一种组合冷弯薄壁型钢及秸秆板的轻型人行天桥体系

1.本实用新型属于建筑技术领域，涉及一种组合冷弯薄壁型钢及秸秆板的轻型人行天桥体系。


背景技术：

2.现代人行桥朝着新结构、新材料、新技术的趋势发展，更轻的质量，更易塑造城市景观，更短的建设工期成为城市人行天桥的新追求(朱浩,陈沅灵,刘乐招.现代步行桥的设计趋势和艺术回归[a].湖南大学,2013.)。目前的人行天桥以混凝土结构人行天桥和钢箱梁结构人行天桥为主，主要存在以下缺陷和不足：
[0003]
1.钢箱梁人行天桥依赖钢箱梁提供抗弯能力，造成梁高随设计荷载的增大被迫提高(申杨凡,续琦峰,杨斌,王绍全.钢箱梁与钢桁架人行天桥力学性能对比分析[j].山西建筑,2015:4.)，大量现场焊接作业的存在导致工程实际质量难以控制；
[0004]
2.混凝土结构人行天桥结构笨重，施工工期长(赵晶石.活性粉末混凝土 (rpc)人行天桥槽形梁的结构优化设计及稳定性研究[d].北京交通大学, 2007.)，随着城市建设的推进，废弃的混凝土结构天桥的后续处理问题成为城市建设中的难题；
[0005]
近些年来轻型材料在房屋建设领域的应用已经日趋成熟，但在桥梁领域的实际应用屈指可数，过分强调新材料的应用同时也来带来了弊端：
[0006]
1.由于针对新材料如铝合金在人行桥领域应用规范的不充分，实际工程得不到准确的设计和施工指引；
[0007]
2.铝合金等新材料弹性模量仅为传统钢材的1/3(沈菲军.铝合金人行天桥的特点及应用[r].宁波通途投资开发有限公司,2014:7.)，结构偏柔，针对铝合金人行天桥的研究中普遍发现结构挠度接近规范中的挠度限制，这进一步限制铝合金人行天桥向更大跨度更大宽度的发展；
[0008]
3.过轻的质量导致随着行人数量的增加，桥梁名义总基频易随之明显降低，
[0009]
造成不可预料的人桥共振问题。
[0010]
同时，为改善传统木结构用木量大但未能充分发挥木材性能的状况，顺应保护环境节约资源的趋势，一类以钢材作为主要框架，其中填充木板的钢木组合结构在钢结构房屋体系进行了应用，并在结构中主要起承重、围护作用。
[0011]
在该背景下，对以轻钢为框架，秸秆板为填充板的组合结构进行抗压弯测试，并对钢结构框架进行试验和软件分析。提出一种结合热轧钢及冷弯薄壁型钢作为竖向刚度提供构件，同时铺设抗压弯性能良好秸秆板的组合轻型人行天桥体系。


技术实现要素：

[0012]
本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种便于施工，充分利用材料，绿色环保的，综合力学性能优异的组合轻型人行天桥体系。
[0013]
本实用新型至少通过如下技术方案之一实现。
[0014]
一种组合冷弯薄壁型钢及秸秆板的轻型人行天桥体系，包括扶手桁架、步道框架和承托连接件；扶手桁架通过高强螺栓与步道框架连接；
[0015]
所述扶手桁架包括第一弦杆和若干第一腹杆，所述第一弦杆包括第一上弦杆和与第一上弦杆平行的第一下弦杆，若干第一腹杆间隔的设置在第一上弦杆和第一下弦杆之间并与第一上弦杆垂直；
[0016]
所述步道框架包括第二弦杆和若干第二腹杆；所述第二弦杆包括第二上弦杆和与第二上弦杆平行的第二下弦杆，若干第二腹杆间隔的设置在第二上弦杆和第二下弦杆之间并与第二上弦杆垂直，形成步道框架单元；步道框架单元内设有用于固定秸秆板框架的单元步道钢框架，秸秆板框架中填充压缩秸秆板。进一步地，所述扶手桁架和步道框架采用热轧槽钢或冷弯薄壁c型钢，承托连接件采用热轧角钢。
[0017]
