CN114517427B - 工字型钢承插式有轨电车预制轨道梁与管桩连接结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑工程技术领域，尤其是一种工字型钢承插式有轨电车预制轨道梁与管桩连接结构及施工方法，所述管桩的顶部埋设有工字型钢，所述预制轨道梁底部设置有与所述工字型钢相匹配的凹槽，所述凹槽套设于所述工字型钢，所述凹槽与所述工字型钢之间灌注有超高性能混凝土，实现所述预制轨道梁与所述管桩之间的连接。本发明的优点是：能够有效应对事故发生时的上下震动，并有助于克服常规预制梁与管桩连接时定位困难、容差率小、所需人力多、施工时间慢等问题，实现板桩快速连接，减少连接时所需的人工及时间成本，并通过超高性能混凝土提高连接时的结构承载力。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，尤其是一种工字型钢承插式有轨电车预制轨道梁与管桩连接结构及施工方法。
背景技术
随着中国城镇化建设进程的加快，国家大力推行“建筑工业化、住宅产业化”，同时满足建筑的绿色、地毯要求，促进我国建筑行业的结构调整和可持续发展，从而发展预制装配式混凝土结构是必由之路。
对于预制装配式混凝土结构，预制构件的节点是装配式结构的薄弱环节，预制装配式混凝土框架结构体系，主体结构过的板、柱均可以在工厂加工，现场只要将其拼接起来即可。工厂化的加工，在客观上可以保证与之结构构件的质量，而现场的拼接则需要在保证结构质量的同时采用较简单的施工程序。
以往的装配式混凝土节点连接方式抗震性能较差，连接现场施工精度较低，且花费时间较长。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种工字型钢承插式有轨电车预制轨道梁与管桩连接结构及施工方法，通过在预制轨道梁与管桩之间设置凹槽与工字型钢的承插式连接结构，克服常规预制梁与管桩连接时定位困难、容差率小、所需人力多、施工时间慢等问题，实现板桩快速连接，减少连接时所需的人工及时间成本，并通过超高性能混凝土提高连接时的结构承载力。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种工字型钢承插式有轨电车预制轨道梁与管桩连接结构，包括预制轨道梁与管桩，所述管桩打入地基内，其特征在于：所述管桩的顶部埋设有工字型钢，所述预制轨道梁底部设置有与所述工字型钢相匹配的凹槽，所述凹槽套设于所述工字型钢，所述凹槽与所述工字型钢之间灌注有超高性能混凝土，实现所述预制轨道梁与所述管桩之间的连接。
所述管桩内设置有托板，所述托板上方的所述管桩内浇筑有超高性能混凝土，所述工字型钢埋设在所述超高性能混凝土内。
所述工字型钢的外围设置有抗剪钢钉，所述抗剪钢钉包括正交抗剪钢钉、斜上方向抗剪钢钉、斜下方向抗剪钢钉中的一种或两种及两种以上的组合。
所述抗剪钢钉包括正交抗剪钢钉、所述斜上方向抗剪钢钉和所述斜下方向抗剪钢钉分别具有不同的长度。
工字型钢宽为130mm-170mm，工字型钢设有一体成型的抗剪钢钉，正交抗剪钢钉长为10mm、30mm、50mm，斜上与斜下抗剪钢钉长为20mm、60mm、100mm，第一层为斜上抗剪钢钉，第二层为正交抗剪钢钉，第三层为斜下抗剪钢钉，三层从上至下循环设置，正交抗剪钢钉垂直于工字型钢切线方向，斜上与斜下抗剪钢钉与工字型钢竖直方向夹角为45°-60°。
所述预制轨道梁上设置有注浆孔和出浆孔，所述注浆孔和所述出浆孔均与所述凹槽构成连通，用于进行所述超高性能混凝土的灌注。
预制轨道梁的尺寸为5000mm-6000mm*2000mm-2500mm*600mm-700mm，预制轨道梁两端左右两侧设置凹槽，端部凹槽中心间隔3500mm-4500mm，左右凹槽中心间隔1400mm-1600mm，凹槽直径为400mm-500mm，凹槽深度为400mm-500mm，凹槽上方设置注浆孔和出浆孔，注浆孔与出浆孔间距为200mm-250mm。
一种涉及上述的工字型钢承插式有轨电车预制轨道梁与管桩连接结构的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括如下步骤：
