阅读说明：本技术 一种钢管混凝土长轨枕及其施工方法 (Steel pipe concrete long sleeper and construction method thereof ) 是由 孙立 王森荣 李启航 宋文祥 张育红 丁正全 李秋义 杨艳丽 朱彬 张世杰 孙嘉 于 2019-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种钢管混凝土长轨枕,其特征在于,为整体预制件,包括多个钢管混凝土预制构件、门型钢筋、横向钢筋及后浇混凝土；横向钢筋固定在门型钢筋的两竖缘,两个钢管混凝土预制构件固定在横向钢筋与门型钢筋的上部围成的空间两端,组成钢管混凝土-钢筋框架笼；整个长度的钢管混凝土预制构件、整个横向钢筋、门型钢筋的上部均预制在后浇混凝土中,门型钢筋的U形下部露出后浇混凝土。本专利将成型的钢管混凝土构件预埋浇筑混凝土,形成长条形钢管混凝土结构,钢管混凝土结构的承载力高于相应的钢管承载力和混凝土承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏,构件的延性性能明显改善。(The invention discloses a long concrete filled steel tube sleeper which is characterized by being an integral prefabricated part and comprising a plurality of concrete filled steel tube prefabricated parts, door-shaped reinforcing steel bars, transverse reinforcing steel bars and post-cast concrete; the transverse steel bars are fixed at two vertical edges of the door-shaped steel bars, and the two steel pipe concrete prefabricated components are fixed at two ends of a space enclosed by the transverse steel bars and the upper parts of the door-shaped steel bars to form a steel pipe concrete-steel bar framework cage; the upper parts of the steel pipe concrete prefabricated part with the whole length, the whole transverse steel bar and the door-shaped steel bar are all prefabricated in post-cast concrete, and the U-shaped lower part of the door-shaped steel bar is exposed out of the post-cast concrete. This patent forms the pre-buried concreting of shaped steel pipe concrete component, forms rectangular shape steel pipe concrete structure, and steel pipe concrete structure's bearing capacity is higher than corresponding steel pipe bearing capacity and concrete bearing capacity's sum. The interaction between the steel pipe and the concrete changes the damage of the concrete in the steel pipe from brittle damage to plastic damage, and the ductility performance of the member is obviously improved.)

一种钢管混凝土长轨枕及其施工方法

技术领域

本发明属于混凝土轨枕领域，具体涉及一种钢管混凝土长轨枕及其施工方法。

背景技术

在铁路无砟轨道系统中，有一种预制的轨枕，轨枕安装在道床中或者采用混凝土与道床浇筑为一体，用来安装扣件，进一步固定上方的钢轨，并需要与道床保持良好的连接性能。

中国专利文献CN105463948B公开了一种适用于无砟轨道的钢管混凝土轨枕，用钢管混凝土作为轨枕块的连接部件，与一般的组合式钢筋桁架连接相比，整体性更强，可有效缓解混凝土轨枕在存放、运输等过程中的变形；同时通过钢管混凝土与轨枕混凝土块的一体成型，即在浇筑轨枕混凝土块的同时实现钢管混凝土的成形，并将钢管混凝土设计成由多根空心钢管组成，有效的增加了轨枕几何形位保持能力，减少了钢筋用量，提高了可施工性，可在现场直接施工，满足轨枕抗弯扭能力的要求。

如图1所示，现有道岔区采用的轨枕多为混凝土预应力长轨枕，轨枕内部需采用预应力钢筋，轨枕底部需设置桁架钢筋，该技术用钢量较大、生产设备和生产工序较为繁杂。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种钢管混凝土长轨枕及其施工方法，将成型的钢管混凝土构件预埋浇筑混凝土，形成长条形钢管混凝土结构，钢管混凝土结构的承载力高于相应的钢管承载力和混凝土承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种钢管混凝土长轨枕，为整体预制件，包括多个钢管混凝土预制构件、门型钢筋、横向钢筋及后浇混凝土；

