(cap form)。然后，將增強(qiáng)筋布置在承臺模型的內(nèi)部。最后，混凝土澆注至承臺模型中，并能夠凝固。因?yàn)楝F(xiàn)有橋梁100仍然就位和仍然支承交通，因此必須非常注意在樁201頂上構(gòu)造承臺202時(shí)不要損壞現(xiàn)有橋梁100。通常，當(dāng)承臺202構(gòu)造在樁201的頂上時(shí)，在承臺 202和現(xiàn)有橋梁100的下側(cè)之間只有3-6英寸的間隙。由于該較小間隙和需要保護(hù)現(xiàn)有橋梁100，構(gòu)造各排架203將相當(dāng)費(fèi)時(shí)間。產(chǎn)生承臺模型、用鋼筋增強(qiáng)它、澆注混凝土、使得混凝土固化和在形成的承臺202上進(jìn)行負(fù)載測試的整個(gè)過程可能花費(fèi)超過一個(gè)月。在全部替換承臺202已經(jīng)構(gòu)造于樁201的頂上以便形成一系列替換排架203之后，現(xiàn)有橋梁100被拆除。隨后，混凝土跨越件(未示出)橫跨替換排架203布置，以便產(chǎn)生替換橋梁的上層結(jié)構(gòu)。然后，包括鐵路枕木的路基、道渣和鐵軌加在橋梁上，接近橋梁的部分將重新構(gòu)造成與替換橋梁的高度合適地對齊。參考圖3-17，與迄今可能的情況相比，所示的裝置和方法能夠用于更快速的橋梁替換。所形成的替換橋梁也比使用圖2所示的構(gòu)造方法產(chǎn)生的替換橋梁更堅(jiān)固和更容易維護(hù)。圖3和4表示了結(jié)合這里所述的改進(jìn)構(gòu)造方法使用的金屬凸形連接件301的側(cè)視圖。凸形連接件301包括基本圓錐形的空心金屬形狀。凸形連接件301在它的基部中具有鋼環(huán)302?；吭诃h(huán)302下面還具有較狹窄的鋼引導(dǎo)凸緣303。有利地，在凸形連接件301 的頂部305和底部306上的開口在凸形連接件301被附接在鋼樁501上之后允許混凝土被澆注至該凸形連接件301中，如后面所述。圖5-7表示了凸形連接件301如何附接在鋼樁501的頂部。有利地，引導(dǎo)凸緣 303(圖3、4)具有恰好比鋼樁501的上部輪緣503(圖6)略小的周邊。鋼環(huán)302(圖3、4) 優(yōu)選是具有與鋼樁501的上部輪緣503(圖6)相同的周邊。因此，凸形連接件301能夠被布置在鋼樁501的頂上(圖5)，其中引導(dǎo)凸緣303緊貼裝配在鋼樁501的上部輪緣503的內(nèi)部。凸形連接件301還包括多個(gè)水平調(diào)節(jié)裝置305 (圖5、7)，這些水平調(diào)節(jié)裝置305附接在鋼環(huán)302的外部。類似的水平調(diào)節(jié)裝置505靠近樁501的頂部附接在鋼樁501的外部 (圖5-7)。螺釘701 (圖7)用于螺紋接合相應(yīng)的上部和下部水平調(diào)節(jié)裝置305、505。如后面更詳細(xì)所述，這些水平調(diào)節(jié)裝置305、505能夠在工地中用于保證凸形連接件301適當(dāng)?shù)貙R，以便與替換承臺1201(圖12)的凹形連接件801(圖8)接合。當(dāng)凸形連接件301在工地上適當(dāng)?shù)貙R之后，它能夠被焊接在樁501上。有利地，引導(dǎo)凸緣303設(shè)置了用于焊接的襯底材料(“背襯”)，從而保證樁501和凸形連接件301之間牢固的連接。下面參考圖8-12，圖中表示了金屬的凹形連接件801。凹形連接件801包括基本圓錐形形狀，其設(shè)計(jì)成套裝在凸形連接件301上。凹形連接件801優(yōu)選是由鋼構(gòu)成。