一种大跨度轻质地铁疏散平台板及其制作工艺，属于装配式技术领域。为了解决现有地铁疏散平台板因重量大而装配困难、跨度小而影响施工速度，且无法兼顾抗火、抗开裂、耐腐蚀等目标，开发了新型轻质高强混凝土材料，该平台板以该新型材料为基体，以空心加肋结构为板型，以玄武岩纤维编织筋为预应力筋，通过设置肋脚、埋设钢管体系、板下方施加预应力，使空心板、钢管体系与预应力筋自成平衡体系，主板底面受压不受拉。突破了现有平台板因板厚限制而无法在板内施加预应力的局限。本发明专利技术充分发挥材料、预应力和组合结构的优势，制作的平台板兼具轻质、跨度大、抗火、抗开裂、耐侵蚀等特点，具有显著的经济效益和广泛的工程适用性。具有显著的经济效益和广泛的工程适用性。具有显著的经济效益和广泛的工程适用性。
【技术实现步骤摘要】
一种大跨度轻质地铁疏散平台板及其制作工艺
[0001]本专利技术属于装配式
，具体涉及一种大跨度轻质地铁疏散平台板及其制作工艺。
技术介绍
[0002]地铁疏散平台是地铁区间隧道内设置的突发事件的专用逃生通道，地铁疏散平台一般由平台板和支撑架组成，支撑架锚固在隧道侧壁或铁轨旁，而平台板铺设在两侧的支撑架上。然而由于隧道空间窄小、且有铁轨、管道、电缆等限制，吊装机械设备无法进入隧道内施工，使平台板安装只能通过人力或者轻型机械，进而限制了平台板的重量，如果重量过大，将给施工造成很大的困难。并且，由于平台板两侧为支撑架，在隧道总长一定的前提下，平台板跨度越小，锚固在隧道内支撑架的数量和平台板数量就会越多，进而减缓施工速度，对施工周期造成不利影响。因此，降低平台板重量、增大平台板跨度是解决施工困难、加快施工速度的关键，而这与平台板的承载力和抗变形能力直接相关。但是目前并没有实质性的技术来提高平台板的承载力和抗变形能力，比如预应力无法在板内部施加(由于重量限制导致板厚过小)。另外，由于地铁疏散平台的特殊性，平台板需同时满足力学、防火、耐侵蚀、抗开裂等要求。
[0003]目前满足承载力和抗变形能力的有四类平台板，钢筋混凝土平台板、超高性能混凝土平台板、金属平台板和有机复合材料平台板。当平台板跨度为1.2m时，四类平台板的重量分别为100kg、75kg、45kg和30kg。然而，超高性能混凝土结构过于致密，发生火灾时会发生爆裂，极易产生危险，且超高性能混凝土价格昂贵；金属平台板抗锈蚀性能差，后期需要高昂的成本来进行抗锈蚀的定期维护，且耐火能力差；有机复合材料平台板价格昂贵，且不耐高温，火灾下平台板会立即失去结构功能。因此，超高性能混凝土、金属和有机复合材料为基体制作的平台板并不能同时满足地铁疏散平台防火、耐腐蚀等相关要求。目前实际工程中应用的是钢筋混凝土平台板，但是钢筋混凝土平台板重量过大，且没有继续增大平台板跨度的潜能，给施工带来了极大的不便。另外，目前工人数量大幅下降，且人工费较高。因此，从工程应用和社会发展角度来看，急需轻质、跨度大，且兼具防火、耐侵蚀、抗开裂、经济性好的新型地铁疏散平台板。
技术实现思路
[0004]本专利技术基于现有地铁疏散平台板因重量大、跨度小而造成施工困难繁琐，且无法兼顾防火、耐腐蚀、抗开裂等相关目标，提供一种大跨度轻质地铁疏散平台板及其制作工艺。通过开发新材料和新结构体系，充分发挥各类材料性能和结构体系的优势，制备出的平台板同时兼顾轻质、跨度大、抗火、耐腐蚀、抗开裂等目标，且水泥等高耗能材料用量少，具有显著的经济效益和广泛的工程适用性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]一种大跨度轻质地铁疏散平台板，所述平台板包括空心板、钢管体系和预应力筋；
