CN107849854A - 用于结构的模块 - Google Patents

Abstract

一种用于结构的建造模块，包括：模架构件，该模架构件包括基部、从基部向上延伸的一对平行的侧壁、以及一对平行的端壁。基部、侧壁和端壁限定用于钢筋和混凝土的腔体。钢筋构件包括上部部分和下部部分。当钢筋构件位于腔体中并且混凝土填充腔体时，钢筋构件的下部部分和混凝土限定细长梁。

Description

用于结构的模块

技术领域

本发明涉及用于建造诸如桥梁和单层或多层建筑物的结构的模块，以及由多个模块建造结构的方法和包括多个模块的结构。

背景技术

现有的用于预制混凝土桥梁和其他结构的施工方法的问题在于，预制混凝土部件较重、难以运输并且在运输中易损坏。

现场施工方法费时、昂贵并且需要高水平的专家监督。

需要设计改进的桥梁和其他结构、及其经济和高效的施工方法。

发明内容

广义上讲，本发明提供了一种用于结构的模块，包括：模架构件，限定腔体；以及钢筋构件，包括上部部分和下部部分，其中当钢筋构件位于腔体中并且混凝土填充腔体时，钢筋构件的下部部分和混凝土限定细长梁。

更具体地，根据本发明，提供了一种用于结构的模块，包括：模架构件，该模架构件包括基部、从基部向上延伸的一对平行的侧壁、以及一对平行的端壁，其中，基部、侧壁和端壁限定用于钢筋和混凝土的腔体；以及钢筋构件，该钢筋构件包括上部部分和下部部分，上部部分形成为穿过腔体的上部区段的宽度并沿其长度延伸，下部部分形成为至少基本上沿腔体的下部区段的长度延伸，其中当钢筋构件位于腔体中并且混凝土填充腔体时，钢筋构件的下部部分和混凝土限定细长梁。

该模块可以形成较大结构的一部分。该结构可以是桥梁，其中，模块形成桥梁的跨度。该结构可以是单层或多层建筑物，其中该模块形成建筑物的地板或地基的至少一部分。多个模块可以用于形成布置和支撑以形成多层建筑物的多个结构层。

模块在本发明的模块化桥梁施工中使用时(如果未解决的话)减少了目前在桥梁施工中遇到的一些限制。本发明的模块化桥梁施工进一步提供了一种快速且易于安装的桥梁或替代结构。

本发明的模块的应用通过提供同样适用于高度管制的市场和新兴市场的预制产品来帮助建造新桥梁或替代旧桥梁。这些模块还为紧急住房提供了坚实的基础。

本发明另外涉及一种预成形的桥梁加强板，其中钢筋被构造成在结构上支撑模架或将采取的形式的模具。在钢筋周围引入可凝固的材料，并且材料一旦凝固，固化以形成坚固的加强结构。

本发明的这种模块化结构的其他用途是建筑结构，在这些建筑结构中，板和梁结合以形成单一结构，并因此，模块可以通过形成整体加强建筑结构的方式被组装。

模块还可以与附加元件耦接，附加元件可以单独或组合使用以提供桥梁上部结构、主轴箱、桥墩、轨道系统、立交桥、天桥和其他配合部件。

该系统可以由单独的部件组装而成(没有混凝土，其仅在模架板安装之后才被引入模架构件)。

钢筋构件是模块化设计。

钢筋构件包括两个主要元件：上部部分和下部部分。下部部分可以进一步分成支撑上部部分或层面的纵向构件和平行构件。钢筋构件的这些部件可以预先组装并容易量产。

根据本发明，可以通过沿桥梁的长度并排布置多个桥梁模块来建造桥梁。更具体地，模块的侧壁可以并排布置并且形成为互连或者互锁，使得当并排布置时在后续模块之间不存在中断。这允许混凝土或替代的可凝固材料自由流过后续模块。这产生了均匀的结构，其提供了对横穿结构的车辆所引起的惯性力的改进的抵抗。

本发明的另一益处在于后续模块能够在后续模块上接收支撑构件或附加结构构件的能力，例如重叠杆等，其可以滑入到位、在相邻模块之间延伸并锁定到位。

上述模块也可用于建筑物中的悬垂楼板。

钢筋构件的下部部分和混凝土可以限定多个细长梁，该细长梁横跨被接地部隔开的模块的长度。多个细长梁可以被构造成以下布置方式中的任一种；平行并间隔开，穿过基部对角地延伸；以Z形形式延伸穿过基部；以及以V形形式延伸穿过基部。

钢筋构件的下部部分还可以包括端部部分，使得当钢筋构件位于腔体中并且混凝土填充腔体时，钢筋构件的下部部分和混凝土限定垂直于细长梁定向的横梁。钢筋构件的下部部分可以围绕模架构件的腔体的周边延伸。

模架的基部的一部分可以从基部向上突出并在腔体内限定一着地部分，该着地部分将腔体的下部区段分成至少第一细长平行腔体和第二细长平行腔体。

钢筋可以由钢筋网制成，钢筋网包括连接在一起的多个平行的线路线和多个平行的交叉线。钢筋构件的多个平行的线路线和多个平行的交叉线可以被焊接在一起。

钢筋构件的下部部分可以包括多个桁架。每个桁架可以包括由交叉线互连的一对平行的线路线。交叉线可以在一对平行的线路线之间对角地来回延伸。交叉线可以被焊接到这对平行的线路线上。

每个桁架可以包括间隔件和通过间隔件以隔开的构造保持的多个平行的线路线。间隔件可以是压制板。间隔件可以是基本上平面的。间隔件可以包括多个连接件，该连接件被定向成托住多个线路线和交叉线并将这些线彼此保持为一预定关系。每个桁架还可以包括加固构件。加固构件可以通过张力保持与桁架接合。至少一个加固件可以与间隔件一体地成型。

钢筋构件的上部部分可以包括多层钢筋网。

钢筋构件的下部部分和钢筋构件的上部部分可以一体地形成。

钢筋构件的上部部分和钢筋构件的下部部分中的至少一个可以从模块向上突出并在腔体上方延伸。

钢筋构件可以被构造以符合模架构件的腔体。

模架构件和钢筋构件中的至少一个可以是可张紧的，使得模块被预张紧。

模架构件还可以包括接合构件，以与后续的模块或替代的支撑结构互连。

钢筋构件可以通过混凝土与模架构件在结构上成一体以形成模块。

钢筋构件可以完全浸没在成品模块的混凝土内。

钢筋构件可以部分地浸没在成品模块的混凝土内。钢筋构件可以从成品模块的混凝土部分地延伸以提供接合部分。接合部分可以用于使模块与建筑物部件、桥梁部件、支撑构件和其他模块接合。钢筋构件被腔体内的混凝土完全覆盖。

钢筋提供了在模块的混凝土内一体成型的结构骨架。

下部部分和上部部分被构造以形成单一钢筋构件。

根据本发明的另一方面，提供了一种模架构件和钢筋构件的组件，该模架构件限定用于钢筋和混凝土的腔体，并且该钢筋构件包括上部部分和下部部分，该上部部分形成为穿过腔体的上部区段的宽度并沿其长度延伸，该下部部分形成为至少基本上沿腔体的下部区段的长度延伸。

根据本发明，还提供了一种加强的模块化桥梁，其包括多个模块，其中，每个模块包括模架构件和位于由模架构件限定的腔体中的钢筋构件，其中，每个模块以并排重叠布置方式与后续模块接合，使得每个模块横跨桥梁的宽度的一部分以及腔体中的覆盖钢筋构件的材料，诸如混凝土。

可以使用上述模块建造钢筋混凝土桥梁。模架板可以制造成预定的尺寸以及待接收于其中的配合的钢筋构件。钢筋还可以被构造成在模架板上方延伸，使得突出的钢筋提供成品桥梁的侧轨、栏杆桁架、安全屏障或涵洞侧模。

根据本发明，还提供了一种使用多个桥梁模块建造钢筋混凝土桥梁的方法，该方法包括以下步骤：

(i)将第一桥梁模块的模架构件支撑在一预定位置；

(ii)在步骤(i)之前或之后将钢筋构件定位在模架构件的腔体内；以及

(iii)将混凝土混合物引入腔体中以至少部分地覆盖钢筋构件。

该方法还可以包括将后续的模架构件放置成与第一桥梁模块互锁接合的附加步骤。该方法可以重复步骤(i)和(ii)，并且在步骤(i)之前或之后将连续的桥梁模块的多个模架构件定位成互锁接合并将钢筋构件定位在模架构件的腔体内，并且重复将混凝土混合物引入到模架构件的每个腔体中的步骤(iii)。