桩基施工：采用振动沉桩方法施作预制的管桩，或现场浇筑管桩；
将在所述管桩内埋设工字型钢；
预制轨道梁施工：将预制轨道梁吊装至管桩上方，将预制轨道梁的凹槽对准所述工字型钢并将所述凹槽插于所述工字型钢上方，完成所述预制轨道梁与所述管桩之间的定位固定；
通过所述预制轨道梁上所设置的注浆孔灌注超高性能混凝土，所述超高性能混凝土使所述凹槽与所述工字型钢连接构成整体结构，所述超高性能混凝土的浇筑直至所述预制轨道梁上所设置的出浆孔内有浆液冒出为止；
对超高性能混凝土进行养护，等待超高性能混凝土稳定成型；
完成后，可进行有轨电车试运行。
若所述管桩为非空心管桩时，则将管桩上端刨出后，清理管桩端部，并在管桩内部浇筑超高性能混凝土，并埋设工字型钢；
若管桩为空心管桩时，则在管桩内部设置托板，浇筑超高性能混凝土，并埋设工字型钢，对超高性能混凝土的浇筑量进行控制，使其仅靠管桩与托板之间的摩擦力即可完成承载。
所述管桩的截面尺寸为400mm*400mm-500mm*500mm，若管桩为非空心管桩，管桩上端刨除直径为200mm-250mm，刨除深度为1500mm；若管桩为空心管桩，将尺寸与管桩内径相合的托板依靠摩擦力设置在距管桩顶部1500mm处。
超高性能混凝土浇筑深度不宜超过1800mm，若超出该浇筑深度，则对于非空心管桩来说，操作困难，成本过高；对于空心管桩来说，对托板承载要求过高。超高性能混凝土浇筑深度不宜少于1200mm，以保证管桩与超高性能混凝土之间的接触面积，避免管桩与超高性能混凝土接触面因较小而导致受力时造成管桩壁破裂。
工字型钢埋设深度距管桩顶部500mm-600mm，埋设深度过深会造成成本浪费，埋设深度过浅，超高性能混凝土无法有效传递工字型钢所承担的剪应力。同时，工字型钢插入凹槽深度为200-300mm,插入深度过深，会影响超高性能混凝土与预制梁结构的整体性；插入深度过浅，无法通过超高性能混凝土有效将剪应力传递给工字型钢。
本发明的优点是：
（1）工字型钢承插式抗震有轨电车预制轨道梁与管桩连接技术主体结构由预制轨道梁、管桩拼装形成，采用超高性能混凝土连接，结构安全可靠。
（2）工字型钢通过超高性能混凝土埋设，因此本发明适用各种类型的管桩。
（3）通过工字型钢与凹槽进行连接，能够有效快速对准承插，容差率大，所用人力少。
（4）工字型钢上设有正交抗剪钢钉、斜上抗剪钢钉、斜下抗剪钢钉，能够有效应对突发事故时发生的震动，实现抗震。
（5）连接处采用超高性能混凝土进行连接，结构成型快，施工时间短，不易产生裂缝，超高性能混凝土物理性能好，能够提供可靠的结构承载力。
附图说明
图1为本发明中管桩的结构示意图；
图2为本发明中预制轨道梁的俯视图；
图3为本发明中预制轨道梁的正视图；
图4为本发明中预制轨道梁的左视图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-4所示，图中各标记分别表示为：预制轨道梁1、空心管桩2、凹槽3、注浆孔4、出浆孔5、工字型钢6、托板10、超高性能混凝土11。
实施例：本实施例中的工字型钢承插式有轨电车预制轨道梁与管桩连接结构，用于实现空心管桩2与预制轨道梁1之间的连接。
如图1所示，在空心管桩2的内部设置有托板10，该托板10与空心管桩2的桩孔内壁固定连接。在托板10的上方浇筑有超高性能混凝土11，该超高性能混凝土11由托板10承载。在超高性能混凝土11的内部埋设有工字型钢6，该工字型钢6通过超高性能混凝土11与空心管桩2连接。在工字型钢6的外围一体成型设置有正交抗剪钢钉、斜上抗剪钢钉、斜下抗剪钢钉；抗剪钢钉以三种不同形式为连接结构提供剪应力。正交抗剪钢钉、斜上抗剪钢钉、斜下抗剪钢钉的长度不同。
在预制轨道梁1上设置有凹槽3，该凹槽3与工字型钢6相匹配且其略大于工字型钢6，使两者之间留有一定间隙。在预制轨道梁1上开设有注浆孔4和出浆孔5，两者均与凹槽3构成连通。
结合图1至图4所示，空心管桩2通过工字型钢6和预制轨道梁1上的凹槽3构成承插式连接，两者之间的缝隙用超高性能混凝土填充，实现空心管桩2和预制轨道梁1之间的连接，为连接结构提供承载力。
