專利名稱：預(yù)應(yīng)力、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可拆卸、可拼裝的橋梁構(gòu)件。具體地涉及一種用于構(gòu)建人車分 流、低架的車行天橋的橋梁組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件。這里的"組合結(jié)構(gòu)"一詞理解為由外露的鋼梁或鋼桁梁通過連接件(剪力件)與鋼 筋混凝土板相互結(jié)合，使混凝土與鋼梁或鋼桁梁成為整體，并且能夠共同承擔(dān)作用力的 構(gòu)件或結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)橋梁一般為解決交通跨越江、河、山谷、鐵道、障礙物或?qū)崿F(xiàn)機(jī)動(dòng)車的立體交 叉分流而設(shè)，其必然要采用大跨度的結(jié)構(gòu)形式，常用的有簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)、連續(xù)梁結(jié)構(gòu)、 連續(xù)剛構(gòu)、斜拉索結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、拱結(jié)構(gòu)。專利說明書01214905.5《可拆卸及移動(dòng)人車通道裝置》提出了一種有效解決人車分 流的新思路，在原機(jī)動(dòng)車道上沿縱向方向設(shè)置車行通道，在車行通道下方沿橫向方向設(shè) 置僅供行人通行的通道或活動(dòng)空間，其橋梁結(jié)構(gòu)是低架的、極小跨度的，同時(shí)直接安裝 于原機(jī)動(dòng)車路面之上，根據(jù)機(jī)動(dòng)車路面的寬度進(jìn)行鋪裝，在這種應(yīng)用模式下，采用上述 已有的橋梁結(jié)構(gòu)形式無疑不是最經(jīng)濟(jì)的。這就需要一種模塊拼裝式、極小跨度、良好的 力學(xué)性能，同時(shí)便于運(yùn)輸、快速拼裝組合，綜合經(jīng)濟(jì)性優(yōu)的模塊構(gòu)件來構(gòu)建該功能的橋 梁。發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是為構(gòu)建實(shí)現(xiàn)人車分流、低架的車行天橋提供一種極小 跨度、具有良好的力學(xué)性能，同時(shí)便于運(yùn)輸、快速拼裝組合，綜合經(jīng)濟(jì)性優(yōu)的橋梁構(gòu)件。 技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用框架結(jié)構(gòu)將抗拉性能強(qiáng)的鋼材、抗壓性能強(qiáng)的混 凝土通過相互組合分別合理的用在構(gòu)件的拉伸區(qū)及壓縮區(qū)，形成高性能、經(jīng)濟(jì)性的組合 結(jié)構(gòu)構(gòu)件，即提供一種預(yù)應(yīng)力、鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件。
為便于按照機(jī)動(dòng)車道的標(biāo)準(zhǔn)寬度進(jìn)行拼裝形成整體橋面，同時(shí)考慮構(gòu)件承受的荷載 和結(jié)構(gòu)上的力學(xué)性能要求，框架構(gòu)件的寬度尺寸可根據(jù)機(jī)動(dòng)車道的標(biāo)準(zhǔn)寬度采用定尺寸 設(shè)計(jì)，具體尺寸可選擇3.75m、 3.5m、 3.25m、 3m，長(zhǎng)度尺寸(即縱向跨度)考慮到行人 通行空間的要求和荷載分布、框架單獨(dú)受力的力學(xué)要求也采用定尺寸設(shè)計(jì)，具體可選擇 4.2m、 4.5m，其跨度極小。采用定尺寸設(shè)計(jì)除有可按車道寬度快速拼裝橋面的好處外， 其另一目的是滿足了工廠定型、批量生產(chǎn)的需要?？蚣軜?gòu)件包括上層預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板，下層鋼結(jié)構(gòu)框架。鋼結(jié)構(gòu)框架的立柱可采 用截面尺寸為150mm 300mm的H型鋼制作，或采用鋼管混凝土，立柱之間通過焊接或 栓接連接梁、斜腹桿形成框架。鋼結(jié)構(gòu)框架上設(shè)有框架間相互連接固定的陰陽插接頭， 以方便下部鋼結(jié)構(gòu)框架的快速拼裝組合并連接牢固；預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板周邊設(shè)置有便 于相互拼裝配合及安裝彈性嵌縫材料的連接槽，可實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板之間的無縫 對(duì)接，有效防止雨水滲漏，同時(shí)保證橋面平順，減少橋面行車噪音。