基本信息
- 项目名称：
- 轻型自平衡组装式小车天桥
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 随着社会经济的发展，小汽车数量急剧增长，为减缓交通压力，城市道路进行了一系列的改扩建工程。在部分施工路口，局部堵塞现象严重，其中“堵源”绝大多数为小汽车。针对如何在不影响施工的前提下迅速有效地疏导小汽车，创新小组进行了大量的实地调查研究并查阅相关资料，提出了建造轻型自平衡组装式小汽车天桥的设计思路。小车天桥是一条架设在施工路段，专供直行小汽车通行的临时通道，能够利用红灯停留时间迅速有效地疏导小汽车，达到缓解交通拥堵的目的。它由标准单元钢桁架和斜拉索组装而成，自重轻，自平衡，施工周期短，对路面创伤小。
- 详细介绍：
- 相信每一位生活在城市之中的人都有过堵车的经历，交通拥堵已成为当今令人头疼的城市病之一，它严重影响了市民的生活，给国民经济带来了巨大的损失。 造成城市交通拥堵的原因是什么？通过我们大量实地调查统计，总结出了2点主要原因： 一是私人汽车数量迅速增长，特别是小汽车，其数量约占总数的70%。城市道路已不能满足日益增多的车辆的要求，拥堵在所难免。 二是由于改扩建工程引起的施工占道。施工占道使车道压缩，通行能力下降，继而引发交通堵塞。 针对以上2点原因，我们“对症下药”，提出了架设专供小汽车通行的临时高架桥的方案。通过不断的研究设计与改进，我们最终设计出了解决施工路段交通拥堵的新型装置——轻型自平衡组装式小车天桥。 小车天桥是架设在施工路口两侧，专供直行小汽车通行的临时通道，能够利用红灯停留时间迅速有效地疏导小汽车，达到缓解交通拥堵的目的。小汽车天桥由标准单元钢桁架和斜拉索组装而成，自重轻，施工时自平衡、周期短，微创路面 。 桥梁相关设计参数如下： 1、设计行车速度：20km／h； 2、桥梁宽度：3.6m，桥上通行高度：2.4m，桥下通行高度：4.8m； 3、最大跨度：48m； 4、车辆荷载：3.5kN/m2； 小车天桥设计施工时间为一昼夜，具体来说： 第一天白天：进行基础施工。由于采用快速硬化水泥，可以使混凝土凝固时间缩短为24h，同时采用简易条形基础，施工简便快捷。 第三天夜晚：安装桥塔、止推基座，吊装钢桁梁，张拉斜拉索。吊装过程中单榀钢桁架、止推基座、桥塔及斜拉索组成自平衡体，不需其它支撑，不影响主干道交通。吊装主跨时，使跨中铰接，上斜约3.5°，形成桁架微拱，并与斜拉索组成“拱—索”体系，减少结构挠度，充分发挥材料性能。 小车天桥的设计创新点有： 1、提出利用专供小汽车通行的临时高架（其设计荷载仅为一般高架1/3）疏导小汽车来缓解交通拥堵的理念； 2、采用标准单元钢桁架组装，架设方便，施工周期短，可重复利用； 3、使用快速硬化混凝土简易基础，微创路面，易修复； 4、利用钢桁架拱和斜拉索组成的新型“拱-索”自平衡体系。 为了证明小车天桥的明显作用，我们运用交通仿真软件vissim对架设小汽车天桥前后的交通状况进行对比分析，生成了模拟动画以及对比数据（排队长度从91辆减少到39辆；延误时间从82s减少到34s），结果显示我们的小汽车天桥是缓解交通拥堵的理想装置。 一个好的设计必须具有广阔的市场价值，我们的市场价值就在于：小车天桥造价低，成效好；结构安全可靠，维修保养方便；架设及拆卸方便快捷；市场需求大，可提供增值服务。 我们的设计思路新颖，贴近民生，能用小投入解决大问题，相信没有拥堵的生活将更加美好。
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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
- 目的和基本思路： 为了解决小汽车数量急剧增长、交通压力不断增大的城市交通问题，城市道路不断进行改扩建。在部分施工路口堵塞严重，“堵源”大多数为小汽车。创新小组针对如何迅速有效疏导小汽车进行了实地调查研究，提出了建造轻型自平衡组装式小车天桥的设计思路。本小车天桥是架设在施工路段，专供直行小汽车通行的临时通道，能迅速有效疏导小汽车，以缓解交通拥堵。它由标准单元钢桁架和斜拉索组成，自重轻，自平衡，施工周期短，微创路面。 创新点： ①提出利用专供小汽车通行的临时高架桥（设计荷载为一般高架桥1/3～1/2）疏导小汽车来缓解交通拥堵的理念； ②采用标准单元钢桁架组装，架设方便，施工周期短，可重复利用； ③使用快速硬化混凝土简易基础，微创路面，易修复； ④利用钢桁架拱和斜拉索组成新型“拱-索”自平衡体系。 技术关键： ①采用新型“拱-索”结构，形成大跨度、低挠度轻型结构体系； ②实现快速架设桥梁； ③基于VISSIM的仿真建模与分析。 主要技术指标： ①设计行车速度：20km／h； ②桥梁宽度：3.6m，桥上通行高度：2.4m，桥下通行高度：4.8m； ③最大主跨：48m； ④车辆荷载：3.5kN/m2； ⑤地震烈度：Ⅶ度。
