承插式钢管混凝土存梁台座及其施工方法与流程

本发明涉及存梁台座，特指一种承插式钢管混凝土存梁台座及其施工方法。

背景技术：

存梁台座是箱梁预制场必备的工装设施，用于支撑存梁。根据箱梁预制技术条件，对存梁台座的要求是非常严格的，存梁台座必须具有足够的强度和刚度，防止发生破坏和变形，存梁台座的地基基础应具有足够的承载力，以防止发生不均匀沉降。传统的存梁台座采用整体式的钢筋混凝土结构，一个存梁台座绑扎钢筋到浇筑混凝土需要2个月的工期，工期太长，导致存梁台座的工程费用增加，成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种承插式钢管混凝土存梁台座及其施工方法，解决的传统的整体式钢筋混凝土存梁台座存在的工期长、工程费用增加及成本高的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种承插式钢管混凝土存梁台座的施工方法，包括如下步骤：

根据存梁荷载计算存梁台座所需的钢管混凝土柱中的钢管的壁厚，并依据所计算的钢管的壁厚选取钢管；

施工基础平台，并于所述基础平台上预留承插口，所述承插口的开口大小根据所计算的钢管壁厚进行设计；

利用所选取的钢管施工形成钢管混凝土柱，将所述钢管混凝土柱插设于所述承插口内；以及

于所述承插口的内壁和所述钢管混凝土柱的外壁之间浇筑形成嵌固混凝土，通过所述嵌固混凝土锚固连接所述钢管混凝土柱和所述基础平台，从而形成了满足存梁支撑要求的存梁台座。

本发明采用承插式钢管混凝土柱和基础平台分开预制，再利用嵌固混凝土嵌成一体，节约了传统钢筋混凝土结构中的钢筋，节省了绑架绑扎时间，可节约一半的施工周期，所形成的存梁台座的强度和刚度满足设计要求，便于快速存梁。能够解决传统的钢管混凝土柱结构存在的工期长、工程费用增加以及成本高的问题。

本发明承插式钢管混凝土存梁台座的施工方法的进一步改进在于，根据存梁荷载计算存梁台座所需的钢管混凝土柱中的钢管的壁厚，包括：

根据公式一计算存梁台座的抗压压力值，

f≥nbg/nt(式一)

式一中，f为存梁台座的抗压压力值，nb为存梁的片数，g为每片存梁的自重，nt为存梁台座的个数；

根据钢管混凝土柱承载力公式，

f＝ψacfc(1+θ+θ^0.5)

ψ＝1-0.115(h/d-4)^0.5(式二组)

θ＝ayfy/acfc＝4tfy/(dfc)

式二组中，f为钢管混凝土柱承载力，该钢管混凝土柱承载力等于式一中的存梁台座的抗压压力值，ψ为轴压稳定系数，fc为钢管混凝土柱中混凝土芯柱的抗压强度，fy为钢管混凝土柱中钢管的抗压强度，ac为钢管混凝土柱中混凝土芯柱的面积，ac＝πd²/4，d为钢管混凝土柱中混凝土芯柱的直径，ay为钢管混凝土柱中钢管的面积，ay＝πdt，t为钢管混凝土柱中的钢管的壁厚，h为钢管混凝土柱的高度，θ为参与系数；

由式二组和式一求解参与系数θ，得出：

θ＝[(16f/πψd²fc-3)^0.5/2-0.5]²(式三)

根据式三和式二组得出钢管壁厚的计算公式：

t≥fcd[(16f/πψd²fc-3)^0.5/2-0.5]²/(4fy)(式四)

通过式四计算出钢管壁厚的值从而选取对应的钢管。

本发明承插式钢管混凝土存梁台座的施工方法的进一步改进在于，所述承插口的开口大小根据所计算的钢管壁厚进行设计，包括：

所述承插口为柱状凹槽，所述柱状凹槽的开口直径d0满足如下公式：

d0＝d+2t+2c(式五)

