一种抗强震的预制装配式步道桁架桥结构的制作方法

本实用新型属于建筑技术领域，尤其涉及一种抗强震的预制装配式步道桁架桥结构。

背景技术：

钢结构桥梁在我国人行桥领域应用甚广，而现代人行桥的发展趋势是朝着新结构、新材料、新技术、成为塑造城市景观因素的方向发展，传统的钢结构桥梁，主要存在以下几点问题：

1.钢箱梁人行天桥梁高较高，两侧梯道过长；

2.铝合金材料材料价格高，且弹性模量仅为钢材的三分之一，其广泛应用受到一定限制；

3.现场浇筑施工带来的不确定性、施工周期的延长和需要大量模板，现场施工量大。

目前国内外的轻钢结构主要应用在工业厂房、公共建筑中，很少在人行桥建设中使用，现有的钢结构人行桥大多使用普通钢材，轻钢在人行桥领域的研究还有很大的空白。而现今市面上同类型的轻钢桥，存在的问题有：

1.现场施工复杂；

2.连接处结构稳定性得不到保证；

3.不考虑安装放置误差所带来的偏心受力等荷载因素影响。

在该背景下，提出使用冷弯薄壁型钢作为人行桥施工使用的材料，建立一种构件可以在工厂或预制场先制作好，可以现场组装的符合装配式要求的人行桁架桥。在具体施工中，采用装配式木质步道板填充在轻钢桁架框架内，在使用过程中发现以下不足：

1、木质步道板与轻钢桁架框架间无法紧密贴合，实际使用时会出现侧向荷载，造成步道结构稳定性欠缺，影响人行走时的舒适度，不能应用于对行走舒适感要求较高的桥，如需要满足摄影要求的观鸟栈道；

2、整体结构采用轻钢骨架，步道桁架填充木质步道板，刚度偏大，抗震能力不佳。

3、预制装配式建筑普遍具有：整体性、刚度、抗震性能差的缺点。

技术实现要素：

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，抗震性能优异的抗强震的预制装配式步道桁架桥结构。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种抗强震的预制装配式步道桁架桥结构，包括轻钢桥骨架、通过若干底部连接件支撑设置在所述轻钢桥骨架底部的支座，所述轻钢桥骨架包括由冷弯薄壁轻型钢拼装的轻钢扶手桁架、轻钢步道桁架，所述轻钢扶手桁架对称地固定在所述轻钢步道桁架两侧，所述轻钢步道桁架中由两弦杆和相邻两平行的腹杆合围的各个平行四边形轻钢框架内嵌入地铺设有若干依次连接的平行四边形预制步道结构，相邻预制步道结构的连接处、每个预制步道结构与所在轻钢框架中部的腹杆之间均设置有弹性材料。

进一步地，所述预制步道结构包括由上至下依次叠加固定的木质盖板层、橡胶木板层和分布木条层，各层之间设置有橡胶垫，所述分布木条层主要由若干与所在轻钢框架中部腹杆平行的木条间隔平铺而成，所述轻钢框架中部的腹杆两侧与相邻木条之间填充设置有橡胶条；所述橡胶木板层主要由若干平行设置的木板间隔平铺而成，所述各木板的左侧板缘设置榫头，右侧板缘设置卯眼，围绕所述榫头、卯眼粘贴有橡胶条。

进一步地，所述的木质盖板层、橡胶木板层和分布木条层之间通过自攻丝相连接。

进一步地，所述的轻钢扶手桁架内侧固定设置有保护挡块。

进一步地，所述保护挡块为钢化玻璃保护层，所述的钢化玻璃保护层通过玻璃夹具固定在所述的轻钢扶手桁架的腹杆上。

进一步地，所述的轻钢扶手桁架和轻钢步道桁架的各弦杆和腹杆均通过高强螺栓依次拼装成单榀桁架结构。

进一步地，所述的轻钢扶手桁架和轻钢步道桁架的各弦杆及腹杆均由若干子杆件通过套管和高强螺栓依次拼装而成。

进一步地，所述轻钢步道桁架的弦杆腹板与所述轻钢扶手桁架的腹杆内侧翼缘通过高强螺栓固定连接。

进一步地，所述的底部连接件包括顶板、垂直连接所述顶板一边的侧板、对称地连接设置于所述顶板和侧板两侧的三角形耳板，所述侧板的另一边设置有下翻板，所述顶板、侧板和下翻板上分别设置有安装孔。

进一步地，所述的支座包括若干支撑装置，每个所述的支撑装置包括由上至下依次连接的法兰盘支座、独立法兰盘撑脚和旋转桩法兰盘支座，所述法兰盘支座与所述下翻板通过高强螺栓固定连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