科学性、先进性
- 根据现场调查分析，提出城市道路交叉路口（尤其是改扩建施工路口）小汽车是交通拥堵的主要“堵源”，在诸多因素中按“安全可靠”、“效果明显”、“治理经济”、“操作简便”等由主及次的权重，确定优先解决小汽车疏导问题的临时高架桥的通行方案。 查新表明，城市交通领域中，多数为人行天桥，少数为车行天桥，但尚无专供施工占道交叉路口的小汽车通行的快速组装、拆卸的小车天桥。 参考文献： [1]上海市人民政府 《上海市城市交通白皮书》 2002 [2]European Commission. White Paper－European Transport Policy for 2010:time to decide. Italy. 2001 [3]城市开发建设项目前期的交通功能规划研究--以虹桥交通枢纽为例.中国城市交通规划2006年会暨第二十二次学术研讨会论文集.2006年10月 [4]国外城市交通拥挤收费实践与借鉴城市管理.上海城市管理职业技术学院学报.2006年6月
获奖情况及鉴定结果
- 2009年6月于湖北武汉参加了由共青团湖北省委、湖北省科学技术协会、湖北省教育厅、湖北省学生联合会举办的湖北省第七届“挑战杯·青春在wo”大学生课外科技作品竞赛，并获得一等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型 图纸 现场演示 图片 录像
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
- 使用说明： ①小车天桥是两座由斜拉索和钢桁架组装而成的下承式钢结构桥梁，专供小汽车通行； ②桥面宽度3.6m，桥上通行高度2.4m，桥下通行高度为4.8m，钢桁架每节间长6m，桥塔高17.2m，按八车道路宽标准设计跨度36m； ③钢桁架节间采用螺栓连接，斜拉索上端与塔顶连接，下端与钢桁架锚固，基础采用快速硬化混凝土简易基础； ④绝对施工时间24h。 技术特点： ①架设在交通要道路口（特别是施工路段），专供小汽车通行； ②采用标准单元构件，现场组装，可重复利用； ③施工时结构自平衡，不影响主干道交通； ④简基础，微创路面。 市场价值分析： 小车天桥的市场价值在于：①成本低，成效好；②结构安全可靠，维护保养少；③架设及拆卸方便快捷，省时省力；④用途广泛。
同类课题研究水平概述
- 现有的解决交通堵塞的方法有以下几种：①扩大基础路网建设；②实施交通需求管理，减少交通流量；③大力发展公共交通，提高服务能力；④应用智能交通系统疏导交通。 扩大城市路网建设是治理交通堵塞的主要途径之一。在大力发展基础设施建设时，特别是城市高架及地下通道的施工期间，施工占道严重，在短期时间内更加剧了拥挤程度。为了尽量减缓因施工周期过长导致交通堵塞，国内外在快速架桥方面有一些研究。以下是具体实例： ①组合式人行天桥 该种人行天桥可以做整体移动，不需要时可以拆除，并移至需要的地方重新组装起来；任何复合构件还可以改制或更换。该种组合式人行天桥无需预制大型混凝土基础，所有复合构件在工厂里加工成型，架桥时间短，造价低。 ②快装式公路、铁路、江河汽车桥 该发明是一种快装式公路、铁路、江河汽车桥，它的主桥由多个预制的桥拱，纵梁和立柱组合而成，每组纵梁均用纵梁连杆连接，每组纵梁与立柱之间还装有横梁，在立柱和桥拱下面连接有条形基础。由于主桥采用工厂制造的预制件进行组装，因此可大大缩短工期，降低建桥成本。 ③组装式立交桥 该发明是一种组装式立交桥。它的钢结构梁、钢筋混凝土桥面梁等，都是在工厂预制。在需要立交桥的路口，可以迅速的组装起立交桥，在不需要的时候，可以很快地将其拆除，择地再建，对路面的破坏小。 ④快速拼装预制桥梁的研究 该成果对城市立交工程的结构设计、预制拼装等内容作了综合分析研究。在诸多可能工艺中探索出采用钢—混凝土联合梁结构的预制吊装、现浇桥面、不中断地面交通的快速施工工艺并以施工组织科学管理的研究成果指导施工。 从上述国内研究实例可以看出，在解决交通拥堵问题上，主要采取的是人车分流和预制式桥梁，但在解决改扩建施工路口汽车拥堵方面尚无有效的方法。本课题则是从新的角度提出的一种缓解施工堵塞的方案。 参考文献： [1] 昆明市高知汽车研究所.组合式人行天桥.中国科技成果数据库 [2] 路福昌.快装式公路、铁路、江河汽车桥.中国专利 98117754.9 [3] 大连理工大学.斜拉结构与刚构结构组合式桥梁结构.中国专利 01127957.5 [4] 北京市市政工程研究院.快速拼装预制桥梁的研究.中国科技成果数据库