此外，本发明的一方面提供了一种用于结构的模块，该模块包括：模架构件，该模架构件限定腔体；以及钢筋构件，该钢筋构件包括上部部分和下部部分，其中，当钢筋构件位于腔体中并且混凝土填充腔体时，钢筋构件的下部部分和混凝土限定细长梁。

术语“线路线”和“交叉线”在此被理解为包括由线、杆和条中的任一个或更多个形成的元件。该元件可以是单个线、条或杆。该元件可以由彼此连接的两个或更多个线、杆或条形成。

从以下对本发明的实施例的描述以及附图中，本发明的各种特征、方面和优点将变得更加明显，附图中相同的附图标记表示相同的部件。

附图说明

参考附图，通过示例而非限制的方式来说明本发明的实施例，附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的桥梁模块的立体图；

图2是根据图1的模块、由多个桥梁模块构造的桥梁的立体图；和

图3是图1的桥梁模块的分解立体图；

图4是包括布置形成桁架的多个框架的钢筋构件的下部部分的立体图；

图5是图4的桁架的侧视图；

图5A是图4的桁架的端视图，其被示出为原位在桥梁模块内并被基材围绕；

图6是模块的截面图，其示出了用于接合钢筋的下部部分的多个敞开通道；

图7是图1的桥梁模块的立体剖视图，其示出了模块的支撑件内的钢筋构件的构造；

图8是形成钢筋构件的下部部分的替代的桁架的立体图；

图9是加强框架的端视图，其示出了用于接收和接合细长钢筋构件的多个连接件；

图10是图9的加强框架的立体图，其示出了具有周边加强凸缘的基本上为平面的区段；

图10A是图10的加强框架的立体图，其示出了一对一体式加固构件；的立体图。

图11是用于与未焊接的加强结构一起使用的受压加固构件；

图12是组装的加强桁架的立体图，其由用图11的受压加固构件加固的纵向轨道构成；

图13是替代的桁架的俯视图，其示出了对桁架的水平、竖直和对角加固；

图14是用于放置在模架的端部部分中的端部桁架的俯视图；

图15是构造成提供层面的钢筋构件的上部部分的俯视图。

图16是完整的加强组件的立体图，其示出了包括多个层面的上部部分、两个相对的侧桁架、以及构造成与桥梁模块的模架配合的两个相对端部桁架；

图17A是根据本发明的一个实施例的模架构件的立体图；

图17B是图17A的模架构件的端视图，其示出了模架下侧的负载支承表面；

图17C是图17A的模架构件的俯视图，其示出了中央着地部分；

图18是嵌套在托板上以进行运输的多个桥梁模块的立体图；

图19是包括多个桥梁模块的部分组装的桥梁模块的立体图；

图20是使用桥梁模块构造的桥梁的侧视图。

图20A是图20的桥梁的俯视图；

图21A-D是桥梁施工过程的侧视图，其示出了使用支撑桁架来支撑桥梁模块并将其悬吊到位’

图22是用于形成桁架的加强框架的替代的实施例的侧视图；

图22A是图22的框架的截面；

图23是用于形成桁架的加强框架的替代的实施例的侧视图；

图23A是图23的框架的截面；图24是模块的模架的排水沟的俯视图；

图24A是图24的排水沟的截面图，其示出了U形截面；

图25是模架盘的截面图，其包括由加强板连接的图24中的一对排水沟；

图25A是图25的放大图，其示出了附接到模架盘的内表面的多个通道；

图26是模架的端壁的俯视图，其示出了用于与图25的模架盘接合的凸缘；

图26A是图26的端壁的截面图；

图26B是组装的模架、两个排水沟、两个端壁和加强板的立体图；

图27是具有一系列辅助支撑件的桁架的立体图；

图27A是图27的桁架的侧视图，其示出了用于将桁架与模架接合的多个支脚；

图28是图27的桁架的立体图，其示出了与具有辅助支撑件的钢筋端部部分的互连。

图28A是图28的桁架和互连端部部分的端视图；

图28B是沿图28A的线X-X的截面图，其示出了钢筋的端部绑扎；

图29是钢筋的角部的立体图，其示出了具有辅助支撑件的上部和下部钢筋两者；

图29A是图28B的端部绑扎件的立体图，其示出了...；

图30是还包括壁支撑结构的钢筋的立体图；

图30A是与钢筋孤立的壁支撑结构的立体图；

图30B是图30A的壁支撑结构的侧视图；

图31是还包括包围壁支撑结构的侧护板的模块的立体图；

图31A是穿过图31的模块和侧护板的截面图；

图32是包括以并排构造布置的多个模块的桥梁的截面图；

图32A是图32虚线框内的放大图，其示出了用于互连相邻模块的一对重叠杆；

图33是示出了模架内处于隐藏视野中的钢筋的模块的侧视图；

图33A是图33的框区段的放大图，其示出了钢筋与模架之间的接合以及在模架上方突出的层面；

图34是嵌套用于在四个立柱之间运输的多个模块的立体图，其示出了集装箱内的可能的包装布置；

图34A是堆叠用于在集装箱内运输的四个结构模块的端视图，其以虚线示出了容纳在每个模架板内的钢筋；

图35-35C是本文描述的使用建筑模块的桥梁施工过程的四个阶段的图示：(i)铺设桥台并定位容纳钢筋的模架，(ii)附接预定的侧模架，(iii)将混凝土或水泥引入到模架，(iv)使混凝土固化；

图36是模块的实施例的示意性端视图。

图36A是以并排布局布置的一对图35的模块；

图36B是图36A的一对模块，在这一对模块之间安装有延伸板；

图37是构造成用作高强度屏障的侧护板的截面轮廓；

图37A是构造成用作模块的缘饰的侧护板的截面轮廓；

图37B是构造成用作替代的道路安全屏障的侧护板的截面轮廓；

图37C是不具有侧护板的模块(用于多模块桥跨的内模块)的截面轮廓。

图38是处于压缩构造的且由多个钢筋立柱保持接合的一对模块，其中一个模块被支撑在另一个模块之上：

图38是图38的一对模块的展开构造，其仍通过多个钢筋立柱彼此接合；

图39是多个图38的成对模块轴向地共同对准以形成多层建筑，多个钢筋立柱也被对准以接收水泥或混凝土混合物；

图40是构造成用作多人住宅或住宅区的图39的多层建筑的立体图；

图41是根据本发明的一个实施例的模块的分解图。

图42是根据本发明的一个实施例的桥的立体图，其示出了带翼桥台；

图42A是带翼桥台的翼部的放大图，其示出了带翼桥台的内部钢筋；

图43是来自图42的带翼桥台内的加强框架的俯视图；

图43A是图43的加强框架的放大俯视图；

图44是图42的桥梁的端视图，其示出了桥台的坡度使两个相邻模块外倾以形成双跨桥；

图44A是图44的桥梁的截面图

图45是图44A的框A的放大图，其示出了两个相邻模块的方向；以及

图46是图44A的框B的放大图，其示出了模块与所附接的安全屏障之间的连接。

具体实施方式

现在将参照附图在下文中更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的各种实施例，尽管这些实施例不是仅可能的实施例。本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于下面描述的实施例。

虽然在下文中关于建造桥梁来描述本发明，但本发明可应用于其他结构，包括但不限于其它形式的基础设施，例如；人行道，公路，公路隔音板，短跨和长跨桥梁，桥梁层面及公路，铁路隧道，建筑物以及高层建筑。

具体参考图1和3，用于形成桥梁(在该实施例中)的模块1的实施例包括：(a)模架构件10，该模架构件包括基部12、从基部12向上延伸的一对平行的侧壁14、以及一对平行的端壁16，其中基部12、侧壁14和端壁16限定了用于钢筋和混凝土的腔体3；以及(b)钢筋构件20，该钢筋构件包括上部部分30和至少一个下部部分40，该上部部分被形成为横过沿腔体3的上部区段5的宽度并沿其长度延伸，该下部部分40被形成为至少基本沿腔体3的下部区段的长度延伸，从而当钢筋构件20位于腔体3中并且混凝土填充腔体3时，钢筋构件20的下部部分40和混凝土限定一细长梁，如图1所示。

当混凝土从所有侧面围绕钢筋构件20时，模架10、钢筋20和混凝土一体形成到成品模块1中。当混凝土已固化时，施加到模块1的负载因此由模架10和钢筋20二者反应，以基本上形成钢筋混凝土结构或复合结构。

参考图2，多个模块1可以以并排布置和端对端布置方式布局，以形成不同尺寸的桥梁100。模块1被支撑在沿桥梁100的跨度定位的桥墩22上，桥墩22承受模块1的负载。图2示出了使用本发明的模块1构造的桥梁100的一个示例。图2的桥梁由6个相同的模块1构成；然而，桥梁100可以通过添加另外的模块1而在跨度(长度)和宽度上延伸。

