CN102864737B - 门式刚架天桥结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种门式刚架天桥结构及其施工方法，主梁两端分别支撑于一号墩柱和二号墩柱，主梁和一号墩柱、主梁和二号墩柱固结，一号墩柱与一号混凝土承台连接处为固结构造，二号墩柱与二号混凝土承台连接处为铰接构造；本发明的门式刚架天桥结构高跨比达1/28～1/35，属于典型的超薄梁，大大突破了简支钢箱梁人行天桥1/20～1/22左右的常规高跨比，满足了城市人行天桥的景观要求；大大提高了天桥结构的基频，使行人感觉更为安全、稳定、舒适。本发明的门式刚架天桥结构构造简单、传力可靠，具有良好地抗疲劳性能、耐久性好，减少工程投资，可使结构设计、施工和应用更趋合理，并使结构在全寿命周期内具有较强的综合经济指标，应用前景广阔。

Description

门式刚架天桥结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程的桥梁结构，具体的说，是涉及一种天桥结构及其施工方法。

背景技术

人行天桥是城市景观的重要组成部分，在满足人行交通功能的基础上，逐渐向结构轻巧、造型独特、跨度较大、承载力高、安装便利的综合性要求迈进，钢结构已逐步取代混凝土成为人行天桥的主要材料。目前的人行天桥大多采用简支钢箱梁的结构形式。

根据城市人行天桥与人行地道设计规范（CJJ69-95），当简支钢箱梁的人行天桥主跨跨径较大时，梁高也需随之增大。例如当主跨跨径为50m时，要使结构竖向振动基频满足规范中大于3Hz的要求，梁高至少要达到2.3m。而采用如此大的梁高，会带来一系列弊端：结构厚重、景观效果不佳；在满足桥下5米净空的前提下，天桥需设置的台阶阶数增加，不够人性化。

发明内容

本发明要解决的是现有简支钢箱梁天桥结构存在的技术问题，提供一种门式刚架天桥结构及其施工方法，其结构简单、施工方便、受力合理，能够安全可靠地传递计算荷载产生的内力和变形，从而使天桥梁高降低，提升景观效果，减少工程投资。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种门式刚架天桥结构，包括主梁，所述主梁两端分别支撑于一号墩柱和二号墩柱，所述一号墩柱底部连接一号混凝土承台，所述二号墩柱底部连接二号混凝土承台，所述主梁和所述一号墩柱、所述主梁和所述二号墩柱固结，所述一号墩柱与所述一号混凝土承台连接处为固结构造，所述二号墩柱与所述二号混凝土承台连接处为铰接构造；

所述主梁和所述一号墩柱的固结形式为所述墩柱顶部穿入所述主梁，所述一号墩柱的侧腹板与所述主梁的顶板焊接，所述一号墩柱的边腹板与所述主梁的腹板预制为整体板，所述一号墩柱的中腹板、侧腹板和边腹板上焊接有均布在所述一号墩柱内的第一加劲肋板，所述第一加劲肋板顶端延伸至所述主梁的顶板并与其焊接；

所述主梁和所述二号墩柱的固结形式为所述墩柱顶部穿入所述主梁，所述二号墩柱的侧腹板与所述主梁的顶板焊接，所述二号墩柱的边腹板与所述主梁的腹板预制为整体板，所述二号墩柱的中腹板、侧腹板和边腹板上焊接有均布在所述二号墩柱内的第一加劲肋板，所述第一加劲肋板顶端延伸至所述主梁的顶板并与其焊接；

所述一号墩柱与所述一号混凝土承台的固结构造包括所述一号墩柱底部埋入所述一号混凝土承台中，所述一号墩柱底端设置有中部开孔的柱脚预埋板，所述柱脚预埋板与所述一号墩柱之间设置有第二加劲肋板，所述一号墩柱内设置有中部开孔的上预埋板，所述上预埋板的顶面与所述一号混凝土承台顶面齐平，所述一号墩柱内填充有柱内混凝土，所述柱内混凝土顶面高于所述一号混凝土承台顶面，所述一号墩柱侧壁焊接有设置在所述一号混凝土承台与所述柱内混凝土中的剪力钉；

所述二号墩柱与所述二号混凝土承台的铰接构造包括所述二号墩柱底部设置有柱底钢板，所述柱底钢板与所述二号墩柱之间焊接有第三加劲肋板；所述二号混凝土承台顶面设置有开孔的承台预埋钢板，所述承台预埋钢板底面连接有设置于所述二号混凝土承台中的剪力板，所述剪力板周围设置有连接于所述承台预埋钢板的剪力钢筋；所述柱底钢板与所述承台预埋钢板之间设置有活动铰支座，所述活动铰支座的数量与所述二号墩柱的腹板数相同，每一套所述活动铰支座包括通过销轴连接的耳板式上肋板和耳板式下肋板，所述耳板式下肋板的数量比所述耳板式上肋板的数量多一块，所述耳板式上肋板和所述耳板式下肋板间隔设置，每一套所述活动铰支座中的所有所述耳板式上肋板通过活动铰顶板与所述柱底钢板连接，每一套所述活动铰支座中的所有所述耳板式下肋板通过活动铰底板与所述承台预埋钢板连接。