凹形連接件801 (圖8、9)還包括實(shí)心頂部805和在底部806處的開口，以便允許凸形連接件301裝配在凹形連接件801的內(nèi)部。凹形連接件801的底部優(yōu)選是具有環(huán)繞它的基部的唇緣803 和附接在凹形連接件801的外部的剪切栓釘804(圖9)。有利地，唇緣803和剪切栓釘804 在凹形連接件801鑄造至承臺1201(圖12)內(nèi)之后與周圍的混凝土接合，從而能夠從承臺 1201向凹形連接件801傳遞負(fù)載。圖10-12表示了一對凹形連接件801如何被鑄造至混凝土承臺1201 (圖12)中。 在鑄造混凝土承臺1201之前，一對槽道引導(dǎo)部件1101、1102(圖11)用于保證凹形連接件 801相互間隔適當(dāng)?shù)木嚯x。各槽道引導(dǎo)部件1101、1102優(yōu)選是包括鋼桿，該鋼桿能夠附接在凹形連接件801上。優(yōu)選是，槽道引導(dǎo)部件1101的一端以與凹形連接件801的側(cè)部斜率匹配的角度被切割。優(yōu)選是，槽道引導(dǎo)部件1101能夠通過點(diǎn)焊或其它合適方式而附接在凹形連接件801的側(cè)部上。槽道引導(dǎo)部件1101的另一端包含一個(gè)或多個(gè)狹槽形孔1105(圖 11)。第二槽道引導(dǎo)部件1102同樣包含在一端處的狹槽形孔1105，該狹槽形孔能夠與在第一槽道引導(dǎo)部件1101上的狹槽形孔匹配。槽道引導(dǎo)部件1102的第二端能夠通過點(diǎn)焊或其它合適方式而附接在第二凹形連接件801的側(cè)部上。在該對凹形連接件801之間的距離能夠通過沿側(cè)向方向滑動(dòng)槽道引導(dǎo)部件1101、1102而進(jìn)行調(diào)節(jié)。在距離被適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)之后， 螺栓1106插入狹槽形孔1105中，螺母旋擰在螺栓1106的端部上，以便使得槽道引導(dǎo)部件 1101、1102相互固定，從而將凹形連接件801鎖定就位，以便在承臺1201的鑄造過程中保持它們的相對位置，如下所述。接著，使用混凝土模型或其它鑄造技術(shù)將該對凹形連接件801和連接的槽道引導(dǎo)部件1101、1102鑄造在混凝土承臺1201(圖12)內(nèi)?；炷脸信_1201優(yōu)選是由鋼筋來增強(qiáng)。如圖12中所示，完成的承臺1201將有嵌入承臺1201的下側(cè)中的一對凹形連接件801。 如后面詳細(xì)所述，這使得在樁501頂部的凸形連接件301能夠裝配至嵌入承臺1201中的凹形連接件801的內(nèi)部。下面參考圖13-17，圖中表示了一種構(gòu)造替換橋梁的方法。首先，如上所述，在控制的工廠環(huán)境中預(yù)制空心管形鋼樁501 (圖5)和凸形連接件301 (圖3、4)。如后面更詳細(xì)所述，凸形連接件301的尺寸設(shè)置成使得凹形連接件801 (圖8、9)將與該凸形連接件301匹配和放置在該凸形連接件301上。因此，能夠在預(yù)制凸形連接件301的同時(shí)預(yù)制凹形連接件801。鋼樁501和凸形連接件301再被送至要替換現(xiàn)有橋梁100(圖13)的工地。為了開始構(gòu)造過程，多對鋼樁501沿現(xiàn)有橋梁100的長度以一定間隔打入地下。如上所述，各對樁501之間的距離通常比現(xiàn)有橋梁100的寬度寬(圖13)，這是因?yàn)榫o挨著橋梁下面的擁塞區(qū)域通常包含舊木材樁的切斷殘根122。然后，工程師優(yōu)選是將增強(qiáng)筋插入打入的樁內(nèi)。然后，預(yù)制的凸形連接件301布置在打入的鋼樁501的頂上。