进一步地，所述第一弦杆跨中lc米设置有第一斜撑，边跨各lh米设置有第二斜撑。
[0018]
进一步地，所述第一斜撑主要由斜腹杆和节点板组成，斜腹杆边缘的腹板及翼缘位置开孔，每根斜腹杆构成一对交叉支撑杆，节点板通过高强螺栓固定四根斜腹杆，斜腹杆与扶手桁架通过高强螺栓连接。
[0019]
进一步地，第二斜撑包括第二斜腹杆和第三斜腹杆，第三斜腹杆的相对两侧开槽，第二斜腹杆包括两段热轧槽钢，两段热轧槽钢分别采用角焊缝焊接在第三斜腹杆的开槽处。
[0020]
进一步地，所述第二腹杆采用双槽钢，以便秸秆板框架插入各步道框架单元，单元步道钢框架的槽钢翼缘开预留孔。
[0021]
进一步地，所述秸秆板框架包括两个以上的横向木板和两个以上的纵向木板，纵向木板垂直于横向木板形成方形框架，方形框架中设有交叉的斜拉钢带，用于加固秸秆板框架。
[0022]
进一步地，所述秸秆板通过钢带固定在秸秆板框架上。
[0023]
进一步地，压缩秸秆板经防腐防火处理。
[0024]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
[0025]
1.传统人行天桥普遍采用加大钢箱梁梁高，提高混凝土板厚的方式实现结构竖向刚度的整体提升。但结构的重量，造价也随之显著提升，同时造成一定的视觉压抑。该人行天桥由于整体轻质，采用扶手作为该结构的主要抗弯构件，并采用桁架体系。传力方式设定为由步道直接承受人行荷载，步道与两侧扶手间采用栓接连接，相比钢箱梁桥，有效降低梁高，整体结构简洁美观；
[0026]
2.该桁架桥体系在腹杆的选择中结合热轧普通钢和冷弯薄壁型钢，根据结构优化，边跨部分采用壁厚较厚的部分采用截面较大的热轧钢材构件，在跨中采用壁厚较薄的冷弯薄壁型钢构件作为腹杆。在保证桥体抗弯能力的前提下，有效降低桥梁自重，经统计，根据不同具体设计要求确定杆件尺寸和比例时，该桥用钢量最低可达50kg/m2；
[0027]
3.扶手桁架的上下弦杆采用热轧普通钢，弦杆与腹杆连接方式中，将腹杆两端嵌套进弦杆凹槽通过高强螺栓连接实现直接实现铰接，发挥槽钢形状特性，相比较一般采用节点板构造桁架的方式节省节点板和螺栓用量，同时避免节点板施工中的切割与焊接，提高施工效率和质量；
[0028]
4.采用钢框架结合秸秆板作为步道板，步道框架采用热轧双槽钢作为框架腹杆，
槽钢翼缘上预留螺栓孔，步道板内部填充防火防潮处理的秸秆处理物，填充木板内部由纵梁和横梁形成的内部木骨架作为受力构件并在木骨架的两侧覆盖蒙皮木板，在减少木材用量的同时能够达到足够的结构强度；
[0029]
5.整体结构通过在工厂制成预制构件，再运输至施工现场进行拼装，有效降低了现场施工难度和现场施工的不确定性，且安装难度低，符合装配式的要求，施工安全，经济性好。
附图说明
[0030]
图1为本实施例一种组合冷弯薄壁型钢及秸秆板的轻型人行天桥体系三维示意图；
[0031]
图2为本实施例一种组合冷弯薄壁型钢及秸秆板的轻型人行天桥体系剖面图；
[0032]
图3a为c 140x60x8/9.5型热轧槽钢示意图；
[0033]
图3b为cc
‑
j 120x50x17x2型冷弯薄壁c型钢示意图；
[0034]
图3c为l 70x8型热轧角钢示意图；
[0035]
图4为本实施例热轧槽钢构成的无斜撑扶手框架；
[0036]
图5为本实施例装有热轧槽钢组成的扶手部分；
[0037]
图6为本实施例装有冷弯薄壁型钢组成的扶手部分；
[0038]
图7为本实施例步道骨架示意图；
[0039]