桥梁100的桥墩22可以由混凝土、钢、钢筋混凝土或其他结构材料构成。任何给定的桥梁100所需的桥墩22的数量将取决于桥梁100的宽度和跨度。

图3是图1和图2的模块1的立体图。为了清楚起见，模块1的元件以分解图示出，所有这些元件被都构造成包装在模架构件10内。在其最简单的形式中，模块1包括用于接收混凝土的模架构件10以及当浇筑混凝土并将混凝土凝固在模架构件10内时与模架构件10成一体的钢筋构件20。钢筋构件20由上部钢筋30和下部钢筋40构成。

模架构件

模架构件10由弹性结构材料制成并且能够支撑模块1的负载以及在使用中将被施加到模块1的静态和动态负载。在一个实施例中，模架构件10由钢制成。当由钢制成时，模架构件10由厚度范围为1.0毫米(mm)至3.0mm的钢制成。

模架构件的尺寸可以是12米(m)×2.4m×0.6m。这些尺寸可以变化以满足预定桥梁100的要求。

模架构件10包括上部部分11和下部部分12。上部部分11具有的截面面积大于下部部分12的截面面积，并且该上部部分被构造成基本上包围钢筋构件30的上部部分。

模架构件10的下部部分12包括三个腔体3，该腔体在模块1的宽度上彼此平行地间隔开。腔体3被构造成容纳并符合下部钢筋构件40，使得当混凝土7被浇注到围绕钢筋20的下部部分40的模架构件10中时，产生沿模块1的长度延伸的三个细长梁8。

在本发明的其他实施例中，可以存在沿模块1的跨度延伸的单个细长梁8。在一些实施例中，设置有多个细长梁8。多个细长梁8可以相对于彼此以大量构造定向：平行；垂直平分；对角线平分；以及上述的组合。桥梁100的尺寸和待支撑的负载将决定模架构件10的细长梁8的优化布置。

侧壁14和端壁16组合形成围绕模架构件10的周边的屏障19。屏障19为模架构件10提供附加的结构刚度，并且在混凝土7在模架构件内固化时进一步约束混凝土。屏障19可以设置有孔或空隙(未示出)以允许混凝土在后续模块1之间流动，使得可以在桥梁100上进行单次混凝土浇筑并形成一块钢筋混凝土。

细长梁8从侧壁14向内间隔开，以在模架构件10的相对侧上提供一对肩部26。这些肩部26提供反作用表面，基于该反作用表面将模块1支撑在桥墩22上。替代地，肩部26可以被构造成覆盖后续模块1或与后续模块1互锁，如图19所示。

邻近于模架构件10的细长梁8还设置有一对着地部分18。着地部分18部分地对应于腔体3的形式。因此，着地部分18限定模架构件10的将不接收混凝土7的体积。着地部分18的体积越大，则模块1内的混凝土7的重量越小。图3中示出了多个着地部分18，每个着地部分均布置在三个细长梁8中的两个之间。

在图3中，着地部分18在两个端壁16之间完全延伸。可以设想到，着地部分18可以仅部分地在两个端壁16之间延伸，以限定中央着地部分18，使得腔体3完全围绕模架构件10的外部区域延伸，如图17A-17C所示。

模架构件10可以以标准设计或许多不同设计来制造，例如；轻质的模块1、中等重量的模块1和重型模块1。模块1的几何形状也可以以各种不同的跨度再现，例如6米(m)、9m和12m。还可以设想到实现增量长度，例如7m或8m，悬臂端墙可以在现场浇注，操作以伸展需要的附加长度。

例如，模块1被设计成使用容易获得的40MPa的混凝土。在建造桥梁时，这也是用于形成支撑模块1的桥台的合适的混凝土。在一个实施例中，模架10包括与加强板86连接以形成盘80的两个排水沟82、以及两个端盖84(如图24至图26所示)。还可以结合附加的中跨横梁(未示出)来穿过加强板86(该横梁将减少扭曲，由此使模架10强度更高且更具刚性)。

排水沟82由镀锌钢轧制成型或压制以形成U形截面。每个排水沟通常重约350kg。U形部分的周边具有两个相对的水平凸缘83。外部凸缘83a被构造成接合模块外侧上的侧部结构，内部凸缘83b被构造成接合并支撑加强板86。取决于桥梁1的期望跨度和负载能力，每个排水沟82的深度可以被构造成提供附加的强度。

加强板86安装在两个相邻排水沟82的凸缘83b的相对侧上(见图25)。加强板86可以被焊接、铆接或结合到排水沟以形成W形截面。在每个排水沟82内设置有多个通道17，如图25A示出为C通道。当钢筋20被引入到模架中时，这些通道17与钢筋接合，以连接这两个部件。以这种方式，即使没有引入混凝土来将两者结合在一起，钢筋20也增加了模架10的刚度。

也可以将加强通道17附接到加强板86，以将钢筋筋网20连接到加强板86上方的模架(图31A中所示)。由于加强板86是长且平坦的，所以当将钢筋20的负载引入到模架10中时，加强板更倾向于弯曲。由于这种附加的连接加固加强板86，所以钢筋20显着减小了模架10中的弯曲负载。

两个端盖84被轧制成型或压制以形成安装凸缘85。然后将这些端盖84焊接或结合到盘80以完成模架10。如图26所示，模架10提供了腔体3，该腔体围绕模架10的周边延伸以接收钢筋20。可以设想到，可以使用附加的排水沟82来构造模架10，使得形成两个、三个、四个或者甚至五个腔体以接收钢筋并由此在横跨模块1上产生多达五个细长梁。

通道17通过焊接或结合而固定到模架排水沟82，并将湿混凝土的负载转移到钢筋以及模架10，以为其提供附加的支撑。这些通道17可以通过硬化成型压制或轧制到排水沟82中来代替，例如型砧、凹部、突起等。

钢筋构件

钢筋构件20包括上部部分30和下部部分40。

上部部分30由单层钢筋网形成，如图15所示，作为层面32。替代地，上部部分30可以由多个层面32形成。层面32可以由线路线34和交叉线35的栅格结构构造，其中，线路线基本上垂直地横过交叉线，如关于图15和16进一步描述的。

回到图3，其中，层面32由多个框架41形成。每个框架41包括一对纵向构件44和在该对纵向构件44之间来回横过的中间构件46。在图4中更详细地示出了框架41的构造。

中间构件46在该对纵向构件44之间对角地延伸，以在结构上加强并硬化框架41。中间构件46在沿框架41长度的多个连接点45处与纵向构件44永久地接合。接合构件46可以用螺栓连接或焊接到纵向构件41。从框架41的侧视图看，中间构件46限定了沿框架41的长度行进的正弦波形。

层面32的每个框架41在钢筋构件20的下部部分40上以间隔开的关系布置。层面32可以被支撑在下部部分40上而不与其附接，并因此，凝固混凝土将提供钢筋20的上部部分30与下部部分40之间的结合。

在一些实施例中，层面32永久地固定到钢筋20的下部部分40。上部30和下部部分40可以螺栓连接、焊接、夹紧或以其他方式粘附到彼此。在该实施例中，钢筋20可以被完全构造并根据结构和安全标准进行严格测试以独立于模架组件10进行认证。可以远离施工现场进行测试，这意味着钢筋20一旦被安装在模架构件10中就不需要进一步认证或测试。混凝土7的混合和完整性是在安装现场管理的仅有的变量。在结构或桥梁100将被构造在难以到达的偏远位置或在为了认证目的，缺乏建筑师和其他有资格的专业人士的区域中的情况下，这可以是有利的。

钢筋20的下部部分40也由框架41构成。如图4所示，下部钢筋40的框架41三个一组，形成桁架42。对于不同类型的桥梁100，框架41可以分成两个一组、四个一组、五个一组、六个一组等。

由于每个框架41包括一对外部纵向构件44和一中间构件46，所以框架41的强度沿其长度不是恒定的。因此，在构件44和46之间的连接点45处，构架的结构刚度增加。为了矫正沿构架41的长度的这种变化的强度，每个框架相对于后续构架41移位。以这种方式，整体桁架42的强度更一致。这在图4和图5中示出。

图5是桁架42的侧视图，其可视地示出了偏移后续框架41的矫正效应。图5中示出的桁架42使用三个框架41，其中，三个框架41中的外部两个框架彼此对准，并且中央框架41偏移。偏移由于中间构件46而是明显的，这是因为正弦波形相对于外部两个框架41的中间构件46偏移大约一半的波长。

