组合钢梁结构人车通道.pdf

本实用新型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，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、经济性的组合钢梁构件，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。

1.  一种组合钢梁结构人车通道，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(1)和中间平台(2)构成，坡道(1)的坡度为2％～5％，坡长为50～100m，中间平台(2)车行路面距地面高度为2.5～3m，该人车通道的坡道(1)和中间平台(2)均由预制的组合钢梁拼装架设，组合钢梁包括上层预应力桥面板(3)和下层钢梁(4)，钢梁(4)可用3块钢板焊接成截面为“I”形制成或直接选用截面尺寸为200～500的H型钢。

2.  根据权利要求1所述的组合钢梁结构人车通道，其特征在于：所述的预应力桥面板(3)由预制的先张预应力钢筋混凝土板(5)在钢梁(4)上拼装而成，先张预应力钢筋混凝土板(5)周边设置有连接槽(12)，先张预应力钢筋混凝土板(5)内横、纵两个方向上布置有预应力筋(6)，在其内部还设有多个连接件容置孔(7)；先张预应力钢筋混凝土板(5)位于所述的钢梁(4)上方，钢梁(4)的上表面对应容置孔(7)的地方焊接有连接件(8)，连接件(8)置于容置孔(7)之中，容置孔(7)内填充有无收缩砂浆。

3.  根据权利要求2所述的组合钢梁结构人车通道，其特征在于：所述的连接件(8)为圆柱头焊钉连接件(8)、型钢连接件、钢筋连接件。

4.  根据权利要求1所述的组合钢梁结构人车通道，其特征在于：所述的预应力桥面板(3)位于钢梁(4)上方，由钢筋网(11)、横、纵两个方向布置的后张预应力筋(6)、架设模板现浇的混凝土层构成；在钢梁(4)顶面等间距焊接有连接件(9)，通过连接件(9)使钢梁(4)与混凝土相结合，形成组合钢梁。

5.  根据权利要求1所述的组合钢梁结构人车通道，其特征在于：所述的预应力桥面板(3)由波折钢板(10)、钢筋网(11)、横、纵两个方向布置的后张预应力筋(6)、现浇的混凝土层构成；波折钢板(10)位于钢梁(4)顶面之上，穿过波折钢板(10)在钢梁(4)顶面上等间距焊接有连接件(9)，通过连接件(9)使钢梁(4)与波折钢板(10)、混凝土相结合，形成组合钢梁。