如前所述，引導(dǎo)凸緣 303(圖3、4)用于將凸形連接件301的下端引導(dǎo)到鋼樁501的頂部中。因?yàn)殇摥h(huán)302(圖 4)的直徑等于或大于鋼樁501的上部輪緣503 (圖7)的直徑，凸形連接件301將置于樁501的頂部，如圖5和13中所示。優(yōu)選是，鋼環(huán)302的直徑基本等于上部輪緣503的直徑。在凸形連接件301布置在鋼樁501頂上之后，工程師能夠使用水平調(diào)節(jié)裝置305、 505(圖5-7)來精細(xì)調(diào)節(jié)凸形連接件301的位置，并保證它水平以及與嵌入承臺1201內(nèi)的其中一個(gè)凹形連接件801 (圖1 適當(dāng)?shù)貙R。螺釘701 (圖7)與水平調(diào)節(jié)裝置305、505 結(jié)合使用，以便螺紋接合水平調(diào)節(jié)裝置305、505，從而使得凸形連接件301的一側(cè)(特定水平調(diào)節(jié)裝置305、505位于該側(cè))稍微升高或降低。凸形連接件301再焊接在鋼樁501的頂部。如前所述，有利地，引導(dǎo)凸緣303提供用于焊接的襯底材料，從而保證樁501和凸形連接件301之間的牢固連接。接著，當(dāng)凸形連接件放置在鋼樁501的頂部上時(shí)，工程師通過將混凝土澆注至凸形連接件301(圖13)的開口 305(圖3)內(nèi)而增強(qiáng)鋼樁501和它的附接凸形連接件301。在凸形連接件301和鋼樁501已經(jīng)充滿混凝土之后，工程師將測量各對鋼樁501 之間的確切距離。然后，這些測量值提供給預(yù)制承臺1201的制造商，使得定制的承臺能夠在工地外構(gòu)造成精確地套裝在多對鋼樁501(這些鋼樁已經(jīng)打入地下)和凸形連接件 301 (該凸形連接件已經(jīng)焊接在樁501的頂部)上。預(yù)制承臺1201的制造商將利用上述距離測量值來鑄造承臺1201，其中一對凹形連接件801嵌入各承臺1201內(nèi)(圖12)。優(yōu)選是，制造商將預(yù)先預(yù)制多個(gè)凹形連接件801， 使得制造商能夠利用凹形連接件801來鑄造承臺1201。如前所述，凹形連接件801必須構(gòu)造成使得它們與已經(jīng)在工地上安裝至樁501(圖11)頂上的凸形連接件301匹配并置于該凸形連接件301上。優(yōu)選是，制造商還將預(yù)先預(yù)制多個(gè)槽道弓丨導(dǎo)部件1101、1102 (圖11)，用于鑄造承臺1201。為了鑄造承臺1201，制造商通過將第一槽道引導(dǎo)部件1101(圖11)附接在第一凹形連接件801上而開始。然后，制造商將第二槽道引導(dǎo)部件1102附接在第二凹形連接件上。槽道引導(dǎo)部件1101、1102能夠通過點(diǎn)焊或其它合適方式而附接在它們的相應(yīng)凹形連接件801上。接著，兩個(gè)槽道引導(dǎo)部件1101、1102將定位成使得它們相互可滑動(dòng)地接合，如圖 11中所示。在該對凹形連接件801之間的距離將通過滑動(dòng)槽道引導(dǎo)部件1101、1102來調(diào)節(jié)，直到該對凹形連接件801之間的距離與在工地上一對打入的樁501 (圖13)之間的測量距離匹配。在已經(jīng)調(diào)節(jié)連接件801之間的距離之后，通過將螺栓1106插入狹槽形孔1105 內(nèi)并通過旋擰在螺栓1106上的螺母來將該螺栓1106固定就位而將凹形連接件801鎖定就位。然后，制造商將制造承臺1201，從而將適當(dāng)間隔開的凹形連接件801嵌入承臺 1201內(nèi)。