【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道交通轨道板的，尤其涉及一种轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构及确定方法。
技术介绍
1、装配式轨道因其标准化设计、工厂化预制、机械化施工、维修更换方便、结构可靠性高的特点，正日益成为国内轨道结构发展的重点和趋势。目前装配式轨道中所使用的预制轨道板结构主要是普通钢筋混凝土结构或预应力钢筋混凝土结构。受制于结构形式与材料选择因素的影响，它们都存在一系列缺陷，包括轨道板配筋率较高、钢筋绑扎工序繁杂、钢筋间隙小，混凝土灌注密实性差，结构裂缝控制能力不强、抗破损与疲劳能力偏弱、预制人工需求大等。这些缺陷的存在直接导致了现有轨道板预制效率低、抗损伤能力弱、生产成本居高不下等问题。
2、为此，本专利技术的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构及确定方法，以克服上述缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构及确定方法，有效克服现有技术的缺陷，借助钢纤维混凝土材料的力学与物理增强作用，与板内少量配筋协同受力，可在保障板承载能力的情况下大幅降低受力主筋与构造配筋使用量，降低结构截面配筋率，以减少钢材用量及人工需求，提高预制生产效率，进而降低预制板的生产成本。
2、为实现上述目的，本专利技术公开了一种轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构，包含钢筋笼、预埋件和钢纤维混凝土，所述钢筋笼和钢纤维混凝土形成整个主体结构，所
3、所述钢纤维混凝土的材质中每立方米包含材料：水泥290～420kg，水150～180kg，细骨料650～850kg，粗骨料960～1210kg，矿粉60～90kg，粉煤灰30～80kg，钢纤维25～60kg，减水剂2.0～10.0kg。
4、其中：所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5级，碱含量不大于0.6％。
5、其中：所述细骨料为中砂，细度模数2.5～3.0，表观密度不小于2500kg/m3，所述粗骨料为连续级配碎石，粒径范围可根据需求来进行确定。
6、其中：所述粉煤灰等级不低于二级，所述矿粉等级不低于s95级，所述减水剂应为高效减水剂，减水率不小于25％。
7、其中：所述钢纤维应选用ⅰ类冷拉钢丝型纤维，公称抗拉强度等级不低于1000mpa，所述钢纤维的添加量为25-50kg/m3。
8、其中：所述钢纤维混凝土对应切口张开位移值为0.5mm时的残余抗弯拉强度标准值fr1k≥2.7mpa；对应切口张开位移值为2.5mm时的残余抗弯拉强度标准值fr3k≥2.7mpa；fr3k/fr1k≥0.7；钢纤维混凝土抗弯性能等级不低于2.5b级。
9、其中：所述钢纤维掺量为30kg/m3，所述钢纤维采用ⅰ类钢丝冷拉型纤维，两端形成弯钩状，中间段平直，所述钢纤维长度50mm，直径0.75mm，抗拉强度1500mpa，所述钢纤维混凝土的水胶比为0.34，残余弯拉强度fr1k＝4.26mpa，fr3k＝3.55mpa，抗弯性能等级达到4b级。
10、还公开了一种轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构的确定方法，其特征在于包括如下步骤：
11、s1：确定混凝土强度等级，确定对应强度的混凝土抗压强度设计值fc；
12、s2：建立轨道板的有限元模型；
13、s3：确定轨道板工作状态下的最不利受力条件及荷载组合工况；
14、s4：计算各类荷载条件下的弯矩值，得到板内的最大弯矩值mu静载；
15、s5：进行吊装受力分析，得到板内最大弯矩值mu吊装；
16、s6：比较mu静载与mu吊装，取板内最大设计弯矩mu＝max{mu静载，mu吊装}；
17、s7：初步拟定钢筋配筋方案，确定主筋配筋面积，其包含受压区主筋截面面积as’和受拉区主筋截面面积as，确定钢纤维添加掺量，通过试验确定钢纤维混凝土残余抗弯强度fr1k、fr3k；
18、s8：根据静力平衡公式(a)计算最大受力截面受压区高度x：
19、α1fcbx+f'ya's＝fftub(h-x)+fyas (a)
20、s9：根据弯矩平衡公式(b)计算相应配筋及钢纤维掺量下截面最大弯矩承载力：
21、
22、若满足弯矩平衡公式(b)，则验算通过，进行后续过程，若不满足则则重新选定配筋面积或钢纤维掺量，重复s7至s9，直至满足弯矩平衡公式(b)，
23、式(a)、式(b)中相应字符含义为：
24、α1——混凝土简化应力图形系；
25、b——构件宽度；
26、x——截面受压区高度；
27、h——板厚；
28、as——受压区边缘到受拉钢筋合力作用点的距离；
29、a's——受拉区边缘到受压钢筋合力作用点的距离；
30、h0——受拉取钢筋中点到上表面的距离；
31、as——受拉区钢筋截面积，即下层钢筋截面；
32、a's——受压区钢筋截面积，即上层钢筋截面；
33、mu——截面最大弯矩力；
34、fftu——钢纤维混凝土承载力极限状态残余弯拉强度设计值；
35、f'y——受压区钢筋抗压强度设计值；
36、fy——受拉区钢筋抗拉强度设计值，
37、s10：钢纤维混凝土残余弯拉强度设计值计算；
38、s11：进行裂缝验算。
39、其中：s10中具体包含如下步骤：
40、钢纤维混凝土裂后应力与裂缝宽度采用线性模型本构关系，首先通过钢纤维混凝土抗弯性能试验测得相应钢纤维掺量下残余抗弯强度标准值fr1k，fr3k，再根据本构模型计算设计值，正常使用极限状态残余弯拉强度设计值为：fftsk＝0.45fr1k；承载力极限状态残余弯拉强度设计值为：
