专利名称：框架式组合结构人车通道的制作方法
技术领域：
本发明涉及交通领域内一种人车分流装置。具体地涉及一种用于道路及交道口，实现人、车分流，可拼装的组合结构装置。
这里的“组合结构”一词可理解为由外露的钢梁或钢桁梁通过连接件(剪力件)与钢筋混凝土板相互结合，使混凝土与钢梁或钢桁梁成为整体，并且能够共同承担作用力的构件或结构。
背景技术：
交通拥堵是全球性城市问题，近二十年来，随着城市化进程的加速，城市人口与汽车激增，城区迅速扩大，城市道路日益扩宽，由几十米扩至百米，如何方便行人过马路，减少交通拥堵，消除人车冲突，实现合理的人车分流，尤其在人车流量大的道路和交道口的人车分流成为城市交通顺畅和安全的很重要问题之一。为解决这一问题，人们修建了大量的人行天桥和地下通道。但图方便是人的本性，从平面横过马路是人的第一选择，因此很多人行天桥、地下通道实际利用率不高，并不能很好地解决人车冲突问题。专利说明书01214905.5《可拆卸及移动人车通道装置》和200520053832.6《方便行人横过马路的装置式人车通道》提出了一种有效解决人车分流的新思路，公开了一种由多个装置式构件拼装而成的人车通道。该装置式构件的混凝土面板与下部钢结构是各自独立的，即混凝土结构和钢结构分别承担作用力，并没有充分发挥各自材料的力学性能，这将使整个构件的力学性能和整体经济性的提高有一定的局限性。
发明内容
发明目的本发明要解决的技术问题是对人车通道的整体结构尺寸和具体构件进行进一步的优化，为充分发挥各种材料的力学性能，设计一种高性能、经济性的组合结构构件，从而改善人车通道的整体性能。
技术方案为解决上述技术问题，采取如下技术方案在原机动车道上沿纵向方向设置车行通道，在车行通道下方沿横向方向设置仅供行人通行的通道或活动空间。人车通道由坡道和中间平台构成。坡道的坡度为2％～5％，坡长为50～100m，中间平台车行路面距地面高度为2.5～3m。上述参数的选用是经大量的优化设计、方案反复比较的结果，在实现人车通道整体功能的同时，其低缓的弧度保障了车辆行驶的平顺感，给城市道路景观增添了美感。
人车通道的坡道和中间平台均由框架构件在原机动车道上依次排布、拼装组合而成。为便于按照机动车道的标准宽度进行拼装形成整体桥面，同时考虑构件承受的荷载和结构上的力学性能要求，框架构件的宽度尺寸可根据机动车道的标准宽度采用定尺寸设计，具体尺寸可选择3.75m、3.5m、3.25m、3m，长度尺寸(即纵向跨度)考虑到行人通行空间的要求和荷载分布、框架单独受力的力学要求也采用定尺寸设计，具体可选择4.2m、4.5m。采用定尺寸设计除有可按车道宽度快速拼装桥面的好处外，其另一目的是满足了工厂定型、批量生产的需要。
框架构件包括上层预应力钢筋混凝土板，下层钢结构框架。钢结构框架的立柱可采用截面尺寸为150mm～300mm的H型钢制作，或采用钢管混凝土，立柱之间通过焊接或栓接连接梁、斜腹杆形成框架。钢结构框架上设有框架间相互连接固定的阴阳插接头，以方便下部钢结构框架的快速拼装组合并连接牢固；预应力钢筋混凝土板周边设置有便于相互拼装配合及安装弹性嵌缝材料的连接槽，可实现预应力钢筋混凝土板之间的无缝对接，有效防止雨水渗漏，同时保证桥面平顺，减少桥面行车噪音。
预应力钢筋混凝土板与钢结构框架通过连接件(剪力件)相结合成为组合结构，连接件的一端焊接于钢结构框架的钢桁梁上表面，整个连接件埋置于预应力钢筋混凝土板中。连接件的主要作用是承受钢桁梁和混凝土板之间界面上的纵向剪力，抵抗两者之间的相对滑移，同时也承担拉拔力，抵抗两者之间的掀起作用。通过连接件的组合作用，使位于钢桁梁上部的预应力钢筋混凝土板兼作桥面板并主要承担由弯矩引起的纵向压应力，而下部的钢桁梁则主要承受拉应力，两种材料扬长避短，各尽所能，协同工作，充分发挥其在结构中的作用，因而由此形成的组合结构框架构件的承载能力和刚度将远远超过非组合的独立结构形式。
