一种装配式桩板结构连接节点及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种装配式桩板结构连接节点，包括位于上部的预制混凝土板，位于预制混凝土板下方的预制桩板接头，以及与预制桩板接头底部连接的预制PRC管桩；预应力管道向下穿过桩板接头柱体并插入预制PRC管桩，预应力管道内设置有预应力钢束，该装配式桩板结构连接节点的施工方法，包括以下步骤：S1.初步确定结构材料、布置尺寸和数量；S2.预制构件阶段；S3.预制PRC管桩与预制桩板接头拼装连接；S4.预制桩板接头与预制混凝土板拼装连接；S5.封盖。本发明专利技术整体采用预制装配化施工方式，可实现桩板结构节点的高效施工、提高桩板结构地震耗能能力、实现桩板连接节点地震自复位功能，降低震后修复工作和成本。后修复工作和成本。后修复工作和成本。

A connection node of prefabricated pile plate structure and its construction method

【技术实现步骤摘要】
一种装配式桩板结构连接节点及施工方法


[0001]本专利技术涉及装配式桩板路基结构领域，具体涉及一种装配式桩板结构连接节点及施工方法。

技术介绍

[0002]装配式桩板路基结构近几年开始逐步应用于我国公路建设领域，该结构主要由预制桩基、预制板及桩板接头组成的框架结构体系，与传统路基相比，其代替了原有填土路基，实现了路基的快速工业化施工，具有节约土地资源，缩短工期、降低工程造价、路基结构沉降小等优势，因此在国家倡导绿色公路建设的背景下，具有良好的应用前景。
[0003]由于桩板式路基是一种新型的路基形式，目前在公路工程中应用尚少，该结构采用预制管桩基础直接延伸至地面以上支撑预制板，所以预制管桩即要具有基础承上启下的作用，同时又需具有桥墩的承力作用，即应具有一定的抗压、抗弯和较强的抗剪承载能力。
[0004]但现有常用的桩板结构在结构抗震方面尚考虑不足，其将地面以上管桩作为能力保护构件，将桩板现浇节点设计为塑性铰形成耗能机制，在地震荷载作用下，通过桩板连接节点的延性变形达到耗能目的，在地震荷载作用下，板桩连接节点损坏一般发生在管桩上，管桩损坏严重时有可能导致上部结构的坍塌，管桩损坏不大时，后期修复结构也需更换整根管桩，修复成本较高，因此这种设计为震后装配式桩板结构的节点修复和更换带来新的问题；同时现有桩板结构尚未考虑桩板连接节点的地震自复位功能设计，用以减少地震作用下桩板连接节点损坏和震后桩板节点修复工作；此外，桩板结构连接节点大多采用框架结构的现浇湿接头形成刚性节点，或采用H交叉钢板接头的半刚性节点，桩板节点施工需要现浇混凝土，影响施工效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是：克服现有技术中存在的不足，提供一种装配式桩板结构连接节点及施工方法，该桩板连接节点整体采用预制装配化施工方式，可实现桩板结构节点的高效施工、提高桩板结构地震耗能能力、实现桩板连接节点地震自复位功能，有效降低震后结构的修复工作和构件更换成本。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种装配式桩板结构连接节点，包括位于上部的预制混凝土板，位于预制混凝土板下方的预制桩板接头，以及与预制桩板接头底部连接的预制PRC管桩；所述预制混凝土板的中部开设有横截面为圆形且上下贯通的预留孔洞，所述预留孔洞包括上部的大直径孔洞和下部的小直径孔洞，大直径孔洞的高度小于小直径孔洞的高度，所述预制桩板接头包括位于下部呈圆柱状的桩板接头柱体和上部呈圆台状的接头凸台，所述桩板接头柱体的上表面与接头凸台的底面固定连接，所述接头凸台插入小直径孔洞内部，所述预制混凝土板和预制桩板接头之间设置有具备弹性的垫圈，垫圈的底面与桩板接头柱体的上表面固定，垫圈的上表面与预制混凝土板的底面接触，垫圈呈圆形套设在接头凸台的外侧，垫圈的直径与桩板接头柱体的直径相同，所述大直径