、该桁架桥使用冷弯薄壁型钢，组成轻钢骨架，以桁架结构作为主体结构体系，整体稳定，各杆件应力富余，竖向挠度和基频满足规范要求，基频远离人行的频率,进而提升人行舒适性，步道板采用叠层木板结构，三层木板、木条通过自攻丝连接，下层木条分散应力使应力均匀传递给步道桁架，中层木板边缘连接处为榫卯结构，填充的橡胶条使得整体结构阻尼提升，抗震性能提高；

、桁架单元弦腹杆嵌套连接，腹杆两端嵌套进弦杆凹槽内，弦腹杆翼缘间使用高强螺栓连接，弦杆由多段弦杆件拼接而成，拼接部位使用套管连接，整体结构更为紧凑、可靠；使用法兰盘支座，稳定性优异，现场安装时可以利用简单机械和人工将桁架桥抬升到预定高度再对撑脚固定，安全便捷。

、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；安装时，可在无大型机械设备的条件下完全依靠少数人力快速安装，安装难度低，符合装配式的要求,构配件的广泛使用，使得桁架桥在维修方面更加方便，简单, 施工安全，经济性好。

附图说明

图1为本实用新型实施例的轻钢骨架示意图；

图2为本实用新型实施例的扶手桁架侧视图；

图3为本实用新型实施例的步道桁架俯视图；

图4为本实用新型实施例的预制步道板侧视图；

图5为本实用新型实施例的分布木条层10布置图；

图6为本实用新型实施例的橡胶木板层9布置图；

图7为本实用新型实施例的木质盖板层布置图；

图8为本实用新型实施例的套管连接件示意图；

图9为本实用新型实施例的底部连接件示意图；

图10为本实用新型实施例的法兰盘支座示意图。

图中：1-上弦杆；2-下弦杆；3-弦杆；4-腹杆；5-轻钢步道桁架；6-套管；7-轻钢框架；8-木质盖板层；9-橡胶木板层；10-分布木条层；11-木条；12-木板；13-橡胶条；14-榫头；15-卯眼；16-腹板连接预留孔；17-翼缘连接预留孔；18-底部连接件；19-顶板；20-侧板；21-耳板；22-下翻板；23-独立法兰盘撑脚；24-旋转桩法兰盘支座；25-法兰盘支座；26-轻钢扶手桁架。

具体实施方式

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。

如图1至图3所示，一种抗强震的预制装配式步道桁架桥结构，包括轻钢桥骨架、通过若干底部连接件18支撑设置在所述轻钢桥骨架底部的支座，所述轻钢桥骨架包括由冷弯薄壁轻型钢拼装的轻钢扶手桁架26、轻钢步道桁架5，所述轻钢扶手桁架26对称地固定在所述轻钢步道桁架5两侧，所述轻钢步道桁架5中由两弦杆3和相邻两平行的腹杆4合围的各个平行四边形轻钢框架7内嵌入地铺设有若干依次连接的平行四边形预制步道结构，相邻预制步道结构的连接处、每个预制步道结构与所在轻钢框架7中部的腹杆4之间均设置有弹性材料。

所述轻钢扶手桁架26的上弦杆1长12800mm，下弦杆2长11200mm，高1372mm，所述轻钢步道桁架5的弦杆3长11200mm，宽1372mm，各桁架由冷弯薄壁C型钢和高强螺栓在现场拼装轻钢桥骨架。

如图2所示，所述上弦杆1由1.5a弦杆、2a弦杆、1a弦杆、2a弦杆和1.5a弦杆依次使用套管6连接而成，所述下弦杆2由1.5a弦杆、2a弦杆、2a弦杆、1.5a弦杆使用套管6连接而成，以上1a，1.5a，2a杆件为上下弦杆使用杆件的三种型号，分别表示长度为1600mm，2400mm，3200mm的杆件，轻钢扶手桁架26的腹杆4嵌套在弦杆凹槽内，通过螺栓预留孔使用高强螺栓连接，所述轻钢步道桁架5与轻钢扶手桁架26的腹杆4通过预留螺栓孔使用高强螺栓连接。

如图3所示，弦杆3由4段2a弦杆依次使用套管6连接，腹杆4在实际使用中直接承受人行荷载，与两边弦杆通过高强螺栓相连，所述轻钢步道桁架5的弦杆腹板与所述轻钢扶手桁架26的腹杆4内侧翼缘通过高强螺栓固定连接。所述轻钢步道桁架5中，两步道桁架弦杆3和相邻两平行的腹杆4合围成14个平行四边形轻钢框架7，相邻两个轻钢框架7作为一个预制步道结构填充单元，预制步道结构以单个填充单元作为预制步道结构设计单元。