優(yōu)選是，制造商將通過產(chǎn)生承臺模型(該承臺模型具有用于承臺1201的所需形狀)來制造承臺1201。接著，制造商將適當(dāng)間隔開的凹形連接件801與增強(qiáng)筋一起布置在該模型內(nèi)部。最后，制造商將混凝土澆注至模型內(nèi)和使得該混凝土能夠固化。如圖12中所示， 承臺1201將構(gòu)造成使得凹形連接件801的空心底部開口 806(圖8)暴露在承臺1201的下側(cè)。如前所述，各嵌入的凹形連接件801優(yōu)選是具有唇緣803(圖8、9)和剪切栓釘804(圖 9)，所述唇緣環(huán)繞凹形連接件的基部，所述剪切栓釘804附接在凹形連接件801的外部，以便與承臺1201中的周圍混凝土接合(圖12)，從而當(dāng)承臺1201定位在樁501和凸形連接件 301的頂上時(shí)能夠?qū)⒇?fù)載從承臺1201傳遞到凹形連接件801(圖14)，如后面所述。各定制的承臺1201優(yōu)選是在它被制造成使得承臺1201可以在工地上附接在合適的一對樁501上后進(jìn)行標(biāo)記。也就是，定制的承臺1201進(jìn)行標(biāo)記，使得它可以與具有一定分開距離(該分開距離等于嵌入定制的承臺1201內(nèi)的凹形連接件801之間的距離)的一對樁501匹配。有利地，在將樁501打入地下、將增強(qiáng)筋插入樁501內(nèi)、使得樁501裝配有凸形連接件301、使得凸形連接件301焊接在樁501上、用混凝土增強(qiáng)該樁501和凸形連接件301、 在工地外預(yù)制承臺1201以及使得樁501、凸形連接件301和預(yù)制承臺1201中的混凝土凝固的費(fèi)時(shí)間的處理過程中(所有這些可能花費(fèi)兩至四周或更長時(shí)間)，交通能夠繼續(xù)在現(xiàn)有橋梁100(圖1 上面運(yùn)行。在這些步驟完成且預(yù)制的承臺1201已經(jīng)供給工地之后，在現(xiàn)有橋梁100上面的交通將停止，現(xiàn)有橋梁100將通過在基線處切割現(xiàn)有木材樁101以及除去木材排架103和橋梁100的其余部分而被拆除。接著，如圖14-17中所示，預(yù)制的承臺1201能夠被降低至連續(xù)對的樁501的頂上， 以便形成替換排架1401。有利地，嵌入承臺1201內(nèi)的凹形連接件801將與設(shè)置在鋼樁501 頂上的凸形連接件301匹配和置于該凸形連接件301上。如后面所述，凹形連接件801和凸形連接件301優(yōu)選是具有錐形形狀，使得當(dāng)承臺1201被降低至樁501的凸形連接件301 上時(shí)，承臺1201將與位于鋼樁501頂上的凸形連接件301適當(dāng)?shù)貙R，如圖15-17中所示。 一旦承臺被降低至樁501上，承臺1201通過錐形的凹形連接件801與錐形的凸形連接件 301的緊密連接而保持就位。該緊密連接有利地提供了承臺1201和樁501之間的非常牢固的連接，該連接需要很少的維護(hù)。接著，混凝土跨越件1411布置在連續(xù)排架1401的頂部，從而完成替換橋梁1400 的上層結(jié)構(gòu)。有利地，樁501、承臺1201和跨越件1411定位在一定高度處，使得替換橋梁 1400將處于與現(xiàn)有橋梁相同的高度處。最后，構(gòu)造軌道道床的其余部分，并開放替換橋梁 1400用于交通。如上面對于圖2所述，用于在工地上就地鑄造承臺和使得該承臺能夠固化的現(xiàn)有技術(shù)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力。