CN109914216B - 一种装配式大跨超高性能混凝土箱梁组合式节点及其连接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的装配式大跨超高性能混凝土箱梁组合式节点，包括箱梁主体和预应力拉杆；箱梁主体对接处设置为Z字形接头，Z字形接头的第二对接面预埋外伸钢筋，Z字形接头的第一对接面到Z字形接头后面预埋预应力拉杆通孔，箱梁主体通过预埋外伸钢筋、预应力拉杆通孔及其对应的预应力拉杆连接，连接处混凝土灌浆料填充。还包括钢锚固块连接体系，包括L形钢锚固块和预紧螺栓，钢锚固块设置在箱梁主体的Z字形接头上面，预紧螺栓设置在钢锚固块上。以及上述装配式大跨超高性能混凝土箱梁组合式节点的连接方法，本发明结构简单、设计合理、运输便捷、施工周期短、质量高、受力性能、耐久性优良和后期维护低，运输和安装成本低。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种装配式大跨超高性能混凝土箱梁组合式节点及其连接方法。
背景技术
目前，我国的桥梁施工主要采用传统的现场浇筑施工或者预制梁端拼接施工。传统的现场浇筑施工通过后浇混凝土或者灌浆技术使构件能够满足承载要求。但后浇的混凝土施工时存在较多的湿作业，工期太长，且一旦损坏也不容易修复，经济效益较低。相比于现场浇筑施工，预制梁单一机械连接施工较为便捷，大型预制构件运输成本高且安装过程复杂，且预制构件承载能力不足，接缝处的抗震性能不理想，在机械荷载作用下容易发生脆性破坏，种种因素限制了装配式桥梁在桥梁工程中的应用与发展。由此可见，解决桥梁施工中施工周期和工程质量相矛盾的问题，对桥梁工程的发展与进步十分重要。
合理的结构设计可以大幅减轻预制箱梁的自身重量，使预制构件更加轻便，降低运输成本和安装过程中对大型起重设备的要求。超高性能混凝土（UHPC，Ultra HighPerformance Concrete）构件相比普通混凝土构件具有良好的工作性能，主要体现在，强度高、自重轻、使用寿命长、流动性好等方面。此外，部分预制结构可采用现场拼装的方式，进一步降低运输和吊装过程中的难度。
本发明考虑到传统装配式桥梁节点连接方式存在上述的不足和局限，以及国家住建部在装配式建筑方面的大力支持，着重解决施工周期和工程质量相矛盾的问题，从构件设计及现场浇筑的缺陷入手，以缩短工程周期、提高结构质量、降低构件运输成本及安装难度为目标，提出了一种装配式大跨UHPC箱梁及组合节点连接方法。本发明施工周期短，质量高，受力性能和耐久性优良，运输便捷、施工和安装成本低，满足我国当前建筑行业的发展需求。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种结构简单、设计合理、运输便捷、施工周期短、质量高、受力性能、耐久性优良和后期维护低，运输和安装成本低的装配式大跨混凝土箱梁组合式节点及其连接方法。
本发明采用的技术方案是装配式大跨混凝土箱梁组合式节点，包括箱梁主体、预应力拉杆和钢锚固块连接体系；箱梁主体对接处设置有预埋外伸钢筋和预应力拉杆通孔；钢锚固块连接体系包括L形钢锚固块和预紧螺栓，钢锚固块设置在箱梁主体的对接处，预紧螺栓设置在钢锚固块上；箱梁主体通过钢锚固块连接体系、预埋外伸钢筋、预应力拉杆孔及其对应的预应力拉杆连接，连接处混凝土灌浆料填充。
所述箱梁主体由底板、腹板和桥面板组成中空的箱体，箱梁主体对接处为Z字形接头。
