專利名稱：門式剛架天橋鋼墩柱與承臺鉸接結構及其施工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及土木工程的橋梁結構，具體的說，是涉及一種天橋結構中的鋼墩柱與混凝土承臺的節(jié)點構造形式及其施工方法。
背景技術：
人行天橋是城市景觀的重要組成部分，在滿足人行交通功能的基礎上，逐漸向結構輕巧、造型獨特、跨度較大、承載力高、安裝便利的綜合性要求邁進，鋼結構已逐步取代混凝土成為人行天橋的主要材料。目前的人行天橋大多采用簡支鋼箱梁的結構形式。根據(jù)城市人行天橋與人行地道設計規(guī)范(CJJ 69-95)，當簡支鋼箱梁的人行天橋主跨跨徑較大時，梁高也需隨之增大。例如當主跨跨徑為50m時，要使結構豎向振動基頻滿足規(guī)范中大于3Hz的要求，梁高至少要達到2. 3m。而采用如此大的梁高，會帶來一系列弊端結構厚重、景觀效果不佳；在滿足橋下4. 5米凈空的前提下，天橋需設置的臺階階數(shù)增 力口，不夠人性化。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有簡支鋼箱梁天橋結構存在的技術問題，提供一種門式剛架天橋鋼墩柱與承臺鉸接結構及其施工方法，其結構簡單、施工方便、受力合理，能夠為新型的門式剛架天橋結構安全可靠地傳遞計算荷載產生的內力和變形，從而使門式剛架天橋結構的梁高降低，提升景觀效果，減少工程投資。為了解決上述技術問題，本發(fā)明通過以下的技術方案予以實現(xiàn)一種門式剛架天橋鋼墩柱與承臺鉸接結構，包括鋼墩柱和混凝土承臺，所述鋼墩柱底部設置有柱底鋼板，所述柱底鋼板與所述鋼墩柱之間焊接有加勁肋板；所述混凝土承臺頂面設置有開孔的承臺預埋鋼板，所述承臺預埋鋼板底面連接有設置于所述混凝土承臺中的剪力板，所述剪力板周圍設置有連接于所述承臺預埋鋼板的剪力鋼筋；所述柱底鋼板與所述承臺預埋鋼板之間設置有活動鉸支座，所述活動鉸支座的數(shù)量與所述鋼墩柱的腹板數(shù)相同，每一套所述活動鉸支座包括通過銷軸連接的耳板式上肋板和耳板式下肋板，所述耳板式下肋板的數(shù)量比所述耳板式上肋板的數(shù)量多一塊，所述耳板式上肋板和所述耳板式下肋板間隔設置，每一套所述活動鉸支座中的所有所述耳板式上肋板通過活動鉸頂板與所述柱底鋼板連接，每一套所述活動鉸支座中的所有所述耳板式下肋板通過活動鉸底板與所述承臺預埋鋼板連接。所述活動鉸支座位于所述鋼墩柱的腹板的正下方。所述剪力板位于所述活動鉸支座的正下方。所述承臺預埋鋼板設置有兩個矩形孔。一種門式剛架天橋鋼墩柱與承臺鉸接結構的施工方法，包括如下步驟a.預制柱底鋼板、活動鉸頂板、耳板式上肋板、耳板式下肋板、活動鉸底板、承臺預埋鋼板、銷軸、鋼墩柱、加勁肋板、剪力板以及剪力鋼筋，并完成活動鉸預埋構件、活動鉸上預制構件與鋼墩柱、活動鉸下預制構件的焊接工作；其中，活動鉸預埋構件包括承臺預埋板、剪力板和剪力鋼筋；活動鉸上預制構件包括柱底鋼板、加勁肋板、活動鉸頂板和耳板式上肋板；活動鉸下預制構件包括活動鉸底板與耳板式下肋板；b.混凝土承臺墊層施工，同時在墊層混凝土中預埋定位鋼樁；c.進行混凝土承臺底板鋼筋綁扎與焊接；d.安裝活動鉸預埋構件，采用吊車就位千斤頂微調定位，定位完成后使之與定位鋼樁焊接牢固；
