一种人行景观桥梁减振玻璃护栏结构及施工方法

摘要

本发明公开了一种人行景观桥梁减振玻璃护栏结构及施工方法，包括玻璃夹和护栏玻璃板等，主要通过在护栏玻璃板底端设置U形的下橡胶垫，顶端设置可调节质量的不锈钢扶手，即下橡胶垫的抗剪刚度可选择和扶手的厚度、外形可调节，从而使护栏玻璃板第一阶振型或其他低阶振型的固有频率偏离脉动风荷载最大概率的振动频率一定的安全区间，同时也避免与其他低阶振型的固有频率接近或相同，使人行景观桥梁减振玻璃护栏结构具有可控的减振效果，提高耐久性；同时，根据玻璃结构受脉动风荷载易损的特点，针对性的提出设计计算方法，原理清晰、科学合理、简捷实用。因此，本发明具有构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠、耐久性高等使用优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁施工领域，尤其是指一种人行景观桥梁减振玻璃护栏结构及施工方法。

背景技术

人行景观桥梁相对其它城市桥梁形式，由于其所属环境、使用对象、结构跨度和承载要求的不同，其景观设计需要美学创作和多样造型更出色地表现出艺术与结构相互融合的空间魅力。在人行景观桥梁设计中，护栏的材料和结构是景观设计的重要部位，透明亮晶的钢化玻璃护栏是桥梁设计师十分推崇的一种形式，起到画龙点睛的作用。但现有的人行景观桥梁玻璃护栏采用螺栓或简单的柔性橡胶圈等方法与钢材或混凝土结构进行固定，脆性的玻璃结构稳定性和抗风振能力较差，极易损坏。

发明内容

本发明的发明目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造合理、施工方便、质量可靠、经济节约、抗风振能力强的人行景观桥梁减振玻璃护栏结构及施工方法。

本发明的技术问题通过以下技术方案实现：

一种人行景观桥梁减振玻璃护栏结构，包括桥面边缘缘石上沿纵向依次布置多个凹形的玻璃夹和安装在多个玻璃夹内的多档护栏玻璃板，每个玻璃夹内均嵌入U形的下橡胶垫，每档护栏玻璃板底端均插入该玻璃夹内的下橡胶垫内，且每个下橡胶垫的U形两侧壁均向上延伸并分别向两侧翻折形成两翼，该两翼覆盖在玻璃夹的顶面，所述的下橡胶垫与护栏玻璃板底端相接触的所有间隙内均压入密封胶作粘结牢固。

所述的桥面边缘缘石上沿纵向依次布置多根相同间距的不锈钢护栏柱，每相邻两根护栏柱之间安装多档玻璃护栏板，每相邻两档护栏玻璃板之间、护栏玻璃板与护栏柱之间均预留间隙，所述的多根护栏柱和多档护栏玻璃板的顶部共同安装扶手。

所述的扶手为倒U形扶手，该扶手的倒U形内嵌入倒U形的上橡胶垫，且每档护栏玻璃板顶端均插入该扶手内的上橡胶垫内，所述的上橡胶垫与护栏玻璃板顶端相接触的所有间隙内均压入密封胶作粘结牢固。

所述的人行景观桥梁减振玻璃护栏在使用阶段受力主要有人群推力、基本风荷载和脉动风荷载的作用；所述的扶手共同连接多根护栏柱和多档护栏玻璃板的顶部，且护栏玻璃板底端与下橡胶垫连接、护栏玻璃板顶端与上橡胶垫连接，在脉动风荷载作用下，由护栏柱和扶手的刚度大小建立三个振动力学模型：力学模型Ⅰ—护栏柱和扶手的刚度都较大时，护栏玻璃板为底端和顶端这两端弹性嵌固梁的振动；力学模型Ⅱ—护栏柱刚度较大、扶手刚度中等时，护栏玻璃板为底端嵌固、顶端弹簧支承梁的振动；力学模型Ⅲ—护栏柱刚度和扶手刚度都较小时，护栏玻璃板为底端嵌固、顶端带质量块的悬臂梁的振动；脉动风荷载引起人行景观桥梁减振玻璃护栏的三个振动力学模型计算原理是相同的，由于边界条件的不同，产生的振型不同，对于脉动风荷载振动最为敏感的是力学模型Ⅲ，因此以力学模型Ⅲ为例进行分析，将护栏玻璃板视为底部U形的下橡胶垫