所述预应力拉杆通孔和/或外伸钢筋设置在Z字形接头的第二对接面，所述预埋外伸钢筋和/或预应力拉杆孔设置在Z字形接头的第一对接面。
所述钢锚固块的一个面设置在Z字形接头上面。
所述混凝土灌浆料为超高性能混凝土灌浆料。
所述箱梁主体上的腹板、底板及桥面板均为超高性能混凝土预制。
所述箱梁主体上的腹板、底板及桥面板的Z字形接头对接处均留有灌浆口。
装配式大跨超高性能混凝土箱梁组合式节点的连接方法，包括以下步骤：
1）工厂预制构件：箱梁主体的底板、腹板和桥面板在工厂进行预制成型，箱梁主体的接头处预制成Z字形接头，Z字形接头第二对接面预埋外伸钢筋，Z字形接头的第一对接面到Z字形接头后面预埋预应力拉杆通孔，Z字形接头上面预埋钢锚固块；
2）安装箱梁主体：将两边箱梁主体对接处预埋的钢锚固块对齐，并通过预紧螺栓连接，调整螺栓进行初期搭接；将两边箱梁主体上预埋的预应力拉杆通孔对齐，从Z字形接头后面***预应力拉杆；将两边箱梁主体上预埋的外伸钢筋对接；最后，将模板放于Z字形接头外侧，通过灌浆口向内部浇筑超高性能混凝土灌浆料，填满拼接凹槽，待湿接缝达到设计要求的强度后，张拉箱梁主体上的预应力钢筋。
本发明的有益效果在于：本发明采用钢锚固块连接体系、预应力拉杆、搭接预埋外伸钢筋，并浇筑超高性能混凝土湿接缝的多种连接方式组合连接，使箱梁主体接缝十分牢固可靠。相比单一的预埋外伸钢筋搭接、预应力拉杆等连接方式，这种多组合连接方式更加牢固耐用，而浇筑超高性能混凝土使本接缝具有更好地受力性能和稳定性。
本发明将箱梁主体的腹板、底板及桥面板的接头预制为Z字形接头，是为了放置钢锚固块连接体系，同时也扩大了混凝土浇筑的面积，极大地提高了工程质量。同时，预应力拉杆和钢锚固块连接体系也保证了后期混凝土养护时的工程稳定性。从而保证了工程更安全，接缝更可靠。
本发明将钢锚固块和搭接钢筋预埋放置于箱梁主体的连接节点处，简化了现场施工步骤，缩短了施工时间，提高了施工效率。
本发明箱梁主体的所有构件均由超高性能混凝土预制而成，超高性能混凝土的抗压强度、抗拉强度和韧性都远高于普通混凝土和高性能混凝土，从而使得本发明有着优异的受力性能。同时，超高性能混凝土的耐久性可达100年以上，这使得本发明的耐磨性，抗渗性，抗冻性等耐久性能远远高于普通混凝土预制梁。
综上所述，本发明采用干接缝与湿接缝相结合，不需要使用钢板及化学螺栓等机械结构，可适应更加复杂的环境，有效避免了因温度湿度等外界因素对结构造成的破坏，提高了接点耐久性能。同时，由于节点已经具备了一定的稳定性及抗压能力，故无需等混凝土养护期结束，即可继续进行下一步施工作业，简化了现场施工步骤，大大缩短了工期。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明箱梁主体对接处结构剖视图。
图2是本发明箱梁主体结构示意图。
图3是本发明箱梁主体俯视图。
图4是本发明Ｚ字形接头截面示意图。
图5是本发明钢锚固块连接体系示意图。
附图标记：1、箱梁主体；2、钢锚固块； 3、预埋外伸钢筋，4、预应力拉杆通孔，5、预应力拉杆，6、预紧螺栓，7、预紧螺栓接孔，8、Z字形接头，9、灌浆口，10、浇筑区；
101、腹板，102、底板，103、桥面板；
801、第一对接面，802、第二对接面，803、Z字形接头上面，804、Z字形接头后面。
具体实施方式
