專利名稱：框架式組合結構人車通道的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及交通領域內一種人車分流裝置。具體地涉及一種用于道路及交道口，實現人、車分流，可拼裝的組合結構裝置。
這里的“組合結構”一詞可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合，使混凝土與鋼梁或鋼桁梁成為整體，并且能夠共同承擔作用力的構件或結構。
背景技術：
交通擁堵是全球性城市問題，近二十年來，隨著城市化進程的加速，城市人口與汽車激增，城區(qū)迅速擴大，城市道路日益擴寬，由幾十米擴至百米，如何方便行人過馬路，減少交通擁堵，消除人車沖突，實現合理的人車分流，尤其在人車流量大的道路和交道口的人車分流成為城市交通順暢和安全的很重要問題之一。為解決這一問題，人們修建了大量的人行天橋和地下通道。但圖方便是人的本性，從平面橫過馬路是人的第一選擇，因此很多人行天橋、地下通道實際利用率不高，并不能很好地解決人車沖突問題。專利說明書01214905.5《可拆卸及移動人車通道裝置》和200520053832.6《方便行人橫過馬路的裝置式人車通道》提出了一種有效解決人車分流的新思路，公開了一種由多個裝置式構件拼裝而成的人車通道。該裝置式構件的混凝土面板與下部鋼結構是各自獨立的，即混凝土結構和鋼結構分別承擔作用力，并沒有充分發(fā)揮各自材料的力學性能，這將使整個構件的力學性能和整體經濟性的提高有一定的局限性。

發(fā)明內容
發(fā)明目的本發(fā)明要解決的技術問題是對人車通道的整體結構尺寸和具體構件進行進一步的優(yōu)化，為充分發(fā)揮各種材料的力學性能，設計一種高性能、經濟性的組合結構構件，從而改善人車通道的整體性能。
技術方案為解決上述技術問題，采取如下技術方案在原機動車道上沿縱向方向設置車行通道，在車行通道下方沿橫向方向設置僅供行人通行的通道或活動空間。人車通道由坡道和中間平臺構成。坡道的坡度為2％～5％，坡長為50～100m，中間平臺車行路面距地面高度為2.5～3m。上述參數的選用是經大量的優(yōu)化設計、方案反復比較的結果，在實現人車通道整體功能的同時，其低緩的弧度保障了車輛行駛的平順感，給城市道路景觀增添了美感。
人車通道的坡道和中間平臺均由框架構件在原機動車道上依次排布、拼裝組合而成。為便于按照機動車道的標準寬度進行拼裝形成整體橋面，同時考慮構件承受的荷載和結構上的力學性能要求，框架構件的寬度尺寸可根據機動車道的標準寬度采用定尺寸設計，具體尺寸可選擇3.75m、3.5m、3.25m、3m，長度尺寸(即縱向跨度)考慮到行人通行空間的要求和荷載分布、框架單獨受力的力學要求也采用定尺寸設計，具體可選擇4.2m、4.5m。采用定尺寸設計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、批量生產的需要。
框架構件包括上層預應力鋼筋混凝土板，下層鋼結構框架。鋼結構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。鋼結構框架上設有框架間相互連接固定的陰陽插接頭，以方便下部鋼結構框架的快速拼裝組合并連接牢固；預應力鋼筋混凝土板周邊設置有便于相互拼裝配合及安裝彈性嵌縫材料的連接槽，可實現預應力鋼筋混凝土板之間的無縫對接，有效防止雨水滲漏，同時保證橋面平順，減少橋面行車噪音。
預應力鋼筋混凝土板與鋼結構框架通過連接件(剪力件)相結合成為組合結構，連接件的一端焊接于鋼結構框架的鋼桁梁上表面，整個連接件埋置于預應力鋼筋混凝土板中。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滑移，同時也承擔拉拔力，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應力鋼筋混凝土板兼作橋面板并主要承擔由彎矩引起的縱向壓應力，而下部的鋼桁梁則主要承受拉應力，兩種材料揚長避短，各盡所能，協同工作，充分發(fā)揮其在結構中的作用，因而由此形成的組合結構框架構件的承載能力和剛度將遠遠超過非組合的獨立結構形式。
在本發(fā)明的一種具體實施方案中，預應力鋼筋混凝土板采用先張預應力施工法整塊預制，在橫、縱兩個方向上布置預應力筋，在預應力鋼筋混凝土板上預留多個連接件容置孔；在所述的鋼結構框架的鋼桁梁上表面對應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；將預應力鋼筋混凝土板安裝在鋼結構框架之上，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，使預應力鋼筋混凝土板與鋼結構框架結合成一體，承擔外力。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，由于其力學性能不具有方向性，較容易設置，可優(yōu)先采用。