e.混凝土承臺頂板鋼筋綁扎及支模，并再次校正活動鉸預埋構件的位置及高程，確認無誤后進行加固；f.混凝土承臺混凝土澆筑與養(yǎng)護；g.現(xiàn)場焊接承臺預埋鋼板和活動鉸下預制構件；h.在柱底鋼板的底面，即活動鉸支座外側焊接四塊臨時支撐板；i.待主梁定位安裝之后，在活動鉸上預制構件和活動鉸下預制構件之間現(xiàn)場安裝軸銷，緊固螺栓，隨焊接承臺頂預埋板和活動鉸底板的焊縫順序依次拆除支撐板；j.對活動鉸支座及焊縫進行防銹處理和油漆噴涂，加封封板。本發(fā)明的有益效果是(一)本發(fā)明能夠有效可靠的傳遞內力，并通過釋放門式剛架天橋結構橫橋向的轉動釋放轉角位移，釋放了溫度力產生的彎矩，減小結構受力，使結構更加合理、安全，從而減少了門式剛架天橋結構下部混凝土基礎的工程量，也減少了對地下管線的切改，大大降低了工程投資。(二)本發(fā)明在承臺預埋板下焊接剪力板和剪力鋼筋，確保了鋼墩柱底傳下來的各向反力有效的擴散，避免了應力集中造成混凝土承臺中的混凝土抗壓破壞，同時確保了鋼墩柱反力更有效可靠的傳遞到混凝土承臺，再傳遞到樁基礎。(三)本發(fā)明中活動鉸支座的銷軸采用40Cr材料，鉸軸和配套的螺母進行調質處理后方可使用，關鍵節(jié)點采用強度高、韌性好的材料，從而保證了結構的耐久性。(四)本發(fā)明的承臺預埋鋼板、剪力板、剪力筋均在工廠預制完成，柱底鋼板、加勁肋板、活動鉸頂板、活動鉸底板、耳板式上肋板以及耳板式下肋板也在工廠加工預制完成，既保證了結構質量，同時構造簡單，制作安裝方便。(五)本發(fā)明的承臺預埋鋼板上開設有兩個矩形孔，保證了承臺預埋鋼板下范圍的承臺混凝土澆筑密實，從而保證整體結構受力安全。綜上所述，本發(fā)明結構簡單、傳力可靠、耐久性好、減少工程投資，可使結構設計、施工和應用更趨合理，并在結構全壽命周期內具有較強的綜合經(jīng)濟指標，成為人行天橋門式剛架結構中重要組成構件的前景廣闊。


圖I是本發(fā)明所提供的鋼墩柱與承臺鉸接結構的順橋向剖面圖；圖2是本發(fā)明所提供的鋼墩柱與承臺鉸接構造的橫橋向剖面圖；圖3是圖I的A-A剖面圖4是圖I的B-B剖面圖；圖中1，柱底鋼板；2，活動鉸頂板；3，耳板式上肋板；4，耳板式下肋板；5，活動鉸底板；6，承臺預埋鋼板；7，銷軸；8，鋼墩柱；9，加勁肋板；10，混凝土承臺；11，剪力板；12，矩形孔。
具體實施例方式為能進一歩了解本發(fā)明的發(fā)明內容、特點及效果，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下采用ー側固結一側鉸接的整體門式剛架天橋結構形式，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的簡支鋼箱梁天橋結構，可以顯著提高天橋上部結構豎向振動基頻，避免共振 ，大大降低梁高，提升景觀效果。ー側的鋼墩柱與承臺鉸接結構，作為門式剛架天橋結構中鋼墩柱結構和混凝土承臺之間的重要連接構件，需可靠地將上部結構的所有內力傳遞到承臺。如圖I至圖4所示，本實施例披露了一種門式剛架天橋鋼墩柱與承臺鉸接結構，主要包括鋼墩柱8、柱底鋼板I、混凝土承臺10、承臺預埋鋼板6、剪力板11、剪力筋、活動鉸支座以及活動鉸頂板2、活動鉸底板5等。鋼墩柱8底部焊接有柱底鋼板1，鋼墩柱I的兩側與柱底鋼板I之間分別焊接有三塊加勁肋板9?；炷脸信_10頂面設置有承臺預埋鋼板6，承臺預埋鋼板6的頂面與混凝土承臺4頂面齊平。承臺預埋鋼板6上開設有兩個矩形孔12，以保證承臺預埋鋼板6下范圍的承臺混凝土燒筑密實。