所述一号墩柱与所述一号混凝土承台的固结构造中，所述一号墩柱底部埋入所述一号混凝土承台中的深度为所述一号墩柱截面高度的2.0～2.5倍。

所述一号墩柱与所述一号混凝土承台的固结构造中，所述柱内混凝土顶面高于所述混凝土承台顶面的高度为所述一号墩柱截面高度的1.0～1.5倍。

所述一号墩柱与所述一号混凝土承台的固结构造中，所述柱脚预埋板外边长大于所述一号墩柱的横截面外边长的长度为所述一号墩柱截面高度的1.0～1.5倍。

所述一号墩柱与所述一号混凝土承台的固结构造中，所述柱内混凝土采用微膨胀混凝土。

所述二号墩柱与所述二号混凝土承台的铰接构造中，所述活动铰支座位于所述二号墩柱的腹板的正下方。

所述二号墩柱与所述二号混凝土承台的铰接构造中，所述剪力板位于所述活动铰支座的正下方。

所述二号墩柱与所述二号混凝土承台的铰接构造中，所述承台预埋钢板设置有两个矩形孔。

一种上述门式刚架天桥结构的施工方法，包括如下步骤：

（一）、工厂预制：预制主梁、一号墩柱、二号墩柱；

在一号墩柱上完成上预埋板以及剪力钉的焊接施工；

预制柱底钢板、活动铰顶板、耳板式上肋板、耳板式下肋板、活动铰底板、承台预埋钢板、销轴、二号墩柱、加劲肋板、剪力板以及剪力钢筋，并完成活动铰预埋构件、活动铰上预制构件与二号墩柱、活动铰下预制构件的焊接工作；

活动铰预埋构件包括承台预埋板、剪力板和剪力钢筋；

活动铰上预制构件包括柱底钢板、加劲肋板、活动铰顶板和耳板式上肋板；

活动铰下预制构件包括活动铰底板与耳板式下肋板；

（二）、现场施工前期工作

在现场放线打桩，完成桩基施工，一号混凝土承台和二号混凝土承台边线放样，开挖基坑；

（三）、现场主体结构施工

1）一号墩柱与一号混凝土承台固结施工：

a．一号混凝土承台边线放样，一号混凝土承台垫层施工；

b．进行一号混凝土承台底板钢筋绑扎与焊接；

c．在一号墩柱底端安装柱脚预埋板，柱脚预埋板四周焊接加劲肋板；

d．浇筑柱脚预埋板以下混凝土；

e．混凝土达到设计强度的80%以上时，吊装一号墩柱并与柱脚预埋板焊接牢固；安装时控制一号墩柱的定位准确及垂直度；

f．绑扎及焊接一号混凝土承台钢筋并与一号墩柱连接，浇筑一号混凝土承台；

g．混凝土浇筑完毕并养护结束后，浇注柱内混凝土至设计高度；

2）二号墩柱与二号混凝土承台铰接施工：

a．二号混凝土承台边线放样，二号混凝土承台垫层施工，同时预埋定位钢桩；

b．进行二号混凝土承台底板钢筋绑扎与焊接；

c．安装活动铰预埋构件，采用吊车就位千斤顶微调定位，定位完成后使之与定位钢桩焊接牢固；

d．二号混凝土承台顶板钢筋绑扎及支模，并再次校正活动铰预埋构件的位置及高程，确认无误后进行加固；

e．二号混凝土承台混凝土浇筑与养护；

f．现场焊接承台预埋钢板和活动铰下预制构件；

g．在柱底钢板的底面，即活动铰支座外侧焊接四块临时支撑板；

3）主梁吊装

主梁箱梁在安装前，对一号墩柱、二号墩柱的高程和轴心校核无误后进行吊装或安装，边吊装边进行测量。

主梁吊装到位、安装，搭设临时支架，通过起吊机将在工厂加工完成的主梁吊装完成。在临时墩柱上完成结构缝焊接。

4）一号墩柱、二号墩柱与主梁固结

主梁定位准确后，先完成固结侧的一号墩柱与主梁的固结焊缝，然后完成铰接侧的二号墩柱与主梁的固结焊缝。

5）切除临时定位钢板，形成门式刚架天桥结构体系

待主梁定位安装之后，在活动铰上预制构件和活动铰下预制构件之间现场安装轴销，紧固螺栓，随焊接承台顶预埋板和活动铰底板的焊缝顺序依次拆除支撑板；对活动铰支座及焊缝进行防锈处理和油漆喷涂，加封封板。

本发明的有益效果是：

（一）本发明的门式刚架天桥结构高跨比达1/28～1/35，属于典型的超薄梁，大大突破了简支钢箱梁人行天桥1/20～1/22左右的常规高跨比，满足了城市人行天桥的景观要求。

（二）本发明采用墩梁固结，取消了支座，大大提高了天桥结构的基频，使行人感觉更为安全、稳定、舒适。

（三）本发明的主梁和一号墩柱、二号墩柱固结处的角隅节点受力复杂，是整个天桥结构的关键部位，为了保证传力可靠，采用柱穿梁的方法整体制作，防止了焊缝疲劳撕裂。

（四）本发明一端采用一号墩柱与一号混凝土承台固结构造，能够将新型的门式刚架天桥结构中固结侧一号墩柱由于各种计算荷载产生的内力和位移安全可靠地传递给一号混凝土承台，再由一号混凝土承台传递给桩基础，保证了整体门式刚架天桥结构一侧一号墩柱柱底固结的计算模式与实际受力模式的一致性，从而达到了降低天桥结构的自振频率，降低主梁梁高的目的，最终保证了天桥结构的可靠性，同时大大的减少了上部钢结构工程量的投入，降低了工程投资。