图5A是图5的桁架42的端视图，其被示出为原位在桥梁模块内被固化混凝土7围绕，以形成细长梁8。

再回到图3，钢筋20的下部部分40布置在三个桁架42中，与对应模架构件10的三个腔体3对准地隔开。

每个桁架42还包括第四和最终框架41，其为每个桁架42提供稳定的支撑基部47。

三个桁架42以预定关系布置，并且包括钢筋20的层面32的多个框架41沿桁架42垂直地布局。然后将层面32和桁架42永久地附接以形成待被模架构件10接收的单个钢筋构件20。钢筋构件20可以为了尺寸公差和对制造和组装过程的控制而被夹持。成品钢筋20在被派送到桥梁100的安装现场之前将被测试和认证。

制造成品钢筋20除了减少与认证有关的困难之外还提供了许多优点。在一些实施例中，钢筋20可以被构造成滑入模架构件10中并且与其形成机械连接，见图6。

图6是模架构件10的截面图，该模架构件10具有多个用于将支架39接合在框架41上的敞开通道17。支架与独立的框架41或者成品桁架42相焊接或一体成型。支架39提供了与模架构件10的敞开通道17的简单机械连接。通道17可以完全打开或部分打开，从而提供狭槽或键接特征来接收支架39。当桁架42和支架39沿通道17滑动时，桁架42和模架构件10接合。

在一个替代实施例中，通道17可以仅形成有可以安置支架39的下部部分17a。安置在模架构件10中的钢筋20的重量将保持钢筋20，直到混凝土7被浇注和凝固在模架构件10内时为止。

模块1可以通过附接在模架构件10上方或下方延伸的元件(例如涵洞区段(未示出)或轨道67)来进一步修改。在一些实施例中，轨道67是下部钢筋40或上部钢筋30的一体部分。轨道67布置成在钢筋20的层面32上方延伸。当混凝土固化在钢筋20周围使其结合到模架构件10时，作为钢筋20的一部分的轨道67被固定在模架构件10内。轨道67可以由非结构规格钢筋20形成以为模块1提供栏杆。然而，在一些实施例中，轨道67由重规格钢筋20形成以为模块10提供安全轨道或安全屏障。轨道67还可以用作成品模块1内的接合点，以用于安装至或附接起重机以将模块1提升到位。

在一些实施例中，轨道67可以连接到支撑桁架69以支撑桥梁100的在建造期间或之后需要附加支撑的部分。关于图21A-21D更详细地示出和描述了支撑桁架69。

加强桁架

图7是图1的桥梁模块的立体剖视图，其示出了模块1的模架构件10内的钢筋构件20的构造。

在模架构件10的侧壁14之间横向延伸有多个框架41。沿模块1的跨度延伸的是由多个框架支撑件24互连的多个桁架42'。在该具体实施例中，为钢筋20的上部部分30的每个框架41提供框架支撑件24。

图8示出了独立于模架构件10连接到框架支撑件24的桁架42'的立体图。

桁架42'包括三个框架41，这三个框架以间隔构造布置，其具有沿桁架42'的上表面布置的一个附加的中间构件46以及沿桁架42'的基部47'布置的一个附加的中间构件46。

由于两个附加的中间构件46的附加交叉支撑，桁架42'比桁架42更坚固。

在沿桁架42'的隔开间隔处设置有多个框架支撑件24。每个框架支撑件24包括形成为U形的细长条或杆。U形的主体被构造成符合桁架42'的外部轮廓。U形框架支撑件24的每个端部以与U形主体成直角延伸以提供一对臂28。框架支撑件24被焊接或以其他方式刚性地固定到桁架42'。

当桁架42'下降到模架构件10中的对应腔体3中时，臂28被支撑在模架构件10的着地部分18上。以这种方式，桁架42'由模架构件10支撑，准备好接收混凝土混合物。

每个框架支撑件24还通过焊接或类似方式连接到在侧壁14之间横向延伸的框架41，从而形成用于插入到模块1的模架构件10中的单个钢筋20。

每个桁架42'由坚固的材料(诸如钢)制成，并且被设计成横跨模块1的长度，其能够支撑模架10和在未凝固时的混凝土7。框架支撑件24通过一体形成在桁架42'与层面32的框架41之间而提供附加的加强装置。

附加的桁架42'和框架支撑件24还可以一体形成到结构中以提供轨道67，或者为钢筋20增加进一步的强度和刚度，或者提供去往和来自模块1的安装点。

当制造钢筋20时，可以将桁架42'和框架41定位或临时固定到夹具，以便设定整个钢筋20的尺寸公差。还可以设想到，夹具可以被构造成使得成品钢筋20在制造时被预张紧。当从夹具或固定装置移除时，钢筋20将在被放置在模架构件10内的位置时保持预张紧。这将最终提供用于建造桥梁100的预张紧的模块1。

钢筋20可以孤立地或与模架构件10组合地运输到桥梁100的安装位置。当从单个制造源运输时，这两个部件被设计成彼此配合，并且因此良好地嵌套以用于运输。

如上所述，模块1在每个桥梁模块1内提供一体形成的桁架42。模架构件10是轻便且可运输的，由此降低了运输成本。一旦就位，钢筋构件20就与模架构件10组合并定位于其中。一旦模架构件10和钢筋20两者都在位，就将可浇注形式的混凝土添加到模架托板10中以完成模块1。混凝土7在固化和凝固时将钢筋20一体形成到模架构件10中，从而强化模块1。

以这种方式，一体式桁架技术(ITT)可以提供这样一种模块1，其中，成品模块的强度大于其组成部分的强度。一体式桁架固有地减小了模架构件1的挠曲并且将负载更均匀地分散在模块1上。

在使用以并排构造布置的两个模块1来建造桥梁的情况下，可以设想到，钢筋20可以是过大的以延伸超出每个模架托板10的侧壁14。当两个模架构件10并排定位时，每个模架构件的延伸钢筋20变得交错或至少部分重叠，使得引入到一对模架10中的混凝土围绕相互交错的钢筋20凝固，从而将每个钢筋20一体形成到第一模块1和后续的模块两者中。替代地，可以将附加的重叠杆75插入在相邻的钢筋20之间，以将相邻的层面32的交叉线35互连，见图32和32A。重叠杆75可以与层面32焊接或使用粘合剂与其接合。然而，重叠杆75可以定位而不与层面32接合，使得混凝土或水泥添加到模架10中将在重叠杆75与钢筋20之间产生结构结合。重叠杆75通常由钢或其它适当的坚固材料制成。重叠杆75可以具有20-60mm的直径，所需的规格是待建造的桥梁的尺寸和跨度的结果。重叠杆75不限于圆形截面，可以是扁平的或方形的；然而，标准尺寸的圆形杆更为广泛利用。

辅助支撑件

上面描述的桁架42的变化受到很大的负载。例如，单独的全钢筋20可以重达2600kg。当上部钢筋30和下部钢筋40通过焊接或粘合剂组合时，桁架42和层面必须承受其上的负载。辅助支撑件可以结合到钢筋20中以抵消这些负载并在附接到模架10之前抵抗扭转和弯曲。

图27和27A示出了多个辅助支撑件。纵向构件44已被复制以提供上部钢筋44a和下部钢筋44b。此外，下部纵向构件44b被设置成U形构造，示出为具有嵌齿或钩状端部72a的纵向构件72。构件72具有一对相对的钩状端部72a以及在桁架42的整个长度上延伸的复制的平行纵向轨道72b。构件72的钩状端部72a相对于钩向上旋转90度。钩状端部72a被焊接到中间构件46、纵向轨道55和中央加固梁76。构件72的这种构造提供了横向于桁架42弯曲的附加抗剪强化。具有钩状端部72a的构件72还在受到弯曲负载时减小模架10的挠曲。

桁架42的中间构件46连接到中央加固梁76，该中央加固梁在桁架42的长度上延伸并且在两个构件的每个交叉点处连接到中间构件46。

横向绑扎钢筋78缠绕在桁架42周围，以约束框架41免于在负载下彼此分离。这些绑扎件78位于桁架42的周边，并沿桁架42的长度以隔开的间隔重复。

多个支腿73以规则的间隔从构件72的纵向轨道72b延伸。如图27A所示，每个支腿73提供了用于连接到模架10的排水沟72内的通道17的支脚74。在引入混凝土7之前，这些支腿和支脚提供了返回到模架10中的附加的负载路径。支腿73可以一起紧密地在模架10的端部区域内间隔开，并且沿桁架42的中央长度进一步间隔开。支腿可以被焊接到构件72或者使用粘合剂或螺栓连接来附接。

构件72具有比绑扎件78和中央加固梁76更大的截面。构件72的直径在30-50mm之间。相反，绑扎件78和中央加固梁76的直径在10-20mm之间。可以设想到，这些辅助支撑件由钢或类似的高拉伸材料制成。