柱底鋼板I與承臺預埋鋼板6之間設置有活動鉸支座，并且每套活動鉸支座對應于鋼墩柱8每條腹板的位置設置。每套活動鉸支座包括多道耳板式肋板，活動鉸支座以及其中耳板式肋板的數(shù)量根據(jù)設計剪カ計算確定。如圖I所示，本實施例中設置三套活動鉸支座，每ー套活動鉸支座包括三塊耳板式上肋板3和四塊耳板式下肋板4，每兩塊耳板式下肋板4之間通過銷軸7連接有一塊耳板式上肋板3，以保證活動鉸支座的穩(wěn)定性。耳板式上肋板3、耳板式下肋板4以及銷軸7應嚴格按照設計要求的精度和公差進行加工和安裝，保證安裝完成后，耳板式上肋板3和耳板式下肋板4可以沿銷軸7自由轉動，銷軸7材料選用40Cr?；顒鱼q支座安裝完成后，在銷軸7及耳板式上肋板3、耳板式下肋板4之間涂黃油，以免銹蝕影響轉動。每ー套活動鉸支座中的三個耳板式上肋板3頂部共同焊接于一塊活動鉸頂板2，活動鉸頂板2再與柱底鋼板I焊接。每ー套活動鉸支座中的四個耳板式下肋板4底部共同焊接于一塊活動鉸底板5，活動鉸底板5再與承臺預埋鋼板6焊接。應通過調整焊接エ藝，確?；顒鱼q支座與活動鉸頂板2、活動鉸底板5的Q345qD鋼材的焊縫質量，焊縫均要求進行探傷，以保證達到其質量要求。活動鉸支座外部包裝飾采用活板，包裝飾活板上下兩端分別通過螺栓連接在柱底鋼板I和承臺預埋鋼板6上，以方便打開檢查活動鉸支座情況?；顒鱼q支座下方設置有兩塊剪力板11，兩塊剪力板11分別位于兩兩活動鉸支座之間的位置，每塊剪力板11周圍設置有剪カ鋼筋。剪力板11和剪力鋼筋設置在混凝土承臺10中，并與承臺預埋鋼板6焊接在一起。剪力板11的數(shù)量根據(jù)設計剪カ計算確定，其相對于活動鉸支座的分布位置，以確保兩者的合力中心點一致為原則。本實施例的門式剛架天橋結構鋼墩柱與混凝土承臺鉸接構造在施工之前，首先可以采用MIDAS CIVIL2006版軟件對門式剛架天橋結構進行分析計算，內容主要包括恒載、ニ期鋪裝、人群荷載、整體升降溫、滿人荷載、雪荷載、風荷載、地震荷載等，通過分析計算得到鋼墩柱與混凝土承臺鉸接構造節(jié)點最不利荷載組合值。其中，群樁基礎對上部結構的弾性支撐作用，可按單位力作用下位移相等的原則簡化為彈性支撐。然后根據(jù)各項最不利荷載組合值對鋼墩柱與混凝土承臺鉸接構造的各個構件進行受カ分析，進而確定出保證鋼墩柱I與混凝土承臺4之間實現(xiàn)鉸接的構件尺寸及要求。本實施例中鋼墩柱8的截面高度為1200mm，寬度為1800mm，首先根據(jù)柱底反カ計算橫橋向鋼墩柱8外側需設加勁肋板9的個數(shù)及高度；然后根據(jù)柱底剪力計算耳板式上肋板3的個數(shù)，耳板式下肋板4的個數(shù)為耳板式上肋板3個數(shù)加I ;然后根據(jù)分析計算鉸接處的拉壓彎剪各項受力，以及疲勞應力，來確定軸銷7的直徑大小和長度；然后同理根據(jù)分析計算的承臺頂反カ結果，確定剪力板11、剪力鋼筋的尺寸和數(shù)量。
涉及的所有焊接構件均在エ廠加工完成，在現(xiàn)場定位后進行澆注混凝土，混凝土需保證燒注質量。一、施工準備在エ廠根據(jù)設計預制柱底鋼板I、活動鉸頂板2、耳板式上肋板3、耳板式下肋板4、活動鉸底板5、承臺預埋鋼板6、銷軸7、鋼墩柱8、加勁肋板9、剪力板11以及剪カ鋼筋，并完成活動鉸預埋構件、活動鉸上預制構件與鋼墩柱8、活動鉸下預制構件的焊接工作?；顒鱼q預埋構件包括承臺預埋板6、剪力板11和剪カ鋼筋。活動鉸上預制構件包括柱底鋼板I、加勁肋板9、活動鉸頂板2和耳板式上肋板3?