公式一、

护栏玻璃板

公式二、

护栏玻璃板底部

公式三、

护栏玻璃板

上式中

上述系数组成的行列式等于0的特征方程用数值方法求解得到护栏玻璃板

由于低阶振型的固有频率

力学模型Ⅰ和力学模型Ⅱ仅需改变公式一的边界条件，得到类似计算公式；同理，合理选择下橡胶垫的抗剪刚度

公式一～公式三中各符号的意义如下：

所述的下橡胶垫由高强度丁腈橡胶与

所述的扶手为不锈钢材料倒U形截面，护栏玻璃板安装平整顺直后，套入扶手的上橡胶垫内，该上橡胶垫的高度小于扶手的U形槽深度1cm～2cm，且护栏玻璃板的顺直度符合要求后用密封胶粘结密封该1cm～2cm的缺口。

所述的桥面边缘缘石上沿纵向依次布置多个预埋件，每个预埋件上均焊接凹形的玻璃夹，所述的预埋件为预埋在桥面边缘缘石顶面并焊接玻璃夹的钢筋和钢板。

所述的护栏玻璃板为夹胶钢化玻璃，由两层或两层以上普通的浮法玻璃进行钢化处理后复合而成，中间夹层为聚乙烯醇缩丁醛

所述的密封胶为护栏玻璃板与上橡胶垫、下橡胶垫、扶手的粘接和密封材料。

一种人行景观桥梁减振玻璃护栏结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤一、调研检测和设计计算

⑴根据人行景观桥梁建设的地点，调研检测基本风荷载和脉动风荷载即包括脉动风荷载最大概率的振动频率参数，无检测资料参照有关标准规范取值；

⑵拟定人行景观桥梁减振玻璃护栏结构各部件的尺寸和所用材料的技术指标；

⑶由公式一～公式三计算护栏玻璃板第一阶振型的固有频率，通过调整下橡胶垫材料的剪切刚度

⑷根据设计计算结果设计人行景观桥梁减振玻璃护栏结构，包括确定刚性护栏柱的间隔距离和每档护栏玻璃板之间的预留间隙；

步骤二、制作减振玻璃护栏结构部件

根据设计图纸，采购或制作减振玻璃护栏结构部件，质量符合设计要求；

步骤三、安装护栏柱和玻璃夹

⑴清理桥面边缘缘石上的水泥浆液残留，除去预埋件锈蚀；

⑵按设计图纸安装护栏柱，间隔和高度、顺直度符合设计要求；

⑶测量放样玻璃夹与预埋件焊接位置，要求顺直平整；

⑷焊接玻璃夹与预埋件顺直平整牢固；

步骤四、安装护栏玻璃板

⑴在预备放置下橡胶垫的玻璃夹顶部用密封胶枪均匀喷涂一层密封胶；

⑵在玻璃夹内放置下橡胶垫，加压使U型下橡胶垫上部的两翼与玻璃夹顶面粘合；

⑶在下橡胶垫的U形槽内用密封胶枪注入一定体积的密封胶，密封胶注入体积通过试验确定；

⑷小型机械手或人工搬运护栏玻璃板将其底端插入下橡胶垫内，反复挤压使之与密封胶密切粘合，清除多余的溢出密封胶；

⑸将多档护栏玻璃板安装进两个不锈钢的护栏柱之间，检查多档护栏玻璃板的垂直度和顺直度，符合设计要求；

步骤五、安装扶手

⑴扶手内嵌入上橡胶垫，将扶手搬运至多档护栏玻璃板顶部试安装；

⑵再次检测多档护栏玻璃板的垂直度和顺直度，符合设计要求后，将扶手的上橡胶垫内套入多档护栏玻璃板的顶部；

⑶检查扶手两端与护栏柱位置准确后，扶手两端与护栏柱焊接牢固；

⑷用密封胶枪将密封胶注入扶手底面与上橡胶垫之间的缺口，擦拭下滴的密封胶后用单面胶布粘贴开口处，待密封胶固化后清除单面胶布；

步骤六、交工验收

按以上步骤完成全桥减振玻璃护栏结构并检测合格后，提交验收。

与现有技术相比，本发明提供了一种人行景观桥梁减振玻璃护栏结构，它主要通过在护栏玻璃板底端设置U形的下橡胶垫和顶端设置可调节质量的不锈钢扶手，即下橡胶垫的抗剪刚度可选择和扶手的厚度、外形可调节，从而使护栏玻璃板第一阶振型或其他低阶振型的固有频率偏离脉动风荷载最大概率的振动频率一定的安全区间，同时也避免与其他低阶振型的固有频率接近或相同，使人行景观桥梁减振玻璃护栏结构具有可控的减振效果，提高耐久性；同时，根据玻璃结构受脉动风荷载易损的特点，针对性的提出设计计算方法，原理清晰、科学合理、简捷实用，本方法也可使用高层建筑露台、阳台或其他高耸构造物玻璃结构的脉动风荷载的设计计算，应用范围广。因此，本发明是一种构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠、耐久性高的人行景观桥梁减振玻璃护栏结构，其结合相应的施工方法，具有较高的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明的立面结构示意图。