图8为本实施例冷弯薄壁型钢交叉节点连接示意图；
[0040]
图9为本实施例热轧槽钢交叉节点连接示意图；
[0041]
图10为本实施例单元步道框架开孔示意图；
[0042]
图11为本实施例秸秆板框架图；
[0043]
图12为本实施例秸秆板填充及边跨图；
[0044]
其中：1
‑
扶手桁架，2
‑
步道框架，3
‑
承托连接件，4
‑
第一弦杆，5
‑
第一腹杆，6
‑ꢀ
第一斜撑，7
‑
第二斜撑，8
‑
第二弦杆，9
‑
第二腹杆，10
‑
第一斜腹杆，11
‑
节点板， 12
‑
第二斜腹杆，13
‑
第三斜腹杆。
具体实施方式
[0045]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明，实施例不在此一一赘述，但本实用新型的适用性并不局限于以下实施例。
[0046]
如图1、图2所示，一种组合冷弯薄壁型钢及秸秆板的轻型人行天桥体系，包括扶手桁架1、步道框架2和承托连接件3；扶手桁架1通过高强螺栓与步道框架2两侧连接，承托连接件3分别与扶手桁架1及步道框架2连接，承托连接件3截面为等边角钢，承托连接件3两肢通过8.8级m14高强螺栓分别与扶手桁架1中第一斜撑、第二斜撑翼缘和步道框架第二弦杆翼缘连接，作为提高节点连接强度的措施。
[0047]
本实施例基于一跨度l＝30m，桥宽w＝3m的人行天桥实际工程，其中扶手桁架1为主要抗弯构件，本例中扶手桁架1高度为h＝1.8m，步道框架2标高距扶手桁架1的第一弦杆标高0.3m，实际工程中采用间距30m的混凝土柱或钢柱作为边界，支座设置在天桥两端，呈简支结构。在现场仅进行基础及两侧柱结构的施工，主体结构在工厂预制，现场安装。
[0048]
如图2所示，步道框架2宽度w＝3m，步道框架2和扶手桁架1采用c 140x60x8/9.5型热轧槽钢或cc
‑
j 120x50x17x2型冷弯薄壁c型钢，承托连接件 3采用l 70x8型热轧角钢。
[0049]
图3a为c 140x60x8/9.5型热轧槽钢，图3b为cc
‑
j 120x50x17x2型冷弯薄壁c型钢，图3c为l 70x8型热轧角钢。
[0050]
所述扶手桁架1包括第一弦杆4和若干第一腹杆5，所述第一弦杆4和第一腹杆5均为热轧槽钢；所述第一弦杆4包括第一上弦杆和与第一上弦杆平行的第一下弦杆，第一上弦杆槽钢开口向下，第一下弦杆槽钢开口向上，第一腹杆5 两端嵌入第一上弦杆和第一下弦杆的开口中，第一腹杆5通过8.8级m14高强螺栓间隔的设置在第一上弦杆和第一下弦杆之间。
[0051]
如图4所示，本实施例第一上弦杆和第一下弦杆长度均为30米，相邻第一腹杆5间距le为3米，共设置11个第一腹杆5。
[0052]
如图5所示，第一弦杆4跨中lc＝12m区域设置有第一斜撑6。
[0053]
如图8所示，所述第一斜撑6为冷弯薄壁型钢，所述第一斜撑6主要由斜腹杆10和节点板11组成，每4根斜腹杆10构成一对交叉支撑杆，斜腹杆10 边缘的腹板及翼缘位置开孔，节点板11通过高强螺栓固定4根斜腹杆10。斜腹杆10两端分别嵌套进第一上弦杆和第一下弦杆的翼缘凹槽内，斜腹杆10与扶手桁架1通过高强螺栓连接。
[0054]
节点板11厚2mm，腹板宽80mm，恰好可以将斜腹杆10嵌套在凹槽内，节点板和斜腹杆翼缘部位设置预留孔，以供8.8级m14高强螺栓连接节点板和斜腹杆10，实现双向斜腹杆10的交叉设计。
[0055]