在本发明的一种具体实施方案中，预应力钢筋混凝土板采用先张预应力施工法整块预制，在横、纵两个方向上布置预应力筋，在预应力钢筋混凝土板上预留多个连接件容置孔；在所述的钢结构框架的钢桁梁上表面对应容置孔的地方以较小的间距集中焊接连接件，形成连接件集群；将预应力钢筋混凝土板安装在钢结构框架之上，使连接件集群置于容置孔之中，用无收缩砂浆填充连接件容置孔，使预应力钢筋混凝土板与钢结构框架结合成一体，承担外力。本方案中的连接件可为圆柱头焊钉连接件、型钢连接件、钢筋连接件。圆柱头焊钉连接件，由于其力学性能不具有方向性，较容易设置，可优先采用。
在本发明的另一种具体实施方案中预应力钢筋混凝土板采用后张预应力施工法在钢结构框架上布置波折钢板直接浇筑，在钢结构框架的钢桁梁上布置波折钢板，波折钢板与钢桁梁顶面焊接，穿过波折钢板在钢桁梁顶面等间距焊接刚度滞后连接件，在波折钢板之上布置钢筋网，在横、纵两个方向布置预应力筋，浇筑混凝土层，通过刚度滞后连接件使钢桁梁与混凝土结合，混凝土达到设计强度后，张拉预应力筋。上述的刚度滞后连接件，其构造为在圆柱头焊钉杆部的2/3包裹树脂砂浆，在圆柱头焊钉与钢桁梁顶面焊接的根部涂抹树脂砂浆，树脂砂浆由环氧树脂和硅沙按一定比例配制而成，通过这些刚度滞后型的材料实现连接件刚度的滞后发挥。本方案由于采用现浇后张预应力施工工艺，若使用普通的刚性连接件，在张拉预应力筋施加预应力时，混凝土通过刚性连接件与钢桁梁已完全结合，共同受力，会发生一部分预应力作用到钢桁梁上，使预应力不能有效的施加给混凝土面板，将使混凝土面板的力学性能提高受到限制。而使用刚度滞后连接件的情况下，利用连接件刚度滞后的作用，预应力就能够有效的施加给混凝土面板。在达到刚度滞后时效时间后，连接件的刚度与普通焊钉连接件的刚度几乎相同，钢桁梁与混凝土就完全组合在一起承担荷载，共同发挥作用。本方案采用的波折钢板厚度为0.8～4mm，相邻波峰间距为100～300mm，波折角度为30°，与浇筑后的混凝土相结合后形成的混凝土板结构层整体性能更好，有效防止混凝土开裂，外形美观大方，兼备混凝土及钢桥面板的诸多优点，同时波折钢板又可以作为模板使用，容易实现快速、安全施工，并且保证施工质量。
有益效果本发明采用框架结构将抗拉性能强的钢材、抗压性能强的混凝土通过相互组合分别合理的用在构件的拉伸区及压缩区，形成高性能、经济性的组合结构构件，充分发挥了各种材料的力学性能。通过对人车通道的整体结构尺寸和具体构件的进一步的优化，从而改善人车通道的整体性能。大幅减少了工程材料，同时可实现规模化、工业化生产，实现快速施工，减少对城市交通的影响，大大降低施工成本，减少投资、节约城建成本，取得良好的综合经济效益。
下面结合附图和实施例对本发明作详细的描述。
图1为本发明的结构立面2为本发明的第一种实施方式的结构立体3为图2左上角局部剖视放大4为本发明的第二种实施方式的结构立体5为图4左上角局部剖视放大图具体实施方式
如图1所示，人车通道由坡道(15)和中间(16)平台构成。坡道的坡度为4％，坡长为60m，中间平台车行路面距地面高度为2.8m。人车通道的坡道和中间平台均由框架构件在原机动车道上依次排布、拼装组合而成。
如图1、图2、图4所示的框架构件，其宽度尺寸根据机动车道的标准宽度采用定尺寸设计，具体尺寸可选择3.75m、3.5m、3.25m、3m，长度尺寸(即纵向跨度)考虑到行人通行空间的要求和荷载分布、框架单独受力的力学要求也采用定尺寸设计，具体可选择4.2m、4.5m，其跨度极小。采用的定尺寸设计，充分考虑了整体桥面的荷载分布特点，单体框架构件承受的荷载和结构上的力学性能要求。其好处是便于按照机动车道的标准宽度进行拼装形成整体桥面，同时，其另一目的是满足了工厂定型、批量生产的需要。