在本实施例中，工字型钢6通过其极强的抗剪力性能提高预制轨道梁1与空心管桩2之间的连接性能，同时又配合三种不同形式的抗剪钢钉分散结构对工字型钢6的载荷，通过三种长度的抗剪钢钉，可将震动分散在三个界面，用于应对突发事故的震动。
本实施例在施工时，包括如下施工步骤：
1）在预制工厂完成空心管桩2和预制轨道梁1的预制。
2）空心管桩2的截面尺寸为400mm*400mm，在管桩内部设置托板10，浇筑超高性能混凝土11，并埋设工字型钢6，养护三天；工字型钢6宽为140mm，工字型钢设有一体成型的抗剪钢钉，正交抗剪钢钉的长度分别为10mm、30mm、50mm，斜上抗剪钢钉与斜下抗剪钢钉的长度分别为20mm、60mm、100mm，第一层为正交抗剪钢钉，第二层为斜上抗剪钢钉，第三层为斜下抗剪钢钉，三层从上至下循环设置，正交抗剪钢钉垂直于工字型钢6的切线方向，斜上抗剪钢钉与斜下抗剪钢钉分别与工字型钢切线夹角为60°。
3）将预制轨道梁1运至施工现场进行吊运安装，将预制轨道梁的凹槽3对准工字型钢6插于上方，完成预制轨道梁1与空心管桩2之间的定位固定，从而便于施工。预制轨道梁1的尺寸为6000mm*2000mm*650mm，预制轨道梁端部凹槽中心间隔4300mm，左右凹槽中心间隔1450mm，凹槽3的直径为450mm，凹槽3的深度为450mm，注浆孔4与出浆孔5之间的间距为240mm。
4）通过预制轨道梁1的凹槽3上方设置的注浆孔4与出浆孔5，浇筑超高性能混凝土11，养护三天，等待超高性能混凝土稳定成型，连接结构安装完成。
具体而言，通过注浆孔4向凹槽3与工字型钢6之间的间隙灌注超高性能混凝土11，通过所浇筑的超高性能混凝土11将凹槽3与工字型钢6连接从而使预制轨道梁1与空心管桩2连接构成整体。随着灌注的持续进行，当出浆孔5处有超高性能混凝土11冒出时，可判断在凹槽3与工字型钢6之间已注满超高性能混凝土11，保证浇筑密实。
5）在预制轨道梁1上进行有轨电车试运行。
虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。
Claims (3)
1.一种工字型钢承插式有轨电车预制轨道梁与管桩连接结构，包括预制轨道梁与管桩，所述管桩打入地基内，其特征在于：所述管桩的顶部埋设有工字型钢，所述预制轨道梁底部设置有与所述工字型钢相匹配的凹槽，所述凹槽套设于所述工字型钢，所述凹槽与所述工字型钢之间灌注有超高性能混凝土，实现所述预制轨道梁与所述管桩之间的连接；所述管桩内设置有托板，所述托板上方的所述管桩内浇筑有超高性能混凝土，所述工字型钢埋设在所述超高性能混凝土内；
所述工字型钢的外围设置有多层抗剪钢钉，所述抗剪钢钉包括正交抗剪钢钉、斜上方向抗剪钢钉、斜下方向抗剪钢钉；所述抗剪钢钉包括正交抗剪钢钉、所述斜上方向抗剪钢钉和所述斜下方向抗剪钢钉分别具有不同的长度，第一层为正交抗剪钢钉，第二层为斜上抗剪钢钉，第三层为斜下抗剪钢钉，三层从上至下循环设置。
2.根据权利要求1所述的一种工字型钢承插式有轨电车预制轨道梁与管桩连接结构，其特征在于：所述预制轨道梁上设置有注浆孔和出浆孔，所述注浆孔和所述出浆孔均与所述凹槽构成连通，用于进行所述超高性能混凝土的灌注。
3.一种涉及权利要求1-2中任一项所述的工字型钢承插式有轨电车预制轨道梁与管桩连接结构的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括如下步骤：
桩基施工：采用振动沉桩方法施作预制的管桩，或现场浇筑管桩；
在所述管桩内埋设工字型钢；
预制轨道梁施工：将预制轨道梁吊装至管桩上方，将预制轨道梁的凹槽对准所述工字型钢并将所述凹槽插于所述工字型钢上方，完成所述预制轨道梁与所述管桩之间的定位固定；
通过所述预制轨道梁上所设置的注浆孔灌注超高性能混凝土，所述超高性能混凝土使所述凹槽与所述工字型钢连接构成整体结构，所述超高性能混凝土的浇筑直至所述预制轨道梁上所设置的出浆孔内有浆液冒出为止。
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