式五中，d0为承插口的开口直径，d为钢管混凝土柱中混凝土芯柱的直径，t为钢管混凝土柱中的钢管的壁厚，c为嵌固混凝土的厚度；

所述柱状凹槽的深度h0小于等于所述基础平台的厚度h的1/3。

本发明承插式钢管混凝土存梁台座的施工方法的进一步改进在于，施工基础平台包括：

于存梁台座的设计位置开挖基坑；

于基坑内支设模板，所述模板内部围合形成方体形的浇筑空间，且所述浇筑空间顶部处的模板上设有向下凸伸的柱状凸台，所述柱状凸台位于所述浇筑空间内；

于所述浇筑空间内浇筑混凝土，待浇筑的混凝土达到设计强度的70％时拆除模板从而形成所述基础平台。

本发明承插式钢管混凝土存梁台座的施工方法的进一步改进在于，浇筑形成嵌固混凝土的混凝土强度高于浇筑形成基础平台的混凝土强度，且所述嵌固混凝土的厚度大于等于15cm。

本发明还提供了一种承插式钢管混凝土存梁台座，包括：

基础平台，所述基础平台上预留有承插口，所述承插口的开口大小根据钢管混凝土柱中钢管的壁厚进行设计；

插设于所述承插口内的钢管混凝土柱，所述钢管混凝土柱中钢管的壁厚根据存梁荷载进行计算；

浇筑形成于所述承插口的内壁和所述钢管混凝土柱的外壁之间的嵌固混凝土，通过所述嵌固混凝土锚固连接所述钢管混凝土柱和所述基础平台，从而形成了满足存梁支撑要求的存梁台座。

本发明承插式钢管混凝土存梁台座的进一步改进在于，根据公式一计算存梁台座的抗压压力值，

f≥nbg/nt(式一)

式一中，f为存梁台座的抗压压力值，nb为存梁的片数，g为每片存梁的自重，nt为存梁台座的个数；

根据钢管混凝土柱承载力公式，

f＝ψacfc(1+θ+θ^0.5)

ψ＝1-0.115(h/d-4)^0.5(式二组)

θ＝ayfy/acfc＝4tfy/(dfc)

式二组中，f为钢管混凝土柱承载力，该钢管混凝土柱承载力等于式一中的存梁台座的抗压压力值，ψ为轴压稳定系数，fc为钢管混凝土柱中混凝土芯柱的抗压强度，fy为钢管混凝土柱中钢管的抗压强度，ac为钢管混凝土柱中混凝土芯柱的面积，ac＝πd²/4，d为钢管混凝土柱中混凝土芯柱的直径，ay为钢管混凝土柱中钢管的面积，ay＝πdt，t为钢管混凝土柱中的钢管的壁厚，h为钢管混凝土柱的高度，θ为参与系数；

由式二组和式一求解参与系数θ，得出：

θ＝[(16f/πψd²fc-3)^0.5/2-0.5]²(式三)

根据式三和式二组得出钢管壁厚的计算公式：

t≥fcd[(16f/πψd²fc-3)^0.5/2-0.5]²/(4fy)(式四)

通过式四计算出钢管壁厚的值从而选取对应的钢管。

本发明承插式钢管混凝土存梁台座的进一步改进在于，所述承插口为柱状凹槽，所述柱状凹槽的开口直径d0满足如下公式：

d0＝d+2t+2c(式五)