图28示出了结合到下部钢筋的端部48中的另外的辅助支撑件。引入类似于纵向绑扎件78的横向绑扎件79以支撑下部钢筋40的端部部分48，以形成端部桁架43。绑扎件79缠绕在以间隔延伸通过钢筋20的厚度的多个交叉线35周围，从而有效地跨越上部钢筋30和下部钢筋40。绑扎件还包括穿过钢筋的多个交叉线35，以为端部桁架43给予宽度和深度。与纵向绑扎件78一样，横向绑扎件可以在交叉点处连接到交叉线。以这种方式，横向绑扎件79产生端部桁架43并抵抗交叉线35在负载下的分离。

图28A示出了端部桁架43的侧视图以及可以通过绑扎件79看到的交叉线35和线路线34的交织。图28B是沿图28A的X-X线截取的截面，其示出了U形的绑扎件79。在这个实施例中，端桁架43没有被绑扎件79完全包围。绑扎件79是具有两个相对的端部79a的U形形状，其相对于绑扎件79的平面成直角地延伸。这些端部70a将与端部桁架43的交叉线35对准以便于与其结合或焊接。

图29结合了图27至28的全部特征，其示出了钢筋20的角部，包括上部部件30和下部部件40。在该实施例中，在端部桁架43上未设置有支脚；然而，为了与模架10的附加支撑和附加接合，支腿73和支脚74可以设置在与绑扎件79接合的端部桁架43上。还要注意的是，两层线路线34设置在上部钢筋30中，其也通过焊接或替代的结合方式与绑扎件79接合。

扁平桁架

取决于制造与安装之间的距离，运输部件来建造桥梁100的成本可能包括很大的财务费用。考虑到这一点，在一些实施例中，桁架42”被设计成扁平包装以便运输。

图9示出了间隔件50，该间隔件当悬挂在多个纵向构件44之间时形成桁架42”，如图12所示。

间隔件50由具有足够强度的片材制成，以支持必要的负载要求并且适当地具有弹性，例如由钢成型。

间隔件50一次成形为基本上平坦的并且包括穿过其中的多个减重孔59。孔59有助于减少不必要的材料质量，并由此改进间隔件50的材料利用率。孔59还便于混凝土在成品桁架42”周围的材料流动，以减少成品模块1的固化混凝土7中的夹杂物的出现。

间隔件50包括用于接收和保持纵向件44的多个托架。多个近端托架54布置在间隔件50的每个角部处。每个近端托架54是U形的并且垂直于每个纵向件44接合间隔件。

间隔件50还包括多个远端托架52。每个远端托架52在正视图中是T形的并且从间隔件50的三个侧面向外延伸。远端托架52的T形杆的截面呈U形，以用于在模架构件10内接收加固构件60或其他配合结构。远端托架52可被构造成与模架构件10内的通道17接合。替代地，远端托架52可与加固构件60接合，其与间隔件50在面内延伸。

图10以立体图示出了间隔件50。间隔件50的内周边56和外周边57带凸缘以向基本上平面的间隔件50提供附加的刚度。可以设想到，间隔件50'可以与加固件60'一体地压制或制造，以用于与纵向构件44接合，如图10A所示。如图11A所示，加固件60也可以形成为独立的构件。

间隔件50还可以提供如图11所示的内部连接件65。这些连接件65可以用于支撑附加的纵向构件44。连接件65也可以附接张紧构件或张紧线缆以用于在插入模架构件10之前使桁架42”预张紧。

替代地，模架构件10可以通过将绞缆附接到基部12并且增加线缆中的张力而被预张紧，使得基部12向上成拱形。当将钢筋混凝土7添加到模架构件10时，混凝土7的附加重量抵消基部12的外倾、拉直基部12并且还在该过程中预张紧模架构件10。

加固构件60通过压制金属(例如钢)来形成。加固件60在其每个端部处包括凸缘62。凸缘62被构造成与间隔件50的近端托架54配合。凸缘62可以被焊接、卷曲、锻造等以形成与间隔件50的近端托架54的永久连接。

图12示出了使用间隔件50和压制的加固件60构造的桁架42”。当加固件60的每个端部处的凸缘62打开时，加固件60可以滑入一对纵向构件44之间的位置。加固件60定向在纵向构件44之间并旋转以使相对的端部凸缘62分别与每个纵向构件44接合。这使加固件60张紧并将加固件60保持在桁架42”内的适当位置，而不需要将加固件60焊接到桁架42”中。

加固件60也可以设置有孔或螺纹孔(未示出)，以便于与纵向件44或间隔件50螺栓连接。

作为焊接的替代方案，间隔件50可以粘合地接合到纵向构件44。每个托架54提供弯曲的平滑的内表面54a，可以对该内表面施加粘合剂或环氧树脂以将纵向构件44保持到其上。

替代焊接或粘合剂，可以将加固件60或间隔件50的尺寸设定成与纵向构件44过盈配合，使得构件44与间隔件60的托架54或每个加固件60的凸缘62对准，并且推动到彼此锁定连接。

在消除来自高频桥的焊接方面获得了益处，由此压制间隔件50形成桁架42”提供性能益处以及由于其扁平包装运输构造而节约成本。

放置在钢筋20与模架构件10之间的尼龙索环(未示出)将允许桁架42”的简单安装，并进一步提供抵抗腐蚀的屏障。远端托架52可以由不锈钢制成或涂覆有耐腐蚀树脂。

间隔件50的优点在于消除了焊接以减少可能的疲劳。消除间隔件和支撑件的焊接也加速了组装过程。

滚轧成形的桁架

图22和22A示出框架141的另一实施例，其用于将类似框架141分组为桁架以形成钢筋的下部部分。框架141包括中间构件，该中间构件被示出为由两个端部凸缘149界定的中央腹板146。中央腹板146的厚度小于端部凸缘146的厚度，并且该中央腹板由钢或其他结构上合适的材料冲压或成型。端部凸缘149可以具有正方形或圆形截面，并且可以与中央腹板146一体地成型或者在辅助操作中连接到中央腹板146。这种模块化格式允许具有不同厚度和尺寸的中央腹板146被附接到标准的端部凸缘149，由此允许形成预定长度的框架141。

图22A示出了具有圆形端部凸缘149的框架141的一部分。端部凸缘149的相对尺寸不与中央腹板146的厚度成比例，并且仅代表预期的截面。

图23和23A示出了框架241的又一个实施例，其中，中央腹板246被分开制造以与标准的预订的纵向构件244接合。与之前的实施例一样，中央腹板246可以辊轧成形或冲压以使材料利用率是有效的，即，精确放置且只在需要的地方。辊轧成形或冲压的中央腹板246可以以连续的长度制造并切割成预定的尺寸。此外，连续的中央腹板246可以以标准尺寸和规格制造，以允许为不同的强度模块1制造框架241的不同深度。中央腹板246与纵向构件244之间的连接可以被制造成使得产生用于运输的框架241或者可以作为扁平包装运输，以用于在辅助位置组装。

纵向构件244可以像水沟一样以连续工艺从卡车的后部制造。

中央腹板246也可以考虑由蜂巢结构形成，其中的钢筋结合为圆杆或平板。

图23A示出了框架241的截面，其中C形端部凸缘249形成在中央腹板246的相对端部。设置C形端部凸缘249的尺寸以安置和/或接合标准钢筋或替代的纵向构件244。端部凸缘249可以被焊接到中央腹板246或者用粘合剂或其他可凝固材料连接。

缩缘式(rebated)模架

图33示出了在模架10内就位的钢筋20，使得钢筋从模架10的顶部突出。这种关系在图33A中更好地示出，图33A是图33的放大图。模架10在图33A中以虚线示出，以清楚地示出钢筋20在模架10内的位置。这样，可以看到桁架42的支脚74与排水沟82内的通道17互连。附加的交叉加固件(也在图31A中示出)被示出为将排水沟82的两个相对侧连接在一起。交叉加固件77由直径约10-30mm的钢条制成，并且在其任一端具有支脚74。这允许交叉加固件77滑入排水沟82的侧壁89上的一对对准的通道17中。

图33和33A的模架10旨在被盖住，使得边缘轮廓一次就位地被引入模块。这允许在浇筑顶层层面的水泥或混凝土时实现不同的表面处理。

层面封盖

为了简化混凝土浇注到所定位的模架10中，使用了滑动匀泥板(未示出)，其在模架10的外部形式之间延伸以在浇注层面时引导混凝土盖板并将混凝土盖板限制到一预定的厚度。模架10的外部形式可以被制造成提供引导并由此产生路面所需的拱形，并且进一步提供凹槽或痕迹来粘合道路表面或允许对表面的更好的控制。

