CN111705650B - 带预埋加强钢部件的uhpc梁板现浇接缝构造及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带预埋加强钢部件的UHPC梁板现浇接缝构造，包括一对相邻设置的预制UHPC梁板和现浇于一对所述预制UHPC梁板之间的现浇UHPC接缝，所述预制UHPC梁板底部固设有向现浇UHPC接缝处延伸的预埋加强钢部件，相邻所述预埋加强钢部件的端部固接；所述预制UHPC梁板端部的侧壁设有网格状凹槽。本发明还提供一种上述带预埋加强钢部件的UHPC梁板现浇接缝构造的施工方法。本发明通过网格状凹槽与预埋加强钢部件相互协同作用，二者相互配合，能有效解决UHPC桥面板湿接缝连接受力薄弱的问题，新旧UHPC界面受力性能得到显著提升，界面在使用荷载作用下不会开裂，提高结构的耐久性和使用性能。

Description

带预埋加强钢部件的UHPC梁板现浇接缝构造及其施工方法

技术领域

本发明属于桥梁结构建筑领域，尤其涉及一种UHPC梁板现浇接缝及其施工方法。

背景技术

超高性能混凝土(UHPC)是一种纤维增强水泥基复合材料，其抗压强度超过120MPa，抗拉强度超过6MPa。“超高性能混凝土”包含超高的耐久性和超高的力学性能，可以减小结构尺寸，减轻结构自重，提高结构抵抗荷载有效性和增大结构的跨越的能力，因而在桥梁结构中具有广泛的应用前景。UHPC材料在高温蒸养后能呈现更为优异性能，因此宜优先考虑采用工厂预制，再现场安装，以保证施工质量和加快施工进程。而装配式桥梁的施工，现场浇筑湿接缝是受力的薄弱环节。对于桥面板直接承受车辆荷载和环境作用，是受超载、腐蚀、疲劳等不利因素影响最直接的构件，因此其工作状态将直接影响到桥梁主体结构的耐久性和行车舒适性。因此，对于解决桥面板湿接缝连接受力薄弱的问题显得更为重要。

超高性能混凝土的优异的抗拉性能关键在于超高性能混凝土基体内连续、随机分布的钢纤维。但是，在超高性能混凝土桥面板的现浇接缝位置纤维是不连续的、分隔开的，导致接缝处的超高性能混凝土抗拉性能相对较差。桥面板在汽车局部轮载反复作用下，容易开裂，无法满足设计要求。另外，由于超低的水胶比和高胶凝材料用量，超高性能混凝土的总收缩高于普通混凝土或高性能混凝土，且早期收缩的发展较快，导致预制超高性能混凝土桥面板和现浇超高性能混凝土接缝界面(即新老超高性能混凝土界面)容易出现收缩裂缝，引发桥面渗水，影响结构的耐久性和使用性能。此外，现有接缝施工中需要进行凿毛处理，施工过程较为复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种现浇接缝界面抗裂性能好、施工便捷、耐久性好的带加强钢部件的UHPC梁板现浇接缝构造及其施工方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种带预埋加强钢部件的UHPC梁板现浇接缝构造，包括一对相邻设置的预制UHPC梁板和现浇于一对所述预制UHPC梁板之间的现浇UHPC接缝，所述预制UHPC梁板底部固设有向现浇UHPC接缝处延伸的预埋加强钢部件，相邻所述预埋加强钢部件的端部固接；所述预制UHPC梁板端部的侧壁设有网格状凹槽。相邻预埋加强钢部件的端部固接为焊接或螺栓连接或填充止水条连接。网格状凹槽中裸露有UHPC中的钢纤维。

上述UHPC梁板现浇接缝构造中，优选的，所述预埋加强钢部件为花纹钢板，所述花纹钢板表面设有剪力连接件，所述预埋加强钢部件通过剪力连接件与预制UHPC梁板固接成一整体。花纹钢板与平钢板相比，花纹钢板可以通过花纹构造有效提高钢板和UHPC之间连接效果，有利于发挥钢材和UHPC之间的组合作用，从而减少剪力连接件的面积，达到节省剪力连接件用量的效果。

