一种利用秸秆板提高抗弯性能的轻型多跨观景步行桥体系

1.本实用新型属于建筑技术领域，涉及一种利用秸秆板提高抗弯性能的轻型多跨观景步行桥体系。


背景技术：

2.在现代景区、公园建设中，大大小小的湖泊池塘必不可少，观景步行桥成为沟通游客与自然景观成为一个常见方式。现代步行桥朝着新结构、新材料、新技术的趋势发展，且观景步行桥多位于旅游景区，生态湿地等，其施工及运行维护与所在场地原生环境保护需要做到进一步结合，如何实现更短工期，降低对原生生态环境的影响成为观景步行桥建设的重要考虑因素。目前普遍采用传统的现浇混凝土结构进行观景步行桥建设，存在施工工期长(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.)，需要长期对原水域进行隔离施工，并且基础设计较为复杂(刘治国.钢筋混凝土结构承载力设计方法解析[j].农业科技与信息,2016,000(025):152
‑
153.)，为减轻结构自重，缩短施工工期，具体存在以下问题：
[0003]
1.混凝土结构步行桥结构笨重，施工工期长，需要长期对原水域进行隔离施工，对于环境破坏严重，废弃的混凝土材料后续利用难度大，利用率低；
[0004]
2.混凝土结构步行桥自重偏重，在相应水域的基础设计施工要求高，伴随着对原生生态环境的破坏；
[0005]
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，其中填充秸秆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。
[0006]
在该背景下，提出将冷弯薄壁型钢作为人行桥施工使用的主框架材料，通过钢带与秸秆板结合建立一种可以在施工便捷，节能环保的轻型钢木组合人行天桥体系。