；顒鱼q下預制構件包括活動鉸底板5與耳板式下肋板4。同時由測量人員根據(jù)施工圖紙放出混凝土承臺4的邊線，基坑的幾何尺寸按照混凝土承臺4尺寸外擴80cm進行施放?；铀闹荛_挖排水溝，對角設置兩ロ集水井，內置抽水泵，保證地下水位不高于基坑底。在墊層施工時，在墊層混凝土中預埋4根定位鋼樁。承臺墊層澆筑完畢后，在混凝土承臺4上用墨線彈出承臺預埋鋼板6軸線。ニ、混凝土承臺10底板鋼筋綁扎、焊接底板鋼筋使用鉛絲綁扎，綁扎點按梅花型布置。焊接長度嚴格按規(guī)定不小于5d把握，焊ロ處應敲打干凈，保證混凝土與鋼筋連接緊密。三、鋼墩柱8與活動鉸預埋構件安裝底板鋼筋綁扎與焊接完畢后，安裝活動鉸預埋構件?；顒鱼q預埋構件采用吊車就位千斤頂微調，使之與軸線完全重合，頂面四角高差控制在2mm以內?；顒鱼q預埋構件定位完成后，使之與定位鋼樁焊接牢固。四、混凝土承臺10頂板鋼筋綁扎及支模綁扎承臺頂板鋼筋，與活動鉸預埋構件交叉部分鋼筋施工時盡量避免碰撞預埋件，防止其產生位移。鋼筋工程完成后再次校正預埋件的位置及高程，確認無誤后，用鋼絲索進行加固，防止在澆筑混凝土時產生變位。五、混凝土承臺10混凝土澆筑與養(yǎng)護混凝土承臺10結構的混凝土強度等級為C30，混凝土澆筑采用泵車澆筑，用插入式振搗器進行振搗，混凝土分層建筑分層振搗，每層澆筑厚度不得大于500mm。振搗器間距40cm插一次棒，振搗時間20s左右，直至無氣泡為止，不得過振和漏振。振搗上ー層時，振搗器應插入下面ー層混凝土內，保證上下兩層混凝土能很好的結合?；炷翝仓葷仓顒鱼q預埋構件周邊及承臺預埋鋼板6下方，使混凝土由此處向外擴散，防止此處漏空和混凝土離析，同時應加強振搗，確保其密實度?；炷翝仓戤吅?，用木抹子和鐵抹子三次收漿抹面，保證混凝土承臺4表面平整。用土工布覆蓋，勤灑水，同時外罩塑料薄膜保溫保濕養(yǎng)護，避免混凝土承臺4表面出現(xiàn)收縮裂縫?；炷琉B(yǎng)護7天后，可拆除模板。六、活動鉸支座的安裝現(xiàn)場焊接承臺預埋鋼板6和活動鉸底板5，目的是消除主梁加工誤差和活動鉸預埋構件施工誤差。為了定位準確和施工方便，在柱底鋼板I的底面，即活動鉸支座外側焊接四塊臨時支撐板，起到臨時支撐鋼墩柱8荷載和方便微調鋼墩柱8的作用。待主梁定位安裝之后，現(xiàn)場安裝軸銷7，緊固螺栓。隨焊接承臺頂預埋板6和活動鉸底板5的焊縫順序依 次拆除支撐板。最后對活動鉸支座及焊縫進行防銹處理和油漆噴涂，加封封板。盡管上面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗g和權利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種門式剛架天橋鋼墩柱與承臺鉸接結構，包括鋼墩柱和混凝土承臺，其特征在于，所述鋼墩柱底部設置有柱底鋼板，所述柱底鋼板與所述鋼墩柱之間焊接有加勁肋板；所述混凝土承臺頂面設置有開孔的承臺預埋鋼板，所述承臺預埋鋼板底面連接有設置于所述混凝土承臺中的剪力板，所述剪力板周圍設置有連接于所述承臺預埋鋼板的剪力鋼筋；所述柱底鋼板與所述承臺預埋鋼板之間設置有活動鉸支座，所述活動鉸支座的數(shù)量與所述鋼墩柱的腹板數(shù)相同，每一套所述活動鉸支座包括通過銷軸連接的耳板式上肋板和耳板式下肋板，所述耳板式下肋板的數(shù)量比所述耳板式上肋板的數(shù)量多一塊，所述耳板式上肋板和所述耳板式下肋板間隔設置，每一套所述活動鉸支座中的所有所述耳板式上肋板通過活動鉸頂板與所述柱底鋼板連接，每一套所述活動鉸支座中的所有所述耳板式下肋板通過活動鉸底板與所述承臺預埋鋼板連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種門式剛架天橋鋼墩柱與承臺鉸接結構，其特征在于，所述活動鉸支座位于所述鋼墩柱的腹板的正下方。