（五）本发明一端采用二号墩柱与二号混凝土承台铰接构造，采用只能沿横桥向销轴转动的线性铰，保证横桥向的整体刚度，即仅释放顺桥向的转动，保证横桥向的整体刚度；由于释放了温度力产生的弯矩，减小结构受力，使结构更加合理、安全，从而减少了下部混凝土基础的工程量，也减少了对地下管线的切改，大大降低了工程投资。

综上所述，本发明结构简单、传力可靠，具有良好地抗疲劳性能、耐久性好，减少工程投资，可使结构设计、施工和应用更趋合理，并使结构在全寿命周期内具有较强的综合经济指标，应用前景广阔。

附图说明

图1是本发明所提供的门式刚架天桥结构的结构示意图；

图2是图1的A-A剖面图；

图3是图1的B-B剖面图；

图4是主梁和一号墩柱固结节点的结构示意图；

图5是图3的C-C剖面图；

图6是图3的D-D剖面图；

图7是图3中整体板的结构示意图；

图8是一号墩柱与一号混凝土承台固结构造的横桥向剖面图；

图9是一号墩柱与一号混凝土承台固结构造的顺桥向剖面图；

图10是一号墩柱与一号混凝土承台固结构造的水平剖面图；

图11是二号墩柱与二号混凝土承台铰接构造的顺桥向剖面图；

图12是二号墩柱与二号混凝土承台铰接构造的横桥向剖面图；

图13是图11的E-E剖面图；

图14是图11的F-F剖面图。

图中：1，主梁；2-1，一号墩柱；2-2，二号墩柱；3-1，一号混凝土承台；3-2，二号混凝土承台；4，整体板；5，墩柱侧腹板；6，第一加劲肋板；7，墩柱中腹板；8，主梁顶板；9，柱内混凝土；10，上预埋板；11，构造钢筋；12，第二加劲肋板；13，柱脚预埋板；14，剪力钉；15，柱底钢板；16，活动铰顶板；17，耳板式上肋板；18，耳板式下肋板；19，活动铰底板；20，承台预埋钢板；21，销轴；22，第三加劲肋板；23，剪力板；24，矩形孔。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1至图3所示，本实施例披露了一种门式刚架天桥结构，一号墩柱2-1和二号墩柱2-2顶部分别插入主梁1结构中与主梁1成为整体，保证主梁1和一号墩柱2-1、二号墩柱2-2的固结受力模式；主梁1一端的一号墩柱2-1与一号混凝土承台3-1为固结构造，主梁1另一端的二号墩柱2-2与二号混凝土承台3-2为铰接构造；采用一侧固结一侧铰接的整体门式刚架天桥结构形式，代替传统的简支钢箱梁天桥结构，可以显著提高天桥上部结构竖向振动基频，避免共振，大大降低梁高，提升景观效果。

如图4至图6所示，主梁1和一号墩柱2-1的固结形式具体为“柱穿梁”结构，主梁1底板开孔，一号墩柱2-1顶部从中穿入主梁1，墩柱侧腹板5与主梁顶板8焊接。墩柱边腹板与主梁腹板预制为一块整体板4，如图7所示，目的是保证主梁腹板受力直接传递到墩柱腹板。一号墩柱2-1周边焊接有一圈第一加劲肋板6，多个第一加劲肋板6分别焊接于墩柱中腹板7、墩柱侧腹板5以及墩柱边腹板内侧；第一加劲肋板6顶端一直延伸至主梁顶板8并与其焊接，用于实现一号墩柱2-1与主梁1可靠固结，保证一号墩柱2-1与主梁1之间的受力可靠传递。主梁1和二号墩柱2-2的固结形式同样为上述的“柱穿梁”结构，在此不再赘述。

一号墩柱2-1与一号混凝土承台3-1固结构造，作为门式刚架天桥结构中一号墩柱2-1结构和混凝土承台3-1之间的重要连接构件，需可靠地将上部结构的所有内力传递到混凝土承台3-1。

如图8至图10所示，一号墩柱2-1与一号混凝土承台3-1固结构造，包括一号墩柱2-1、一号混凝土承台3-1、上预埋板10、柱脚预埋板13、第二加劲肋板12、剪力钉14以及柱内混凝土9。

一号墩柱2-1底部埋入一号混凝土承台3-1中，埋入深度为一号墩柱2-1截面高度的2.0～2.5倍。在一号混凝土承台3-1中的一号墩柱2-1外围绑扎有连接成网状的构造钢筋11。其中，一号墩柱2-1的截面高度是指一号墩柱2-1截面顺桥向的长度。

一号墩柱2-1内灌注填充有柱内混凝土9，柱内混凝土9的材料为微膨胀C30细石混凝土，并且柱内混凝土9在一号墩柱2-1内延伸到一定高度，使柱内混凝土9的顶面高于一号混凝土承台3-1的顶面，高出的高度为一号墩柱2-1截面高度的1.0～1.5倍，以避免应力集中，达到应力扩散的目的。

一号墩柱2-1的底部设置有20mm厚的钢板作为柱脚预埋板13，保证一号墩柱2-1柱底钢板应力均匀扩散。柱脚预埋板13的外边长大于一号墩柱2-1的横截面外边长，其差值为一号墩柱2-1截面高度的1.0～1.5倍，以保证柱脚预埋板13的压应力小于一号混凝土承台3-1中混凝土的抗压设计强度。柱脚预埋板13中部开孔，开孔尺寸略小于墩柱2尺寸，只要保证柱脚预埋板13和一号墩柱2-1底预留足够的焊接尺寸即可。柱脚预埋板13的开孔保证了一号墩柱2-1中的柱内混凝土9与一号混凝土承台3-1的连续性，同时避免应力集中，实现应力扩散。