式五中，d0为承插口的开口直径，d为钢管混凝土柱中混凝土芯柱的直径，t为钢管混凝土柱中的钢管的壁厚，c为嵌固混凝土的厚度；

所述柱状凹槽的深度h0小于等于所述基础平台的厚度h的1/3。

本发明承插式钢管混凝土存梁台座的进一步改进在于，所述基础平台为混凝土结构。

本发明承插式钢管混凝土存梁台座的进一步改进在于，浇筑形成嵌固混凝土的混凝土强度高于浇筑形成基础平台的混凝土强度，且所述嵌固混凝土的厚度大于等于15cm。

附图说明

图1为本发明承插式钢管混凝土存梁台座的结构示意图。

图2为本发明承插式钢管混凝土存梁台座中基础平台的结构示意图。

图3为本发明承插式钢管混凝土存梁台座中钢管混凝土柱的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了一种承插式钢管混凝土存梁台座及其施工方法，用于解决传统的整体式钢筋混凝土存梁台座所需工期长，成本高的问题。本发明采用了承插式的存梁台座，该存梁台座中的基础平台和钢管混凝土柱可分开预制，而后再通过嵌固混凝土湿接在一起，实现了基础平台和钢管混凝土柱嵌固连接成一体的结构，且基础平台和钢管混凝土柱均采用混凝土浇筑，无钢筋配置，节约钢筋，节省钢筋绑扎时间，且两者可同时浇筑混凝土，节约一半的施工周期，便于快速存梁。该承插式钢管混凝土存梁台座及其施工方法适用于高铁与公路、市政路箱梁、t梁的存梁。下面结合附图对本发明承插式钢管混凝土存梁台座及其施工方法进行说明。

如图1所示，本发明的承插式钢管混凝土存梁台座20包括基础平台21、钢管混凝土柱22以及嵌固混凝土23，结合图2所示，其中的基础平台21上预留有承插口211，该承插口211的开口大小根据钢管混凝土柱22中钢管221的壁厚进行设计，承插口211的开口应大于钢管混凝土柱22的外周尺寸，确保该钢管混凝土柱22能够顺利的插入到承插口211内；结合图3所示，钢管混凝土柱22包括钢管221和浇筑于钢管221内的混凝土芯柱222，该钢管混凝土柱22插设于承插口211内，钢管混凝土柱22中钢管221的壁厚根据存梁荷载进行计算，存梁荷载根据存梁片数及每片存梁的重量进行计算得出；将钢管混凝土柱22插设至承插口211内时，钢管混凝土柱22的下表面置于承插口211的底部，嵌固混凝土23浇筑形成于承插口211的内壁和钢管混凝土柱22的外壁之间，通过嵌固混凝土23锚固连接钢管混凝土柱22和基础平台21，从而形成了满足存梁支撑要求的存梁台座20。

本发明的存梁台座20中的基础平台21和钢管混凝土柱22的结构强度和刚度根据所需要承载的存梁荷载进行设计，使得其能够满足支撑存梁的要求。基础平台和钢管混凝土柱为无钢筋的混凝土结构，节约钢筋，节省钢筋绑扎时间，能够缩短施工工期，还能够节约成本。基础平台和钢管混凝土柱可分开预制而后再通过嵌固混凝土湿接在一起，相比于传统的整体式现浇钢筋混凝土，能够极大的缩短施工工期，便于快速存梁。

作为本发明的一较佳实施方式，如图1至图3所示，钢管混凝土柱22中钢管221的壁厚根据存梁荷载进行计算包括：

根据公式一计算存梁台座20的抗压压力值，

f≥nbg/nt(式一)

式一中，f为存梁台座的抗压压力值，nb为存梁的片数，g为每片存梁的自重(重量)，nt为存梁台座的个数；该存梁台座20的抗压力值即为存梁荷载；

通过《钢管混凝土结构设计与施工规程》中的钢管混凝土柱承载力公式，可知：

f＝ψacfc(1+θ+θ^0.5)

ψ＝1-0.115(h/d-4)^0.5(式二组)

θ＝ayfy/acfc＝4tfy/(dfc)

式二组中，f为钢管混凝土柱承载力，该钢管混凝土柱承载力等于式一中的存梁台座的抗压压力值，ψ为轴压稳定系数，fc为钢管混凝土柱中混凝土芯柱的抗压强度，fy为钢管混凝土柱中钢管的抗压强度，ac为钢管混凝土柱中混凝土芯柱的面积，ac＝πd²/4，d为钢管混凝土柱中混凝土芯柱的直径，ay为钢管混凝土柱中钢管的面积，ay＝πdt，t为钢管混凝土柱中的钢管的壁厚，h为钢管混凝土柱的高度，θ为参与系数；

