CN102704352B - 一种高铁用预应力混凝土大板钢筋结构 - Google Patents

Abstract

本发明是一种采用四层结构钢筋与四层预应力钢筋交替叠加并互不搭接的，适用于双向先张部分预应力混凝土结构的高铁用混凝土大板钢筋结构配制。结构钢筋网片和预应力钢筋网片交替叠加，按照截面中心对称的方式均布密排；四层结构钢筋网片由横向边框肋筋与纵向边框肋筋于四个角交汇处用螺栓相联结。本发明设计采取了多层、多点分散受力的结构思想，实现了板内结构钢筋和预应力钢筋预加的应力均匀分布于板间的目的。构造筋和预应力钢筋的高粘结握裹性将混凝土大板形成一体。本发明通过改变技术思想，改良应用条件，达到了既节约材料、降低建设成本，又提高混凝土大板整体性能的目的。

Description

一种高铁用预应力混凝土大板钢筋结构

技术领域

本发明涉及一种结构钢筋的配制结构，特别是涉及到一种高速铁路建设用的预应力混凝土大板的钢筋结构。

背景技术

我国高速铁路运营里程居世界第一位,近年还会有更多的新铁路投入运营，而列车速度350KM/h左右的高速铁路客运专线会到达1.3万KM。因此高速铁路的轨道建设非常重要，必须采用预应力混凝土大板铺设地基。

传统技术中的预应力混凝土大板，内部结构钢筋为了保持相互绝缘等工艺要求，会包含有钢筋涂层以及塑料绝缘卡等与混凝土不相宜的异物，这样整个大板在温度收缩、受力伸张条件下伴随者混凝土受压、受拉的物理徐变与整体蠕变不一致，影响混凝土大板的稳定性和耐久性。

发明内容

本发明要解决的问题是提出一种高铁用预应力混凝土大板结构钢筋的配制结构，在结构中取消钢筋涂层及塑料绝缘卡等与混凝土不相宜的异物，从而提高大板的稳定性与耐久性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种高铁用预应力混凝土大板钢筋结构，其特征在于：包括预应力钢筋、结构钢筋和肋筋；所述预应力钢筋包括横向预应力钢筋和纵向预应力钢筋；所述结构钢筋包括横向结构钢筋和纵向结构钢筋；所述肋筋包括横向边框肋筋、横向内部肋筋、纵向边框肋筋和纵向内部肋筋；所述结构钢筋和肋筋联成四层结构钢筋网片，所述预应力钢筋联成四层预应力钢筋网片，结构钢筋网片和预应力钢筋网片交替叠加，由上至下依次为上层横向结构钢筋网片、上层横向预应力钢筋网片、上层纵向结构钢筋网片、上层纵向预应力钢筋网片、下层纵向预应力钢筋网片、下层纵向结构钢筋网片、下层横向预应力钢筋网片、下层横向结构钢筋网片，按照截面中心对称的方式均布密排；四层结构钢筋网片由横向边框肋筋与纵向边框肋筋于四个角交汇处用螺栓相联结。

其中，所述上层横向预应力钢筋网片和下层横向预应力钢筋网片由横向预应力钢筋组成，上层纵向预应力钢筋网片和下层纵向预应力钢筋网片由纵向预应力钢筋组成。

所述预应力钢筋的长度根据混凝土大板的长和宽、张拉力值、预留锚穴深度、预应力钢筋的伸长量确定，并为满足张拉联接用预应力钢筋两端搓有一定长度的丝扣，配制与其丝扣相宜的直径约为预应力钢筋直径2～5倍的金属垫片，垫片向内的一侧做成R45°倒角以分散应力。

其中，所述上层横向结构钢筋网片由横向结构钢筋和纵向边框肋筋、纵向内部肋筋连接而成；所述下层横向结构钢筋网片也由横向结构钢筋和纵向边框肋筋、纵向内部肋筋连接而成；所述上层纵向结构钢筋网片由纵向结构钢筋和横向边框肋筋、横向内部肋筋连接而成；所述下层纵向结构钢筋网片也由纵向结构钢筋和横向边框肋筋、横向内部肋筋连接而成。