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板與鋼結(jié)構(gòu)框架通過連接件(剪力件)相結(jié)合成為組合結(jié)構(gòu)，連 接件的一端焊接于鋼結(jié)構(gòu)框架的鋼桁梁上表面，整個(gè)連接件埋置于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板 中。連接件的主要作用是承受鋼桁梁和混凝土板之間界面上的縱向剪力，抵抗兩者之間 的相對(duì)滑移，同時(shí)也承擔(dān)拉拔力，抵抗兩者之間的掀起作用。通過連接件的組合作用， 使位于鋼桁梁上部的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板兼作橋面板并主要承擔(dān)由彎矩引起的縱向壓應(yīng) 力，而下部的鋼桁梁則主要承受拉應(yīng)力，兩種材料揚(yáng)長(zhǎng)避短，各盡所能，協(xié)同工作，充 分發(fā)揮其在結(jié)構(gòu)中的作用，因而由此形成的組合結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件的承載能力和剛度將遠(yuǎn)遠(yuǎn) 超過非組合的獨(dú)立結(jié)構(gòu)形式。在本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方案中，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板采用先張預(yù)應(yīng)力施工法 整塊預(yù)制，在橫、縱兩個(gè)方向上布置預(yù)應(yīng)力筋，在預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板上預(yù)留多個(gè)連接 件容置孔；在所述的鋼結(jié)構(gòu)框架的鋼桁梁上表面對(duì)應(yīng)容置孔的地方以較小的間距集中焊 接連接件，形成連接件集群；將預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板安裝在鋼結(jié)構(gòu)框架之上，使連接件 集群置于容置孔之中，用無收縮砂漿填充連接件容置孔，使預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板與鋼結(jié) 構(gòu)框架結(jié)合成一體，承擔(dān)外力。本方案中的連接件可為圓柱頭焊釘連接件、型鋼連接件、 鋼筋連接件。圓柱頭焊釘連接件，由于其力學(xué)性能不具有方向性，較容易設(shè)置，可優(yōu)先采用。在本實(shí)用新型的另一種具體實(shí)施方案中預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板采用后張預(yù)應(yīng)力施工法 在鋼結(jié)構(gòu)框架上布置波折鋼板直接澆筑，在鋼結(jié)構(gòu)框架的鋼桁梁上布置波折鋼板，波折 鋼板與鋼桁梁頂面焊接，穿過波折鋼板在鋼桁梁頂面等間距焊接剛度滯后連接件，在波 折鋼板之上布置鋼筋網(wǎng)，在橫、縱兩個(gè)方向布置預(yù)應(yīng)力筋，澆筑混凝土層，通過剛度滯 后連接件使鋼桁梁與混凝土結(jié)合，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，張拉預(yù)應(yīng)力筋。上述的剛度 滯后連接件，其構(gòu)造為在圓柱頭焊釘桿部的2/3包裹樹脂砂漿，在圓柱頭焊釘與鋼桁梁 頂面焊接的根部涂抹樹脂砂漿，樹脂砂漿由環(huán)氧樹脂和硅沙按一定比例配制而成，通過 這些剛度滯后型的材料實(shí)現(xiàn)連接件剛度的滯后發(fā)揮。本方案由于采用現(xiàn)澆后張預(yù)應(yīng)力施 工工藝，若使用普通的剛性連接件，在張拉預(yù)應(yīng)力筋施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，混凝土通過剛性連 接件與鋼桁梁已完全結(jié)合，共同受力，會(huì)發(fā)生一部分預(yù)應(yīng)力作用到鋼桁梁上，使預(yù)應(yīng)力 不能有效的施加給混凝土面板，將使混凝土面板的力學(xué)性能提高受到限制。而使用剛度 滯后連接件的情況下，利用連接件剛度滯后的作用，預(yù)應(yīng)力就能夠有效的施加給混凝土 面板。在達(dá)到剛度滯后時(shí)效時(shí)間后，連接件的剛度與普通焊釘連接件的剛度幾乎相同， 鋼桁梁與混凝土就完全組合在一起承擔(dān)荷載，共同發(fā)揮作用。本方案采用的波折鋼板厚 度為0.8 4mm，相鄰波峰間距為100~300mm，與澆筑后的混凝土相結(jié)合后形成的混凝土 板結(jié)構(gòu)層整體性能更好，有效防止混凝土開裂，外形美觀大方，兼?zhèn)浠炷良颁摌蛎姘?的諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)波折鋼板又可以作為模板使用，容易實(shí)現(xiàn)快速、安全施工，并且保證 施工質(zhì)量。