[0007]所述钢管体系预埋在空心板内，预应力筋在空心板下方，与钢管体系和空心板自成力学平衡体系；
[0008]所述空心板包括主板、肋脚和肋梁；所述主板包括多个空心结构，其中，钢管体系两侧为梯形空心结构，远离钢管体系的空心结构截面形状为矩形、方形或圆形中的一种；所述主板下端设有肋脚和肋梁，所述肋梁与主板的空心结构垂直，并贯通肋脚上端；
[0009]所述钢管体系包括钢管主体、肋脚钢筋和锚锭，所述钢管主体由平直钢管和两端的弯起钢管组成，所述肋脚钢筋上端焊接在平直钢管的两侧，且焊接点用玄武岩纤维布通过高强树脂基材料进行粘结；锚锭焊接在弯起钢管的下侧，锚锭由梯度钢管、楔形钢块和高性能树脂基组成；
[0010]所述肋脚由轻质高强混凝土和肋脚钢筋组成，肋脚钢筋由钢筋和焊接在钢筋下端且具有一定曲率的圆钢管组成；
[0011]所述预应力筋穿过圆钢管和梯度钢管，施加预应力后由平台板两侧的锚锭进行锚固。
[0012]一种上述大跨度轻质地铁疏散平台板的制作工艺，所述工艺包括以下步骤：
[0013]步骤一：将水总量的33％
‑
36％和纳米二氧化硅超声分散均匀，形成纳米二氧化硅溶液，然后将钢纤维放入纳米二氧化硅溶液中继续超声，使钢纤维表面附着纳米二氧化硅，将水泥、漂珠、高效减水剂和剩余水加入搅拌均匀，将橡胶粒和表面附着纳米二氧化硅的钢纤维分三次加入搅拌机中，再将树脂和剩余的纳米二氧化硅溶液倒入搅拌机内搅拌均匀，形成轻质高强混凝土浆体；
[0014]步骤二：将钢管体系架立在模板中，将轻质高强混凝土浆体倒入模板内，其中浇筑完肋脚后，沿肋梁跨度方向(纤维定向)浇筑肋梁，然后往矩形和梯形充气管模具中加水充气，使充气管模具在浆体中浮力与自身重力平衡，然后把充气管模具两端固定在模板中，再进行主板的浇筑，在浇筑主板时，沿主板跨度方向浇筑(纤维定向)，浇筑完成后45℃养护12
±
0.3小时，然后在主板表面喷水处理，覆盖塑料薄膜，最后60℃养护48
±
1.5小时后拆模、排气、放水；
[0015]步骤三：将预应力筋穿过肋脚圆钢管和梯度钢管，将梯度钢管处预应力筋劈成两半，将楔形钢块夹在其中，对预应力筋施加预应力，将石英砂和高流动性树脂基混合搅拌均匀，然后灌入梯度钢管中，30℃固化12
±
0.1小时，然后60℃固化48
±
0.8小时后拆掉预应力装置，平台板制作完成。
[0016]本专利技术相对于现有技术的有益效果为：
[0017](1)轻质，便于施工。平台板的破坏形式主要为弯拉破坏，减小挠度和板底拉应力对于轻质化至关重要。本专利技术主要通过三项技术实现轻质化。第一，由于地铁疏散平台的施工空间限制了平台板的重量，进而限制了平台板的厚度，导致无法按照现有技术将预应力施加在平台板内部。本专利技术创造性的将预应力筋布置在平台板外侧，通过钢管体系、肋脚和肋梁进行传力，使主板起拱，且肋梁的设计充分保证了沿板宽方向应力的均匀性，进而使整个主板底部受压不受拉，充分发挥混凝土材料抗压强度高的优势，极大的提高了平台板的承载和抗变形能力。第二，由于平台板受力的特殊性，经有限元计算分析，在相同重量的前提下，矩形空心结构结合圆形钢管形式可最大程度地提高平台板的承载力和抗变形能力，而钢管两侧的梯形空心设计是基于防止钢管起拱后对平台板的冲剪破坏而设计的，因此，
本专利技术提出并优化了空心结构和钢管结构的截面形状。第三，本专利技术开发的轻质高强混凝土基体材料通过提高纤维和基体之间的界面强度、纤维定向、引入致密化材料和轻质材料、创新制作工艺等手段实现了混凝土轻质高强的目标，进而实现了在平台板轻质的前提下具有足够的承载力。综上所述，预应力、矩形空心结构结合圆形钢管形式和轻质高强混凝土基体材料的结合，从力学、结构和材料三方面共同减小了平台板的质量。
