CN115898118B - 一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造及施工方法，属于结构工程技术领域。其由预制雨棚墩柱和预制雨棚梁组成，通过钢管混凝土承插和UHPC灌浆波纹管组合连接的方式保证节点连接的抗震性能；预制雨棚墩柱由预留钢管混凝土、墩柱纵筋、墩柱箍筋共同构成；预制雨棚梁由预留孔槽和预埋波纹管组成；其中墩柱纵筋的拼接数量为其纵向受力钢筋总量的1/3左右，界面处抗弯承载力由预留的钢管混凝土和拼接的钢筋共同提供；该节点的连接方式在满足高烈度地区桥梁抗震需求的同时，可以保证震后墩柱塑性铰区域较小损伤。本发明可满足高烈度区车站装配式雨棚梁柱节点的抗震需求、确保施工质量的同时，极大加快雨棚的建造速度和施工便捷性。

Description

一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造及施工方法

技术领域

本发明涉及一种站台雨棚柱-梁节点连接构造，特别是一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造及施工方法，属于结构工程技术领域。

背景技术

近年来，我国铁路建设飞速发展，站台雨棚工程作为铁路客站的重要组成部分，是列车和站房之间的交通通道和人群待车位置，其重要性不言而喻。目前，常用的雨棚结构类型有钢筋混凝土雨棚和钢结构雨棚。传统的钢筋混凝土雨棚建设采用现场浇筑的施工技术，存在施工周期长、环境污染高、运输条件要求高等问题，而钢结构雨棚则存在易腐蚀、易失稳等问题。

装配式结构技术作为一种先进的建造技术，在我国地震烈度7度及以下地区已经获得了一定规模的工程应用，极大地促进了地区的经济发展和环境保护。将装配式技术应用于雨棚结构，可在保证雨棚构件质量可靠的同时，极大地加快雨棚结构的建设速度，大幅度降低对周围环境和既有交通的影响。装配式结构相对于常规现浇结构，最大的区别在于节点的连接构造不同。装配式结构节点的“可靠性”和“抗震性能”是限制其在中高烈度区应用的瓶颈问题。

然而，我国地处环太平洋地震带和亚欧地震带之间，地震活动频繁。当地震来临时，站台雨棚梁柱节点处由于抗力不足，可能会出现连续倒塌。作为铁路客站的重要组成部分，雨棚结构出现这种破坏会导致巨大的人员伤亡和财产损失，后果不堪设想。因此亟需提出一种适用于中高烈度地区的预制装配式雨棚柱-梁节点的连接形式以来解决传统雨棚结构存在的问题，推动预制装配铁路站台雨棚技术在中高烈度区的工程应用，其具有重要工程需求背景和社会经济效益。

发明内容

为了解决背景技术中所提出的中高烈度区传统雨棚柱-梁节点存在的问题，本发明目的在于提出一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造及施工方法。在满足中高烈度区雨棚抗震需求、确保施工质量的同时，极大加快雨棚的建造速度和施工便捷性，可为高烈度区雨棚柱梁设计提供一种全新的解决方案。

为解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造，其由预制墩柱及其上部的预制雨棚梁组成，所述预制墩柱包括墩身纵筋、墩身箍筋以及墩身预留钢管；所述预制雨棚梁包括预留槽孔以及周边的预留金属波纹管；

所述墩柱纵筋预埋于预制墩柱的内部周边，其顶部伸出的预制墩柱插入预留波纹管内部，且预留波纹管内部浇筑有第一超高强混凝土UHPC；

所述墩身预留钢管预埋于预制墩柱的内部中心位置，其向上延伸并插入预留槽孔内的预留波纹钢管中，且预留波纹钢管与墩身预留钢管间浇筑有第二超高性能混凝土UHPC；

所述墩身预留钢管两侧还预留有剪力钉，墩身预留钢管底部还设置有锚固钢筋，墩身预留钢管内部灌注有钢管混凝土；所述墩身预留钢管外周还设置有墩柱构造箍筋，将墩身预留钢管约束并定位于预制墩柱内部；