由式二组和式一求解参与系数θ，得出：

θ＝[(16f/πψd²fc-3)^0.5/2-0.5]²(式三)

求解参与系数θ时，根据一元二次方程的韦达定理，令θ^0.5＝k，k＞0，则解方程：

k2+k+1-4f/πψd²fc＝0(方程一)

方程一中的两个根中淘汰一个负数根，保留一个正根，则有：

k＝(16f/πψd²fc-3)^0.5/2-0.5(方程二)

从而根据方程二取平方得出参与系数θ，即式三；

根据式三和式二组得出钢管221的壁厚的计算公式：

t≥fcd[(16f/πψd²fc-3)^0.5/2-0.5]²/(4fy)(式四)

通过式四计算出钢管221的壁厚的值t从而选取对应的钢管221。

作为本发明的另一较佳实施方式，承插口211为柱状凹槽，柱状凹槽的开口直径d0满足如下公式：

d0＝d+2t+2c(式五)

式五中，d0为承插口的开口直径，d为钢管混凝土柱中混凝土芯柱的直径，t为钢管混凝土柱中的钢管的壁厚，c为嵌固混凝土的厚度；

柱状凹槽的深度h0小于等于基础平台的厚度h的1/3。基础平台21的结构长度l，宽度b，厚度h，将承插口211的深度h0设计为小于等于基础平台的厚度h的1/3，以确保存梁放置于存梁台座20上后，存梁荷载的重量传递后，钢管混凝土柱22不会刺穿基础平台21。

作为本发明的又一较佳实施方式，基础平台21为混凝土结构，由混凝土浇筑而成，混凝土内不配置钢筋，且结构的强度和刚度能够完全满足存梁荷载的要求。

作为本发明的再一较佳实施方式，浇筑形成嵌固混凝土23的混凝土强度高于浇筑形成基础平台21的混凝土强度，且嵌固混凝土23的厚度大于等于15cm。通过将嵌固混凝土23的混凝土强度设计为高于基础平台21的混凝土强度，来保证钢管混凝土柱22和基础平台21的良好的固定效果。

下面对本发明提供的承插式钢管混凝土存梁台座的施工方法进行说明。

本发明提供一种承插式钢管混凝土存梁台座的施工方法，包括如下步骤：

如图1所示，根据存梁荷载计算存梁台座20所需的钢管混凝土柱22中的钢管221的壁厚，并依据所计算的钢管221的壁厚选取钢管；

结合图2所示，施工基础平台21，并于基础平台21上预留承插口211，承插口的开口大小根据所计算的钢管21的壁厚进行设计；

结合图3所示，利用所选取的钢管施工形成钢管混凝土柱22，将钢管混凝土柱22插设于承插口211内；该钢管混凝土柱22包括钢管221和浇筑于钢管221内的混凝土芯柱222；

于承插口211的内壁和钢管混凝土柱22的外壁之间浇筑形成嵌固混凝土23，通过嵌固混凝土23锚固连接钢管混凝土柱22和基础平台21，从而形成了满足存梁支撑要求的存梁台座20。

本发明采用承插式钢管混凝土柱和基础平台分开预制，再利用嵌固混凝土嵌成一体，节约了传统钢筋混凝土结构中的钢筋，节省了绑架绑扎时间，可节约一半的施工周期，所形成的存梁台座的强度和刚度满足设计要求，便于快速存梁。能够解决传统的钢管混凝土柱结构存在的工期长、工程费用增加以及成本高的问题。

作为本发明的一较佳实施方式，根据存梁荷载计算存梁台座20所需的钢管混凝土柱22中的钢管221的壁厚，包括：

根据公式一计算存梁台座20的抗压压力值，

f≥nbg/nt(式一)

