一种装配式雨棚墩柱-基础承插式节点及施工方法

技术领域

本发明涉及一种装配式雨棚墩柱-基础承插式节点及施工方法，属于结构工程技术领域。

背景技术

铁路站台雨棚工程作为铁路客站的重要组成部分，近年来，不少学者提出了很多铁路火车站站台雨棚墩柱的新结构形式。目前，对于现浇钢筋混凝土雨棚结构和钢结构雨棚结构的研究已经日趋完善，但现浇结构存在着施工周期长、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。预制装配技术具有显著加快雨棚的建造速度、减少交通中断、降低对周围环境的噪声、粉尘污染，减少建筑垃圾以及构件质量高等诸多优点。因此预制装配式结构的出现为解决传统雨棚结构存在的问题提供了解决的可能性。而目前所提出的预制装配下部结构连接构造的抗震性能仍较为薄弱，绝大部分预制装配下部结构都应用于非强震区，适用于强震区的预制装配下部结构连接构造亟待提出。

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，铁路站台装配式雨棚墩柱-基础节点为整个结构较为薄弱的部分。针对这一节点，应给出一种抗震性能与施工工艺结合最优的节点连接构造，为实际工程提供参考。在满足铁路站台雨棚抗震需求的同时，完善施工工艺。

传统的灌浆波纹管、灌浆套筒等连接技术则存在着施工精度偏高等缺点，而传统的墩柱-基础承插技术具有、施工精度小、构件质量高、施工周期短、抗震性能良好、环境污染小等诸多优点，但是为了满足承插深度的要求，会导致基础的厚度较大，造价偏高，且对灌浆料的质量要求很高。因此亟需提出一种剪力键与钢管混凝土组合的装配式雨棚墩柱-基础承插式节点连接构造。该连接构造充分融合桥梁结构和房建装配式结构的优势，其具有预制率高、施工工艺简单、吊装便捷等优点。同时该连接方式可以降低传统承插式连接的承插深度，降低基础造价，完善预制装配式技术，从而实现铁路站台预制装配式雨棚的普及与应用。

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墩柱-基础节点存在的问题，本发明提出了一种装配式雨棚墩柱-基础承插式节点及施工方法。既可以保证连接节点施工工艺简单、性能可靠、抗震性能优良的同时，也可以降低承插深度，降低基础造价，为中高烈度地区的铁路站台雨棚墩柱-基础连接方法提出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：

一种装配式雨棚墩柱-基础承插式节点，由预制墩柱和现浇基础组成，预制墩柱承插入现浇基础的基础孔槽内，所述预制墩柱包括墩身预留波纹钢管以及高压管；所述现浇基础包括预留钢管混凝土、抗冲剪钢筋网以及钢板；

所述墩身预留波纹钢管预埋于预制墩柱的底部，其预埋深度与基础孔槽或现浇基础的顶面平行；墩身预留波纹钢管侧壁连接有伸出到预制墩柱外壁的上下两个高压管；

所述预留钢管混凝土预埋于基础孔槽底部的现浇基础中央，其外壁设置有剪力钉；预留钢管混凝土伸出基础孔槽底部的现浇基础并深入所述墩身预留波纹钢管内，预留钢管混凝土与墩身预留波纹钢管之间通过所述高压管灌注有高强混凝土UHPC；

所述钢板预埋于现浇基础内部，并固定焊接在预留钢管混凝土底部；此外，预埋在现浇基础内部的预留钢管混凝土下侧还设置有斜向钢筋，斜向钢筋将预留钢管混凝土和现浇基础内的基础箍筋连接在一起；

所述基础孔槽底部的现浇基础内还预埋有抗冲剪钢筋网，其包围固定在预留钢管混凝土的周边；

所述现浇基础预留槽孔内壁以及预制墩柱底部两侧均设置有多个剪力键凹槽，且现浇基础预留槽孔内壁与预制墩柱底部两侧之间灌注有高强混凝土UHPC，从而形成剪力键。

进一步地，所述现浇基础内还设置有基础纵筋，基础纵筋、基础箍筋、斜向钢筋以及抗冲剪钢筋网共同构成现浇基础的钢筋笼；所述预制墩柱还包括墩柱纵筋以及墩柱箍筋。

进一步地，所述墩身预留波纹钢管的厚度不小于2mm；所述预留钢管混凝土直径不小于预制墩柱直径的0.1倍,预制墩柱的埋深为0.6-0.7倍预制墩柱直径。

进一步地，所述高强混凝土UHPC抗压强度不低于120MPa，抗拉强度不低于10Mpa。

进一步地，所述预留钢管混凝土外壁上的剪力钉分为长剪力钉以及短剪力钉；预埋于现浇基础内部的预留钢管混凝土外壁上同时设置有长剪力钉以及短剪力钉，而伸入墩身预留波纹钢管内的预留钢管混凝土外壁上则只设置有短剪力钉。