框架构件包括上层预应力钢筋混凝土板(1)，下层钢结构框架(2)。钢结构框架(2)的立柱(3)可采用截面尺寸为150mm～300mm的H型钢制作，或采用钢管混凝土，立柱(3)之间通过焊接或栓接连接梁(4)、斜腹杆(5)形成框架。钢结构框架(2)上设有框架间相互连接固定的阴阳插接头(6)，以方便下部钢结构框架的快速拼装组合并连接牢固；预应力钢筋混凝土板(1)周边设置有便于相互拼装配合及安装弹性嵌缝材料的连接槽(7)，可实现预应力钢筋混凝土板之间的无缝对接，有效防止雨水渗漏，同时保证桥面平顺，减少桥面行车噪音。
预应力钢筋混凝土板(1)与钢结构框架(2)通过连接件的作用相结合成为组合结构。
在本发明的一种实施方式中，预应力钢筋混凝土板(1)采用先张预应力施工法整块预制，在横、纵两个方向上布置预应力筋(8)，在预应力钢筋混凝土板(1)上预留多个连接件容置孔(9)；在钢结构框架的钢桁梁(10)上表面对应容置孔(9)的地方以较小的间距集中焊接圆柱头焊钉连接件(11)，形成连接件集群；将预应力钢筋混凝土板(1)安装在钢结构框架(2)之上，使连接件集群置于容置孔(9)之中，用无收缩砂浆填充连接件容置孔(9)，使预应力钢筋混凝土板(1)与钢结构框架(2)结合成一体，承担外力。圆柱头焊钉连接件(11)的主要作用是承受钢桁梁(10)和混凝土板(1)之间界面上的纵向剪力，抵抗两者之间的相对滑移，同时也承担拉拔力，抵抗两者之间的掀起作用。通过连接件的组合作用，使位于钢桁梁(10)上部的预应力钢筋混凝土板(1)兼作桥面板并主要承担由弯矩引起的纵向压应力，而下部的钢桁梁(10)则主要承受拉应力，两种材料扬长避短，各尽所能，协同工作，充分发挥其在结构中的作用，因而由此形成的组合结构框架构件的承载能力和刚度将远远超过非组合的独立结构形式。
如图3、图4所示，在本发明的第二种实施方式中，给出了另一种预应力钢筋混凝土板与钢结构框架的组合方式。在该方案中预应力钢筋混凝土板(1)采用后张预应力施工法在钢结构框架(2)上布置波折钢板(12)直接浇筑，在钢结构框架(2)的钢桁梁(10)上布置波折钢板(12)，波折钢板(12)与钢桁梁(10)顶面焊接，穿过波折钢板(12)在钢桁梁(10)顶面等间距焊接刚度滞后连接件(13)，在波折钢板(12)之上布置钢筋网(14)，在横、纵两个方向布置预应力筋(8)，浇筑混凝土层，通过刚度滞后连接件(13)使钢桁梁(10)与混凝土板(1)结合，混凝土达到设计强度后，张拉预应力筋。上述的刚度滞后连接件(13)，其构造为在圆柱头焊钉杆部的2/3包裹树脂砂浆，在圆柱头焊钉与钢桁梁顶面焊接的根部涂抹树脂砂浆，树脂砂浆由环氧树脂和硅沙按一定比例配制而成，通过这些刚度滞后型的材料实现连接件刚度的滞后发挥。本方案由于采用现浇后张预应力施工工艺，若使用普通的刚性连接件，在张拉预应力筋施加预应力时，混凝土通过刚性连接件与钢桁梁已完全结合，共同受力，会发生一部分预应力作用到钢桁梁上，使预应力不能有效的施加给混凝土面板，将使混凝土面板的力学性能提高受到限制。而使用刚度滞后连接件的情况下，利用连接件刚度滞后的作用，预应力就能够有效的施加给混凝土面板。在达到刚度滞后时效时间后，连接件的刚度与普通焊钉连接件的刚度几乎相同，钢桁梁与混凝土就完全组合在一起承担荷载，共同发挥作用。本方案采用的波折钢板(12)，厚度为0.8～4mm，相邻波峰间距为100～300mm，波折角度为30°，与浇筑后的混凝土相结合后形成的混凝土板结构层整体性能更好，有效防止混凝土开裂，外形美观大方，兼备混凝土及钢桥面板的诸多优点，同时波折钢板又可以作为模板使用，容易实现快速、安全施工，并且保证施工质量。
权利要求