有益效果本實(shí)用新型為構(gòu)建人車分流、低架的車行天橋提供了一種橋梁組合結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件， 采用上述結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了鋼材和混凝土材料的各自材料特性，大幅減少工程材料，同時(shí) 可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、工業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)施工只需拼裝組合，簡(jiǎn)便易行，實(shí)現(xiàn)快速施工，減少 對(duì)城市交通的影響，大大降低施工成本，減少投資、節(jié)約城建成本，取得良好的綜合經(jīng) 濟(jì)效益。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的描述。


圖1為本實(shí)用新型的第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)立體圖 圖2為圖1左上角局部剖視放大圖 圖3為本實(shí)用新型的第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)立體圖 圖4為圖3左上角局部剖視放大圖
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示的框架構(gòu)件，其寬度尺寸根據(jù)機(jī)動(dòng)車道的標(biāo)準(zhǔn)寬度采用定尺寸設(shè)計(jì)， 具體尺寸可選擇3.75m、 3.5m、 3.25m、 3m，長(zhǎng)度尺寸(即縱向跨度)考慮到行人通行空 間的要求和荷載分布、框架單獨(dú)受力的力學(xué)要求也采用定尺寸設(shè)計(jì)，具體可選擇4.2111、 4.5m，其跨度極小。采用的定尺寸設(shè)計(jì)，充分考慮了整體橋面的荷載分布特點(diǎn)，單體框 架構(gòu)件承受的荷載和結(jié)構(gòu)上的力學(xué)性能要求。其好處是便于按照機(jī)動(dòng)車道的標(biāo)準(zhǔn)寬度 進(jìn)行拼裝形成整體橋面，同時(shí)，其另一目的是滿足了工廠定型、批量生產(chǎn)的需要。
框架構(gòu)件包括上層預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板(l)，下層鋼結(jié)構(gòu)框架(2)。鋼結(jié)構(gòu)框架(2)的立 柱(3)可采用截面尺寸為150mm 300mm的H型鋼制作，或采用鋼管混凝土，立柱(3)之間 通過焊接或栓接連接梁(4)、斜腹桿(5)形成框架。鋼結(jié)構(gòu)框架(2)上設(shè)有框架間相互連接固 定的陰陽插接頭(6)，以方便下部鋼結(jié)構(gòu)框架的快速拼裝組合并連接牢固；預(yù)應(yīng)力鋼筋混 凝土板(1)周邊設(shè)置有便于相互拼裝配合及安裝彈性嵌縫材料的連接槽(7)，可實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力 鋼筋混凝土板之間的無縫對(duì)接，有效防止雨水滲漏，同時(shí)保證橋面平順，減少橋面行車 噪音。
預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板(1)與鋼結(jié)構(gòu)框架(2)通過連接件的作用相結(jié)合成為組合結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式中，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板(l)采用先張預(yù)應(yīng)力施工法整 塊預(yù)制，在橫、縱兩個(gè)方向上布置預(yù)應(yīng)力筋(8)，在預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板(l)上預(yù)留多個(gè)連 接件容置孔(9);在鋼結(jié)構(gòu)框架的鋼桁梁(10)上表面對(duì)應(yīng)容置孔(9)的地方以較小的間距集 中焊接圓柱頭焊釘連接件(ll)，形成連接件集群；將預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板(l)安裝在鋼結(jié) 構(gòu)框架(2)之上，使連接件集群置于容置孔(9)之中，用無收縮砂漿填充連接件容置孔(9)， 使預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板(1)與鋼結(jié)構(gòu)框架(2)結(jié)合成一體，承擔(dān)外力。圓柱頭焊釘連接件(ll)