优选的，所述各层的结构钢筋网片中肋筋不少于4道。

所述肋筋根据结构钢筋的位置进行压扁并打孔，其孔内镶嵌内置式绝缘套，以便于结构钢筋穿入时保持绝缘。

所述肋筋根据预应力钢筋的位置进行弯曲成弧，其弧度应满足所述预应力钢筋的金属垫片能够自由划过，以便于多台座同时张拉。

所述结构钢筋根据混凝土大板的长和宽留有一定的混凝土保护层后定长，两端搓有不小于结构钢筋直径1.5～3倍长度的丝扣并配有相宜螺母。

所述横向内部肋筋与纵向边框肋筋交汇处通过三孔联接片用螺栓相联接，纵向内部肋筋与横向边框肋筋交汇处通过三孔联接片用螺栓相联接。

所述螺栓联接处都设有绝缘垫片与内置式绝缘套；以保持搭接点的相互绝缘。

本发明的有益效果为：八层钢筋在混凝土大板中由外到内呈先一层横向结构钢筋，后一层横向预应力钢筋，再一层纵向结构钢筋，后一层纵向预应力钢筋，按截面中心对称的方式均布密排，实现了混凝土大板的多点位均匀分切应力与应力均匀吸收在板内的目的。结构钢筋的双向（纵向与横向）分层方式避免了钢筋层的搭接，也就取消了钢筋涂层或因搭接所用的塑料绝缘卡等其他PE材料，更好的保证了钢筋结构的粘结握裹能力与混凝土大板的耐久性；每层结构钢筋由不小于四道的肋筋联成网片，肋筋采取打孔穿入的方式，其孔内镶嵌内置式绝缘套，由于绝缘套在肋筋的孔内，也就避免了整个大板在温度伸缩、受力伸张条件下伴随着混凝土受压、受拉的物理徐变与整体蠕变不一致，从而提高大板稳定性与耐久性；预应力钢筋的端头距大板侧面均留有30～60的锚穴，保证了预应力钢筋端头的不外露，用封锚沙浆或其他橡塑材料封锚后，避免了由于预应力钢筋头外露引起的混凝土大板龟裂与预应力钢筋腐蚀；在预应力钢筋的端部添加了直径约为预应力钢筋直径2～5倍的金属垫片，垫片向内的一侧做成R45°倒角，实现了放大预应力受压区，大大缩短了预应力传递长度，避免骤然放张应力对混凝土的冲击失锚，提高了混凝土大板的整体性能。本发明通过改变技术思想，改良应用条件，达到了既节约材料、降低建设成本，又提高混凝土大板整体性能的目的。

本发明设计采取了多层、多点分散受力的结构思想，实现了板内结构钢筋和预应力钢筋预加的应力均匀分布于板间的目的。构造筋和预应力钢筋的高粘结握裹性将混凝土大板形成一体，多根位钢筋在整板内饱有较高的合理设计的预应力时，多点位形成均匀分切应力，使工艺实现的应力均匀吸收在板内，局部受压很少，但整板实现高应力，从而防止混凝土板因内应力过度集中或局部受力过高导致的混凝土开裂。通过计算板的受力方向、受力条件，多层布置钢筋，精确计算受力中轴上下相互制衡，也有效约束了混凝土板的翘曲形变或因受力不均形成的拱变。本发明通过改变技术思想，改良应用条件，达到了既节约材料、降低建设成本，又提高混凝土大板整体性能的目的。

附图说明

图1a是本发明新型的结构示意图。

图1b是图1a的局部放大图。

图2是结构钢筋的结构示意图。

图3是内置式绝缘套的结构示意图。

图4是横向边框肋筋的结构示意图。

图5是横向内部肋筋的结构示意图。

图6是纵向边框肋筋的结构示意图。

图7是纵向内部肋筋的结构示意图。

图8是三孔联接片的结构示意图。

图9是预应力钢筋的结构示意图。

其中：

1、横向边框肋筋。     2、横向内部肋筋。

3、横向结构钢筋。     4、纵向边框肋筋。

5、纵向内部肋筋。     6、纵向结构钢筋。

7、丝扣。             8、螺母。

9、内置式绝缘套。     10、三孔联接片。

11、横向预应力钢筋。  12、纵向预应力钢筋。

13、金属垫片。        14、倒角。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1a和图1b所示，本发明包括预应力钢筋、结构钢筋和肋筋；所述预应力钢筋包括横向预应力钢筋11和纵向预应力钢筋12；所述结构钢筋包括横向结构钢筋3和纵向结构钢筋6；所述肋筋包括横向边框肋筋1、横向内部肋筋2、纵向边框肋筋4和纵向内部肋筋5；所述结构钢筋和肋筋联成四层结构钢筋网片，所述预应力钢筋联成四层预应力钢筋网片，结构钢筋网片和预应力钢筋网片交替叠加，由上至下依次为上层横向结构钢筋网片、上层横向预应力钢筋网片、上层纵向结构钢筋网片、上层纵向预应力钢筋网片、下层纵向预应力钢筋网片、下层纵向结构钢筋网片、下层横向预应力钢筋网片、下层横向结构钢筋网片，按照截面中心对称的方式均布密排；四层结构钢筋网片由横向边框肋筋1与纵向边框肋筋4于四个角交汇处用螺栓相联结。