式一中，f为存梁台座的抗压压力值，nb为存梁的片数，g为每片存梁的自重(即重量)，nt为存梁台座20的个数；

通过《钢管混凝土结构设计与施工规程》中的钢管混凝土柱承载力公式，可知：

f＝ψacfc(1+θ+θ^0.5)

ψ＝1-0.115(h/d-4)^0.5(式二组)

θ＝ayfy/acfc＝4tfy/(dfc)

式二组中，f为钢管混凝土柱承载力，该钢管混凝土柱承载力等于式一中的存梁台座的抗压压力值，ψ为轴压稳定系数，fc为钢管混凝土柱中混凝土芯柱的抗压强度，fy为钢管混凝土柱中钢管的抗压强度，ac为钢管混凝土柱中混凝土芯柱的面积，ac＝πd²/4，d为钢管混凝土柱中混凝土芯柱的直径，ay为钢管混凝土柱中钢管的面积，ay＝πdt，t为钢管混凝土柱中的钢管的壁厚，h为钢管混凝土柱的高度，θ为参与系数；

由式二组和式一求解参与系数θ，得出：

θ＝[(16f/πψd²fc-3)^0.5/2-0.5]²(式三)

求解参与系数θ时，根据一元二次方程的韦达定理，令θ^0.5＝k，k＞0，则解方程：

k2+k+1-4f/πψd²fc＝0(方程一)

方程一中的两个根中淘汰一个负数根，保留一个正根，则有：

k＝(16f/πψd²fc-3)^0.5/2-0.5(方程二)

从而根据方程二取平方得出参与系数θ，即式三；

根据式三和式二组得出钢管壁厚的计算公式：

t≥fcd[(16f/πψd²fc-3)^0.5/2-0.5]²/(4fy)(式四)

通过式四计算出钢管221的壁厚的值t从而选取对应的钢管。

作为本发明的另一较佳实施方式，承插口211的开口大小根据所计算的钢管221的壁厚t进行设计，包括：

承插口221为柱状凹槽，柱状凹槽的开口直径d0满足如下公式：

d0＝d+2t+2c(式五)

式五中，d0为承插口的开口直径，d为钢管混凝土柱中混凝土芯柱的直径，t为钢管混凝土柱中的钢管的壁厚，c为嵌固混凝土的厚度；

柱状凹槽的深度h0小于等于基础平台的厚度h的1/3。基础平台21的结构长度l，宽度b，厚度h，将承插口211的深度h0设计为小于等于基础平台的厚度h的1/3，以确保存梁放置于存梁台座20上后，存梁荷载的重量传递后，钢管混凝土柱22不会刺穿基础平台21。

作为本发明的又一较佳实施方式，施工基础平台21包括：

于存梁台座20的设计位置开挖基坑；

于基坑内支设模板，模板内部围合形成方体形的浇筑空间，且浇筑空间顶部处的模板上设有向下凸伸的柱状凸台，柱状凸台位于浇筑空间内；

于浇筑空间内浇筑混凝土，待浇筑的混凝土达到设计强度的70％时拆除模板从而形成基础平台。基础平台21为混凝土结构，由混凝土浇筑而成，混凝土内不配置钢筋，且结构的强度和刚度能够完全满足存梁荷载的要求。在利用所选取的钢管施工形成钢管混凝土柱22时，将钢管221下料封底，向钢管221内浇筑混凝土，形成混凝土芯柱222，养护至75％强度后，即可将该钢管混凝土柱22吊装至基础平台21的承插口211内，而后浇筑嵌固混凝土23进行嵌固连接。

作为本发明的再一较佳实施方式，浇筑形成嵌固混凝土23的混凝土强度高于浇筑形成基础平台21的混凝土强度，且嵌固混凝土23的厚度大于等于15cm。通过将嵌固混凝土23的混凝土强度设计为高于基础平台21的混凝土强度，来保证钢管混凝土柱22和基础平台21的良好的固定效果。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。