技术实现要素：

[0007]
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钢木组合多跨观景步行桥体系。
[0008]
本实用新型至少通过如下技术方案之一实现。
[0009]
一种利用秸秆板提高抗弯性能的轻型多跨观景步行桥体系，包括扶手、步道和设置在扶手两端的支撑结构；所述扶手包括扶手框架和填充在扶手框架内的秸秆板；所述步道包括步道框架和填充在步道框架内的秸秆板；
[0010]
所述扶手框架通过承托连接件与所述步道框架栓接；所述支撑结构与扶手框架的第一下弦杆连接，所述第一下弦杆的腹板通过高强螺栓与支撑平台的翼缘连接。
[0011]
进一步地，所述扶手框架包括第一弦杆和若干个第一竖直腹杆；第一弦杆包括第一上弦杆以及与第一上弦杆平行的第一下弦杆，所述若干个第一竖直腹杆间隔的设置在第一上弦杆和第一下弦杆之间，形成若干个单元扶手钢框架。
[0012]
进一步地，所述步道框架包括第二弦杆和若干个第二竖直腹杆；第二弦杆包括第二上弦杆以及与第二上弦杆平行的第二下弦杆，所述若干个第二竖直腹杆间隔的设置在第二上弦杆和第二下弦杆之间，之间形成若干个步道单元。
[0013]
进一步地，支撑结构包括支撑平台、支撑杆件和预埋件；所述预埋件在钢筋混凝土基础施工中预先埋入；所述支撑杆件两端通过法兰盘连接预埋件和支撑平台。
[0014]
进一步地，扶手框架和步道框架均采用冷弯薄壁型钢。
[0015]
进一步地，每个单元扶手钢框架和步道单元均设置有秸秆板，并用薄钢带对秸秆板边缘进行包络固定。
[0016]
进一步地，每个单元扶手钢框架和步道单元均设置有交叉的斜拉钢带。
[0017]
进一步地，支撑平台包括两根以上平行的第三弦杆和若干个第三竖直腹杆；第三竖直腹杆间隔的设置在平行的第三弦杆上，栓接形成钢框架；所述第三弦杆上翼缘连接扶手框架的第一弦杆腹板，第三弦杆下翼缘连接支撑杆件。
[0018]
进一步地，第一竖直腹杆为双槽钢，以便秸秆板插入各单元，在双槽钢翼缘开设预留孔。
[0019]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
[0020]
1.该观景步行桥采用钢框架填充秸秆板体系，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高强螺栓栓接，两侧扶手为该结构的主要抗弯构件，整体结构轻便简洁；
[0021]
2.扶手及步道框架采用冷弯薄壁型钢，其中两端腹杆采用单槽钢，其余腹杆均采用双槽钢设计，在槽钢上预留螺栓孔，与秸秆板边上固定的钢带使用高强螺栓连接；
[0022]
3.填充秸秆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秸秆板，在减少木材用量的同时能够达到足够的结构强度；
[0023]
4.通过用秸秆板形成的板单元附加钢带作为斜撑连接，受到水平荷载时，不止通过木框架本身抵抗荷载，也通过斜撑抵抗，使整体的强度得到显著提高；
[0024]
5.该人行天桥设计为悬臂结构，支座设置在每跨人行桥跨中位置，并在施工水域预先架设支撑平台，继而将每跨步行桥固定在支撑平台上，各跨步行桥间对扶手两边位置的腹杆进行高强螺栓栓接，实现结构的快速施工；
[0025]
6.整体结构通过在工厂制成预制构件，再运到施工现场进行拼装，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
[0026]
图1为本实施例单跨钢木组合结构观景步行桥体系侧视图；
[0027]
图2为本实施例单跨观景步行桥体系剖面图；
[0028]
图3a为本实施例cc
‑
j 120x50x17x2型冷弯薄壁c型钢结构图；
[0029]
图3b为本实施例cc
‑
j 115x50x17x2型冷弯薄壁c型钢结构图；
[0030]
图3c为本实施例l 70x8型角钢的结构图；
[0031]
图4为本实施例扶手框架主骨架示意图；
[0032]
图5为本实施例步道框架主骨架示意图；
[0033]
图6为本实施例单元扶手框架开孔示意图；
[0034]
图7为本实施例秸秆板单元示意图；
[0035]
图8为本实施例支撑结构示意图；
[0036]
图9为本实施例支撑平台示意图；
[0037]
图10为本实施例支撑杆件梁端连接示意图。
具体实施方式
[0038]
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。
[0039]
如图1、图2所示，一种利用秸秆板提高抗弯性能的轻型多跨观景步行桥体系，包括扶手、步道7和设置在扶手两端的支撑结构；所述扶手包括扶手框架1和填充在扶手框架1内的秸秆板；所述步道7包括步道框架2和填充在步道框架2内的秸秆板。
[0040]
支撑结构与扶手的第一下弦杆连接，支撑结构的支撑平台17和第三弦杆20的翼缘通过 8.8级m14高强螺栓与第一下弦杆腹板连接。所述扶手框架1通过承托连接件3与所述步道框架2栓接；由于结构传力方式为步道7直接承受荷载传递至扶手高强螺栓作为提高节点连接强度的措施。
[0041]
扶手框架1的长度l为18m，高度h为1.8m。步道框架2的宽w为3m，扶手高出步道框架2为1.5m。步道框架2和扶手框架1组成单跨主结构，支撑结构设置在单跨主结构两端，每个支撑结构的支撑平台上均相邻两跨的单跨主结构，每个单跨主结构在工厂分段预制，并与支撑平台栓接，在现场用支撑杆件连接钢筋混凝土和支撑平台。
[0042]
步道框架2采用cc
‑
j 120x50x17x2型冷弯薄壁c型钢，扶手框架1采用cc
‑
j115x50x17x2型冷弯薄壁c型钢，承托连接件3采用l 70x8型角钢。