在本發(fā)明的另一種具體實施方案中預應力鋼筋混凝土板采用后張預應力施工法在鋼結構框架上布置波折鋼板直接澆筑，在鋼結構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，在橫、縱兩個方向布置預應力筋，澆筑混凝土層，通過剛度滯后連接件使鋼桁梁與混凝土結合，混凝土達到設計強度后，張拉預應力筋。上述的剛度滯后連接件，其構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現連接件剛度的滯后發(fā)揮。本方案由于采用現澆后張預應力施工工藝，若使用普通的剛性連接件，在張拉預應力筋施加預應力時，混凝土通過剛性連接件與鋼桁梁已完全結合，共同受力，會發(fā)生一部分預應力作用到鋼桁梁上，使預應力不能有效的施加給混凝土面板，將使混凝土面板的力學性能提高受到限制。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，預應力就能夠有效的施加給混凝土面板。在達到剛度滯后時效時間后，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，波折角度為30°，與澆筑后的混凝土相結合后形成的混凝土板結構層整體性能更好，有效防止混凝土開裂，外形美觀大方，兼?zhèn)浠炷良颁摌蛎姘宓闹T多優(yōu)點，同時波折鋼板又可以作為模板使用，容易實現快速、安全施工，并且保證施工質量。
有益效果本發(fā)明采用框架結構將抗拉性能強的鋼材、抗壓性能強的混凝土通過相互組合分別合理的用在構件的拉伸區(qū)及壓縮區(qū)，形成高性能、經濟性的組合結構構件，充分發(fā)揮了各種材料的力學性能。通過對人車通道的整體結構尺寸和具體構件的進一步的優(yōu)化，從而改善人車通道的整體性能。大幅減少了工程材料，同時可實現規(guī)?；?、工業(yè)化生產，實現快速施工，減少對城市交通的影響，大大降低施工成本，減少投資、節(jié)約城建成本，取得良好的綜合經濟效益。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細的描述。


圖1為本發(fā)明的結構立面2為本發(fā)明的第一種實施方式的結構立體3為圖2左上角局部剖視放大4為本發(fā)明的第二種實施方式的結構立體5為圖4左上角局部剖視放大圖具體實施方式
如圖1所示，人車通道由坡道(15)和中間(16)平臺構成。坡道的坡度為4％，坡長為60m，中間平臺車行路面距地面高度為2.8m。人車通道的坡道和中間平臺均由框架構件在原機動車道上依次排布、拼裝組合而成。
如圖1、圖2、圖4所示的框架構件，其寬度尺寸根據機動車道的標準寬度采用定尺寸設計，具體尺寸可選擇3.75m、3.5m、3.25m、3m，長度尺寸(即縱向跨度)考慮到行人通行空間的要求和荷載分布、框架單獨受力的力學要求也采用定尺寸設計，具體可選擇4.2m、4.5m，其跨度極小。采用的定尺寸設計，充分考慮了整體橋面的荷載分布特點，單體框架構件承受的荷載和結構上的力學性能要求。其好處是便于按照機動車道的標準寬度進行拼裝形成整體橋面，同時，其另一目的是滿足了工廠定型、批量生產的需要。
框架構件包括上層預應力鋼筋混凝土板(1)，下層鋼結構框架(2)。鋼結構框架(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。鋼結構框架(2)上設有框架間相互連接固定的陰陽插接頭(6)，以方便下部鋼結構框架的快速拼裝組合并連接牢固；預應力鋼筋混凝土板(1)周邊設置有便于相互拼裝配合及安裝彈性嵌縫材料的連接槽(7)，可實現預應力鋼筋混凝土板之間的無縫對接，有效防止雨水滲漏，同時保證橋面平順，減少橋面行車噪音。
預應力鋼筋混凝土板(1)與鋼結構框架(2)通過連接件的作用相結合成為組合結構。
在本發(fā)明的一種實施方式中，預應力鋼筋混凝土板(1)采用先張預應力施工法整塊預制，在橫、縱兩個方向上布置預應力筋(8)，在預應力鋼筋混凝土板(1)上預留多個連接件容置孔(9)；在鋼結構框架的鋼桁梁(10)上表面對應容置孔(9)的地方以較小的間距集中焊接圓柱頭焊釘連接件(11)，形成連接件集群；將預應力鋼筋混凝土板(1)安裝在鋼結構框架(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)，使預應力鋼筋混凝土板(1)與鋼結構框架(2)結合成一體，承擔外力。圓柱頭焊釘連接件(11)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滑移，同時也承擔拉拔力，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)上部的預應力鋼筋混凝土板(1)兼作橋面板并主要承擔由彎矩引起的縱向壓應力，而下部的鋼桁梁(10)則主要承受拉應力，兩種材料揚長避短，各盡所能，協同工作，充分發(fā)揮其在結構中的作用，因而由此形成的組合結構框架構件的承載能力和剛度將遠遠超過非組合的獨立結構形式。