孔洞内沿小直径孔洞圆周外侧等距埋设有预应力管道，所述预应力管道向下穿过桩板接头柱体并插入预制PRC管桩内部，预应力管道内设置有预应力钢束，所述垫圈上环形等距开设有供预应力管道穿过的预应力孔洞，所述接头凸台与小直径孔洞之间填充有橡胶垫层。
[0007]进一步的，所述大直径孔洞的高度不超过所在预制混凝土板高度的1/4，大直径孔洞的直径不小于桩板接头柱体的直径。
[0008]进一步的，所述桩板接头柱体的高度等于直径的1～2倍，桩板接头柱体的直径与预制PRC管桩的直径相同，所述接头凸台的高度与小直径孔洞的高度相同，所述预制桩板接头的混凝土强度等级不小于预制PRC管桩混凝土强度等级。
[0009]进一步的，所述接头凸台和桩板接头柱体内部设置有与常规桩基类似的接头内钢筋笼纵筋和环向螺旋箍筋，环向螺旋箍筋位于预应力管道外侧。
[0010]进一步的，所述桩板接头柱体的底部和预制PRC管桩顶部各自固定连接有一个中部开设通孔的端板，两个端板采用角焊缝全焊连接，端板外侧固定有套箍，所述端板上同样环形等距开设有供预应力管道穿过的预应力孔洞，端板横截面为圆形且直径与桩板接头柱体的直径相同。
[0011]进一步的，所述预制PRC管桩向下1.4～1.6m处设置有一个圆形且中部开设有通孔的预应力锚固板，预应力锚固板厚度为5mm，预制PRC管桩内设置有管桩外环纵筋，管桩外环纵筋外侧固定连接有管桩箍筋，预应力锚固板内切于管桩外环纵筋，且预应力锚固板与管桩外环纵筋和管桩箍筋焊接为一体，所述预应力锚固板上下一倍桩径范围内设置有管桩加密纵筋，管桩加密纵筋贯穿通过预应力锚固板，且四周与预应力锚固板焊接，所述预应力锚固板上环形等距开设有供加密纵筋通过的孔洞和供预应力管道穿过的预应力孔洞，预应力孔洞位于管桩加密纵筋与管桩外环纵筋之间。
[0012]进一步的，所述预应力锚固板外侧纵向固定有管桩外环预应力钢筋，管桩外环预应力钢筋与管桩外环纵筋沿预应力锚固板外侧交错布置，所述预应力锚固板上环形等距分布有预应力钢束，预应力钢束外套塑料套管，且向上穿过预应力孔洞和预应力管道后顶端位于大直径孔洞内，大直径孔洞内浇筑混凝土。
[0013]上述装配式桩板结构连接节点的施工方法，包括以下步骤：
[0014]S1.初步确定结构材料、布置尺寸和数量：根据实际架设位置所需的预制混凝土板和预制PRC管桩几何尺寸、材料参数及上部结构荷载大小初步确定桩板接头柱体及接头凸台的几何尺寸；确定接头内钢筋笼纵筋和环向螺旋箍筋各自的数量及布置；初步确定桩板连接节点所需预应力钢束的面积、布置位置及其张拉控制力；确定下部预制PRC管桩内部增设的预应力锚固板尺寸、材料和位置，确定管桩加密纵筋、管桩外环纵筋、管桩箍筋和管桩外环预应力钢筋各自的数量及布置；
[0015]S2.预制构件阶段：预制混凝土板预制时需准确开设预留孔洞，同时在大直径孔洞内沿圆周环向均匀预埋预应力管道，大直径孔洞的尺寸需能够满足预应力钢束张拉和锚固空间要求；制造预制PRC管桩过程中，在绑扎钢筋阶段，将预应力锚固板增设于预制PRC管桩内的设计位置，并与周围管桩外环纵筋、管桩箍筋和管桩外环预应力钢筋焊接固定形成钢筋骨架，在预应力锚固板上、下区域增设管桩加密纵筋和箍筋形成普通钢筋加密区，管桩加密纵筋需穿过预应力锚固板并与之焊接固定，环向螺旋箍筋间距加密，同时预应力锚固板在加工时需预留管桩加密纵筋穿过的孔洞以及预应力孔洞，孔洞直径大小需与纵筋相匹
配，预应力孔洞直径大小与预应力钢束直径相匹配，且位置定位准确；将预应力钢束一端锚固于预应力锚固板上，并外套塑料套管，预应力另一端竖直延伸至预制PRC管桩的桩头外部，此时可采用定位钢筋将预应力管道定位准确，以防止偏斜；待绑扎钢筋阶段所有构件定位准确并绑扎焊接完成后，随后浇筑预制PRC管桩混凝土并养护至混凝土达到设计强度；预制桩板接头按照设计尺寸进行预制即可，需注意其内的预应力管道位置定位的精准性；