所述预留槽孔顶部的预制雨棚梁内部还预埋有预留灌浆孔道，其高度与预制雨棚梁高度一致；

所述预制雨棚梁内部还包括雨棚梁构造钢筋，雨棚梁构造钢筋将预留灌浆孔道以及预留槽孔约束并定位于预制雨棚梁内部。

进一步地，插入所述预留金属波纹管内的墩身纵筋长度不小于10倍的墩身纵筋直径；所述预留金属波纹管的直径不小于墩身纵筋直径的2-3倍；墩身预留钢管向下嵌入预制墩柱的深度为1.5-2倍的墩身预留钢管直径，向上插入预留波纹钢管内的深度为0.5-1倍的墩身预留钢管直径；墩身预留钢管的尺寸根据实际抗震需求决定。

进一步地，嵌入预制墩柱内的剪力钉长度大于嵌入预制雨棚梁预留波纹钢管内部的剪力钉长度。

进一步地，所述第一、第二超高性能混凝土UHPC的抗压强度不低于120MPa，抗拉强度不低于10Mpa。

进一步地，伸出预制墩柱的墩身纵筋数量为预制墩柱内墩身纵筋总数量的1/2-1/4。

进一步地，在预制墩柱与预制雨棚梁之间设置有2-3cm的垫浆层。

进一步地，所述预留灌浆孔道由金属波纹管或灌浆套管组成，预留灌浆管道的内径比墩身纵筋直径大20-40mm，壁厚不小于0.5mm。

进一步地，所述预留波纹钢管的壁厚不小于2mm。

上述中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造的施工方法，包括以下步骤：

S1、在工厂绑扎墩身纵筋、墩身箍筋、预制墩柱顶部预埋预留钢管，其内灌注有钢管混凝土；预留钢管两侧预留剪力钉，采用两根锚固钢筋焊接在预留钢管底部外侧，将其固定于预制墩柱，用墩柱构造箍筋将预留钢管固定于预制墩柱中，最后支护模板，浇筑混凝土，完成预制墩柱的制作；

S2、在工厂绑扎雨棚梁构造钢筋及其它钢筋，预埋金属波纹管或灌浆套管形成预留灌浆孔道，预留并精准定位预留金属波纹管，将预留波纹钢管预埋于预留槽孔内，最后支护模板，浇筑混凝土，完成预制雨棚梁的制作；

S3、将预制墩柱和预制雨棚梁运至施工现场，在二者表面之间铺设2-3cm的垫浆层，将伸出的墩身纵筋插入预制雨棚梁内的预留金属波纹管中，并将伸出的预留钢管插入预制雨棚梁内的预留槽孔内的预留波纹钢管中，调节结构的水平度和垂直度，在预留金属波纹管与墩身纵筋之间灌注第一超高强混凝土UHPC，使预制墩柱和预制雨棚梁连接成为一个整体；

S4、现场搅拌第二高强混凝土UHPC，采用灌浆装置将第二高强混凝土UHPC注满预留灌浆孔道，采用压浆法自预留灌浆孔道顶部灌注第二高强混凝土UHPC，待第二高强混凝土UHPC从各预留灌浆孔道溢出，找平收光，完成预制墩柱和预制雨棚梁的拼接工作。

本发明的有益效果在于：

1.本发明采用工厂加工预制墩柱和雨棚梁的技术手段，预制墩柱和预制雨棚梁之间采用承插式与灌浆波纹管结合的连接方式，该连接方式构造简单，施工难度小，在保证工程质量的同时，极大的节省了现场工作时间，降低了劳动力成本和运输成本，并减少了对周围环境的污染和扰动，保护了当地的生态环境建设。