1.一种框架式组合结构人车通道，在原机动车道上沿纵向方向设置车行通道，在车行通道下方沿横向方向设置仅供行人通行的通道或活动空间，其特征在于人车通道由坡道(15)和中间平台(16)构成，坡道的坡度为2％～5％，坡长为50～100m，中间平台车行路面距地面高度为2.5～3m，该人车通道的坡道(15)和中间平台(16)均由框架构件在原机动车道上依次排布、拼装组合而成，框架构件的平面尺寸根据机动车道的标准宽度采用定尺寸设计，框架构件包括上层预应力钢筋混凝土板(1)、下层钢结构框架(2)，钢结构框(2)架上设有框架间相互连接固定的阴阳插接头(6)，预应力钢筋混凝土板(1)周边设置有便于相互拼装配合及安装弹性嵌缝材料的连接槽(7)，预应力钢筋混凝土板(1)与钢结构框架(2)通过抗剪连接件相结合成为组合结构，连接件的一端焊接于钢结构框架(2)的钢桁梁(10)上表面，整个连接件埋置于预应力钢筋混凝土板(1)中。
2.根据权利要求1所述的框架式组合结构人车通道，其特征在于所述的框架构件的宽度尺寸为3.75m、3.5m、3.25m、3m，钢结构框架(2)的立柱(3)用截面尺寸为150mm～300mm的H型钢制作，或采用钢管混凝土。
3.根据权利要求1、2、所述的框架式组合结构人车通道，其特征在于所述的预应力钢筋混凝土板(1)采用先张预应力施工法整块预制，在横、纵两个方向上布置预应力筋(8)，在预应力钢筋混凝土板(1)上预留多个抗剪连接件容置孔(9)；在所述的钢结构框架(2)的钢桁梁(10)上表面对应容置孔的地方以较小的间距集中焊接抗剪连接件，形成连接件集群；将预应力钢筋混凝土板(1)安装在钢结构框架(2)之上，使连接件集群置于容置孔(9)之中，用无收缩砂浆填充抗剪连接件容置孔(9)，使预应力钢筋混凝土板(1)与钢结构框架(2)结合成一体，承担外力。
4.根据权利要求3所述的框架式组合结构人车通道，其特征在于所述的抗剪连接件为圆柱头焊钉连接件(11)、型钢连接件、钢筋连接件。
5.根据权利要求1、2所述的框架式组合结构人车通道，其特征在于所述的预应力钢筋混凝土板(1)采用后张预应力施工法在钢结构框架(2)上直接浇筑，在钢结构框架(1)的钢桁梁(10)上布置波折钢板(12)，波折钢板(12)与钢桁梁(10)顶面焊接，穿过波折钢板(12)在钢桁梁(10)顶面等间距焊接抗剪连接件，在波折钢板(12)之上布置钢筋网(14)，在横、纵两个方向布置预应力筋(8)，浇筑混凝土层，通过抗剪连接件使钢桁梁(10)与混凝土结合，混凝土达到设计强度后，张拉预应力筋。
6.根据权利要求5所述的框架式组合结构人车通道，其特征在于所述的波折钢板(12)厚度为0.8～4mm，相邻波峰间距为100～300mm，波折角度为30°。
7.根据权利要求5所述的框架式组合结构人车通道，其特征在于所述的抗剪连接件为刚度滞后连接件(13)，其构造为在圆柱头焊钉杆部的2/3包裹树脂砂浆，在圆柱头焊钉与钢桁梁顶面焊接的根部涂抹树脂砂浆，树脂砂浆由环氧树脂和硅沙按一定比例配制而成。
全文摘要
本发明及一种用于道路及交道口，实现人、车分流，可拼装的组合结构装置，采用框架结构将抗拉性能强的钢材、抗压性能强的混凝土通过相互组合，形成高性能、经济性的组合结构构件，充分发挥了各种材料的力学性能。通过对人车通道的整体结构尺寸和具体构件的进一步的优化，从而改善人车通道的整体性能。大幅减少工程材料，同时可实现规模化、工业化生产，实现快速施工，减少对城市交通的影响，大大降低施工成本，减少投资、节约城建成本，取得良好的综合经济效益。
文档编号E01D101/28GK1936184SQ20061012295
公开日2007年3月28日 申请日期2006年10月23日 优先权日2006年10月23日
发明者钟宝驹 申请人:钟宝驹