上述UHPC梁板现浇接缝构造中，优选的，所述预埋加强钢部件为波形钢板，所述波形钢板表面设有剪力连接件，所述预埋加强钢部件通过剪力连接件与预制UHPC梁板固接成一整体。波形钢板与平钢板相比，波形钢板一方面可以通过波形构造有效提高钢板和UHPC之间连接效果，有利于发挥钢材和UHPC之间的组合作用，从而减少剪力连接件的面积，达到节省剪力连接件用量的效果，另外一方面预埋加强钢板的波纹构造可使其惯性矩更大，可提供更高的面外刚度，进而有益于加强新旧UHPC构件的整体性，最终进一步提高使用荷载下的剪力转递效率。

上述UHPC梁板现浇接缝构造中，优选的，剪力连接件为圆柱头焊钉形式，其直径为0.006-0.040m，长度为0.03-0.30m，间距为0.05-0.40m。

上述UHPC梁板现浇接缝构造中，优选的，所述预埋加强钢部件为类T形钢，所述类T形钢包括底板和固接于(垂直固接)所述底板上的多块平行、间隔布置的腹板，所述腹板上设置有均匀分布的圆形孔，所述底板通过所述腹板与预制UHPC梁板固接成一整体。上述类T形钢为焊接T型钢或热轧T型钢。上述多块腹板均匀布置，长度优选与底板相同，腹板内置于预制UHPC梁板中。采用类T形钢板时，除具有波形钢板的优点之外，类T形钢板的T形构造与剪力连接件相比，除了具有将钢板和UHPC有效连接的作用之外，还可以有效增强整个预制UHPC梁板厚度内的新旧UHPC连接，加强新旧UHPC构件的整体性，最终进一步提高使用荷载下的剪力转递效率。腹板上开设圆形孔，可以保证UHPC中钢纤维的连续性，可以大大增加预制UHPC梁板与现浇UHPC接缝的力学性能。

上述UHPC梁板现浇接缝构造中，预埋加强钢部件为类T形钢为更优选的情形，类T形钢和网格状凹槽组合效果更好，更加有利于提高新旧UHPC界面剪力传递效率。

上述UHPC梁板现浇接缝构造中，优选的，所述预制UHPC梁板中预埋设有向现浇UHPC接缝内延伸的预埋钢筋，一对相邻设置的预制UHPC梁板之间的预埋钢筋交错设置。

上述UHPC梁板现浇接缝构造中，优选的，所述预埋钢筋外延部分的端部与另一个预制UHPC梁板的侧壁表面的距离d为0.02-0.05m，且所述预埋钢筋的外延部分的长度不小于预埋钢筋直径的10倍。

上述UHPC梁板现浇接缝构造中，优选的，所述预制UHPC梁板中预埋设有预埋钢筋，一对相邻设置的预制UHPC梁板之间的预埋钢筋两两对应设置且均通过所述腹板连接成一整体。上述预埋钢筋包括两种，一种布置于两块腹板之间并向现浇UHPC接缝内延伸，用于与另一预制UHPC梁板中的腹板端部固接，另一种与腹板位置保持相同，端部抵设于腹板上，并与腹板固接。上述设置方式可以保证一对相邻设置的预制UHPC梁板之间加强筋均处于连续状态，相比于前述预埋钢筋交错布置的情形，腹板与预埋钢筋相互配合作用，更加有利于其作用效果发挥，有利于提高整体的力学性能。

上述UHPC梁板现浇接缝构造中，优选的，所述网格状凹槽通过预制UHPC梁板预制时装设预埋铁丝网，养护后拆除预埋铁丝网得到，所述网格状凹槽中网格的形状为方形、菱形或圆形。通过上述方式得到的网格状凹槽中裸露有UHPC中的钢纤维，减小UHPC的现浇接缝位置纤维是不连续的、分隔开的不利情况。

上述UHPC梁板现浇接缝构造中，优选的，所述预埋加强钢部件的厚度不小于0.006m。这一设置可以显著提高新旧超高性能混凝土界面的配筋率，进而提高结构的刚度、抗裂性和承载能力，避免新旧超高性能混凝土界面钢纤维不连续所带来的不利影响。

上述UHPC梁板现浇接缝构造中，优选的，所述现浇UHPC接缝的宽度b1为0.15-0.50m。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种带预埋加强钢部件的UHPC梁板现浇接缝构造的施工方法，包括以下步骤：

S1：支设预制UHPC梁板的预制模具，并在预制模具中装设用于在预制UHPC梁板端部侧壁形成网格状凹槽的预埋铁丝网，并同步埋设置预埋加强钢部件；

S2：浇筑预制UHPC梁板的超高性能混凝土，自然养护完成后，拆除预埋铁丝网，预制UHPC梁板端部侧壁形成网格状凹槽；

S3：架设相对设置的预制UHPC梁板，并固接相邻预埋加强钢部件的端部，形成超高性能混凝土湿接缝现场浇筑区域，在现浇超高性能混凝土湿接缝区域现场浇筑超高性能混凝土，养护，即得到UHPC梁板现浇接缝构造。