6.  根据权利要求5所述的组合钢梁结构人车通道，其特征在于：所述的波折钢板(10)厚度为1～5mm，波折角度为45°。

7.  根据权利要求4或5所述的组合钢梁结构人车通道，其特征在于：所述的连接件为刚度滞后连接件(9)，由圆柱头焊钉和包裹在圆柱头焊钉杆部2/3处的树脂砂浆构成。

组合钢梁结构人车通道
技术领域
本实用新型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：
本实用新型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预制的组合钢梁拼装架设，组合钢梁包括上层预应力桥面板和下层钢梁。钢梁可用3块钢板焊接成截面为“I”形制成或直接选用截面尺寸为200～500的H型钢。钢梁通过连接件的作用与预应力桥面板相结合，形成组合钢梁。
预应力桥面板与钢梁通过连接件(剪力件)相结合成为组合结构，连接件的一端焊接于钢梁的上表面，整个连接件埋置于预应力桥面板中。连接件的主要作用是承受钢梁和预应力桥面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，使位于钢梁上部的预应力桥面板主要承担由弯矩引起的纵向压应力，而下部的钢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钢梁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。
在本实用新型的一种具体实施方案中，预应力桥面板由采用先张预应力施工法分块预制的预应力钢筋混凝土板在钢梁上拼装而成，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。在钢筋混凝土板内横、纵两个方向上布置预应力筋，预应力钢筋混凝土板上预留多个抗剪连接件容置孔；在所述的钢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；将各预制的预应力钢筋混凝土板安装在钢梁之上，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梁结合成一体，形成组合钢梁，共同承担外力。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。
在本实用新型的另一种具体实施方案中，预应力桥面板采用后张预应力施工法在钢梁上架设模板直接浇筑，在钢梁上表面等间距焊接连接件，在模板之上布置钢筋网，在横、纵两个方向布置预应力筋，浇筑混凝土层，通过连接件使钢梁与混凝土结合，混凝土达到设计强度后，张拉预应力筋，拆除模板，形成组合钢梁。
在本实用新型的再一种具体实施方案中，预应力桥面板采用后张预应力施工法在钢梁上表面布置波折钢板直接浇筑，波折钢板与钢梁上表面焊接，穿过波折钢板在钢梁上表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，通过连接件使钢梁与波折钢板、混凝土相结合，混凝土达到设计强度后，张拉预应力筋，形成组合钢梁。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，在圆柱头焊钉与钢梁上表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梁已完全结合，共同受力，会发生一部分预应力作用到钢梁上，使预应力不能有效的施加给桥面板，将使桥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桥面板。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，钢梁与桥面板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桥面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：
本实用新型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、经济性的组合钢梁构件，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。
附图说明
图1为本实用新型的结构立面图
图2为本实用新型的第一种实施方式的结构立体图
图3为图2左上角局部剖视放大图
图4为本实用新型的第二种实施方式的结构立体图
图5为图4左上角局部剖视放大图
具体实施方式
见图1、图2、图4，人车通道由坡道(1)和中间(2)平台构成。坡道的坡度为4.13％，坡长为63m，中间平台车行路面距地面高度为2.85m。人车通道的坡道和中间平台均由预制的组合钢梁拼装组合而成。组合钢梁包括上层预应力桥面板(3)和下层钢梁(4)，钢梁可用3块钢板焊接成截面为“I”形制成或直接选用截面尺寸为200～500的H型钢。
预应力桥面板(3)与钢梁(4)通过连接件的作用相结合，形成组合钢梁。见图2、图3，在本实用新型的一种实施方式中，预应力桥面板(3)由采用先张预应力施工法分块预制的钢筋混凝土板(5)在钢梁(4)上拼装而成，预应力钢筋混凝土板(5)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(12)，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。在钢筋混凝土板(5)内横、纵两个方向上布置预应力筋(6)，钢筋混凝土板(5)上预留多个抗剪连接件容置孔(7)；在钢梁(4)上表面对应容置孔(7)的地方以较小的间距集中焊接圆柱头焊钉连接件(8)，形成连接件集群；将各预制的钢筋混凝土板(5)安装在钢梁(4)之上，使连接件集群置于容置孔(7)之中，用无收缩砂浆填充连接件容置孔(7)，使钢筋混凝土板(5)与钢梁(4)结合成一体，形成组合钢梁，共同承担外力。圆柱头焊钉连接件(8)的主要作用是承受钢梁(4)和预应力钢筋混凝土板(5)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，使位于钢梁(4)上部的钢筋混凝土板(5)主要承担由弯矩引起的纵向压应力，而下部的钢梁(4)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钢梁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4、图5所示，在本实用新型的第二种实施方式中，给出了另一种预应力桥面板(3)与钢梁(4)的组合方式。预应力桥面板(3)采用后张预应力施工法在钢梁(4)上表面布置波折钢板(10)直接浇筑，波折钢板(10)与钢梁上表面焊接，穿过波折钢板(10)在钢梁上表面等间距焊接刚度滞后连接件(9)，在波折钢板(10)之上布置钢筋网(11)，在横、纵两个方向布置预应力筋(6)，浇筑混凝土层，通过连接件使钢(4)与波折钢板(10)、混凝土相结合，混凝土达到设计强度后，张拉预应力筋(6)，形成组合钢梁。上述的刚度滞后连接件(9)，其构造为在圆柱头焊钉杆部的2/3包裹树脂砂浆，在圆柱头焊钉与钢梁上表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梁已完全结合，共同受力，会发生一部分预应力作用到钢梁上，使预应力不能有效的施加给桥面板，将使桥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桥面板。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，钢梁与桥面板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(10)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桥面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。