的主要作用是承受鋼桁梁(10)和混凝土板(1)之間界面上的縱向剪力，抵抗兩者之間的相對(duì)滑移，同時(shí)也承擔(dān)拉拔力，抵抗兩者之間的掀起作用。通過連接件的組合作用，使位于鋼桁梁(10)上部的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板(1)兼作橋面板并主要承擔(dān)由彎矩引起的縱向壓 應(yīng)力，而下部的鋼桁梁(10)則主要承受拉應(yīng)力，兩種材料揚(yáng)長(zhǎng)避短，各盡所能，協(xié)同工作，充分發(fā)揮其在結(jié)構(gòu)中的作用，因而由此形成的組合結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件的承載能力和剛度將遠(yuǎn) 遠(yuǎn)超過非組合的獨(dú)立結(jié)構(gòu)形式。如圖3、圖4所示，在本實(shí)用新型的第二種實(shí)施方式中，給出了另一種預(yù)應(yīng)力鋼筋混 凝土板與鋼結(jié)構(gòu)框架的組合方式。在該方案中預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板(l)采用后張預(yù)應(yīng)力施 工法在鋼結(jié)構(gòu)框架(2)上布置波折鋼板(12)直接澆筑，在鋼結(jié)構(gòu)框架(2)的鋼桁梁(10)上布置 波折鋼板(12)，波折鋼板(12)與鋼桁梁(10)頂面焊接，穿過波折鋼板(12)在鋼桁梁(10)頂面 等間距焊接剛度滯后連接件(13)，在波折鋼板(12)之上布置鋼筋網(wǎng)(14)，在橫、縱兩個(gè)方 向布置預(yù)應(yīng)力筋(8)，澆筑混凝土層，通過剛度滯后連接件(13)使鋼桁梁(10)與混凝土板(1) 結(jié)合，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，張拉預(yù)應(yīng)力筋。上述的剛度滯后連接件(13)，其構(gòu)造為在 圓柱頭焊釘桿部的2/3包裹樹脂砂漿，在圓柱頭焊釘與鋼桁梁頂面焊接的根部涂抹樹脂 砂漿，樹脂砂漿由環(huán)氧樹脂和硅沙按一定比例配制而成，通過這些剛度滯后型的材料實(shí) 現(xiàn)連接件剛度的滯后發(fā)揮。本方案由于采用現(xiàn)澆后張預(yù)應(yīng)力施工工藝，若使用普通的剛 性連接件，在張拉預(yù)應(yīng)力筋施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，混凝土通過剛性連接件與鋼桁梁已完全結(jié)合， 共同受力，會(huì)發(fā)生一部分預(yù)應(yīng)力作用到鋼桁梁上，使預(yù)應(yīng)力不能有效的施加給混凝土面 板，將使混凝土面板的力學(xué)性能提高受到限制。而使用剛度滯后連接件的情況下，利用 連接件剛度滯后的作用，預(yù)應(yīng)力就能夠有效的施加給混凝土面板。在達(dá)到剛度滯后時(shí)效 時(shí)間后，連接件的剛度與普通焊釘連接件的剛度幾乎相同，鋼桁梁與混凝土就完全組合 在一起承擔(dān)荷載，共同發(fā)揮作用。本方案采用的波折鋼板(12)，厚度為0.8~4mm，相鄰 波峰間距為100 300mrn，波折角度為30° ，與澆筑后的混凝土相結(jié)合后形成的混凝土板 結(jié)構(gòu)層整體性能更好，有效防止混凝土開裂，外形美觀大方，兼?zhèn)浠炷良颁摌蛎姘宓?諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)波折鋼板又可以作為模板使用，容易實(shí)現(xiàn)快速、安全施工，并且保證施 工質(zhì)量。
權(quán)利要求1.一種預(yù)應(yīng)力、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件，其特征在于該框架構(gòu)件包括上層預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板(1)，下層鋼結(jié)構(gòu)框架(2)，框架構(gòu)件的平面尺寸根據(jù)機(jī)動(dòng)車道的標(biāo)準(zhǔn)寬度采用定尺寸設(shè)計(jì)；鋼結(jié)構(gòu)框架(2)上設(shè)有框架間相互連接固定的陰陽插接頭(6)，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板(1)周邊設(shè)置有便于相互拼裝配合及安裝彈性嵌縫材料的連接槽(7)，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板(1)與鋼結(jié)構(gòu)框架(2)通過連接件相結(jié)合成為組合結(jié)構(gòu)，連接件的一端焊接于鋼結(jié)構(gòu)框架(2)的鋼桁梁(10)上表面，整個(gè)連接件埋置于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板(1)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的預(yù)應(yīng)力、鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件，其特征在于所述的框架構(gòu)件的寬度尺寸為3.75m、 3.5m、 3.25m、 3m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的預(yù)應(yīng)力、鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件，其特征在于所述的鋼 結(jié)構(gòu)框架(2)的立柱(3)用截面尺寸為150mm 300mm的H型鋼制作，或釆用鋼管混凝土。