如圖3、圖4所示，在本發(fā)明的第二種實施方式中，給出了另一種預應力鋼筋混凝土板與鋼結構框架的組合方式。在該方案中預應力鋼筋混凝土板(1)采用后張預應力施工法在鋼結構框架(2)上布置波折鋼板(12)直接澆筑，在鋼結構框架(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(14)，在橫、縱兩個方向布置預應力筋(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)結合，混凝土達到設計強度后，張拉預應力筋。上述的剛度滯后連接件(13)，其構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現連接件剛度的滯后發(fā)揮。本方案由于采用現澆后張預應力施工工藝，若使用普通的剛性連接件，在張拉預應力筋施加預應力時，混凝土通過剛性連接件與鋼桁梁已完全結合，共同受力，會發(fā)生一部分預應力作用到鋼桁梁上，使預應力不能有效的施加給混凝土面板，將使混凝土面板的力學性能提高受到限制。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，預應力就能夠有效的施加給混凝土面板。在達到剛度滯后時效時間后，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100～300mm，波折角度為30°，與澆筑后的混凝土相結合后形成的混凝土板結構層整體性能更好，有效防止混凝土開裂，外形美觀大方，兼?zhèn)浠炷良颁摌蛎姘宓闹T多優(yōu)點，同時波折鋼板又可以作為模板使用，容易實現快速、安全施工，并且保證施工質量。
權利要求
1.一種框架式組合結構人車通道，在原機動車道上沿縱向方向設置車行通道，在車行通道下方沿橫向方向設置僅供行人通行的通道或活動空間，其特征在于人車通道由坡道(15)和中間平臺(16)構成，坡道的坡度為2％～5％，坡長為50～100m，中間平臺車行路面距地面高度為2.5～3m，該人車通道的坡道(15)和中間平臺(16)均由框架構件在原機動車道上依次排布、拼裝組合而成，框架構件的平面尺寸根據機動車道的標準寬度采用定尺寸設計，框架構件包括上層預應力鋼筋混凝土板(1)、下層鋼結構框架(2)，鋼結構框(2)架上設有框架間相互連接固定的陰陽插接頭(6)，預應力鋼筋混凝土板(1)周邊設置有便于相互拼裝配合及安裝彈性嵌縫材料的連接槽(7)，預應力鋼筋混凝土板(1)與鋼結構框架(2)通過抗剪連接件相結合成為組合結構，連接件的一端焊接于鋼結構框架(2)的鋼桁梁(10)上表面，整個連接件埋置于預應力鋼筋混凝土板(1)中。
2.根據權利要求1所述的框架式組合結構人車通道，其特征在于所述的框架構件的寬度尺寸為3.75m、3.5m、3.25m、3m，鋼結構框架(2)的立柱(3)用截面尺寸為150mm～300mm的H型鋼制作，或采用鋼管混凝土。
3.根據權利要求1、2、所述的框架式組合結構人車通道，其特征在于所述的預應力鋼筋混凝土板(1)采用先張預應力施工法整塊預制，在橫、縱兩個方向上布置預應力筋(8)，在預應力鋼筋混凝土板(1)上預留多個抗剪連接件容置孔(9)；在所述的鋼結構框架(2)的鋼桁梁(10)上表面對應容置孔的地方以較小的間距集中焊接抗剪連接件，形成連接件集群；將預應力鋼筋混凝土板(1)安裝在鋼結構框架(2)之上，使連接件集群置于容置孔(9)之中，用無收縮砂漿填充抗剪連接件容置孔(9)，使預應力鋼筋混凝土板(1)與鋼結構框架(2)結合成一體，承擔外力。
4.根據權利要求3所述的框架式組合結構人車通道，其特征在于所述的抗剪連接件為圓柱頭焊釘連接件(11)、型鋼連接件、鋼筋連接件。
5.根據權利要求1、2所述的框架式組合結構人車通道，其特征在于所述的預應力鋼筋混凝土板(1)采用后張預應力施工法在鋼結構框架(2)上直接澆筑，在鋼結構框架(1)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)頂面等間距焊接抗剪連接件，在波折鋼板(12)之上布置鋼筋網(14)，在橫、縱兩個方向布置預應力筋(8)，澆筑混凝土層，通過抗剪連接件使鋼桁梁(10)與混凝土結合，混凝土達到設計強度后，張拉預應力筋。
6.根據權利要求5所述的框架式組合結構人車通道，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°。
7.根據權利要求5所述的框架式組合結構人車通道，其特征在于所述的抗剪連接件為剛度滯后連接件(13)，其構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。
全文摘要
本發(fā)明及一種用于道路及交道口，實現人、車分流，可拼裝的組合結構裝置，采用框架結構將抗拉性能強的鋼材、抗壓性能強的混凝土通過相互組合，形成高性能、經濟性的組合結構構件，充分發(fā)揮了各種材料的力學性能。通過對人車通道的整體結構尺寸和具體構件的進一步的優(yōu)化，從而改善人車通道的整體性能。大幅減少工程材料，同時可實現規(guī)模化、工業(yè)化生產，實現快速施工，減少對城市交通的影響，大大降低施工成本，減少投資、節(jié)約城建成本，取得良好的綜合經濟效益。
文檔編號E01D101/28GK1936184SQ20061012295
公開日2007年3月28日 申請日期2006年10月23日 優(yōu)先權日2006年10月23日
發(fā)明者鐘寶駒 申請人:鐘寶駒