进一步地，所述预制墩柱内还设置有构造箍筋，其用以约束墩身预留波纹钢管。

进一步地，所述预制墩柱底部与现浇基础基础孔槽底部之间铺设有垫浆层。

上述装配式雨棚墩柱-基础承插式节点的施工方法，包括如下步骤：

S1、在工厂绑扎墩柱纵筋以及墩柱箍筋，并在预制墩柱底部预留槽孔并设置墩身预留波纹钢管，采用构造箍筋将其固定于预制墩柱，预留上下两个高压管用作灌浆孔道；在预制墩柱底部外表面设置剪力键凹槽；最后支护模板，浇筑混凝土，完成预制墩柱的制作；

S2、在现场绑扎现浇基础的基础纵筋、基础箍筋、抗冲剪钢筋网，预留基础孔槽，用于承插预制墩柱；在基础孔槽内壁设置剪力键凹槽，在基础孔槽内的现浇基础中央精准设置预留钢管混凝土，在其底部焊接钢板，侧面焊接斜向钢筋以固定其位置，预留钢管混凝土外表面设置剪力钉，最后支护模板，浇筑混凝土，完成现浇基础的制作；

S3、将预制墩柱运至施工现场，在基础孔槽内连接表面铺设2cm的垫浆层，将现浇基础伸出的预留钢管混凝土插入预制墩柱内的墩身预留波纹钢管中，并将预制墩柱插入现浇基础的基础槽孔中，调节预制墩柱的水平度和垂直度，在预制墩柱与现浇基础之间灌注高强混凝土UHPC，形成剪力键，从而使预制墩柱、现浇基础连接成为一个整体；

S4、现场另行搅拌高强混凝土UHPC，将高强混凝土UHPC注满高压管，采用压浆法自底部的高压管顶灌注高强混凝土UHPC，待高强混凝土UHPC从顶部的高压管溢出，保证灌浆饱满，完成预制墩柱与现浇基础的拼接工作。

本发明的有益效果在于：

1.本发明采用预制工厂加工雨棚预制墩柱的技术手段，预制墩柱和现浇基础之间采用带剪力键承插与钢管混凝土组合的连接构造，该连接方式构造简单，施工难度小，在保证工程质量的同时，大幅度降低基础的厚度，从而降低基础造价，方便基础内部钢筋布置，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.基础预留钢管混凝土的直径仅为墩柱直径的十分之一，采用钢板和基础预留的构造箍筋对其进行定位和固定，在增强墩柱抗拉拔能力的同时，也降低了承插深度，再在墩柱预留高压管灌注高强混凝土UHPC，保证钢管混凝土的抗腐蚀性，使得基础墩柱连接为一个整体。在地震作用下，墩柱和基础在新型连接构造下协同工作，整体性较强，塑性铰区损伤较小，适用于中高烈度地区的铁路站台雨棚。

3.在预制墩柱和现浇基础连接表面均设置双剪力键，以提升节点区域对墩柱的锚固能力，采用高强混凝土UHPC填充墩柱-基础剪力键节点，可以抵抗墩柱在地震作用下的拉拔力，以更好地使这种连接构造适用于中高烈度地区。

4.预制墩柱预留的剪力钉的存在也增强了钢管混凝土的粘结性能，有效保证了预制墩柱-基础连接节点的抗震性能。

5.采用剪力键和钢管混凝土组合的承插式节点连接构造，在保证中高烈度地区预制装配式雨棚墩柱-基础节点抗震需求的同时，可提供较高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，极大提升了震后铁路站台雨棚结构的使用功能，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中涉及预制墩柱部分的B-B截面示意图。