柱脚预埋板13与一号墩柱2-1之间设置有多个第二加劲肋板12，用以支撑和固定一号墩柱2-1，并且增强一号墩柱2-1与一号混凝土承台3-1的锚固强度。

一号墩柱2-1内还设置有上预埋板10，上预埋板10的顶面与一号混凝土承台3-1顶面齐平。上预埋板10开有两个直径为200mm的圆孔，以保证上预埋板10上下柱内混凝土9的连贯性。

一号墩柱2-1的侧壁内外两面均布地焊接有多个Φ22mm的剪力钉14，一号墩柱2-1与一号混凝土承台3-1以及柱内混凝土9通过剪力钉14传力。

另一侧的二号墩柱2-2与二号混凝土承台3-2铰接构造，作为门式刚架天桥结构中二号墩柱2-2结构和二号混凝土承台3-2之间的重要连接构件，需可靠地将上部结构的所有内力传递到二号混凝土承台3-2。

如图11至图14所示，二号墩柱2-2与二号混凝土承台3-2铰接构造，主要包括二号墩柱2-2、柱底钢板15、二号混凝土承台3-2、承台预埋钢板20、剪力板23、剪力筋、活动铰支座以及活动铰顶板16、活动铰底板19等。

二号墩柱2-2底部焊接有柱底钢板15，二号墩柱2-2的两侧与柱底钢板15之间分别焊接有三块第三加劲肋板22。

二号混凝土承台3-2顶面设置有承台预埋钢板20，承台预埋钢板20的顶面与二号混凝土承台3-2顶面齐平。承台预埋钢板20上开设有两个矩形孔24，以保证承台预埋钢板20下范围的承台混凝土浇筑密实。

柱底钢板15与承台预埋钢板20之间设置有活动铰支座，并且每套活动铰支座对应于二号墩柱2-2每条腹板的位置设置。每套活动铰支座包括多道耳板式肋板，活动铰支座以及其中耳板式肋板的数量根据设计剪力计算确定。如图11所示，本实施例中设置三套活动铰支座，每一套活动铰支座包括三块耳板式上肋板17和四块耳板式下肋板18，每两块耳板式下肋板18之间通过销轴21连接有一块耳板式上肋板17，以保证活动铰支座的稳定性。耳板式上肋板17、耳板式下肋板18以及销轴21应严格按照设计要求的精度和公差进行加工和安装，保证安装完成后，耳板式上肋板17和耳板式下肋板18可以沿销轴21自由转动，销轴21材料选用40Cr。活动铰支座安装完成后，在销轴21及耳板式上肋板17、耳板式下肋板18之间涂黄油，以免锈蚀影响转动。

每一套活动铰支座中的三个耳板式上肋板17顶部共同焊接于一块活动铰顶板16，活动铰顶板16再与柱底钢板15焊接。每一套活动铰支座中的四个耳板式下肋板18底部共同焊接于一块活动铰底板19，活动铰底板19再与承台预埋钢板20焊接。应通过调整焊接工艺，确保活动铰支座与活动铰顶板16、活动铰底板19的Q345qD钢材的焊缝质量，焊缝均要求进行探伤，以保证达到其质量要求。

活动铰支座外部包装饰采用活板，包装饰活板上下两端分别通过螺栓连接在柱底钢板15和承台预埋钢板20上，以方便打开检查活动铰支座情况。

活动铰支座下方设置有两块剪力板23，两块剪力板23分别位于两两活动铰支座之间的位置，每块剪力板23周围设置有剪力钢筋。剪力板23和剪力钢筋设置在二号混凝土承台3-2中，并与承台预埋钢板20焊接在一起。剪力板23的数量根据设计剪力计算确定，其相对于活动铰支座的分布位置，以确保两者的合力中心点一致为原则。

本实施例的门式刚架天桥结构在施工之前，首先可以采用MIDAS CIVIL2006版软件对门式刚架天桥结构进行分析计算，内容主要包括恒载、二期铺装、人群荷载、整体升降温、满人荷载、雪荷载、风荷载、地震荷载等，通过分析计算得到最不利荷载组合值。其中，群桩基础对上部结构的弹性支撑作用，可按单位力作用下位移相等的原则简化为弹性支撑。

然后根据各项最不利荷载组合值对各个节点进行受力分析，进而确定出主梁1梁高、一号墩柱2-1和二号墩柱2-2结构构造、一号墩柱2-1、二号墩柱2-2柱顶和主梁1的固结构造、一号墩柱2-1与一号混凝土承台3-1、二号墩柱2-2与二号混凝土承台3-2铰接构造中各构件尺寸及要求。

门式刚架结构构造中，首先根据主梁1的挠度、主梁1应力、结构基频三个方面的计算结果来确定最优梁高；根据应力包络结果确定板厚；根据剪力计算结果设计主梁1内的竖向加劲肋及水平加劲肋；然后根据一号墩柱2-1和二号墩柱2-2应力包络来确定一号墩柱2-1和二号墩柱2-2的截面尺寸及板厚；根据整体计算的墩梁固结角隅处的最大应力包络值分别验算一号墩柱2-1截面、二号墩柱2-2截面和主梁1截面，同时通过构造保证两者在相互传递受力可靠性。