可以预期到，多个不同的封盖93可以提供平坦的模块1、带路缘的模块或一系列结构安全屏障。图37至37C示出了许多不同的形式。图37示出了一体形成到模块1的边缘区域中的高强度屏障。图37A示出了沿模块1纵向延伸的低路缘形式。图37B示出了用于诸如导轨屏障或类似物的安全屏障。图37C示出了平坦的边缘模块1，其可以单独使用或者与以并排构造布置的类似模块1组合使用。

封盖93的不同形状形成在包括一系列壁支撑件90和壁加固件92的结构框架周围，如图30B所示。图30B的壁支撑件90由钢条形成，辊轧成开环形式，见图30A。多个壁支撑件90沿多个壁加固件90以一定间隔沿其隔开。然后，将封盖93的壁支撑件90和壁加固件92与钢筋20的桁架41成一体，如图30所示。图30示出了缘饰形式；然而，可以使用较浅的壁支撑件90来在模块1的层面上提供水平的平坦的表面处理。替代地，可以使用升高的壁支撑件90来向模块1提供更高的结构屏障封盖。

壁支撑件90和所附接的加固件92与上部钢筋30的交叉线35对准，并穿过超过桁架41的钢筋20横向地延伸。如图31所示，护板94附接到模架10的外部凸缘83a。如图31和31A所示，护板94为模架10提供了延伸部，其包围壁支撑件90，使得当混凝土被引入到模架10中时，成品封盖93与模块1一体形成。护板94还可以提供孔作为用于水平支柱96的引导件，该水平支柱用作成品模块1的边缘中的束缚件的支架。水平支柱96与钢筋20接合并且随着模架10中的混凝土固化而被包围在模块内。水平支柱96然后提供用于附加的屏障或连接到模块1的安装。嵌入的支柱96在接合到钢筋20时可以在引入混凝土之前提升和定位模块1时也可以使用。

上部钢筋30与模架10之间的附加连接通过图31A所示的板束缚件88来提供。束缚件88经由交叉线35和/或线路线34安装到上部层面。束缚件88可以被焊接或结合到层面并且在其自由端具有支脚74'。支脚74'可以被焊接或结合到模架10的加强板86，以在引入混凝土之前附加地加强模架10。这在模架10的运输期间提供了附加的刚度并减少了弯曲。

在图41中示出了完整模块1的分解图，其在一侧上具有缘饰形式的封盖93并且在模块1的相对侧上具有平坦的水平层面32。该分解图示出了多个束缚件88、交叉支撑件77和护板94。

预成形的钢筋构件

图13至19示出了有助于开发的原型比例模型桥梁100(全尺寸：6米跨度)。比例模型被用于验证处于嵌套构造的模块1'，以用于在集装箱中运输，如图18所示。在图19中进一步示出了部分组装的桥梁100，其使用模块1’的比例模型的部件。

特别地，图13至15示出了图16中示出的组成钢筋20'的各个部件。

图13是框架41'的比例模型的照片。框架41'包括多个纵向构件44'以及以正弦波形来回地横过纵向构件44'的中间构件46'。顶部的两个纵向构件44'与两个层面32对准，并且替换层面32的框架41的中间构件46(如前面实施例中所述)。

多个框架41'可被分组以形成桁架42”’。钢筋20'包括两个桁架42”’，这两个桁架都延伸模块1'的跨度。

图14示出了通过将多个线路线34焊接到多个交叉线35形成的端部桁架43。钢筋20'包括两个端部桁架43，这两个端部桁架都延伸穿过模块1'的宽度。钢筋20'被设计成使得线路线34向上延伸到层面32'中，以为钢筋20'提供结构支撑。在端部桁架43的端部处的线路线34'具有足够的长度以延突出侧面，这允许线路线34被插入到桁架42”中。

图15示出了通过将多个线路线34焊接到多个交叉线35而形成的层面32'。钢筋20'包括两个层面32'，这两个层面32'穿过宽度并沿模块1’的跨度延伸。

层面32'将自由端提供给在层面平面中向外延伸的线路线34和交叉线35。这些自由端可以插入到钢筋20'的下部部分40'的桁架42”’和端部桁架43中。

桁架42”’、端部桁架43和层面32'组合以形成钢筋20'，该钢筋插入到模架构件10'中。钢筋20'的下部部分40'是矩形的并且完全围绕模架构件10'的周边延伸，如图17A-17C所示。

模架构件10'由钢板制成，并且其尺寸与钢筋20'相对应。模架构件10'包括上部部分11'和基部12'。桁架42”’向下延伸到模架构件10'的基部12'中，并且着地部分18'安置在钢筋20'内，使得钢筋20'的下部部分40'完全围绕着地部分18'。

模架构件10'包括示出为侧凸缘6的两个接合构件。这些凸缘6用于将模块1'与后续模块或与固定结构接合以用于支撑桥梁100。凸缘6从模架构件10'向外延伸，其限定了肩部26'，模块1'的重量支撑在该肩部上。每个凸缘6基本水平以与后续模块1'的凸缘重叠。凸缘6可以被构造成与另一模块(未示出)的凸缘交错或互锁。

端壁16'从基部12'向上延伸并且升高到凸缘6上方。端壁16'使凸缘6延伸的距离大于层面32的深度，使得钢筋20'可以被完全包围在混凝土中且不暴露于成品模块1'中的元件。如果钢筋20'暴露于或者过于接近混凝土7的外表面，则钢筋20'(如果是铁基的)将开始腐蚀和劣化模块1'的结构刚度和性能。

如图18所示，钢筋20'被插入到模架构件10'中。在钢筋20'和模架构件10'要被同时运输的情况下，部件嵌套的能力是有利的。模块1'的尺寸使得三个模块1'和锚定构件2可以被包装到集装箱中。这有助于模块1'在很远的距离上的运输。钢筋20'由集装箱和模架构件10'两者保护。此外，用于运输集装箱的可用资源(不管是通过海运还是陆运)都可以容易地应用于模块1'的运输。

将模块1'包装到集装箱中有助于模块1'的运输和处理，从而显著节省了运输成本并且使得模块1'能够到达全球。

四个钢筋立柱4被固定在模块1'的周围并被固定到锚定件2以用于运输。模块1'也可以固定到钢筋立柱4，以形成适用于海运、陆运等的固体结构集装箱。立柱4可从模块1'拆卸下来，并在结构上将集装箱包装保持在一起。

图19示出了图18的模块1'和锚定件2，其布局成重叠、间隔构造，准备好接收可浇注的混凝土混合物，该混凝土混合物将同时设置在所有三个模块上凝固。钢筋20'仅在其中一个模块1'中是完整的，其中单个层面32位于剩余的两个模块1'中以代表本发明的工作方式。在模块1'到达施工位置之后，模块1'被调动到它们的预定位置，在此时可以安装轨道67或涵洞侧模区段(未示出)。然后模块1'准备好接收湿混凝土混合物。

可以设想到，各个形式的框架41、41'、141和241中的每个可以以套件形式出售，以在制造之后提供用于在辅助位置组装。这为将框架海运和运输到建造钢筋20的位置提供了灵活性和包装优势。

模块嵌套

模块1被设计成有效地嵌套。如图34所示，可以将四个模块构造成嵌套在标准ISO集装箱的尺寸内。钢筋立柱4用于在运输期间约束模块1，并且还用于在结构上加强所嵌套的模块1。这些钢筋立柱4可以在使用之后被返还，并重复用于后续的模块运输。图34A是图34的集装箱的详细的端视图，其中钢筋20以虚线叠加。可以看出，上部钢筋30支撑上方的模架10。与排水沟82的通道17连接的下部钢筋40装载到下面的相邻模块1的上部钢筋中。这种嵌套提供了有效的包装并进一步装载模块1，以使在运输期间不必要的损坏最小化。因为一旦模架10和钢筋20就地定位，混凝土仅被引入到模块1中，不存在混凝土损坏的危险。

使用预成形模块的桥梁施工方法

根据本发明的加强模块化桥梁的一个实施例包括多个模块1，每个模块1以重叠布置与后续模块1'接合，使得每个模块1横跨桥梁的宽度的一部分，其中，多个模块1中的每一个被构造成在其中支撑钢筋构件20以用于接收可凝固材料，如图20和20A所示。

桥梁100包括多个模块1。每个模块1的第一端由桥梁100的端部处的刚性地基97支撑。每个模块1的相对端由桥墩22支撑并且放置成邻近后续多个模块1'以使桥梁100继续延伸。

桥梁100跨度可以支撑在中央(或在需要的地方)，以便减小所需钢筋20的尺寸。

模架构件10可以分阶段填充混凝土7。例如，可以将钢筋20插入到模架构件10中，并且将混凝土7仅注入到腔体3中，即，达到但不包括邻近层面32的上部部分11。以这种方式，可以将钢筋20固定到位而不将模块1装载到完全重量，同时尚未处于最终安装位置。这进一步允许在后续的模块1、1'处于并排位置时浇注层面32，以允许以一次浇筑来浇筑桥梁100的顶部表面并且凝固在多个模块1上。