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種門式剛架天橋鋼墩柱與承臺鉸接結構，其特征在于，所述剪力板位于所述活動鉸支座的正下方。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種門式剛架天橋鋼墩柱與承臺鉸接結構，其特征在于，所述承臺預埋鋼板設置有兩個矩形孔。
5.一種如權利要求I所述門式剛架天橋鋼墩柱與承臺鉸接結構的施工方法，其特征在于，包括如下步驟 a.預制柱底鋼板、活動鉸頂板、耳板式上肋板、耳板式下肋板、活動鉸底板、承臺預埋鋼板、銷軸、鋼墩柱、加勁肋板、剪力板以及剪力鋼筋，并完成活動鉸預埋構件、活動鉸上預制構件與鋼墩柱、活動鉸下預制構件的焊接工作； 其中，活動鉸預埋構件包括承臺預埋板、剪力板和剪力鋼筋；活動鉸上預制構件包括柱底鋼板、加勁肋板、活動鉸頂板和耳板式上肋板；活動鉸下預制構件包括活動鉸底板與耳板式下肋板； b.混凝土承臺邊線放樣，混凝土承臺墊層施工，同時預埋定位鋼樁； c.進行混凝土承臺底板鋼筋綁扎與焊接； d.安裝活動鉸預埋構件，采用吊車就位千斤頂微調定位，定位完成后使之與定位鋼樁焊接牢固； e.混凝土承臺頂板鋼筋綁扎及支模，并再次校正活動鉸預埋構件的位置及高程，確認無誤后進行加固； f.混凝土承臺混凝土澆筑與養(yǎng)護； g.現(xiàn)場焊接承臺預埋鋼板和活動鉸下預制構件； h.在柱底鋼板的底面，即活動鉸支座外側焊接四塊臨時支撐板； i.待主梁定位安裝之后，在活動鉸上預制構件和活動鉸下預制構件之間現(xiàn)場安裝軸銷，緊固螺栓，隨焊接承臺頂預埋板和活動鉸底板的焊縫順序依次拆除支撐板； j.對活動鉸支座及焊縫進行防銹處理和油漆噴涂，加封封板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種門式剛架天橋鋼墩柱與承臺鉸接結構及其施工方法，鋼墩柱底部設置有柱底鋼板，柱底鋼板與鋼墩柱之間焊接有加勁肋板；混凝土承臺頂面設置有承臺預埋鋼板，承臺預埋鋼板底面連接有設置于混凝土承臺中的剪力板和剪力鋼筋；柱底鋼板與承臺預埋鋼板之間設置有活動鉸支座，每一套活動鉸支座包括通過銷軸連接并且間隔設置的耳板式上肋板和耳板式下肋板，耳板式上肋板通過活動鉸頂板與柱底鋼板連接，耳板式下肋板通過活動鉸底板與承臺預埋鋼板連接。本發(fā)明結構簡單、制造方便、受力合理，能夠為新型的門式剛架天橋結構安全可靠地傳遞計算荷載產生的內力和變形，從而使門式剛架天橋結構的梁高降低，提升景觀效果，減少工程投資。
文檔編號E02D27/14GK102808375SQ201210333488
公開日2012年12月5日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權日2012年9月11日
發(fā)明者劉旭鍇, 曹景, 周莉, 張洪海, 唐穎, 劉志才, 盛育棟, 駱春雨, 陳宏 , 白玉川 申請人:天津市市政工程設計研究院