在一号墩柱2-1与一号混凝土承台3-1固结构造中，由于一号墩柱2-1的截面高度为1200mm，首先确定一号墩柱2-1埋入一号混凝土承台3-1中的深度，埋深取值为2500mm；然后根据最不利墩柱轴力，计算确定柱脚预埋板13的尺寸，其外边长大于一号墩柱2-1的横截面外边长650mm，计算确定第二加劲肋板12的个数和厚度，以及第二加劲肋板12与一号墩柱2-1和柱脚预埋板13之间的焊缝高度；然后根据最不利钢墩柱组合弯矩，计算确定柱脚预埋板13的厚度；最后根据一号墩柱2-1的最不利组合轴力，计算所需剪力钉14的个数。

在二号墩柱2-2与二号混凝土承台3-2铰接构造中，由于二号墩柱2-2的截面高度为1200mm，宽度为1800mm，首先根据柱底反力计算横桥向二号墩柱2-2外侧需设第三加劲肋板22的个数及高度；然后根据柱底剪力计算耳板式上肋板17的个数，耳板式下肋板18的个数为耳板式上肋板17个数加1；然后根据分析计算铰接处的拉压弯剪各项受力，以及疲劳应力，来确定轴销21的直径大小和长度；然后同理根据分析计算的承台顶反力结果，确定剪力板23、剪力钢筋的尺寸和数量。

涉及的所有焊接构件均在工厂加工完成，在现场定位后进行浇注混凝土，混凝土需保证浇注质量。

一、工厂预制

在一号混凝土承台3-1和二号混凝土承台3-2浇筑前，在工厂根据设计预制完成主梁1、一号墩柱2-1、二号墩柱2-2、一号墩柱2-1与一号混凝土承台3-1固结构造预埋件及二号墩柱2-2与二号混凝土承台3-2铰接构造预埋件的工作。

1、主梁1、一号墩柱2-1、二号墩柱2-2预制

制造方案：主梁1、一号墩柱2-1、二号墩柱2-2分别进行板件下料，单元件组装焊接，立体单元总装焊接。主梁1制造采取工厂内按照分段、分块方案进行单元制造，钢构件制造采取工厂内按照分块方案进行单元制造，通过公路运输至桥位现场，在现场施工平台上搭设临时墩柱，进行单元组装焊接。

施工流程：a.下料：零件下料采用预加补偿量一次下料的工艺方案。所有零件下料采用数控精密切割，坡口在专用平台上切割完成。b.主梁1单元制作工序流程：板材表面、数控切割、接料、矫正、数控切割、划线、标识。c.一号墩柱2-1、二号墩柱2-2柱单元制造工序流程：胎架、下料、矫正、组装、焊接、矫正、标识。d、涂装工艺流程：表面清理、清洗油污、喷砂除锈、涂装底漆、涂装中间漆、涂装面漆、成桥后面漆涂装。

注意事项：所有焊缝均应进行外观检查，焊缝外观应无肉眼可见的缺陷。所有厂内接板焊缝均为全熔透焊缝，质量等级符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）5.2.4的一级焊缝质量要求。所有钢构件在现场焊接或栓接部位均应预留一定范围不涂装，待构件安装完成后，再按设计要求进行现场涂装。主梁1各单元板件的接料对接焊缝为全熔透一级焊缝。

2、一号墩柱2-1与一号混凝土承台3-1固结构件的预制

在工厂根据设计在一号墩柱2-1上完成上预埋板10以及剪力钉14的焊接施工。

3、二号墩柱2-2与二号混凝土承台3-2铰接构件的预制

铰接构件的预制包括：柱底钢板15、活动铰顶板16、耳板式上肋板17、耳板式下肋板18、活动铰底板19、承台预埋钢板20、销轴21、二号墩柱2-2、加劲肋板23、剪力板25以及剪力钢筋，并完成活动铰预埋构件、活动铰上预制构件与二号墩柱2-2、活动铰下预制构件的焊接工作。活动铰预埋构件包括承台预埋板20、剪力板23和剪力钢筋。活动铰上预制构件包括柱底钢板15、加劲肋板23、活动铰顶板16和耳板式上肋板17。活动铰下预制构件包括活动铰底板19与耳板式下肋板18。

二、现场施工前期工作

同期，在现场放线打桩，完成桩基施工，一号混凝土承台3-1和二号混凝土承台3-2边线放样，开挖基坑。

（1）桩位放线工作必须准确，所以本工程采用全站仪定位并在每棵桩1.5m范围内中心十字线上钉四棵控制桩，以控制桩位中心偏差。

（2）钻孔灌注桩的施工程序为：场地准备、测量定位放线、埋设护筒、准备粘土、钻机进场定位、钻孔、清孔、检孔、安装钢筋骨架、准备灌注设备、安装灌注设备、准备水下混凝土、灌注水下混凝土、拆除灌注设备、混凝土养护、挖土截桩头、检验灌注桩。

（3）承台土方开挖尽可能采用人工挖掘。埋置较深的承台，用挖掘机挖土，人工修整，开挖断面要大于承台断面、工作面便于操作。承台底模用砼垫层，基底开挖后，原土夯实、整平后浇砼垫层。承台侧模板，采用7夹胶合板模板，每块模板面积不小于2.0m²，模板支撑间距0.6m并设螺杆对拉。为保证砼保护层均匀，模板与钢筋间埋设同厚度的保护层垫块。

三、现场主体结构施工

1、一号墩柱2-1与一号混凝土承台3-1固结施工

（1）由测量人员根据施工图纸放出一号混凝土承台3-1的边线，基坑的几何尺寸按照一号混凝土承台3-1尺寸外扩80cm进行施放。基坑四周开挖排水沟，对角设置两口集水井，内置抽水泵，保证地下水位不高于基坑底。在垫层施工时，在垫层混凝土中预埋10根预埋板定位钢筋。承台垫层浇筑完毕后，在一号混凝土承台3-1上放出承台中轴线，用墨线弹出承台四边线，及柱脚预埋板13四角边线