所述钢管混凝土预制构件均为空心钢管内灌满混凝土形成的预制构件；

所述门型钢筋沿所述钢管混凝土预制构件长度方向布置有多个；

所述横向钢筋固定在所述门型钢筋的两竖缘，两个所述钢管混凝土预制构件固定在所述横向钢筋与所述门型钢筋的上部围成的空间两端，组成钢管混凝土-钢筋框架笼；

整个长度的所述钢管混凝土预制构件、整个横向钢筋、门型钢筋的上部均预制在所述后浇混凝土中，门型钢筋的U形下部露出所述后浇混凝土。

优选地，所述钢管混凝土预制构件均为空心钢管内灌注自密实微膨胀混凝土材料并养护成型的预制构件。

优选地，所述门型钢筋均在两上缘处具有搭接部分。

优选地，所述横向钢筋的两端均有U形弯折部，用于与所述门型钢筋的两竖缘固定连接。

优选地，所述后浇混凝土包括两端的轨枕区和中间区；所述轨枕区设置有多个预埋套管。

优选地，所述中间区与两端的所述轨枕区表面齐平。

优选地，所述中间区相对于两端的所述轨枕区为凹形。

优选地，在所述中间区内多个所述门型钢筋为等间距或不等间距排列。

优选地，所述钢管混凝土长轨枕为道岔区轨枕。

适用于道岔区的钢管混凝土长轨枕包括内部预埋的2根或多根钢管混凝土预制构件，钢管混凝土预制构件内部采用自密实微膨胀的混凝土材料事先灌注，并养护成型。

按照设计尺寸制作门型钢筋，门型钢筋如图5所示，将门型钢筋搭接部位焊接或者板扎，并穿过钢管混凝土构件。按照设计尺寸制作横向钢筋，横向钢筋如图6所示，将横向钢筋穿过钢管混凝土构件底部，用于支撑钢管混凝土构件。门型钢筋与横向钢筋二者结合，将钢管混凝土构件固定在中间位置，如图3横断面图所示。

将制作成型的多根钢管混凝土预制构件与门型钢筋和横向钢筋焊接或板扎组成整体钢筋笼，放入预制的模具，并调整好位置，按照设计在相应位置设置预埋套管。浇筑混凝土材料，使得钢管混凝土预制构件埋入混凝土中，门型钢筋部分埋入混凝土中，部分露出混凝土。并进行振捣密实，养护成型，形成钢管混凝土轨枕。

为实现上述目的，按照本发明的另一方面，还提供了一种如前所述的钢管混凝土长轨枕的施工方法，包括如下步骤：

S1、采用空心钢管灌满混凝土，养护成型后脱模，制成多个钢管混凝土预制构件；

S2、制作预定尺寸的门型钢筋若干，预定尺寸的横向钢筋若干；将门型钢筋依次穿过钢管混凝土预制构件，在钢管混凝土预制构件的下部将横向钢筋固定到门型钢筋上，将成型的多个钢管混凝土预制构件、门型钢筋、横向钢筋焊接或板扎组成钢管混凝土-钢筋框架笼；

S3、将钢管混凝土-钢筋框架笼放入模具中，浇筑混凝土，并振捣密实，确保底部门型钢筋框架露出轨枕底部预定长度；连同模具一起进行轨枕的养护，之后脱模。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明的钢管混凝土长轨枕，将成型的钢管混凝土构件预埋浇筑混凝土，形成长条形钢管混凝土结构，钢管混凝土结构的承载力高于相应的钢管承载力和混凝土承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善。

2、本发明的钢管混凝土长轨枕，钢管混凝土构件搭配门型钢筋使用，门型钢筋从轨枕内部伸出到轨枕底部，既对轨枕内混凝土形成环箍效应，增强其承载能力，同时加强轨枕与下部混凝土道床之间的连接性能，使得道床更加稳固。