如图6所示，第一弦杆4边跨lh＝9m范围内设置有第二斜撑7；如图9所示，第二斜撑7包括第二斜腹杆12和第三斜腹杆13，第三斜腹杆13的相对两侧开槽，第二斜腹杆12包括两段热轧槽钢，两段热轧槽钢分别采用角焊缝焊接在第三斜腹杆13的开槽处。第二斜撑7的四个角嵌入第一上弦杆和第一下弦杆中，与第一上弦杆和第一下弦杆的翼缘通过8.8级m14高强螺栓连接。
[0056]
所述步道框架2包括第二弦杆8和若干第二腹杆9；所述第二弦杆8包括第二上弦杆和与第二上弦杆平行的第二下弦杆，第二弦杆8和第二腹杆9均为热轧槽钢，第二腹杆9为双槽钢，以便在框架封装前填入秸秆板。第二上弦杆和第二下弦杆的槽钢开口相向，第二腹杆9两端嵌入第二上弦杆和第二下弦杆的开口中，形成若干个步道框架单元，第二腹杆9与第二弦杆8使用高强螺栓连接；
[0057]
如图7所示，本实施例第二上弦杆和第二下弦杆长度均为l＝30米，相邻第二腹杆9间距le＝3米，共设置11个第二腹杆9。
[0058]
如图10所示，步道框架单元内可分为多个等间距分布的单元步道钢框架，每个单元步道钢框架宽w＝3m，长le＝3m，单元步道钢框架中的第二腹杆采用双槽钢，双槽钢即两槽钢在腹板位置通过8.8级m14高强螺栓连接得到，以便秸秆板框架插入各步道框架单元，单元步道钢框架的槽钢翼缘开预留孔14，孔径为15mm。
[0059]
如图11所示，秸秆板框架与单元步道钢框架尺寸一致，秸秆板框架长宽均为3米。秸秆板框架包括横向木板15和纵向木板16，每个步道钢框架设置1个秸秆板框架。本实施例中。秸秆板框架包括3个横向木板15和3个纵向木板16， 3个纵向木板16与3个平行的横向木板15垂直，形成四个方形框架，横向木板 15长度lew和纵向木板16长度ww均为3m。横向木板
15平行第二弦杆8布置，纵向木板16平行第二腹杆9布置，每个方形框架中设有交叉的斜拉钢带17，斜拉钢带17宽100mm，厚4.5mm。
[0060]
如图12所示，秸秆板框架中填充经防腐防火处理的压缩秸秆板18，并用 2mm厚10mm宽的薄钢带19对秸秆板18边缘进行包络固定，在压缩秸秆板18 插入单元步道钢框架后，使用自攻螺丝通过薄钢带19和预留孔14固定秸秆板 18。
[0061]
实际施工中，具体步骤如下：
[0062]
1.先将若干第一腹杆5嵌入第一上弦杆和第一下弦杆的凹槽内，并用高强螺栓栓接；
[0063]
2.使用节点板11固定斜腹杆10，形成第一斜撑6，第一弦杆4跨中12米安装第一斜撑6，将第一斜撑6分别嵌套进第一上弦杆和第一下弦杆的翼缘凹槽内，通过高强螺栓固定第一斜撑6；边跨各9米安装第二斜撑7；
[0064]
3.先组装横向木板15和纵向木板16，并采用斜钢带17加固，完成秸秆板框架，进而填充压缩秸秆板18，使用自攻螺丝通过薄钢带19和预留孔14固定秸秆板18；
[0065]
4.将若干第二腹杆9嵌入第二上弦杆开口中，并用高强螺栓栓接，然后插入步骤3的秸秆板框架，再连接第二下弦杆。
[0066]
5.在扶手桁架1距离扶手桁架1下弦杆腹板300mm位置采用栓接形式连接承托连接件3，随后将两侧扶手桁架1距离3000mm竖直固定，步道框架2的弦杆腹板与扶手桁架1翼缘栓接，同时步道框架2腹杆翼缘与承托连接件3栓接。
[0067]
本实施例中，该一种组合冷弯薄壁型钢及秸秆板的轻型人行天桥体在保证结构力学性能的前提下，通过热轧钢与冷弯钢的复合交叉应用，并且在步道框架中填充秸秆板，有效降低了人行天桥体系的用钢量，同时结构稳定，施工便捷，符合装配式的整体要求。
[0068]
本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。