（2）一号混凝土承台3-1底板钢筋绑扎与焊接

底板钢筋使用铅丝绑扎，绑扎点按梅花型布置。主筋焊接及短柱钢筋遇到一号墩柱2-1处截断与一号墩柱2-1焊接时，均采用双面焊接，焊接长度严格按规定不小于5d把握，焊口处应敲打干净，保证混凝土与钢筋连接紧密。

（3）一号墩柱2-1柱脚预埋板13的安装

底板钢筋绑扎与焊接完毕后，安装柱脚预埋板13。柱脚预埋板13采用20mm厚钢板，并沿四周焊接一圈16个第二加劲肋板12，用以临时支撑和固定一号墩柱2-1，并且增强一号墩柱2-1与一号混凝土承台3-1的锚固强度。柱脚预埋板13底部焊接500mm长、Ф20钢筋20根，焊缝采用双面焊，焊缝长度为5d，焊口处应敲打干净，保证混凝土与钢筋连接紧密，并与承台垫层内预埋的定位钢筋焊接，用以固定柱脚预埋板13。控制柱脚预埋板13的位置及四角高程差在2mm以内。

（4）一号墩柱2-1柱脚预埋板13下混凝土的浇筑

绑扎承台钢筋以及结构钢筋，浇筑柱脚预埋板13以下70cm混凝土，浇筑前应将基底湿润后再浇筑砼。浇筑时应加强振捣，保证密实度，并且严禁触碰柱脚预埋板13的支撑钢筋。采用薄膜覆盖等方法加强混凝土养护。柱脚预埋板13以下混凝土应加强振捣，防止出现漏空和密实度不足现象。

（5）一号墩柱2-1的安装

待混凝土达到设计强度的80%以上时，吊装固定端一号墩柱2-1并与柱脚预埋板13以及构造钢筋焊接牢固。安装时采用两台全站仪和垂准仪控制一号墩柱2-1的定位准确及垂直度。采用横移千斤顶配合吊车进行微调，当满足规范要求后进行焊接。焊接采用对称满焊，焊角尺寸满足设计要求。

（6）一号墩柱2-1与一号混凝土承台3-1固结构造中混凝土部分施工

绑扎及焊接承台钢筋并与一号墩柱2-1可靠的联结。浇筑一号混凝土承台3-1，特别注意一号墩柱2-1根部及周边的混凝土施工质量。接茬处采用凿毛处理及采用高标号砂浆涂刷接茬面。一号混凝土承台3-1结构的混凝土强度等级为C30，混凝土浇筑采用泵车浇筑，用插入式振捣器进行振捣，混凝土分层浇筑、分层振捣，每层浇筑厚度不得大于500mm。振捣器间距40cm插一次棒，振捣时间20s左右，直至无气泡为止，不得过振和漏振。振捣上一层时，振捣器应插入下面一层混凝土内，保证上下两层混凝土能很好的结合。一号墩柱2-1周边应加强振捣，确保其密实度。

混凝土浇筑完毕后，用木抹子和铁抹子三次收浆抹面，保证一号混凝土承台3-1表面平整。上用土工布覆盖，勤洒水，同时外罩塑料薄膜保温保湿养护，避免承台表面出现收缩裂缝。混凝土养护7天后，可拆除模板。

浇注完一号混凝土承台3-1中的混凝土7天后，即可浇注柱内混凝土9，一直浇注到柱内混凝土9的设计高度为止，设计为柱内混凝土9顶面高于一号混凝土承台3-1顶面1200mm。柱内混凝土9采用微膨胀C30细石混凝土，浇注过程中加强振捣，确保柱内混凝土9的密实度。当柱内混凝土9达到设计强度后方可进行主梁的安装施工。

2、二号墩柱2-2与二号混凝土承台3-2铰接施工

（1）由测量人员根据施工图纸放出二号混凝土承台3-2的边线，基坑的几何尺寸按照二号混凝土承台3-2尺寸外扩80cm进行施放。基坑四周开挖排水沟，对角设置两口集水井，内置抽水泵，保证地下水位不高于基坑底。在垫层施工时，在垫层混凝土中预埋4根定位钢桩。承台垫层浇筑完毕后，在二号混凝土承台3-2上用墨线弹出承台预埋钢板20轴线。

（2）二号混凝土承台3-2底板钢筋绑扎、焊接

底板钢筋使用铅丝绑扎，绑扎点按梅花型布置。焊接长度严格按规定不小于5d把握，焊口处应敲打干净，保证混凝土与钢筋连接紧密。

（3）二号墩柱2-2与活动铰预埋构件安装

底板钢筋绑扎与焊接完毕后，安装活动铰预埋构件。活动铰预埋构件采用吊车就位千斤顶微调，使之与轴线完全重合，顶面四角高差控制在2mm以内。活动铰预埋构件定位完成后，使之与定位钢桩焊接牢固。

（4）二号混凝土承台3-2顶板钢筋绑扎及支模

绑扎承台顶板钢筋，与活动铰预埋构件交叉部分钢筋施工时尽量避免碰撞预埋件，防止其产生位移。钢筋工程完成后再次校正预埋件的位置及高程，确认无误后，用钢丝索进行加固，防止在浇筑混凝土时产生变位。