鐵道線操作人員不希望關(guān)閉他們的鐵道線較長時(shí)間，該較長時(shí)間是使用這種就地鑄造技術(shù)在樁頂上構(gòu)造承臺所需要的。因此，替換承臺位于比現(xiàn)有橋梁低的高度，以便能夠在長時(shí)間的鑄造過程中允許交通繼續(xù)在橋梁上面運(yùn)行。不過，該降低高度具有使得橋梁更易于受到洪水影響的另一不利結(jié)果。此外，使用這種就地鑄造構(gòu)造技術(shù)的建造者更慢，因?yàn)樗麄儽仨毿⌒脑阼T造過程中不會(huì)損壞現(xiàn)有橋梁。不過，這里所述的快速構(gòu)造方法避免了所有這些問題。因?yàn)轭A(yù)制承臺1201 (圖14) 已經(jīng)固化，并能夠很快地在樁501的頂上布置就位，因此在構(gòu)造替換橋梁1400之前停止在現(xiàn)有橋梁上的交通和拆除橋梁是可接受的。拆除現(xiàn)有橋梁又使得替換橋梁1400能夠建立在與現(xiàn)有橋梁相同的高度處，從而消除了替換橋梁1400和接近該橋梁的部分之間的任何
高度差。在可選實(shí)施例中，與圖3-17中所示的截頭圓錐形不同的匹配形狀能夠用于凸形和凹形連接件301、801。這些可選形狀包括但不局限于圓錐體或橢圓錐體；棱錐；截頭棱錐、截頭橢球體、截頭球體或其它截頭形狀；圓柱體或橢圓柱體；半球或其它局部球體或局部橢球體；立方體或其它長方體(rectangular solid)；楔形；擬柱體；圓頂形；以及多面體。也可以使用不規(guī)則的三維形狀，包括具有彎曲表面和/或沿它們表面的不規(guī)則凸起或凹部的形狀。優(yōu)選是，任何這些規(guī)則或不規(guī)則形狀的側(cè)部將朝著該形狀的頂部大致呈錐形或向內(nèi)彎曲，從而使得凹形連接件801很容易與凸形連接件301匹配和置于該凸形連接件上，如圖15-17中所示。具有錐形側(cè)部的這些優(yōu)選可選形狀的示例包括棱錐、截頭棱錐和楔形。也可選擇，任何這些規(guī)則或不規(guī)則形狀的側(cè)部可以是豎直的，例如立方體或其它長方體，盡管這樣的形狀將在承臺定位在樁上時(shí)需要更精確地定位。優(yōu)選是，這些可選形狀將重量均勻地分布在樁上，而不會(huì)產(chǎn)生不必要的應(yīng)力點(diǎn)。在可選實(shí)施例中，樁501的形狀還可以變化?？梢允褂镁哂芯匦巍⑷切?、橢圓形或其它形狀截面的樁，所述其他形狀截面包括不規(guī)則形狀。也可選擇，可以使用并不封閉的樁，包括但不局限于I形梁。任意這種可選形狀樁501的上表面必須使得它能夠與凸形連接件301的下表面適當(dāng)?shù)仄ヅ?，從而使得凸形連接件301能夠定位在樁501頂上。例如，具有矩形截面的樁優(yōu)選是與具有同樣尺寸的矩形基部的凸形連接件匹配，例如具有矩形基部的截頭棱錐。因此，盡管已經(jīng)參考所述結(jié)構(gòu)和方法介紹了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不局限于所述細(xì)節(jié)，而是將覆蓋落在下面的權(quán)利要求范圍內(nèi)的這些變化或改變。
權(quán)利要求
1.一種用于連接樁部件和承臺部件的裝置，其中，樁部件包含具有截面形狀的頂部，所述裝置包括凸形連接件，所述凸形連接件包括基部、頂部和連接基部與頂部的側(cè)部，其中，基部的截面形狀基本適合樁部件的頂部的截面形狀；以及凹形連接件，所述凹形連接件包括基部、頂部和連接凹形連接件的基部與頂部的側(cè)部， 其中，所述凹形連接件為基本空心的，其中，凸形連接件的形狀與凹形連接件的形狀基本類似；以及凹形連接件能夠與所述凸形連接件匹配并置于所述凸形連接件上，所述凹形連接件的側(cè)部與凸形連接件的側(cè)部基本連通，從而能夠?qū)⒂砂夹芜B接件承載的重量傳遞給凸形連接件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中凹形連接件的頂部封閉，凹形連接件的底部開□。