3、本发明的钢管混凝土长轨枕，简单易行，成本低廉，可广泛地应用于市域、城际、地铁项目以及高速铁路项目。

附图说明

图1是现有技术示意图；

图2是本发明实施例的钢管混凝土长轨枕的侧面示意图；

图3是本发明实施例的钢管混凝土长轨枕的横断面示意图；

图4是本发明实施例的钢管混凝土长轨枕的平面示意图；

图5是本发明实施例的钢管混凝土长轨枕的门型钢筋示意图；

图6是本发明实施例的钢管混凝土长轨枕的横向钢筋示意图。

图中尺寸单位为mm。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

作为本发明的一种较佳实施方式，如图2-6所示，本发明提供一种钢管混凝土长轨枕，为整体预制件，包括多个钢管混凝土预制构件1、门型钢筋2、横向钢筋3及后浇混凝土4。

所述钢管混凝土预制构件1均为空心钢管内灌满混凝土形成的预制构件。优选地，所述钢管混凝土预制构件1均为空心钢管内灌注自密实微膨胀混凝土材料并养护成型的预制构件。

如图5所示，所述门型钢筋2沿所述钢管混凝土预制构件1长度方向布置有多个；优选地，所述门型钢筋2均在两上缘处具有搭接部分。

如图6所示，所述横向钢筋3固定在所述门型钢筋2的两竖缘，两个所述钢管混凝土预制构件1固定在所述横向钢筋3与所述门型钢筋2的上部围成的空间两端，组成钢管混凝土-钢筋框架笼；优选地，所述横向钢筋3的两端均有U形弯折部，用于与所述门型钢筋2的两竖缘固定连接。

整个长度的所述钢管混凝土预制构件1、整个横向钢筋3、门型钢筋2的上部均预制在所述后浇混凝土4中，门型钢筋2的U形下部露出所述后浇混凝土4。优选地，所述后浇混凝土4包括两端的轨枕区和中间区；所述轨枕区设置有多个预埋套管5。优选地，所述中间区与两端的所述轨枕区表面齐平或者所述中间区相对于两端的所述轨枕区为凹形。

优选地，在所述中间区内多个所述门型钢筋2为等间距或不等间距排列；其余排列和间距如图2、4所示。

优选地，所述钢管混凝土长轨枕特别适用于道岔区轨枕。

本发明的钢管混凝土长轨枕的施工方法，包括如下步骤：

S1、采用2根长2600mm、外径40mm的空心钢管灌满混凝土，养护成型后脱模，制成多个钢管混凝土预制构件1；

S2、制作高138mm长210mm的门型钢筋2若干，制作长220mm的横向钢筋3若干；按照间距为80mm、190mm不等的设计尺寸，按照横断面图所示的方式，将门型钢筋2依次穿过钢管混凝土预制构件1，在钢管混凝土预制构件1的下部将横向钢筋3固定到门型钢筋2上，将成型的多个钢管混凝土预制构件1、门型钢筋2、横向钢筋3焊接或板扎组成钢管混凝土-钢筋框架笼；

S3、将钢管混凝土-钢筋框架笼放入长2600mm宽291mm高135mm的预制钢模中，浇筑混凝土，并振捣密实，确保底部门型钢筋框架露出轨枕底部3-5cm；连同模具一起进行轨枕的养护，之后脱模。

综上所述，本发明具有如下突出优势：

本发明的钢管混凝土长轨枕，将成型的钢管混凝土构件预埋浇筑混凝土，形成长条形钢管混凝土结构，钢管混凝土结构的承载力高于相应的钢管承载力和混凝土承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善。

本发明的钢管混凝土长轨枕，钢管混凝土构件搭配门型钢筋使用，门型钢筋从轨枕内部伸出到轨枕底部，既对轨枕内混凝土形成环箍效应，增强其承载能力，同时加强轨枕与下部混凝土道床之间的连接性能，使得道床更加稳固。

本发明的钢管混凝土长轨枕，简单易行，成本低廉，可广泛地应用于市域、城际、地铁项目以及高速铁路项目。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。