（5）二号混凝土承台3-2混凝土浇筑与养护

二号混凝土承台3-2结构的混凝土强度等级为C30，混凝土浇筑采用泵车浇筑，用插入式振捣器进行振捣，混凝土分层建筑分层振捣，每层浇筑厚度不得大于500mm。振捣器间距40cm插一次棒，振捣时间20s左右，直至无气泡为止，不得过振和漏振。振捣上一层时，振捣器应插入下面一层混凝土内，保证上下两层混凝土能很好的结合。混凝土浇筑应先浇筑活动铰预埋构件周边及承台预埋钢板20下方，使混凝土由此处向外扩散，防止此处漏空和混凝土离析，同时应加强振捣，确保其密实度。混凝土浇筑完毕后，用木抹子和铁抹子三次收浆抹面，保证二号混凝土承台3-2表面平整。用土工布覆盖，勤洒水，同时外罩塑料薄膜保温保湿养护，避免二号混凝土承台3-2表面出现收缩裂缝。混凝土养护7天后，可拆除模板。

（6）活动铰支座的安装

现场焊接承台预埋钢板20和活动铰底板19，目的是消除主梁1加工误差和活动铰预埋构件施工误差。为了定位准确和施工方便，在柱底钢板15的底面，即活动铰支座的外侧焊接四块临时支撑板，起到临时支撑二号墩柱2-2的荷载和方便微调二号墩柱2-2的作用。

3、主梁1吊装

主梁1箱梁在安装前，对一号墩柱2-1、二号墩柱2-2的高程和轴心校核无误后进行吊装或安装，边吊装边进行测量。

安装技术措施：①安装前，对一号墩柱2-1、二号墩柱2-2墩顶高程、中线、间距进行复测，误差在允许偏差内方可进行安装。②在安装过程中，每（吊）安装完一段要对其进行测量，如不符合要求时及时进行校正。③现场接口处的焊接强度采用加补结构等强度焊接。焊口处要清除干净，焊接工艺要合理，对接口处要经超声波探伤合格后方可进行下道工序。④现场焊接完毕后，要对损坏的涂层进行修复，修复前对钢结构表面进行表面处理（清除氧化皮、油污等）涂层要均匀，厚度符合要求。⑤钢梁现场安装偏差要符合设计及有关规范的要求（公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000）

主梁1吊装到位、安装，搭设临时支架，通过起吊机将在工厂加工完成的三节主梁1吊装完成。在临时墩柱上完成结构缝焊接。

4、一号墩柱2-1、二号墩柱2-2与主梁1固结

主梁1定位准确后，先完成固结侧的一号墩柱2-1与主梁1的固结焊缝，然后完成铰接侧的二号墩柱2-2与主梁1的固结焊缝。

5、切除临时定位钢板，形成门式刚架天桥结构体系

待主梁1定位安装之后，现场安装轴销21，紧固螺栓。随焊接承台预埋钢板20和活动铰底板19的焊缝顺序依次拆除支撑板。实现二号墩柱2-2与二号混凝土承台3-2铰接的受力模式。最后对活动铰支座及焊缝进行防锈处理和油漆喷涂，加封封板。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种门式刚架天桥结构，包括主梁，所述主梁两端分别支撑于一号墩柱和二号墩柱，所述一号墩柱底部连接一号混凝土承台，所述二号墩柱底部连接二号混凝土承台，其特征在于，所述主梁和所述一号墩柱、所述主梁和所述二号墩柱固结，所述一号墩柱与所述一号混凝土承台连接处为固结构造，所述二号墩柱与所述二号混凝土承台连接处为铰接构造；

所述主梁和所述一号墩柱的固结形式为所述墩柱顶部穿入所述主梁，所述一号墩柱的侧腹板与所述主梁的顶板焊接，所述一号墩柱的边腹板与所述主梁的腹板预制为整体板，所述一号墩柱的中腹板、侧腹板和边腹板上焊接有均布在所述一号墩柱内的第一加劲肋板，所述第一加劲肋板顶端延伸至所述主梁的顶板并与其焊接；

所述主梁和所述二号墩柱的固结形式为所述墩柱顶部穿入所述主梁，所述二号墩柱的侧腹板与所述主梁的顶板焊接，所述二号墩柱的边腹板与所述主梁的腹板预制为整体板，所述二号墩柱的中腹板、侧腹板和边腹板上焊接有均布在所述二号墩柱内的第一加劲肋板，所述第一加劲肋板顶端延伸至所述主梁的顶板并与其焊接；

所述一号墩柱与所述一号混凝土承台的固结构造包括所述一号墩柱底部埋入所述一号混凝土承台中，所述一号墩柱底端设置有中部开孔的柱脚预埋板，所述柱脚预埋板与所述一号墩柱之间设置有第二加劲肋板，所述一号墩柱内设置有中部开孔的上预埋板，所述上预埋板的顶面与所述一号混凝土承台顶面齐平，所述一号墩柱内填充有柱内混凝土，所述柱内混凝土顶面高于所述一号混凝土承台顶面，所述一号墩柱侧壁焊接有设置在所述一号混凝土承台与所述柱内混凝土中的剪力钉；

所述二号墩柱与所述二号混凝土承台的铰接构造包括所述二号墩柱底部设置有柱底钢板，所述柱底钢板与所述二号墩柱之间焊接有第三加劲肋板；所述二号混凝土承台顶面设置有开孔的承台预埋钢板，所述承台预埋钢板底面连接有设置于所述二号混凝土承台中的剪力板，所述剪力板周围设置有连接于所述承台预埋钢板的剪力钢筋；所述柱底钢板与所述承台预埋钢板之间设置有活动铰支座，所述活动铰支座的数量与所述二号墩柱的腹板数相同，每一套所述活动铰支座包括通过销轴连接的耳板式上肋板和耳板式下肋板，所述耳板式下肋板的数量比所述耳板式上肋板的数量多一块，所述耳板式上肋板和所述耳板式下肋板间隔设置，每一套所述活动铰支座中的所有所述耳板式上肋板通过活动铰顶板与所述柱底钢板连接，每一套所述活动铰支座中的所有所述耳板式下肋板通过活动铰底板与所述承台预埋钢板连接。