参阅附图1、附图2和附图4，本发明装配式大跨混凝土箱梁组合式节点，包括箱梁主体1和预应力拉杆5；箱梁主体1对接处设置为Z字形接头8，Z字形接头8的第二对接面802预埋外伸钢筋3，Z字形接头8的第一对接面801到Z字形接头8后面预埋预应力拉杆通孔4，箱梁主体1通过预埋外伸钢筋3、预应力拉杆通孔4及其对应的预应力拉杆5连接，连接处混凝土灌浆料填充。
作为进一步的改进，本发明还包括钢锚固块连接体系，（参见附图5）包括L形钢锚固块2和预紧螺栓7，钢锚固块2设置在箱梁主体1的Z字形接头上面803，预紧螺栓7设置在钢锚固块2上。
本发明将箱梁主体1的腹板101、底板102及桥面板103的接头预制为Z字形接头8，是为了放置钢锚固块连接体系，同时也扩大了混凝土浇筑的面积，极大地提高了工程质量。同时，预应力拉杆5和钢锚固块连接体系也保证了后期混凝土养护时的工程稳定性。从而保证了工程更安全，接缝更可靠。
本发明采用钢锚固块连接体系、预应力拉杆5、搭接预埋外伸钢筋3，并浇筑超高性能混凝土湿接缝的多种连接方式组合连接，使箱梁主体1接缝十分牢固可靠。相比单一的预埋外伸钢筋3搭接、预应力拉杆5等连接方式，这种多组合连接方式更加牢固耐用，而浇筑超高性能混凝土使本接缝具有更好地受力性能和稳定性。
作为进一步的改进，（参见附图2）本发明所述箱梁主体1由腹板101、底板102和桥面板103预制成中通的箱体。
进一步的，所述混凝土灌浆料为超高性能混凝土灌浆料。
进一步的，所述箱梁主体1上的腹板101、底板102及桥面板103均为超高性能混凝土预制。超高性能混凝土（UHPC，Ultra High Performance Concrete）的抗压强度、抗拉强度和韧性都远高于普通混凝土和高性能混凝土，从而使得本发明有着优异的受力性能。同时，超高性能混凝土的耐久性可达100年以上，又使得本发明的耐磨性，抗渗性，抗冻性等耐久性能远远高于普通混凝土预制梁。
作为进一步的改进，本发明所述箱梁主体1上的腹板101、底板102及桥面板103Z字形接头8对接处均留有灌浆口9（参见附图3）。
本发明装配式大跨超高性能混凝土箱梁组合式节点的连接方法，包括以下步骤：
1）工厂预制构件：箱梁主体1的腹板101、底板102和桥面板103在工厂进行预制成型，箱梁主体1的接头处预制成Z字形接头8，Z字形接头8第二对接面802预埋外伸钢筋3，Z字形接头8的第一对接面801到Z字形接头后面804预埋预应力拉杆通孔4，Z字形接头上面803预埋钢锚固块2；
2）安装箱梁主体1：将两边箱梁主体1对接处预埋的钢锚固块2对齐，并通过预紧螺栓7连接，调整预紧螺栓7进行初期搭接；将两边箱梁主体1上预埋的预应力拉杆通孔4对齐，从Z字形接头后面804***预应力拉杆5；将两边箱梁主体1上预埋的外伸钢筋对接；最后，将模板放于Z字形接头8外侧，通过灌浆口9向内部浇筑超高性能混凝土灌浆料，填满拼接凹槽，待湿接缝达到设计要求的强度后，张拉箱梁主体1上的预应力钢筋。
本发明的安装实施过程，首先，工厂预制构件时，将箱梁主体1中腹板101、底板102和桥面板103的接头处预制成Z字形接头8，在Z字形接头上面803预埋一定数量的钢锚固块2，钢锚固块2上设置有预紧螺栓接孔7或接槽，Z字形接头8的第一对接面801到Z字形接头后面804预留一定数量的预应力拉杆通孔4。在Z字形接头8第二对接面802预埋一定数量的预埋外伸钢筋3。箱梁主体1的腹板101、底板102及桥面板103的Z字形接头8对接处均预留有浇筑孔。