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中凸形連接件為基本空心的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中凸形連接件的頂部和底部開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中凸形連接件的形狀為基本錐形，使得凸形連接件的頂部的截面面積比凸形連接件的基部的截面面積?。灰约鞍夹芜B接件的形狀為基本錐形，使得凹形連接件的頂部的截面面積比凹形連接件的基部的截面面積小。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中凸形連接件的形狀從以下組中選擇圓錐、截頭圓錐、棱錐、截頭棱錐、部分橢球形、截頭橢球形、半球形、局部球形、截頭球形和楔形；以及凹形連接件的形狀從以下組中選擇圓錐、截頭圓錐、棱錐、截頭棱錐、局部橢球形、截頭橢球形、半球形、局部球形、截頭球形和楔形。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中槽道引導(dǎo)部件附接在凹形連接件的側(cè)部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中凸形連接件的底部還包括凸緣，所述凸緣適于緊貼地裝配在樁部件的頂部內(nèi)，并幫助將凸形連接件定位在樁部件的頂上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中凸形連接件還包括至少一個(gè)水平調(diào)節(jié)裝置，樁部件包括至少一個(gè)水平調(diào)節(jié)裝置。
10.一種用于構(gòu)造代替現(xiàn)有橋梁的替換橋梁的方法，所述方法包括以下步驟a)在控制環(huán)境中預(yù)制多個(gè)樁部件，其中，各樁部件包含具有截面形狀的頂部；b)在控制環(huán)境中預(yù)制多個(gè)凸形連接件，各凸形連接件包括基部、頂部以及連接所述基部與頂部的側(cè)部，其中，基部的截面形狀基本適合各樁部件的頂部的截面形狀；c)在控制環(huán)境中預(yù)制多個(gè)凹形連接件，各凹形連接件包括基部、頂部以及連接凹形連接件的基部與頂部的側(cè)部，其中(i)凹形連接件為基本空心的；( )凸形連接件的形狀與凹形連接件的形狀基本類似；以及(iii)凹形連接件能夠與凸形連接件匹配并置于所述凸形連接件上，所述凹形連接件的側(cè)部與凸形連接件的側(cè)部基本連通，從而能夠?qū)⒂砂夹芜B接件承載的重量傳遞給凸形連接件。d)將預(yù)制的樁部件和凸形連接件輸送至現(xiàn)有橋梁周圍的工地；e)將至少一個(gè)樁部件打入現(xiàn)有橋梁各側(cè)的地中，從而產(chǎn)生一組打入的樁部件；f)將在步驟(b)中制造的多個(gè)凸形連接件中的一個(gè)凸形連接件定位于在步驟(e)中打入地下的各樁部件的頂上；g)使得各打入的樁部件與在步驟(f)中置于所述樁部件頂上的凸形連接件連接；h)測量在步驟(e)中打入地下的樁部件之間的距離，并記錄距離測量值以及相應(yīng)樁部件的位置；i)在希望布置新排架的位置沿現(xiàn)有橋梁的長度相隔一定距離重復(fù)步驟(e)-(h)；j)在控制的工廠環(huán)境中使用在步驟(c)中制造的兩個(gè)或更多凹形連接件來預(yù)制承臺部件，其中，凹形連接件嵌入所述承臺部件中，使得各凹形連接件的基部與承臺部件的基部對齊，從而凸形連接件能夠與所述凹形連接件基本連通，在所述承臺部件中的凹形連接件間隔開，以便與在步驟(h)中記錄的一組打入的樁部件之間的距離匹配； k)對于各組打入的樁部件重復(fù)步驟(j)，以便產(chǎn)生多個(gè)承臺部件； 