[0018](2)跨度大，施工速度快、周期短。在隧道长度一定的前提下，平台板跨度越大，平台板数量和支撑架数量越少，支撑架和平台板施工安装的速度便越快。因此，增大平台板跨度是实现施工快速的前提。经力学分析，平台板的跨度主要受变形的控制。本专利技术通过三个途径降低了平台板的最大挠度。第一，平台板基体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大跨度轻质地铁疏散平台板，其特征在于：所述平台板包括空心板(1)、钢管体系(2)和预应力筋(3)；所述钢管体系(2)预埋在空心板(1)内，预应力筋(3)在空心板(1)下方，与钢管体系(2)和空心板(1)自成力学平衡体系；所述空心板(1)包括主板(4)、肋脚(5)和肋梁(6)；所述主板(4)包括多个空心结构，其中，钢管体系(2)两侧为梯形空心结构，远离钢管体系(2)的空心结构截面形状为矩形、方形或圆形中的一种；所述主板(4)下端设有肋脚(5)和肋梁(6)，所述肋梁(6)与主板(4)的空心结构垂直，并贯通肋脚(5)上端；所述钢管体系(2)包括钢管主体(12)、肋脚钢筋(9)和锚锭(13)，所述钢管主体(12)由平直钢管(14)和两端的弯起钢管(15)组成，所述肋脚钢筋(9)上端焊接在平直钢管(14)的两侧，且焊接点用玄武岩纤维布(16)通过高强树脂基材料进行粘结；锚锭(13)焊接在弯起钢管(15)的下侧，锚锭(13)由梯度钢管(17)、楔形钢块(18)和高性能树脂基(19)组成；所述肋脚(5)由轻质高强混凝土和肋脚钢筋(9)组成，肋脚钢筋(9)由钢筋(10)和焊接在钢筋(10)下端且具有一定曲率的圆钢管(11)组成；所述预应力筋(3)穿过圆钢管(11)和梯度钢管(17)，施加预应力后由平台板两侧的锚锭(13)进行锚固。2.根据权利要求1所述的一种大跨度轻质地铁疏散平台板，其特征在于：所述钢管主体(12)的截面形状为圆形、方形或矩形中的一种。3.根据权利要求1所述的一种大跨度轻质地铁疏散平台板，其特征在于：所述矩形和梯形空心结构的截面拐角处相邻两边平滑连接。4.根据权利要求1所述的一种大跨度轻质地铁疏散平台板，其特征在于：所述圆钢管(11)具有一定的曲率，且曲率大小与施加预应力后预应力筋(3)在该点的曲率大小一致。5.根据权利要求1所述的一种大跨度轻质地铁疏散平台板，其特征在于：所述预应力筋(3)由玄武岩纤维通过纤维编织技术而成。6.根据权利要求1或5所述的一种大跨度轻质地铁疏散平台板，其特征在于：对预应力筋进行锚固的具体细节为：所述预应力筋(3)从圆钢管(11)、梯度钢管(17)中穿过，将梯度钢管(17)中的预应力筋(3)劈成两半，将楔形钢块(18)夹在其中，对预应力筋(3)施加预应力，将石英砂和高流动性树脂基混合搅拌均匀，形成高性能树脂基(19)，然后灌入梯度钢管(17)中，30℃固化12小时，然后60℃固化48小时后拆掉预应力装置。7.根据权利要求1所述的一种大跨度轻质地铁疏散平台板，其特征在于：所述空心板(1)的基体材料为轻质高强混凝土由水216...
【专利技术属性】
技术研发人员：董宪章，肖会刚，刘敏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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