在施工时先将两个箱梁主体1对接，第一步、将箱梁主体1的腹板101、底板102及桥面板103上Z字形接头上面803的钢锚固块2上对齐，保证预紧螺栓接孔7或接槽对齐、并放入预紧螺栓7固定，拧紧预紧螺栓7初步固定箱梁主体1；第二步、将箱梁主体1的腹板101、底板102及桥面板103上Z字形接头8的第一对接面801到Z字形接头后面804预埋的预应力拉杆通孔4对齐，从Z字形接头后面804***预应力拉杆5；第三步、将两预制箱梁主体1的预埋外伸钢筋3进行搭接处理，加强箱梁主体1之间的连接强度；最后、在箱梁主体1的腹板101、底板102及桥面板103的Z字形接头8对接处浇筑区10域用模板挡住外侧，从浇筑孔浇筑超高性能混凝土并进行养护；至此本发明连接节点施工完成。可以进行下一阶段的施工，有效的缩短工期，但又不影响工程的质量。
综上所述，本发明采用干接缝与湿接缝相结合，不需要使用钢板及化学螺栓等机械结构，可适应更加复杂的环境，有效避免了因温度湿度等外界因素对结构造成的破坏，提高了接点耐久性能。同时，由于发明节点已经具备了一定的稳定性及抗压能力，故无需等混凝土养护期结束，即可继续进行下一步施工作业，简化了现场施工步骤，大大缩短了工期。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
Claims (6)
1.一种装配式大跨超高性能混凝土箱梁组合式节点，其特征在于：包括箱梁主体、预应力拉杆和钢锚固块连接体系；钢锚固块连接体系包括L形钢锚固块和预紧螺栓；箱梁主体对接处设置为Z字形接头，钢锚固块设置在箱梁主体的Z字形接头上面，预紧螺栓设置在钢锚固块上；Z字形接头的第二对接面预埋外伸钢筋，Z字形接头的第一对接面到Z字形接头后面预埋预应力拉杆通孔；安装时，将相邻箱梁主体对接处预埋的钢锚固块对齐，并通过预紧螺栓连接，调整预紧螺栓进行初期搭接；将相邻箱梁主体上预埋的预应力拉杆通孔对齐，从Z字形接头后面***预应力拉杆；箱梁主体通过预埋外伸钢筋、预应力拉杆通孔及其对应的预应力拉杆连接，连接处混凝土灌浆料填充。
2.如权利要求1所述装配式大跨超高性能混凝土箱梁组合式节点，其特征在于：箱梁主体由底板、腹板和桥面板预制成中通的箱体。
3.如权利要求1所述装配式大跨超高性能混凝土箱梁组合式节点，其特征在于：所述混凝土灌浆料为超高性能混凝土灌浆料。
4.如权利要求1所述装配式大跨超高性能混凝土箱梁组合式节点，其特征在于：箱梁主体上的腹板、底板及桥面板均为超高性能混凝土预制。
5.如权利要求1所述装配式大跨超高性能混凝土箱梁组合式节点，其特征在于：箱梁主体上的腹板、底板及桥面板的Z字形接头对接处均
留有灌浆口。
6.一种如权利要求1至5任一所述装配式大跨超高性能混凝土箱梁组合式节点的连接方法，包括以下步骤：1）工厂预制构件：箱梁主体的底板、腹板和桥面板在工厂进行预制成型，箱梁主体的接头处预制成Z字形接头，Z字形接头第二对接面预埋外伸钢筋，Z字形接头的第一对接面到Z字形接头后面预埋预应力拉杆通孔，Z字形接头上面预埋钢锚固块；2）安装箱梁主体：将两边箱梁主体对接处预埋的钢锚固块对齐，并通过预紧螺栓连接，调整螺栓进行初期搭接；将两边箱梁主体上预埋的预应力拉杆通孔对齐，从Z字形接头后面***预应力拉杆；将两边箱梁主体上预埋的外伸钢筋对接；最后，将模板放于Z字形接头外侧，通过灌浆口向内部浇筑超高性能混凝土灌浆料，填满拼接凹槽，待湿接缝达到设计要求的强度后，张拉箱梁主体上的预应力钢筋。
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