1)將在步驟(j)中制造的承臺部件輸送至工地； m)拆除現(xiàn)有橋梁；η)通過將在步驟(j)中制造的承臺部件定位在一組打入的樁部件的頂部來產(chǎn)生排架， 其中，嵌入所述承臺部件中的凹形連接件之間的距離與在所述一組打入的樁部件中的樁部件之間的距離匹配，嵌入所述承臺部件中的每個(gè)凹形連接件與已經(jīng)連接在所述一組打入的樁部件中的其中一個(gè)樁部件的頂部的一個(gè)凸形連接件對齊；0)對于各組打入的樁部件重復(fù)步驟(η)，從而產(chǎn)生一系列排架；P)橫過所述一系列排架定位多個(gè)跨越件，從而產(chǎn)生用于替換橋梁的上層結(jié)構(gòu)；以及q)將路基面和鐵軌添加在跨越件上，從而產(chǎn)生替換橋梁。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中在步驟(b)中制造的凸形連接件的形狀為基本錐形，使得各凸形連接件的頂部的截面面積比凸形連接件的基部的截面面積?。灰约霸诓襟E(c)中制造的凹形連接件的形狀為基本錐形，使得各凹形連接件的頂部的截面面積比凹形連接件的基部的截面面積小。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中各凸形連接件的形狀從以下組中選擇圓錐、截頭圓錐、棱錐、截頭棱錐、局部橢球形、 截頭橢球形、半球形、局部球形、截頭球形和楔形；以及各凹形連接件的形狀從以下組中選擇圓錐、截頭圓錐、棱錐、截頭棱錐、局部橢球形、 截頭橢球形、半球形、局部球形、截頭球形和楔形。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中步驟(j)還包括將槽道引導(dǎo)部件附接在各凹形連接件的側(cè)部，并將槽道引導(dǎo)部件固定在一起，以便保持凹形連接件的相對間距。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中在步驟(b)中制造的各凸形連接件還包括凸緣，所述凸緣適于緊貼地裝配在樁部件的頂部內(nèi)，并幫助將凸形連接件定位在樁部件的頂上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中在步驟(b)中制造的各凸形連接件還包括至少一個(gè)水平調(diào)節(jié)裝置，在步驟(a)中制造的各樁部件包括至少一個(gè)水平調(diào)節(jié)裝置，步驟(f) 還包括利用所述水平調(diào)節(jié)裝置來精確地控制所述凸形連接件在所述打入的樁部件頂上的方位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用預(yù)鑄造材料來替換橋梁的方法和裝置，該預(yù)鑄造材料包括鋼樁、鋼增強(qiáng)混凝土承臺以及金屬的凸形和凹形連接件。預(yù)鑄造材料能夠在送至工地用于橋梁替換工程之前在控制的工廠環(huán)境中形成為精確的標(biāo)準(zhǔn)。而且，凸形和凹形連接件提供快速和牢固的方法來連接承臺與樁，而在樁和承臺之間并不使用焊接。
文檔編號E01D21/00GK102472025SQ201080033219
公開日2012年5月23日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者P·W·波特 申請人:恩康解決方案有限責(zé)任公司