图4是本发明预制墩柱和现浇基础立体分解示意图。

图5是本发明整体立体示意图。

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3所示，本发明的一种装配式雨棚墩柱-基础承插式节点，由预制墩柱1和现浇基础2组成，预制墩柱1承插入现浇基础2的基础孔槽内，预制墩柱1底部与现浇基础2基础孔槽底部之间铺设有2cm垫浆层。预制墩柱1包括墩柱纵筋3、墩柱箍筋4、墩身预留波纹钢管7以及高压管10，预制墩柱1内还设置有构造箍筋6，其用以约束墩身预留波纹钢管7。现浇基础2包括预留钢管混凝土9、抗冲剪钢筋网12以及钢板16、基础纵筋13。墩身预留波纹钢管7预埋于预制墩柱1的底部，其预埋深度与基础孔槽或现浇基础2的顶面平行。墩身预留波纹钢管7侧壁连接有伸出到预制墩柱1外壁的上下两个高压管10。预留钢管混凝土9预埋于基础孔槽底部的现浇基础2中央，其外壁设置有剪力钉8。如图1所示，预留钢管混凝土9外壁上的剪力钉8分为长剪力钉以及短剪力钉。预埋于现浇基础2内部的预留钢管混凝土9外壁上同时设置有长剪力钉以及短剪力钉，而伸入墩身预留波纹钢管7内的预留钢管混凝土9外壁上则只设置有短剪力钉。预留钢管混凝土9伸出基础孔槽底部的现浇基础2并深入墩身预留波纹钢管7内，预留钢管混凝土9与墩身预留波纹钢管7之间通过高压管10灌注有高强混凝土UHPC11。钢板16预埋于现浇基础2内部，并固定焊接在预留钢管混凝土9底部。此外，预埋在现浇基础2内部的预留钢管混凝土9下侧还设置有斜向钢筋15，斜向钢筋15将预留钢管混凝土9和现浇基础2内的基础箍筋14连接在一起。基础孔槽底部的现浇基础2内还预埋有抗冲剪钢筋网12，其包围固定在预留钢管混凝土9的周边。基础纵筋13、基础箍筋14、斜向钢筋15以及抗冲剪钢筋网12共同构成现浇基础2的钢筋笼。

本实施例中，现浇基础2预留槽孔内壁以及预制墩柱1底部两侧均设置有多个剪力键凹槽，且现浇基础2预留槽孔内壁与预制墩柱1底部两侧之间灌注有高强混凝土UHPC11，从而形成剪力键17。

本实施例中，具体的，墩身预留波纹钢管7的厚度为3mm。预留钢管混凝土9直径为预制墩柱1直径的0.1倍。预制墩柱(1)的埋深仅仅为0.6倍预制墩柱(1)直径。高强混凝土UHPC11抗压强度不为130MPa，抗拉强度为12Mpa。

其具体施工方法，包括如下步骤：

S1、如图4所示，在工厂绑扎墩柱纵筋3以及墩柱箍筋4，并在预制墩柱1底部预留槽孔并设置墩身预留波纹钢管7，采用构造箍筋6将其固定于预制墩柱1，预留上下两个高压管10用作灌浆孔道。在预制墩柱1底部外表面设置剪力键凹槽。最后支护模板，浇筑混凝土，完成预制墩柱1的制作。

S2、如图4所示，在现场绑扎现浇基础2的基础纵筋13、基础箍筋14、抗冲剪钢筋网12，预留基础孔槽，用于承插预制墩柱1。在基础孔槽内壁设置剪力键凹槽，在基础孔槽内的现浇基础2中央精准设置预留钢管混凝土9，在其底部焊接钢板16，侧面焊接斜向钢筋15以固定其位置，预留钢管混凝土9外表面设置剪力钉8，最后支护模板，浇筑混凝土，完成现浇基础2的制作。

S3、如图5所示，将预制墩柱1运至施工现场，在基础孔槽内连接表面铺设2cm的垫浆层，将现浇基础2伸出的预留钢管混凝土9插入预制墩柱1内的墩身预留波纹钢管7中，并将预制墩柱1插入现浇基础2的基础槽孔中，调节预制墩柱1的水平度和垂直度，在预制墩柱1与现浇基础2之间灌注高强混凝土UHPC11，形成剪力键17，从而使预制墩柱1、现浇基础2连接成为一个整体。

S4、现场另行搅拌高强混凝土UHPC11，将高强混凝土UHPC11注满高压管10，采用压浆法自底部的高压管10顶灌注高强混凝土UHPC11，待高强混凝土UHPC11从顶部的高压管10溢出，保证灌浆饱满，完成预制墩柱1与现浇基础2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。