[發(fā)明專利]一種震后可快速修復(fù)的地鐵車站疊層加芯柱在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210864925.5 | 申請日： | 2022-07-21 |
| 公開（公告）號： | CN115198795A | 公開（公告）日： | 2022-10-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 路德春;吳春玉;王國盛;杜修力 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | E02D29/045 | 分類號： | E02D29/045;E02D31/08;E02D37/00 |
| 代理公司： | 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203 | 代理人： | 王兆波 |
| 地址： | 100124 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 震后可 快速 修復(fù) 地鐵 車站 疊層加芯柱 | ||
1.一種震后可快速修復(fù)的地鐵車站疊層加芯柱，其特征在于，包括芯柱(1)、可拆卸預(yù)制空心柱段(2)、整體預(yù)制空心柱段(3)和摩擦層(4)；可拆卸預(yù)制空心柱段(2)與整體預(yù)制空心柱段(3)在豎向堆疊組成疊層空心柱段，疊層空心柱段的頂部和底部為可拆卸預(yù)制空心柱段(2)，中間為整體預(yù)制空心柱段(3)；芯柱(1)插入疊層空心柱段；芯柱(1)與疊層空心柱段之間存在變形空間(5)，摩擦層(4)設(shè)置在各預(yù)制空心柱段之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種震后可快速修復(fù)的地鐵車站疊層加芯柱，其特征在于，所述的芯柱(1)為鋼管混凝土柱，或柱端配置FRP筋的鋼筋混凝土柱，或柱端包裹FRP布加固的鋼筋混凝土柱；芯柱(1)設(shè)計目標(biāo)為：在罕遇或極罕遇地震作用下，側(cè)墻達到層間變形能力極限時，芯柱(1)仍處于損傷可控的變形能力范圍內(nèi)，不考慮芯柱(1)的損傷修復(fù)；芯柱(1)的功能是協(xié)調(diào)疊層空心柱段的水平變形，同時承擔(dān)小的剪力和彎矩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種震后可快速修復(fù)的地鐵車站疊層加芯柱，其特征在于，所述的可拆卸預(yù)制空心柱段(2)由兩塊鋼筋混凝土1/2空心圓柱組成，一端通過豎向鉸鏈(6)連接，兩個1/2空心圓柱可繞豎向鉸鏈(6)中的銷軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動；另一端由曲螺栓(7)穿過預(yù)留螺栓孔(9)并通過螺母(8)連接緊固；兩個1/2空心圓柱的拼接面垂直于車站橫截面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種震后可快速修復(fù)的地鐵車站疊層加芯柱，其特征在于，所述的可拆卸預(yù)制空心柱段(2)和整體預(yù)制空心柱段(3)的外圓半徑表示為R，內(nèi)圓半徑表示為r，其中，R沿高度保持不變，r沿高度逐漸變化；具體地說，頂部可拆卸預(yù)制空心柱段(2)頂端的內(nèi)圓半徑最小，等于芯柱(1)的截面半徑，記為r＝r1，此時芯柱(1)與可拆卸預(yù)制空心柱段(2)密貼；可拆卸預(yù)制空心柱段(2)的底端的內(nèi)圓半徑最大，記為r＝r2，此時芯柱(1)的半徑r1與可拆卸預(yù)制空心柱段(2)內(nèi)圓半徑r2的之間差值最大，即變形空間(5)的寬度最大，表示為δ＝r2-r1；整體預(yù)制空心柱段(3)對應(yīng)的變形空間(5)的寬度從中間到兩端逐漸增大，即芯柱(1)與整體預(yù)制空心柱段(3)在中間密貼，在兩端變形空間(5)達到最大寬度δ；底部可拆卸預(yù)制空心柱段(2)與頂部可拆卸預(yù)制空心柱段(2)對稱分布；r沿高度弧形變化，以適應(yīng)芯柱(1)的彎曲變形特征；
在保證疊層加芯柱的豎向承載功能的前提下，疊層加芯柱的水平向變形能力取決于整體預(yù)制空心柱段(3)的個數(shù)和變形空間(5)的寬度；在不考慮芯柱(1)失效的條件下，疊層加芯柱變形能力Δ隨著整體預(yù)制空心柱段(3)的個數(shù)n增加和變形空間5的寬度δ增大而增加，即Δ＝2(n+1)δ。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種震后可快速修復(fù)的地鐵車站疊層加芯柱，其特征在于，施工流程分為四個步驟；S1：現(xiàn)澆底梁(10)，預(yù)留芯柱(1)底部杯口；S2：將芯柱(1)插入底梁(10)的杯口中并臨時固定，向芯柱(1)與杯口基礎(chǔ)的縫隙中注入水泥砂漿或其他高性能注漿料；S3：自下而上依次將可拆卸預(yù)制空心柱段(2)、整體預(yù)制空心柱段(3)和摩擦層(4)按順序疊合拼裝；其中，可拆卸預(yù)制空心柱段(2)由兩個1/2空心圓柱對接，插入銷軸并擰緊螺母，完成安裝；整體預(yù)制空心柱段(3)通過吊裝設(shè)備或?qū)Ｓ冒惭b機械套在芯柱上并逐個堆疊安裝；S4：支模現(xiàn)澆頂梁(11)，芯柱(1)伸出部分與頂梁(11)現(xiàn)澆結(jié)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種震后可快速修復(fù)的地鐵車站疊層加芯柱，其特征在于，強震作用下，疊層加芯柱的典型破壞模式為兩端可拆卸預(yù)制空心柱段(2)的受壓破壞；當(dāng)?shù)撞靠刹鹦额A(yù)制空心柱段(2)發(fā)生破壞，疊層加芯柱的修復(fù)過程分為五個步驟；S1：檢查疊層加芯柱受壓區(qū)混凝土的破壞程度；S2：安裝臨時支撐；在損壞的疊層加芯柱周圍安裝帶有頂升裝置(15)的臨時鋼管支撐(14)，鋼管支撐(14)與樓板或梁之間設(shè)置鋼板(13)；為便于更換底部可拆卸預(yù)制空心柱段(2)，首先需要消除作用在該柱段上的豎向荷載；具體做法是：將約束裝置(17)牢固附著在發(fā)生破壞的可拆卸預(yù)制空心柱段(2)上方的整體預(yù)制空心柱段(3)上，約束裝置(17)與鋼管支撐(14)之間通過鋼桁架(16)連接；約束裝置能夠提供的豎向荷載應(yīng)大于上部所有柱段的重量；S3：通過頂升裝置(15)施加頂升力，減小作用到疊層加芯柱上的豎向荷載，并托起底部可拆卸預(yù)制空心柱段(2)上方的所有疊層空心柱段；擰松可拆卸預(yù)制空心柱段(2)上的螺母(8)，卸除螺栓(7)，通過拆卸撬板將兩塊鋼筋混凝土1/2空心圓柱撬開并取出；S4：替換新的可拆卸預(yù)制空心柱段(2)，將曲螺栓(7)穿過兩個1/2空心圓柱的預(yù)留螺栓孔(9)，并通過螺母(8)連接緊固；S5：卸除頂升裝置(15)的頂升力，拆除鋼桁架(16)、約束裝置(17)、鋼管支撐(14)和鋼板(13)，完成修復(fù)。
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