桥梁100可以被设计成满足对于12米跨度的T44(44吨)和T62.5(62.5吨)负载的要求，以及对于10米跨度的SM1600的要求。这些要求来自澳大利亚桥梁设计标准AS 5100中规定的特定负载情况。

在构建桥梁100时存在各种方式来支撑模块1，例如：

(i)使用起重机来支撑模块1的重量；

(ii)在跨度的每个端部处安装由钢筋20支撑的临时支撑桁架69，其可以沿模块1间隔地连接以支撑桥梁100；

(iii)使支柱或桥墩22位于桥梁100的中跨并连接通过未凝固的混凝土的重量张紧地放置的高张力线缆(未示出)。一旦混凝土7已经凝固，高张力线缆就被固定就位，其中楔入和约束构件用于产生增加成品混凝土模块1的强度的后张法。该方法还将混凝土7放置在处于压缩的模块1内；以及

(iv)将轨道67结合为永久性钢筋构件，并将其直接连接至预成形桥梁支撑桁架69。轨道67的总深度产生高级别的支撑强度。

当开发预成形的桥梁100时，重要的是支撑未凝固的混凝土7。

在外部支撑桥梁100允许减少模块1的所需内部钢筋20以及减少模架构件10的材料。这有助于进一步节约每个模块1的质量并降低成本。通过临时或永久的支撑桁架69，起重机等，一个这样的外部支撑件从上方支撑桥梁100。具有这样的支撑机构减少了在桥下方进行支撑的需要，以及可能减少支撑每个模块1所需的钢筋20以及其中的湿混凝土7的量。

参考图21A-21D，描述了桥梁100的建造方法，其中，模块1的安装包括使用可移动的支撑桁架69。首先，将桥台板98安装在桥位并定位在地平面上方。桥台板或托板98包括不具有基部12的周界屏障19，使得混凝土7可以被向下填充到地平面，但混凝土被托板98保持。在这两个区段之间放置有钢筋条，使得混凝土7可以首先浇筑到与模块1的剩余部分连接的支脚中。当混凝土7硬化时，固体块有助于在部分悬臂式模块1包含未凝固的混凝土7时锚定并支撑部分悬臂式模块的剩余部分。其次，使用支撑桁架69放置桥梁层面板32，然后可以将模块1在轨道67上滑动到位，并且将桁架69连接到模块1的一端上的锚定结构，同时模块1的相对端由线缆99支撑。然后将模块1下降到填充有混凝土7的桥墩22上，并将桁架69移动到后续的模块1'，其中重复整个过程。

支撑桁架69还可以结合覆盖物(未示出)以保护固化混凝土7和工人免受雨水和其他环境因素的影响。

单跨桥梁施工

单跨桥梁100可以快速且容易地建造。这个过程如图35-35C所示。建立桥梁100的位置，并将地基或桥台98放置在跨度任一端的位置上。

在一些实施例中，支承件可以用在模块1将搁置在的一个或两个桥台上。然而，这些支承件可能会暴露并导致在桥梁100的使用寿命期间的维护和成本方面的问题。由于混凝土在其被定位之后结合到模架10中，所以当形成模块1时，可以用混凝土填充桥台和支承腔体。以这种方式，桥梁100的两个支承件中的一个可以位于模块1下方，然后被混凝土填充。这减少了在桥梁100的寿命期间支承件的暴露。在一些实施例中，总共去除支承件中的一个是可能的，从而进一步降低桥梁100的建造和维护成本。

层面32可以连续地浇筑到桥台98中，与地面建立非常牢固的连接，这使得更有效地抵抗制动惯性。

一旦就位，将可以将任何封盖特征添加到模架10和钢筋20以形成屏障101。

然后将混凝土7添加到模架10中以覆盖钢筋20并将钢筋完全包围在混凝土7内。随着混凝土7固化，钢筋20和模架10与混凝土成一体以形成成品模块1(见图35C)。

单跨桥梁100可以由多个模块1以并排布置方式来建造，以增加桥梁100的宽度。图36、36A和36B示出了一些示例。图36B还包括延伸板95。延伸板95是填充窗格的形式，其允许增加层面32以满足桥梁100的宽度要求。这允许模块1的整体尺寸的进一步尺寸灵活性。

桥梁100具有高抗地震性，因为层面32是单个混凝土块，并且包括结构上连接的钢筋20。

桥梁100需要较少的检查作为层面32的预制桥被浇注成单一块体。这消除了可能为结构损坏起点的连接点和接头。

桥梁100可以被设计成满足100年以上寿命的工程要求。安装可以利用本地的承包商，其最少需要在桥梁100下工作，由此提高施工过程的安全性。

封盖(诸如屏障和缘饰)可以一体地结合到模块1中，其具有可选的设计以适应应用要求。这些可以在现场安装之前安装，以提供附加的安全轨道，并就地连接到层面。

根据施工规范和现场风险评估，栏杆可以单独销售。

桥台

桥台98被构造成适应建造桥梁100的位置。在一个实施例中，桥台98是带翼的，如图42和42A所示。图42示出了并排布置的一对模块1、1'。模块1、1'由在其相对端具有翼壁103的桥台98支撑。从俯视图看，这为桥梁100提供了基本上X形的占地区域。

桥台98和翼壁103可以形成为单个混凝土浇筑物。如图42A所示，一系列加强框架41被分层以建造桥台钢筋105。然后将该桥台钢筋105包围在混凝土中以形成桥台98和一体的翼壁103。桥台和翼壁位于一系列支撑柱102上，以在预定高度处为模块1、1'提供支撑系统。

图43和43A示出了来自桥台钢筋105的加强框架41。框架41以类似于钢筋20的框架41的方式构造。然而，图43的桥台98和翼壁103需要成角度的框架41。图43A示出了图43的框架41的放大图中的一对平行的纵向构件44。该对纵向构件44由一对中间构件46和46'连接。两个中间构件Z字形穿过一对纵向构件44并且在接触处连接。构件44、46和46'可以被焊接或结合以在其间形成刚性连接。中间构件46被构造成在桥台98内和翼壁103内提供加强，并因此以一角度行进以在钢筋105的桥台和翼壁部分之间延伸。中间构件46'位于框架41的端部处并且终止于弯曲的端部部分46a，该弯曲的端部以直角横过纵向件44并返回到其本身。以这种方式，纵向件44的端部部分被中间构件46'相互约束。构件44、46、46'的构造将是与本文中关于桁架42的框架41所描述的类似的材料和规格。

桥台98的中央部分104升高，以向桥台98提供成角度的表面98a。当相邻的模块1和1'以并排布局布置在桥台98上时，模块1、1'略微倾斜以向桥梁100提供外倾。该外倾有助于水径流和在使用中从桥梁100排水。在图44A中可更清楚地看到桥梁100的外倾，其中未示出桥台98和翼壁103。图44A还示出了框B和C中的两个替代屏障101。屏障101经由一系列壁支撑件90和水平支架96(如本文所述)与钢筋20互连。

图44A的框A示出了两个相邻模块1、1'之间的外倾角。图45中放大了该截面图，穿过两个相邻模块的排水沟82、82'截取了截面，其中强调了交叉支撑件77、77'之间偏移角。当桥台98和翼壁103直立时设定期望的外倾角。

图46是图44A的框B的放大图，并且在截面图中再次示出了模块1的最外部部分处的外倾。屏障101是高速安全屏障并且安装到封盖的水平支架96。支架96延伸到模块1之外以与屏障101的连接件106相接。支架96也向下延伸到模块1中，以与封盖94内的壁支撑件90以及桁架42的纵向构件44接合。

高层建筑

如上所述，本发明的结构包括由模块1形成的高层建筑物。

举例来说，如图38、38A、29和40所示，多个模块1可以堆叠且并排布置。

在模块1的每一层就位之前，不将混凝土7添加到模架10和钢筋20。立柱4被构造成中空的，并且一旦就位，就可以将混凝土7向下浇筑到所对准的立柱4中。这允许将混凝土7连续浇筑到每个支撑立柱中以改进成品建筑物110的结构完整性。

术语“标准集装箱”在本文中被理解为指典型的国际标准组织(ISO)标准尺寸的金属集装箱，其尺寸列于下表1中。

表1

桥梁100是标准化的、预制的和预先认证的，并因此可以在工地外大量生产。然后，它可以在集装箱内全球运输，并存储在仓库中以便快速调度以保持高效的施工时间表，以及用于紧急情况。该产品被设计成使用本地可获得的资源，诸如轻型起重机和易于得到的混凝土(N40强度)。桥梁100还提供了多种结构和物流优点。