2.墩身纵筋的拼接数量仅为墩身纵筋总量的三分之一，极大减少了雨棚内灌浆波纹管的数量和锚固长度，利于装配式雨棚梁的钢筋的绑扎和施工，降低了工程造价和施工精度，解决了中高烈度地区满足抗震要求的高配筋率雨棚墩柱-梁节点连接问题，在满足抗震性能的同时，简化了施工工艺，节约了施工成本。

3.采用预留钢管、钢管混凝土与UHPC灌浆波纹管结合的连接方式，既保证了连接界面的抗弯承载力，同时降低了预埋波纹管的数量和锚固长度，大幅度降低了施工难度和精度。

4.装配式雨棚梁内预留波纹钢管，采用UHPC灌注，极大降低了现场灌注方量，施工工序简单，工程质量保证度高，具有较强的耐久性和疲劳性能，同时剪力钉的存在也增强了钢管混凝土的粘结性能，有效保证了装配式雨棚连接节点的抗震性能。

5.墩柱内预埋预留钢管及其内的钢管混凝土，并采用锚固钢筋进行固定。钢管混凝土只需要插入雨棚梁很浅的深度即可实现等同现浇的抗震性能。这在有效保证装配式雨棚梁柱连接节点的抗震性能的同时，大幅度降低了施工难度。

6.采用墩柱预埋钢管混凝土和装配式雨棚梁预埋波纹管结合的连接方式，在保证高烈度地区装配式雨棚梁柱节点抗震需求的同时，可提供较大的抗剪和抗弯安全储备，保证震后墩柱塑性铰区域较小的损伤，极大提升了震后桥梁结构的使用功能，利于震后的救援和重建工作。

附图说明

图1是本发明立面示意图。

图2是本发明图1的A-A截面示意图。

图3是本发明图1的B-B截面示意图。

图4是本发明图1的C-C截面示意图。

图5是本发明立体示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本发明提出的一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造及其施工方法做进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1-图5，本发明的一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造，其由预制墩柱12及其上部的预制雨棚梁6组成，在预制墩柱12与预制雨棚梁6之间设置有2-3cm的垫浆层5。预制墩柱12包括墩身纵筋3、墩身箍筋4以及墩身预留钢管9。预制雨棚梁6包括预留槽孔7以及周边的预留金属波纹管1。墩柱纵筋3预埋于预制墩柱12的内部周边，其顶部伸出的预制墩柱1插入预留波纹管1内部，且预留波纹管1内部浇筑有第一超高强混凝土UHPC2。墩身预留钢管9预埋于预制墩柱12的内部中心位置，其向上延伸并插入预留槽孔7内的预留波纹钢管15中，且预留波纹钢管15与墩身预留钢管9间浇筑有第二超高性能混凝土UHPC8。

如图1和图3所示，墩身预留钢管9两侧还预留有剪力钉11，嵌入预制墩柱12内的剪力钉11长度大于嵌入预制雨棚梁6预留波纹钢管15内部的剪力钉11长度。墩身预留钢管9底部还设置有锚固钢筋13，墩身预留钢管9内部灌注有钢管混凝土10。墩身预留钢管9外周还设置有墩柱构造箍筋17，将墩身预留钢管9约束并定位于预制墩柱12内部。

预留槽孔7顶部的预制雨棚梁6内部还预埋有预留灌浆孔道14，其高度与预制雨棚梁6高度一致。预制雨棚梁6内部还包括雨棚梁构造钢筋16，雨棚梁构造钢筋16将预留灌浆孔道14以及预留槽孔7约束并定位于预制雨棚梁6内部。