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的預(yù)應(yīng)力、鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件，其特征在于所述的預(yù) 應(yīng)力鋼筋混凝土板(l)內(nèi)橫、縱兩個(gè)方向上布置有預(yù)應(yīng)力筋(8)，在其內(nèi)部還設(shè)有多個(gè)連接 件容置孔(9);預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板(1)位于所述的鋼結(jié)構(gòu)框架(2)的鋼桁梁(10)上方，鋼桁梁 (10)的上表面對(duì)應(yīng)容置孔(9)的地方焊接有連接件，連接件置于容置孔(9)之中，容置孔(9)內(nèi) 填充有無收縮砂漿。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)應(yīng)力、鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件，其特征在于所述的連 接件為圓柱頭焊釘連接件、型鋼連接件、鋼筋連接件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3所述的預(yù)應(yīng)力、鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件，其特征在于所 述的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板(1)由波折鋼板(12)、鋼筋網(wǎng)(14)、橫、縱兩個(gè)方向布置的后張預(yù)應(yīng) 力筋(8)、現(xiàn)澆的混凝土層構(gòu)成；波折鋼板(12)位于鋼結(jié)構(gòu)框架(2)的鋼桁梁(10)頂面之上， 穿過波折鋼板(12)在鋼桁梁(10)頂面上等間距焊接有連接件，通過連接件使鋼桁梁(10)與波 折鋼板(12)、混凝土相結(jié)合，形成組合框架。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)應(yīng)力、鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件，其特征在于所述的波折鋼板(12)厚度為0.8~4mm，相鄰波峰間距為100~300mm，波折角度為30° 。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)應(yīng)力、鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件，其特征在于所述的連 接件為剛度滯后連接件(13)，由圓柱頭焊釘和包裹在圓柱頭焊釘桿部2/3處的樹脂砂漿構(gòu) 成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于構(gòu)建人車分流、低架的車行天橋的橋梁組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件。本發(fā)明采用框架結(jié)構(gòu)將抗拉性能強(qiáng)的鋼材、抗壓性能強(qiáng)的混凝土通過相互組合分別合理的用在構(gòu)件的拉伸區(qū)及壓縮區(qū)，形成高性能、經(jīng)濟(jì)性的組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件，提供了一種預(yù)應(yīng)力、鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件。采用上述結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了鋼材和混凝土材料的各自材料特性，大幅減少工程材料，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；⒐I(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)施工只需拼裝組合，簡(jiǎn)便易行，實(shí)現(xiàn)快速施工，減少對(duì)城市交通的影響，大大降低施工成本，減少投資、節(jié)約城建成本，取得良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)E01D1/00GK201016156SQ20062006630
公開日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2006年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月23日
發(fā)明者鐘寶駒 申請(qǐng)人:鐘寶駒