41、
42、其中：
43、ωu——钢纤维混凝土再承载力极限状态时的最大允许裂缝宽度值，单位(mm)。
44、其中：s11中具体包含如下步骤：
45、s11.1：令钢筋表面形状影响系数为k1，光圆钢筋时k1＝1.0，带肋钢筋式k1＝0.72，令活载作用下的弯矩为m1(kn.m)；恒载作用下的弯矩为m2(kn.m)；当钢筋为光圆钢筋时β＝0.5，为带肋钢筋时β＝0.3；全部计算荷载作用下的弯矩为m(kn.m)；得到荷载特征影响系数为：
46、s11.2：令中性轴至受拉边缘的距离与中性轴至受拉钢筋中距离之比为r’，板状结构时r’＝1.2，与受拉钢筋相互作用的受拉混凝土面积(取为与受拉钢筋重心相重的混凝土面积)为：ac1＝2ab，令单根钢筋截面积为as本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构，包含钢筋笼、预埋件和钢纤维混凝土，所述钢筋笼和钢纤维混凝土形成整个主体结构，所述预埋件设置于整体结构中，所述钢筋笼包含横向设置的横向主筋、纵向设置的纵向主筋、竖向架设的架立筋以及补强筋，其特征在于：
2.如权利要求1所述的轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5级，碱含量不大于0.6％。
3.如权利要求1所述的轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构，其特征在于：所述细骨料为中砂，细度模数2.5～3.0，表观密度不小于2500kg/m3，所述粗骨料为连续级配碎石，粒径范围可根据需求来进行确定。
4.如权利要求1所述的轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构，其特征在于：所述粉煤灰等级不低于二级，所述矿粉等级不低于S95级，所述减水剂应为高效减水剂，减水率不小于25％。
5.如权利要求1所述的轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构，其特征在于：所述钢纤维应选用Ⅰ类冷拉钢丝型纤维，公称抗拉强度等级不低于1000MPa，所述
6.如权利要求1所述的轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构，其特征在于：所述钢纤维混凝土对应切口张开位移值为0.5mm时的残余抗弯拉强度标准值fR1k≥2.7Mpa；对应切口张开位移值为2.5mm时的残余抗弯拉强度标准值fR3k≥2.7Mpa；fR3k/fR1k≥0.7；钢纤维混凝土抗弯性能等级不低于2.5b级。
7.如权利要求1所述的轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构，其特征在于：所述钢纤维掺量为30kg/m3，所述钢纤维采用Ⅰ类钢丝冷拉型纤维，两端形成弯钩状，中间段平直，所述钢纤维长度50mm，直径0.75mm，抗拉强度1500Mpa，所述钢纤维混凝土的水胶比为0.34，残余弯拉强度fR1k＝4.26Mpa，fR3k＝3.55Mpa，抗弯性能等级达到4b级。
8.一种轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构的确定方法，其特征在于包括如下步骤：
9.如权利要求8所述的轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构的确定方法，其特征在于：S10中具体包含如下步骤：
10.如权利要求8所述的轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构的确定方法，其特征在于：S11中具体包含如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构，包含钢筋笼、预埋件和钢纤维混凝土，所述钢筋笼和钢纤维混凝土形成整个主体结构，所述预埋件设置于整体结构中，所述钢筋笼包含横向设置的横向主筋、纵向设置的纵向主筋、竖向架设的架立筋以及补强筋，其特征在于：
2.如权利要求1所述的轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5级，碱含量不大于0.6％。
3.如权利要求1所述的轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构，其特征在于：所述细骨料为中砂，细度模数2.5～3.0，表观密度不小于2500kg/m3，所述粗骨料为连续级配碎石，粒径范围可根据需求来进行确定。
4.如权利要求1所述的轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构，其特征在于：所述粉煤灰等级不低于二级，所述矿粉等级不低于s95级，所述减水剂应为高效减水剂，减水率不小于25％。
5.如权利要求1所述的轨道交通用钢筋钢纤维复合预制轨道板结构，其特征在于：所述钢纤维应选用ⅰ类冷拉钢丝型纤维，公称抗拉强度等级不低于1000mpa，所述钢纤维的添加量为25-50kg/m3。
...【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，杨秀仁，唐文波，段玉振，王珏，徐寿伟，张宏亮，孙大新，刘观，焦雷，张光明，李威，朱禹，刘铁旭，
申请(专利权)人：北京城建设计发展集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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