图2为图1中减振玻璃护栏结构的放大图。

图3为减振玻璃护栏结构的振动计算图式。

图4为图1的下橡胶垫振动计算图式。

具体实施方式

下面将按上述附图对本发明实施例再作详细说明。

如图1~图4所示，1.桥面、11.缘石.12.装饰板、2.预埋件、3.玻璃夹、4.密封胶、5.下橡胶垫、51.两翼、6.护栏玻璃板、7.扶手、8.上橡胶垫。

一种人行景观桥梁减振玻璃护栏结构及施工方法，主要涉及一款应用于人行景观桥梁、高层建筑露台、阳台或其他高耸构造物上的减振玻璃护栏结构，而本实施例如图1、图2所示，是以应用于人行景观桥梁上的减振玻璃护栏结构为例进行详细描述，包括桥面1边缘缘石11上沿纵向依次布置多个凹形的玻璃夹3、多根相同间距的不锈钢护栏柱和多档护栏玻璃板6，每相邻两根护栏柱之间安装多档玻璃护栏板6，该多档护栏玻璃板同时也安装在多个玻璃夹3内进行支撑，每相邻两档护栏玻璃板6之间、护栏玻璃板与护栏柱之间均预留间隙，多根护栏柱和多档护栏玻璃板6的顶部需共同安装扶手7。

所述的桥面1是指钢筋混凝土或其他材料制造的人行景观桥梁的桥面，缘石11为位于桥面两侧边缘且高于人行桥面的钢筋混凝土界石，可作为安装护栏玻璃板的基础，桥面1外沿悬挂出装饰板12为精制石材薄板，可作为人行景观桥梁桥面缘石的装饰部件，遮盖缘石11、预埋件2和部分玻璃夹3。

所述的预埋件2在桥面边缘缘石11上沿纵向依次布置有多个，该预埋件2的数量与玻璃夹3的数量相同，且每个预埋件2上均对应焊接有玻璃夹3，具体是由预埋在桥面1边缘缘石11顶面并焊接玻璃夹3的钢筋和钢板等部件构成。

所述的护栏玻璃板6为夹胶钢化玻璃，是两层或两层以上普通的浮法玻璃进行钢化处理后复合而成，中间夹层为聚乙烯醇缩丁醛

同时，每个玻璃夹3与护栏玻璃板6的安装结构为：每个玻璃夹3内均嵌入U形的下橡胶垫5，每档护栏玻璃板6底端均插入该玻璃夹3内的下橡胶垫5内，且每个下橡胶垫5的U形两侧壁均向上延伸并分别向两侧翻折形成两翼51，该两翼覆盖在玻璃夹3的顶面，而下橡胶垫5与护栏玻璃板6底端相接触的所有间隙内均压入密封胶4作粘结牢固。

其中，下橡胶垫5是由高强度丁腈橡胶与

所述间隙内压入密封胶4是指下橡胶垫5的U形槽内先注入密封胶再插进护栏玻璃板6底端，使之紧密粘合固结，而下橡胶垫5的U形槽宽度比护栏玻璃板6的宽度大2mm～3mm并作为密封胶的粘结间隙，U形槽深度比护栏玻璃板6的嵌入高度大2mm～3mm也作为密封胶的粘结间隙。

所述的扶手7为不锈钢材料的倒U形截面扶手，待护栏玻璃板6安装平整顺直后，该扶手7的倒U形内嵌入倒U形的上橡胶垫8，而每档护栏玻璃板6顶端均插入扶手7内的上橡胶垫8内，该上橡胶垫的高度小于扶手7的U形槽深度1cm～2cm，且护栏玻璃板6的顺直度符合要求后，需在上橡胶垫8与护栏玻璃板6顶端相接触的所有间隙内也压入密封胶作粘结牢固，即用密封胶粘结密封1cm～2cm的缺口。

所述的上橡胶垫8所用材料与下橡胶垫5完全相同，只是该上橡胶垫8是不具有两翼结构的倒U形外形，而密封胶4为护栏玻璃板6与上橡胶垫8、下橡胶垫5、扶手7的粘接和密封材料，如硅酮胶密封胶。

所述的人行景观桥梁减振玻璃护栏在使用阶段受力主要有人群推力、基本风荷载和脉动风荷载的作用，其中人群推力、基本风荷载可通过有关标准规范进行设计计算；脉动风荷载引起人行景观桥梁减振玻璃护栏的振动除了可按有关标准规范进行设计计算外，采取优化结构进行预防或降低风振发生的概率，对于节约工程造价和提高耐久性具有十分重要的意义。