桥层面32的设计满足AS5100标准，并且适用于12米跨度的T44和T62.5双B要求，以及10米跨度的SM1600要求。

在工厂中制造桥梁100的标准化部件有利于使用模块化技术进行大规模生产，从而导致高水平的质量控制、降低的组装成本、改进的工作场所安全性以及预先认证工程部件的能力。

如果需要的话，模架10和钢筋20被设计成以集装箱的形式堆叠和运输，使得运输和存储更容易且更具成本效益。

由于堆叠的模架10和钢筋20在运输期间不含混凝土，所以与标准预制混凝土板相比，它们很轻并且相对容易操纵。模架10和钢筋20的组合重量是～3400kg。一种等效的预制混凝土板重～26000kg。由于所有需要的、用于处理较轻的负载的移动式机械(侧装载集装箱卡车等)更容易得到，所以这种重量减轻简化了分配和安装要求以及相关的成本。例如，用于双车道单跨桥梁100的模架10和钢筋20可以在单个卡车上运输。

堆叠的模架10和钢筋20可以在需要的日子展开并在展开的日子之前被有效地存储。

以单次浇筑的方式添加用于桥梁100的混凝土，以形成一个均匀的板坯，并消除桥梁100的长度和/或宽度上的纵向连接。这具有主要的结构优点并增加了对桥梁耐久性和寿命的信心。例如，它消除了纵向连接，特别是在用湿混凝土填充预制板之间的间隙时出现的不希望的“干连接”，并且单个大块的混凝土能更好地抵抗制动惯性，这对于大型货车尤为重要。

以这种方式，桥梁100的建造保留了预制施工的许多益处，还具有工地外制造、标准化、质量控制和节约时间的附加优点，同时减少了预制施工方法固有的运输和成本限制。它还消除了在运输期间混凝土开裂(这对预制板是一个严重的风险)的可能性。

模块1使用预先认证的设计，从而减少了对现场工程师的需求。此外，所需的现场技术人员的减少使得更容易在本地寻找所需的劳动力。这种桥梁施工方法对于偏远地区(诸如矿山)特别有吸引力，在该处运输预制板坯不是可行的或经济的选择，而且就地建造的技术资源也很有限。

标准化减少了设计复制，并为将模块应用于各种不同应用提供了灵活性和多功能性。

与预制施工技术相比，现场混凝土浇筑/加工产生的任何附加费用可以通过安装板所节省的成本来抵消，这是因为系统不需要繁重的提升组装以及填充或压合混凝土区段。这提供的进一步优点为在桥上需要较少的长期维护。

由于我们的桥梁系统是完全模块化的，所以可以根据各种设计要求以多种不同的格式进行组装。其可以集装箱化进行长途运输；不同的侧附件用于不同的屏障强度和目的；并且取决于桥梁的宽度，使用不同数量的板和/或填充区段。

本领域技术人员将会理解到，在不脱离下面的权利要求的范围的情况下，可以对上述实施例进行多种变化和修改。因此，本实施例在所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的。

除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管在本发明的实践或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料，但本文描述了有限数量的示例性方法和材料。

应该理解到，如果在本文中引用了任何现有技术出版物，则这样的引用并不构成承认该出版物在澳大利亚或任何其他国家形成了本领域公知常识的一部分。

在下面的权利要求和本发明的前述描述中，除了由于表达语言或必要的暗示而在上下文中要求的情况之外，词语“包括(comprise)”或诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”的变型用于包括的含义，即，明确存在所列出的特征，但不排除在本发明的各个实施例中存在或添加进一步的特征。

标记列表

Claims (32)

1.一种用于结构的模块，包括：

模架构件，包括基部、从基部向上延伸的一对平行的侧壁以及一对平行的端壁，其中，基部、侧壁和端壁限定用于钢筋和混凝土的腔体；以及

钢筋构件，包括上部部分和下部部分，上部部分形成为穿过腔体的上部区段的宽度且沿着其长度延伸，下部部分形成为至少基本上沿腔体的下部区段的长度延伸，

其中，当钢筋构件位于腔体中并且混凝土填充腔体时，钢筋构件的下部部分和混凝土限定细长梁。

2.根据权利要求1所述的模块，其中，钢筋构件的下部部分和混凝土限定多个细长梁，所述细长梁横跨被接地部隔开的所述模块的长度。

3.根据权利要求2所述的模块，其中，多个细长梁被构造成以下布置方式中的任一种；平行并间隔开，穿过基部对角地延伸；以Z形形式延伸穿过基部；以及以V形形式延伸穿过基部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的模块，其中，钢筋构件的下部部分还包括端部部分，使得当钢筋构件位于腔体中并且混凝土填充腔体时，钢筋构件的下部部分和混凝土限定垂直于细长梁定向的横梁。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的模块，其中，钢筋构件的下部部分围绕模架构件的腔体的周边延伸。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的模块，其中，模架的基部的一部分从基部向上突出并在腔体内限定一着地部分，着地部分将腔体的下部区段分成至少第一细长平行腔体和第二细长平行腔体。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的模块，其中，钢筋由钢筋网制成，钢筋网包括连接在一起的多个平行的线路线和多个平行的交叉线。

8.根据权利要求7所述的模块，其中，钢筋构件的下部部分包括多个桁架。

9.根据权利要求8所述的模块，其中，每个桁架包括由交叉线互连的一对平行的线路线。

10.根据权利要求9所述的模块，其中，交叉线在一对平行的线路线之间对角地来回延伸。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的模块，其中，交叉线被焊接到一对平行的线路线。

12.根据权利要求8所述的模块，其中，每个桁架包括间隔件和通过间隔件以隔开的构造保持的多个平行的线路线。

13.根据权利要求12所述的模块，其中，间隔件是压制板。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的模块，其中，间隔件包括多个连接件，连接件被定向成托住多个线路线和交叉线并将线路彼此保持为一预定关系。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的模块，其中桁架还包括加固构件。

16.根据权利要求15所述的模块，其中，加固构件通过张力与桁架保持接合。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的模块，其中，钢筋构件的上部部分包括多层钢筋网。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的模块，其中，钢筋构件的下部部分和钢筋构件的上部部分一体成型。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的模块，其中，钢筋构件被构造成符合模架构件的腔体。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的模块，其中，模架构件或钢筋构件是能张紧的，使得模块被预张紧。

21.根据权利要求7所述的模块，其中，钢筋构件的多个平行的线路线和多个平行的交叉线被焊接在一起。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的模块，其中，模架构件还包括接合构件，以与后续的模块或替代的支撑结构互连。

23.根据权利要求1至22中任一项所述的模块，其中，钢筋构件的上部部分和钢筋构件的下部部分中的至少一个从模块向上突出并在腔体上方延伸。

24.一种结构，包括根据权利要求1至23中任一项所述的模块作为结构的一部分。

25.根据权利要求24所述的结构，结构为桥梁，其中，模块形成桥梁的跨度。

26.根据权利要求24所述的结构，结构为单层或多层建筑物，其中，模块形成建筑物的地板或地基的至少一部分。

27.一种限定用于钢筋和混凝土的腔体的模架构件的组件，并且

钢筋构件包括上部部分和下部部分，上部部分形成为穿过腔体的上部区段的宽度并沿其长度延伸，下部部分形成为至少基本上沿腔体的下部区段的长度延伸。

28.一种加强的模块化桥梁，包括多个模块，其中，每个模块均包括模架构件和位于由模架构件限定的腔体中的钢筋构件，其中，每个模块以并排重叠布置方式与后续模块接合，使得每个模块横跨桥梁的宽度的一部分以及腔体中的覆盖所述钢筋构件的材料，诸如混凝土。

29.一种使用多个桥梁模块建造钢筋混凝土桥梁的方法，方法包括以下步骤：

(i)将第一桥梁模块的模架构件支撑在一预定位置；

(ii)在步骤(i)之前或之后将钢筋构件定位在模架构件的腔体内；以及

(iii)将混凝土混合物引入腔体中以至少部分地覆盖钢筋构件。

30.根据权利要求29所述的方法，还包括将后续的模架构件放置成与第一桥梁模块互锁接合的附加步骤。

31.根据权利要求30所述的方法，包括重复步骤(i)和(ii)，并且在步骤(i)之前或之后将连续的桥梁模块的多个模架构件定位成互锁接合并将钢筋构件定位在模架构件的腔体内，并且重复将混凝土混合物引入到模架构件的每个腔体中的步骤(iii)。

32.一种用于结构的模块，包括：模架构件，模架构件限定腔体；以及钢筋构件，钢筋构件包括上部部分和下部部分，其中，当钢筋构件位于腔体中并且混凝土填充腔体时，钢筋构件的下部部分和混凝土限定细长梁。