其中，所述上层横向预应力钢筋网片和下层横向预应力钢筋网片由横向预应力钢筋11组成，上层纵向预应力钢筋网片和下层纵向预应力钢筋网片由纵向预应力钢筋12组成。

预应力钢筋的端头距大板侧面均留有30～60的锚穴，保证了预应力钢筋端头的不外露，用封锚沙浆或其他橡塑材料封锚后，避免了由于预应力钢筋头外露引起的混凝土大板龟裂与预应力钢筋腐蚀；在预应力钢筋的端部添加了直径约为预应力钢筋直径2～5倍的金属垫片13，如图9所示，金属垫片13向内的一侧做成R45°倒角，实现了放大预应力受压区，大大缩短了预应力传递长度，避免骤然放张应力对混凝土的冲击失锚，提高了混凝土大板的整体性能。

其中，所述上层横向结构钢筋网片由横向结构钢筋3和纵向边框肋筋4、纵向内部肋筋5连接而成；下层横向结构钢筋网片由横向结构钢筋3和纵向边框肋筋4、纵向内部肋筋5连接而成；所述上层纵向结构钢筋网片由纵向结构钢筋6和横向边框肋筋1、横向内部肋筋2连接而成；下层纵向结构钢筋网片由纵向结构钢筋6和横向边框肋筋1、横向内部肋筋2连接而成。

其中，如图2所示，结构钢筋根据大板的长和宽留有一定的混凝土保护层后定长，两端搓有不小于结构钢筋直径1.5～3倍长度的丝扣7并配有相宜螺母8，以便与边框肋筋锁固。

所述各层的结构钢筋网片中肋筋不少于4道。肋筋采取打孔穿入的方式，如图3所示，其孔内镶嵌内置式绝缘套9，由于内置式绝缘套9在肋筋的孔内，也就避免了整个大板在温度伸缩、受力伸张条件下伴随着混凝土受压、受拉的物理徐变与整体蠕变不一致，从而提高大板稳定性与耐久性。

所述肋筋根据预应力钢筋的位置进行弯曲成弧，其弧度应满足所述预应力钢筋的金属垫片13能够自由划过，以便于多台座同时张拉。

横向内部肋筋2（如图5所示）与纵向边框肋筋4（如图6所示）交汇处通过三孔联接片10（如图8所示）用螺栓相联接，纵向内部肋筋5（如图7所示）与横向边框肋筋1（如图4所示）交汇处通过三孔联接片10（如图8所示）用螺栓相联接，形成结构钢筋笼，结构钢筋笼可直接吊装入混凝土大板钢模。

所有螺栓联接处都使用绝缘垫片与内置式绝缘套9保持搭接点的相互绝缘。打孔与螺栓联接提高了各层钢筋的空间定位准确性及牢固性，更好的保证了混凝土大板受力的均匀性及耐久性。

八层钢筋在混凝土大板中由外到内呈先一层横向结构钢筋，后一层横向预应力钢筋，再一层纵向结构钢筋，后一层纵向预应力钢筋，按截面中心对称的方式均布密排，实现了混凝土大板的多点位均匀分切应力与应力均匀吸收在板内的目的。结构钢筋的双向（纵向与横向）分层方式避免了钢筋层的搭接，也就取消了钢筋涂层或因搭接所用的塑料绝缘卡等其他PE材料，更好的保证了钢筋结构的粘结握裹能力与混凝土大板的耐久性。