[0043]
图3a、图3b、图3c所示分别cc
‑
j 120x50x17x2型冷弯薄壁c型钢、cc
‑
j 115x50x17x2 型冷弯薄壁c型钢和l 70x8型角钢的结构图。
[0044]
如图4所示，扶手框架1包括第一弦杆4和第一竖直腹杆5，第一弦杆4和第一竖直腹杆5采用冷弯薄壁型钢。第一弦杆4包括第一上弦杆以及与第一上弦杆平行的第一下弦杆，第一上弦杆和第一下弦杆长度lf均为18米，第一上弦杆和第一下弦杆之间的间距hf为1.8 米；第一上弦杆和第一下弦杆之间设置有若干个第一竖直腹杆5，相邻第一竖直腹杆的间距lfe为3米，所述第一上弦杆、第一下弦杆和第一竖直腹杆5之间形成单元扶手钢框架。本实施例共设置第一竖直腹杆7个。第一上弦杆中槽钢开口向下，第一下弦杆中槽钢开口向上，第一竖直腹杆两端嵌入第一上弦杆和与第一下弦杆的开口中，所述第一竖直腹杆5使用8.8 级m14高强螺栓与第一上弦杆和、第一下弦杆连接；
[0045]
如图5所示，步道框架2包括第二弦杆8和若干个第二竖直腹杆9；步道框架2采用冷弯薄壁钢。第二弦杆8包括第二上弦杆以及与第二上弦杆平行的第二下弦杆，第二上弦杆和第二下弦杆之间设置有若干个第二竖直腹杆9，所述第二上弦杆、第二下弦杆和第二竖直腹杆9之间形成步道单元，步道7是该结构中直接承受人行荷载的构件，其通过承托连接件3 将荷载传递至扶手。步道7长度lb为18m，宽度wb为3m，第二竖直腹杆9间隔lbe为3m 布置，故每个支撑单元尺寸为3m
×
3m。
[0046]
如图6所示，所述单元扶手钢框架长lfe＝3m，高hf＝1.8m。第一竖直腹杆5为双槽
钢，以便秸秆板插入各单元，在双槽钢翼缘开设预留孔10，孔径为15mm，孔洞间隔为55mm。
[0047]
如图7所示，单元扶手钢框架与填充秸秆板尺寸一致，高hj＝1.8m，长lj＝3m。填充秸秆板包括若干个木框架，每个木框架包括纵向木板12和横向木板13，纵向木板12和横向木板13形成方形木框架。在每个木框架的对角线中设置有交叉的斜拉钢带16。斜拉钢带16宽为100mm，厚为4.5mm。木框架中填充经防腐防火处理的压缩秸秆15，进而组成秸秆板。并用厚为2mm，宽为10mm的薄钢带14对秸秆板边缘进行包络固定。
[0048]
步道单元内的填充秸秆板与单元扶手钢框架内的填充秸秆板布置方式一致，步道单元内的填充秸秆板变更为高和宽均为3m。
[0049]
如图8所示，支撑结构包括支撑平台17、支撑杆件18和预埋件19。预埋件19在钢筋混凝土基础施工中预先埋入。如图10所示，支撑杆件18两端通过法兰盘连接预埋件19和支撑平台17的第三弦杆20。
[0050]
如图9所示，支撑平台17包括第三弦杆20和第三竖直腹杆21。本实施例采用两根平行的第三弦杆20和若干个第三竖直腹杆21，所述第三竖直腹杆21间隔的设置在两根平行的第三弦杆20上，焊接组成钢框架，第三弦杆20和第三竖直腹杆21均为c 140x60x8/9.5型热轧槽钢杆件，钢框架框架长lz＝6m，宽wz＝3m，第三竖直腹杆以lze＝2m等间距排布。
[0051]
第三弦杆20与第一下弦杆下翼缘连接，支撑杆件为厚度4.5mm，外径70mm的q235钢管。
[0052]
实际施工中，具体步骤如下：
[0053]
1、杆件制作：包括预先进行各弦腹杆件制作，包括第一弦杆4，第一竖直腹杆5，第二弦杆8，第二竖直腹杆9，第三弦杆20和第三竖直腹杆21，其中，第一竖直腹杆5和第二竖直腹杆9是双槽钢杆件，基于cc
‑
j 115x50x17x2型冷弯薄壁c 型钢，在腹板处采用螺栓在腹板栓接；第一弦杆4和第二弦杆8制作中，若需分段组装，采用内嵌套管连接；
[0054]
2、秸秆板加工：纵向木板12和横向木板13垂直布置组成方形木框架，在木框架中填充压缩秸秆15，进而在木框架对角线中设置斜拉钢带16。再用薄钢带14对秸秆板边缘处固定，以便与扶手框架单元和步道框架单元固定；
[0055]
3、构件组装：包括预先组装扶手框架1、步道框架2和支撑平台17。对于扶手框架 1，预先将若干第一竖直腹杆5与第一下弦杆连接，连接方式为第一竖直腹杆5 与第一下弦杆成垂直方向，第一竖直腹杆5恰好嵌入第一下弦杆的凹槽内，通过 8.8级m14高强螺栓相连，将加工完成的秸秆板沿第一竖直腹杆5组成的相对的凹槽推入扶手框架单元，最后连接第一上弦杆和若干竖直腹杆5，连接方式与上述同第一下弦杆的连接方式相同；步道框架2的组装方式与扶手框架1一致；支撑平台17的组装中，在第三弦杆20翼缘处开槽，第三竖直腹杆21与之垂直布置，焊接组成支撑平台17；
[0056]
4、进行单跨主体结构加工，在扶手框架1距离第一下弦杆腹板300mm位置采用8.8 级m14高强螺栓连接承托连接件3的一肢，随后将两侧扶手框架距离3000mm 竖直固定，进行步道框架2与承托连接件3另一肢的栓接，并用相同连接方式连接扶手框架1的第一竖直腹杆5和步道框架2的第二弦杆8。同时，将支撑平台 17连接至扶手框架1第一下弦杆；
[0057]
5、在现场施工中采用标准钢筋混凝土基础施工步骤将进行基础施工，并完成预埋件 19施工，再将支撑杆件18与预埋件19及连接至单跨主体结构的支撑平台17采用法兰盘连接；
[0058]
本实施例中，该一种填充秸秆板的钢木组合多跨观景天桥体系在保证结构力学性能的前提下，通过冷弯薄壁型钢与钢木组合板的复合交叉应用，有效提高观景天桥体系的节能环保情况及建设速度和造价，同时结构稳定，施工便捷，细节连接处的连接强度保证了人行舒适性，符合装配式的整体要求。
[0059]
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。