2.根据权利要求1所述的一种门式刚架天桥结构，其特征在于，所述一号墩柱与所述一号混凝土承台的固结构造中，所述一号墩柱底部埋入所述一号混凝土承台中的深度为所述一号墩柱截面高度的2.0～2.5倍。

3.根据权利要求1所述的一种门式刚架天桥结构，其特征在于，所述一号墩柱与所述一号混凝土承台的固结构造中，所述柱内混凝土顶面高于所述一号混凝土承台顶面的高度为所述一号墩柱截面高度的1.0～1.5倍。

4.根据权利要求1所述的一种门式刚架天桥结构，其特征在于，所述一号墩柱与所述一号混凝土承台的固结构造中，所述柱脚预埋板外边长大于所述一号墩柱的横截面外边长的长度为所述一号墩柱截面高度的1.0～1.5倍。

5.根据权利要求1所述的一种门式刚架天桥结构，其特征在于，所述一号墩柱与所述一号混凝土承台的固结构造中，所述柱内混凝土采用微膨胀混凝土。

6.根据权利要求1所述的一种门式刚架天桥结构，其特征在于，所述二号墩柱与所述二号混凝土承台的铰接构造中，所述活动铰支座位于所述二号墩柱的腹板的正下方。

7.根据权利要求1所述的一种门式刚架天桥结构，其特征在于，所述二号墩柱与所述二号混凝土承台的铰接构造中，所述剪力板位于所述活动铰支座的正下方。

8.根据权利要求1所述的一种门式刚架天桥结构，其特征在于，所述二号墩柱与所述二号混凝土承台的铰接构造中，所述承台预埋钢板设置有两个矩形孔。

9.一种如权利要求1所述门式刚架天桥结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

(一)、工厂预制：预制主梁、一号墩柱、二号墩柱；

在一号墩柱上完成上预埋板以及剪力钉的焊接施工；

预制柱底钢板、活动铰顶板、耳板式上肋板、耳板式下肋板、活动铰底板、承台预埋钢板、销轴、二号墩柱、第三加劲肋板、剪力板以及剪力钢筋，并完成活动铰预埋构件、活动铰上预制构件与二号墩柱、活动铰下预制构件的焊接工作；

活动铰预埋构件包括承台预埋钢板、剪力板和剪力钢筋；

活动铰上预制构件包括柱底钢板、第三加劲肋板、活动铰顶板和耳板式上肋板；

活动铰下预制构件包括活动铰底板与耳板式下肋板；

(二)、现场施工前期工作

在现场放线打桩，完成桩基施工，一号混凝土承台和二号混凝土承台边线放样，开挖基坑；

(三)、现场主体结构施工

1)一号墩柱与一号混凝土承台固结施工：

a.一号混凝土承台边线放样，一号混凝土承台垫层施工；

b.进行一号混凝土承台底板钢筋绑扎与焊接；

c.在一号墩柱底端安装柱脚预埋板，柱脚预埋板四周焊接第二加劲肋板；

d.浇筑柱脚预埋板以下混凝土；

e.混凝土达到设计强度的80％以上时，吊装一号墩柱并与柱脚预埋板焊接牢固；安装时控制一号墩柱的定位准确及垂直度；

f.绑扎及焊接一号混凝土承台钢筋并与一号墩柱连接，浇筑一号混凝土承台；

g.混凝土浇筑完毕并养护结束后，浇注柱内混凝土至设计高度；

2)二号墩柱与二号混凝土承台铰接施工：

a.二号混凝土承台边线放样，二号混凝土承台垫层施工，同时预埋定位钢桩；

b.进行二号混凝土承台底板钢筋绑扎与焊接；

c.安装活动铰预埋构件，采用吊车就位千斤顶微调定位，定位完成后使之与定位钢桩焊接牢固；

d.二号混凝土承台顶板钢筋绑扎及支模，并再次校正活动铰预埋构件的位置及高程，确认无误后进行加固；

e.二号混凝土承台混凝土浇筑与养护；

f.现场焊接承台预埋钢板和活动铰下预制构件；

g.在柱底钢板的底面，即活动铰支座外侧焊接四块临时定位钢板；

3)主梁吊装

主梁箱梁在安装前，对一号墩柱、二号墩柱的高程和轴心校核无误后进行吊装或安装，边吊装边进行测量；

主梁吊装到位、安装，搭设临时支架，通过起吊机将在工厂加工完成的主梁吊装完成；在临时墩柱上完成结构缝焊接；

4)一号墩柱、二号墩柱与主梁固结

主梁定位准确后，先完成固结侧的一号墩柱与主梁的固结焊缝，然后完成铰接侧的二号墩柱与主梁的固结焊缝；

5)切除临时定位钢板，形成门式刚架天桥结构体系

待主梁定位安装之后，在活动铰上预制构件和活动铰下预制构件之间现场安装轴销，紧固螺栓，随焊接承台预埋钢板和活动铰底板的焊缝顺序依次拆除临时定位钢板；对活动铰支座及焊缝进行防锈处理和油漆喷涂，加封封板。