本实施例中，插入预留金属波纹管1内的墩身纵筋3长度为10倍的墩身纵筋3直径。预留金属波纹管1的直径为墩身纵筋3直径的2.5倍。墩身预留钢管9向下嵌入预制墩柱12的深度为1.5倍的墩身预留钢管9直径，向上插入预留波纹钢管15内的深度为0.8倍的墩身预留钢管9直径。墩身预留钢管9的尺寸根据实际抗震需求决定。整体上，伸出预制墩柱12的墩身纵筋3数量为预制墩柱12内墩身纵筋3总数量的1/3。此外，预留灌浆孔道14由灌浆套管组成，预留灌浆管道14的内径比墩身纵筋3直径大30mm，壁厚0.8mm。预留波纹钢管15的壁厚为3mm。此外，所用的第一、第二超高性能混凝土UHPC的抗压强度为130MPa，抗拉强度为12Mpa。

具体施工方法包括以下步骤：

S1、在工厂绑扎墩身纵筋3、墩身箍筋4、预制墩柱12顶部预埋预留钢管9，其内灌注有钢管混凝土10。预留钢管9两侧预留剪力钉11，采用两根锚固钢筋13焊接在预留钢管9底部外侧，将其固定于预制墩柱12，用墩柱构造箍筋17将预留钢管9固定于预制墩柱12中，最后支护模板，浇筑混凝土，完成预制墩柱12的制作。

S2、在工厂绑扎雨棚梁构造钢筋16及其它钢筋，预埋金属波纹管或灌浆套管形成预留灌浆孔道14，预留并精准定位预留金属波纹管1，将预留波纹钢管15预埋于预留槽孔7内，最后支护模板，浇筑混凝土，完成预制雨棚梁6的制作。

S3、将预制墩柱12和预制雨棚梁6运至施工现场，在二者表面之间铺设2-3cm的垫浆层5，将伸出的墩身纵筋3插入预制雨棚梁6内的预留金属波纹管1中，并将伸出的预留钢管9插入预制雨棚梁6内的预留槽孔7内的预留波纹钢管15中，调节结构的水平度和垂直度，在预留金属波纹管1与墩身纵筋3之间灌注第一超高强混凝土UHPC2，使预制墩柱12和预制雨棚梁6连接成为一个整体。

S4、现场搅拌第二高强混凝土UHPC8，采用灌浆装置将第二高强混凝土UHPC8注满预留灌浆孔道14，采用压浆法自预留灌浆孔道14顶部灌注第二高强混凝土UHPC8，待第二高强混凝土UHPC8从各预留灌浆孔道14溢出，找平收光，完成预制墩柱12和预制雨棚梁6的拼接工作。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造，其由预制墩柱（12）及其上部的预制雨棚梁（6）组成，其特征在于：

所述预制墩柱（12）包括墩身纵筋（3）、墩身箍筋（4）以及墩身预留钢管（9）；所述预制雨棚梁（6）包括预留槽孔（7）以及周边的预留金属波纹管（1）；

所述墩身纵筋（3）预埋于预制墩柱（12）的内部周边，其顶部伸出的预制墩柱（12）插入预留金属波纹管（1）内部，且预留金属波纹管（1）内部浇筑有第一高强混凝土UHPC（2）；

所述墩身预留钢管（9）预埋于预制墩柱（12）的内部中心位置，其向上延伸并插入预留槽孔（7）内的预留波纹钢管（15）中，且预留波纹钢管（15）与墩身预留钢管（9）间浇筑有第二高强混凝土UHPC（8）；

所述墩身预留钢管（9）两侧还预留有剪力钉（11），墩身预留钢管（9）底部还设置有锚固钢筋（13），墩身预留钢管（9）内部灌注有钢管混凝土（10）；所述墩身预留钢管（9）外周还设置有墩柱构造箍筋（17），将墩身预留钢管（9）约束并定位于预制墩柱（12）内部；