本发明采取了采取了多层、多点分散受力的结构思想，实现了板内结构钢筋和预应力钢筋预加的应力均匀分布于板间的目的。构造筋和预应力钢筋的高粘结握裹性将混凝土大板形成一体，多根位钢筋在整板内饱有较高的合理设计的预应力时，多点位形成均匀分切应力，使工艺实现的应力均匀吸收在板内，局部受压很少，但整板实现高应力，从而防止混凝土板因内应力过度集中或局部受力过高导致的混凝土开裂。通过计算板的受力方向、受力条件，多层布置钢筋，精确计算受力中轴上下相互制衡，也有效约束了混凝土板的翘曲形变或因受力不均形成的拱变。本发明通过改变技术思想，改良应用条件，达到了既节约材料、降低建设成本，又提高混凝土大板整体性能的目的。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种高铁用预应力混凝土大板钢筋结构，其特征在于：包括预应力钢筋、结构钢筋和肋筋；所述预应力钢筋包括横向预应力钢筋和纵向预应力钢筋；所述结构钢筋包括横向结构钢筋和纵向结构钢筋；所述肋筋包括横向边框肋筋、横向内部肋筋、纵向边框肋筋和纵向内部肋筋；所述结构钢筋和肋筋联成四层结构钢筋网片，所述预应力钢筋联成四层预应力钢筋网片，结构钢筋网片和预应力钢筋网片交替叠加，由上至下依次为上层横向结构钢筋网片、上层横向预应力钢筋网片、上层纵向结构钢筋网片、上层纵向预应力钢筋网片、下层纵向预应力钢筋网片、下层纵向结构钢筋网片、下层横向预应力钢筋网片、下层横向结构钢筋网片，按照截面中心对称的方式均布密排；四层结构钢筋网片由横向边框肋筋与纵向边框肋筋于四个角交汇处用螺栓相联结。

2.根据权利要求1所述的一种高铁用预应力混凝土大板钢筋结构，其特征在于：所述上层横向预应力钢筋网片和下层横向预应力钢筋网片由横向预应力钢筋组成，上层纵向预应力钢筋网片和下层纵向预应力钢筋网片由纵向预应力钢筋组成。

3.根据权利要求1所述的一种高铁用预应力混凝土大板钢筋结构，其特征在于：所述预应力钢筋的长度根据混凝土大板的长和宽、张拉力值、预留锚穴深度、预应力钢筋的伸长量确定，并为满足张拉联接用预应力钢筋两端搓有一定长度的丝扣，配制与其丝扣相宜的直径约为预应力钢筋直径2～5倍的金属垫片，垫片向内的一侧做成R45°倒角以分散应力。

4.根据权利要求1所述的一种高铁用预应力混凝土大板钢筋结构，其特征在于：所述上层横向结构钢筋网片由横向结构钢筋和纵向边框肋筋、纵向内部肋筋连接而成；所述下层横向结构钢筋网片也由横向结构钢筋和纵向边框肋筋、纵向内部肋筋连接而成；所述上层纵向结构钢筋网片由纵向结构钢筋和横向边框肋筋、横向内部肋筋连接而成；所述下层纵向结构钢筋网片也由纵向结构钢筋和横向边框肋筋、横向内部肋筋连接而成。

5.根据权利要求4所述的一种高铁用预应力混凝土大板钢筋结构，其特征在于：所述各层的结构钢筋网片中肋筋不少于4道。

6.根据权利要求1所述的一种高铁用预应力混凝土大板钢筋结构，其特征在于：所述肋筋根据结构钢筋的位置进行压扁并打孔，其孔内镶嵌内置式绝缘套，以便于结构钢筋穿入时保持绝缘。

7.根据权利要求1所述的一种高铁用预应力混凝土大板钢筋结构，其特征在于：所述肋筋根据预应力钢筋的位置进行弯曲成弧，其弧度应满足所述预应力钢筋的金属垫片能够自由划过，以便于多台座同时张拉。

8.根据权利要求1所述的一种高铁用预应力混凝土大板钢筋结构，其特征在于：所述结构钢筋根据混凝土大板的长和宽留有一定的混凝土保护层后定长，两端搓有不小于结构钢筋直径1.5～3倍长度的丝扣并配有相宜螺母。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种高铁用预应力混凝土大板钢筋结构，其特征在于：所述横向内部肋筋与纵向边框肋筋交汇处通过三孔联接片用螺栓相联接，纵向内部肋筋与横向边框肋筋交汇处通过三孔联接片用螺栓相联接。

10.根据权利要求9所述的一种高铁用预应力混凝土大板钢筋结构，其特征在于：所述螺栓联接处都设有绝缘垫片与内置式绝缘套；以保持搭接点的相互绝缘。