如图4至图7所示，预制步道结构为叠合木质结构，包括由上至下依次叠加固定的木质盖板层8、橡胶木板层9和分布木条层10，各层之间设置有橡胶垫增大阻尼，最后使用自攻丝压紧固定，所述分布木条层10由52根材质均匀、宽厚一致的木条11组成，各木条11与所在轻钢框架7中部腹杆4平行；所述橡胶木板层9由带榫卯结构的8根木板12和连接边缘牢固粘贴的橡胶条13构成，所述木质盖板8为一长1600mm，高1372mm，厚10mm的平行四面形木质面板。

如图5所示，所述分布木条层10在每单元预制步道板中布置长短共52根木条11，平均宽度24mm，厚度20mm，长度从47mm至1547mm共26个长度尺寸，级差60mm，边缘打磨上漆，木条11组成的四边边界嵌入所在轻钢框架7中，所在轻钢框架7中间的腹杆4两侧与相邻木条11间填充橡胶条13，提升整体阻尼，限制预制步道板水平方面位移。

如图6所示，所述橡胶木板层由8块独立木板12组成，平均宽度162mm，厚度20mm，以间距20mm间隔排列，各木板左侧板缘设置榫头14，右侧板缘设置卯眼15，围绕榫头、卯眼粘贴橡胶条13。

如图7所示，木质盖板长度1600mm，宽度1372mm，厚度10mm，同橡胶木板层9木板间使用自攻丝相连接。

如图8所示，所述套管6为连接各弦杆杆件的构件，横截面呈方槽形并设置有腹板连接预留孔16、翼缘连接预留孔17，所述套管6腹板尺寸为74mm，各弦杆腹板尺寸为80mm，套管6嵌套在两段弦杆内，所述腹板连接预留孔16、翼缘连接预留孔17分别对齐弦杆上的预留孔，使用高强螺栓连接。

如图9所示，所述的底部连接件18包括顶板19、垂直连接所述顶板19一边的侧板20、对称地连接设置于所述顶板19和侧板20两侧的三角形耳板21，所述侧板20的另一边设置有下翻板22，所述顶板19、侧板20和下翻板22上分别设置有安装孔。

如图10所示，所述的支座包括8个支撑装置，每个所述的支撑装置包括由上至下依次连接的法兰盘支座25、独立法兰盘撑脚23和旋转桩法兰盘支座24，所述法兰盘支座25与所述下翻板22通过高强螺栓固定连接。

在施工过程中，各杆件、预制步道结构、橡胶条均在工厂内进行生产，运输至施工场地后拼装成复合结构桁架桥。

工厂加工每个预制步道结构的过程如下：

如图4至图7所示，在木质盖板8上用墨线定位橡胶木板层9的木板12的位置，依次使用自攻螺栓连接木板12和木质盖板8，连接无误后对分布木条层10中间木条11和橡胶木板层9边缘涂刷改性硅烷体系一类的弹性体胶黏剂，均匀粘贴橡胶条13，待粘贴牢固后再次使用墨线定位，使用自攻丝固定木条11，完成单块预制步道结构的初步加工。

现场拼装过程如下：

、如图2、图3所示，将单独的弦、腹杆杆件通过套管6和高强螺栓拼装成单榀桁架，连接轻钢步道桁架5和轻钢扶手桁架26，组成轻钢桥骨架，将底部连接件18接至轻钢步道桁架5下方，之后将轻钢扶手桁架26的腹杆4与轻钢步道桁架5的步道桁架弦杆3连接，底部连接件18的顶板19、侧板20通过螺栓分别连接轻钢步道桁架5和轻钢扶手桁架26腹杆4，在下翻板22上安装法兰盘支座25；

、如图10所示，吊装施工时，先在桁架桥捆绑临时吊装架，利用机械将桥体吊起到一定高度，使得独立法兰盘撑脚23可以垂直落下，人工调整独立法兰盘撑脚23对准螺旋桩轴线以定位，随后人工搬动独立法兰盘撑脚23，在桥体下落的同时搬动独立法兰盘撑脚23到指定位置，至合适高度时与旋转桩法兰盘支座24连接，拆除吊装架。

、独立法兰盘撑脚固定牢靠后，将单块预制步道结构依次提升到作业高度，填充进各个轻钢框架7中，安装时保证橡胶条13与框架边框的紧密性，以充分发挥材料性能，提高结构抗震能力。

上述实施例提供的一种抗强震的预制装配式步道结构提高了连接处的连接强度和人行舒适性，施工简单，易于安装，美观大方，符合装配式的整体要求。

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。