所述预留槽孔（7）顶部的预制雨棚梁（6）内部还预埋有预留灌浆孔道（14），其高度与预制雨棚梁（6）高度一致；

所述预制雨棚梁（6）内部还包括雨棚梁构造钢筋（16），雨棚梁构造钢筋（16）将预留灌浆孔道（14）以及预留槽孔（7）约束并定位于预制雨棚梁（6）内部。

2.根据权利要求1所述的一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造，其特征在于：插入所述预留金属波纹管（1）内的墩身纵筋（3）长度不小于10倍的墩身纵筋（3）直径；所述预留金属波纹管（1）的直径不小于墩身纵筋（3）直径的2-3倍；墩身预留钢管（9）向下嵌入预制墩柱（12）的深度为1.5-2倍的墩身预留钢管（9）直径，向上插入预留波纹钢管（15）内的深度为0.5-1倍的墩身预留钢管（9）直径；墩身预留钢管（9）的尺寸根据实际抗震需求决定。

3.根据权利要求1所述的一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造，其特征在于：嵌入预制墩柱（12）内的剪力钉（11）长度大于嵌入预制雨棚梁（6）预留波纹钢管（15）内部的剪力钉（11）长度。

4.根据权利要求1所述的一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造，其特征在于：所述第一高强混凝土UHPC、第二高强混凝土UHPC的抗压强度均不低于120MPa，抗拉强度均不低于10Mpa。

5.根据权利要求1所述的一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造，其特征在于：伸出预制墩柱（12）的墩身纵筋（3）数量为预制墩柱（12）内墩身纵筋（3）总数量的1/2-1/4。

6.根据权利要求1所述的一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造，其特征在于：在预制墩柱（12）与预制雨棚梁（6）之间设置有2-3cm的垫浆层（5）。

7.根据权利要求1所述的一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造，其特征在于：所述预留灌浆孔道（14）由金属波纹管或灌浆套管组成，预留灌浆孔道（14）的内径比墩身纵筋（3）直径大20-40mm，壁厚不小于0.5mm。

8.根据权利要求1所述的一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造，其特征在于：所述预留波纹钢管（15）的壁厚不小于2mm。

9.一种根据权利要求1-8任意一项所述的一种中高烈度区预制装配式铁路站台雨棚构造的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在工厂绑扎墩身纵筋（3）、墩身箍筋（4）、预制墩柱（12）顶部预埋墩身预留钢管（9），其内灌注有钢管混凝土（10）；墩身预留钢管（9）两侧预留剪力钉（11），采用两根锚固钢筋（13）焊接在墩身预留钢管（9）底部外侧，将其固定于预制墩柱（12），用墩柱构造箍筋（17）将墩身预留钢管（9）固定于预制墩柱（12）中，最后支护模板，浇筑混凝土，完成预制墩柱（12）的制作；

S2、在工厂绑扎雨棚梁构造钢筋（16）及其它钢筋，预埋金属波纹管或灌浆套管形成预留灌浆孔道（14），预留并精准定位预留金属波纹管（1），将预留波纹钢管（15）预埋于预留槽孔（7）内，最后支护模板，浇筑混凝土，完成预制雨棚梁（6）的制作；

S3、将预制墩柱（12）和预制雨棚梁（6）运至施工现场，在二者表面之间铺设2-3cm的垫浆层（5），将伸出的墩身纵筋（3）插入预制雨棚梁（6）内的预留金属波纹管（1）中，并将伸出的墩身预留钢管（9）插入预制雨棚梁（6）内的预留槽孔（7）内的预留波纹钢管（15）中，调节结构的水平度和垂直度，在预留金属波纹管（1）与墩身纵筋（3）之间灌注第一高强混凝土UHPC（2），使预制墩柱（12）和预制雨棚梁（6）连接成为一个整体；

S4、现场搅拌第二高强混凝土UHPC（8），采用灌浆装置将第二高强混凝土UHPC（8）注满预留灌浆孔道（14），采用压浆法自预留灌浆孔道（14）顶部灌注第二高强混凝土UHPC（8），待第二高强混凝土UHPC（8）从各预留灌浆孔道（14）溢出，找平收光，完成预制墩柱（12）和预制雨棚梁（6）的拼接工作。