所述的扶手7共同连接多根护栏柱和多档护栏玻璃板6的顶部，且护栏玻璃板底端与下橡胶垫5连接、护栏玻璃板6顶端与上橡胶垫8连接，在脉动风荷载作用下，由护栏柱和扶手7的刚度大小建立三个振动力学模型：力学模型Ⅰ—护栏柱和扶手的刚度都较大时，护栏玻璃板为底端和顶端这两端弹性嵌固梁的振动；力学模型Ⅱ—护栏柱刚度较大、扶手刚度中等时，护栏玻璃板为底端嵌固、顶端弹簧支承梁的振动；力学模型Ⅲ—护栏柱刚度和扶手刚度都较小时，护栏玻璃板为底端嵌固、顶端带质量块的悬臂梁的振动；脉动风荷载引起人行景观桥梁减振玻璃护栏的三个振动力学模型计算原理是相同的，由于边界条件的不同，产生的振型不同，对于脉动风荷载振动最为敏感的是力学模型Ⅲ，因此以力学模型Ⅲ为例进行分析，将护栏玻璃板视为底部U形的下橡胶垫

公式一、

护栏玻璃板

公式二、

护栏玻璃板（6）底部

公式三、

护栏玻璃板

上式中

上述系数组成的行列式等于0的特征方程用数值方法求解得到护栏玻璃板

由于低阶振型的固有频率

力学模型Ⅰ和力学模型Ⅱ仅需改变公式一的边界条件，得到类似计算公式；同理，合理选择下橡胶垫5的抗剪刚度

公式一～公式三中各符号的意义如下：

人行景观桥梁减振玻璃护栏结构的施工方法主要包括如下步骤：

步骤一、调研检测和设计计算

⑴根据人行景观桥梁建设的地点，调研检测基本风荷载和脉动风荷载即包括脉动风荷载最大概率的振动频率等有关参数，无检测资料可参照有关标准规范取值；

⑵拟定人行景观桥梁减振玻璃护栏结构各部件的尺寸和所用材料的技术指标；

⑶由公式一～公式三计算护栏玻璃板第一阶振型的固有频率，通过调整下橡胶垫材料的剪切刚度

⑷根据设计计算结果设计人行景观桥梁减振玻璃护栏结构，包括确定刚性护栏柱的间隔距离和每档护栏玻璃板之间的预留间隙；

步骤二、制作减振玻璃护栏结构部件

根据设计图纸，采购或制作减振玻璃护栏结构部件，质量符合设计要求；

步骤三、安装护栏柱和玻璃夹

⑴清理桥面1边缘缘石11上的水泥浆液残留，除去预埋件2锈蚀；

⑵按设计图纸安装护栏柱，间隔和高度、顺直度符合设计要求；

⑶测量放样玻璃夹3与预埋件2焊接位置，要求顺直平整；

⑷焊接玻璃夹与预埋件顺直平整牢固；

步骤四、安装护栏玻璃板

⑴在预备放置下橡胶垫5的玻璃夹3顶部用密封胶枪均匀喷涂一层密封胶4；

⑵在玻璃夹内放置下橡胶垫5，加压使U型下橡胶垫上部的两翼51与玻璃夹3顶面粘合；

⑶在下橡胶垫5的U形槽内用密封胶枪注入一定体积的密封胶，密封胶注入体积通过试验确定；

⑷小型机械手或人工搬运护栏玻璃板6将其底端插入下橡胶垫5内，反复挤压使之与密封胶密切粘合，清除多余的溢出密封胶；

⑸将多档护栏玻璃板安装进两个不锈钢的护栏柱之间，检查多档护栏玻璃板的垂直度和顺直度，符合设计要求；

步骤五、安装扶手

⑴扶手内嵌入上橡胶垫8，将扶手7搬运至多档护栏玻璃板6顶部试安装；

⑵再次检测多档护栏玻璃板的垂直度和顺直度，符合设计要求后，将扶手7的上橡胶垫8内套入多档护栏玻璃板6的顶部；

⑶检查扶手两端与护栏柱位置准确后，扶手7两端与护栏柱焊接牢固；

⑷用密封胶枪将密封胶注入扶手底面与上橡胶垫之间的缺口，擦拭下滴的密封胶后用单面胶布粘贴开口处，待密封胶固化后清除单面胶布；

步骤六、交工验收

按以上步骤完成全桥减振玻璃护栏结构并检测合格后，提交验收。

以上所述仅是本发明的具体实施例，本领域技术人员应该理解，任何与该实施例类似的结构设计，均应包含在本发明的保护范围之内。