[0016]S3.预制PRC管桩与预制桩板接头拼装连接：将各节段预制PRC管桩打入地下至设计标高，并完成顶节的预制PRC管桩与下节预制PRC管桩连接后，将预制桩板接头悬置于顶节的预制PRC管桩上方，将其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装配式桩板结构连接节点，其特征在于：包括位于上部的预制混凝土板(1)，位于预制混凝土板(1)下方的预制桩板接头(2)，以及与预制桩板接头(2)底部连接的预制PRC管桩(3)；所述预制混凝土板(1)的中部开设有横截面为圆形且上下贯通的预留孔洞(7)，所述预留孔洞(7)包括上部的大直径孔洞和下部的小直径孔洞，大直径孔洞的高度小于小直径孔洞的高度，所述预制桩板接头(2)包括位于下部呈圆柱状的桩板接头柱体(11)和上部呈圆台状的接头凸台(9)，所述桩板接头柱体(11)的上表面与接头凸台(9)的底面固定连接，所述接头凸台(9)插入小直径孔洞内部，所述预制混凝土板(1)和预制桩板接头(2)之间设置有具备弹性的垫圈(4)，垫圈(4)的底面与桩板接头柱体(11)的上表面固定，垫圈(4)的上表面与预制混凝土板(1)的底面接触，垫圈(4)呈圆形套设在接头凸台(9)的外侧，垫圈(4)的直径与桩板接头柱体(11)的直径相同，所述大直径孔洞内沿小直径孔洞圆周外侧等距埋设有预应力管道(8)，所述预应力管道(8)向下穿过桩板接头柱体(11)并插入预制PRC管桩(3)内部，预应力管道(8)内设置有预应力钢束(6)，所述垫圈(4)上环形等距开设有供预应力管道(8)穿过的预应力孔洞(12)，所述接头凸台(9)与小直径孔洞之间填充有橡胶垫层(19)。2.根据权利要求1所述的一种装配式桩板结构连接节点，其特征在于：所述大直径孔洞的高度不超过所在预制混凝土板(1)高度的1/4，大直径孔洞的直径不小于桩板接头柱体(11)的直径。3.根据权利要求2所述的一种装配式桩板结构连接节点，其特征在于：所述桩板接头柱体(11)的高度等于直径的1～2倍，桩板接头柱体(11)的直径与预制PRC管桩(3)的直径相同，所述接头凸台(9)的高度与小直径孔洞的高度相同，所述预制桩板接头(2)的混凝土强度等级不小于预制PRC管桩(3)混凝土强度等级。4.根据权利要求3所述的一种装配式桩板结构连接节点，其特征在于：所述接头凸台(9)和桩板接头柱体(11)内部设置有与常规桩基类似的接头内钢筋笼纵筋(16)和环向螺旋箍筋(17)，环向螺旋箍筋(17)位于预应力管道(8)外侧。5.根据权利要求4所述的一种装配式桩板结构连接节点，其特征在于：所述桩板接头柱体(11)的底部和预制PRC管桩(3)顶部各自固定连接有一个中部开设通孔的端板(10)，两个端板(10)采用角焊缝全焊连接，端板(10)外侧固定有套箍，所述端板(10)上同样环形等距开设有供预应力管道(8)穿过的预应力孔洞(12)，端板(10)横截面为圆形且直径与桩板接头柱体(11)的直径相同。6.根据权利要求5所述的一种装配式桩板结构连接节点，其特征在于：所述预制PRC管桩(3)向下1.4～1.6m处设置有一个圆形且中部开设有通孔的预应力锚固板(5)，预应力锚固板(5)厚度为5mm，预制PRC管桩(3)内设置有管桩外环纵筋(14)，管桩外环纵筋(14)外侧固定连接有管桩箍筋(15)，预应力锚固板(5)内切于管桩外环纵筋(14)，且预应力锚固板(5)与管桩外环纵筋(14)和管桩箍筋(15)焊接为一体，所述预应力锚固板(5)上下一倍桩径范围内设置有管桩加密纵筋(13)，管桩加密纵筋(13)贯穿通过预应力锚固板(5)，且四周与预应力锚固板(5)焊接，所述预应力锚固板(5)上环形等距开设有供加密纵筋通过的孔洞和供预应力管道(8)穿过的预应力孔洞(12)，预应力孔洞(12)位于管桩加密纵筋(13)与管桩外环纵筋(14)之间。7.根据权利要求6所述的一种装配式桩板结构连接节点，其特征在于：所述预应力锚固
板(5)外侧纵向固定有管桩外环预应力钢筋(18)，管桩外环预应力钢筋(18)与管桩外环纵筋(14)沿预应力锚固板(5)外侧交错布置，所述预应力锚固板(5)上环形等距分布有预应力钢束(6)，预应力钢束(6)外套塑料套管，且向上穿过预应力孔洞(12)和预应力管道(8)后顶端位于大...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳佳，王艳，任文博，宋永乐，李硕磊，连利的，胡晓芳，张景伟，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：