超高性能混凝土为本领域内的专有名称，一般是指具有超高抗压强度、高抗拉强度、高延性、高韧性、高耐久性、施工性好的混凝土，其是相对普通混凝土、高性能混凝土而言的另一类力学综合性能更加优异的混凝土材料。本发明中的预制UHPC梁板和现浇UHPC接缝是由超高性能混凝土浇筑而成，超高性能混凝土可以为活性粉末混凝土、超高性能纤维增强混凝土、注浆纤维混凝土、密实配筋复合材料或工程胶凝复合材料等。优选超高性能混凝土为抗压强度不小于100MPa的活性粉末混凝土或超高性能纤维增强混凝土或密实配筋水泥基复合材料。该种超高性能混凝土更易于实现现浇接缝界面的抗裂性能好、构造简单、施工便捷、耐久性好的优点。

本发明的原理如下：1、通过在预制UHPC梁板底部设置预埋加强钢部件，可实现新旧UHPC界面的重配筋，有效提高该截面的刚度、抗裂性和承载力，进而加强新旧UHPC构件的整体性，最终有效提高使用荷载下的剪力转递效率。2、预制UHPC梁板在预制时通过在其端部设置预埋铁丝网(预埋铁丝网上不涂脱模剂)，拆除后形成网格状凹槽的侧壁形式。该侧壁形式具有两个独特作用：(1)提高新旧UHPC界面的粗糙度，有效增强新旧UHPC界面的连接，提高该截面的刚度、抗裂性和承载力，进而降低预埋加强钢部件的弯拉应力和剪力连接件的水平剪应力，减小预埋加强钢部件厚度和剪力连接件的面积；(2)拆除铁丝网过程中，部分UHPC浆体剥落，可以使预制UHPC梁板内部分钢纤维裸露，减小UHPC的现浇接缝位置纤维是不连续的、分隔开的不利情况，一定程度上提高接缝处的UHPC抗拉性能。本发明中，通过网格状凹槽与预埋加强钢部件二者相互协同作用，其二者相互配合，能有效解决UHPC桥面板湿接缝连接受力薄弱的问题。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明在预制UHPC梁板底部设置预埋加强钢部件，形成组合梁板，可充分发挥钢材的抗拉性能，解决了超高性能混凝土湿接缝新旧混凝土界面钢纤维不连续、受力薄弱的难题，进一步提高预制UHPC梁板的局部刚度，显著提高抗裂性能和抗超载能力，施工便捷、安全性能更好。

2、本发明通过采用网格状凹槽的侧壁形式，有效增强新旧UHPC界面的连接，减小UHPC的现浇接缝位置纤维是不连续的、分隔开的不利情况，可以提高接缝处的抗拉、抗裂性和承载力。

3、本发明通过网格状凹槽与预埋加强钢部件二者相互协同作用，二者相互配合，能有效解决UHPC桥面板湿接缝连接受力薄弱的问题，新旧UHPC界面受力性能得到显著提升，界面在使用荷载作用下不会开裂，桥面雨水无法渗入桥面板内，从而提高结构的耐久性和使用性能。

4、本发明可以取消现有接缝构造的凿毛过程，由预制UHPC梁板横向拼装并精确定位后，无需任何现场的钢筋作业，便于施工，有利于实现超高性能混凝土结构的快速化施工。

5、本发明的UHPC梁板现浇接缝构造的结构简单，适用范围广，应用前景好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中带预埋加强钢部件的UHPC梁板现浇接缝构造的结构示意图。

图2为图1中A-A面剖切示意图。

图3为图1中B-B面剖切示意图(图中未示出预埋加强钢部件)。

图4为实施例2中带预埋加强钢部件的UHPC梁板现浇接缝构造的结构示意图。

图5为实施例3中带预埋加强钢部件的UHPC梁板现浇接缝构造的结构示意图。

图6为图5中C-C面剖切示意图。

图7为实施例4中带预埋加强钢部件的UHPC梁板现浇接缝构造的结构示意图。

图8为实施例1-4中所采用的预埋铁丝网的结构示意图。

图例说明：

1、预制UHPC梁板；2、现浇UHPC接缝；3、预埋加强钢部件；4、剪力连接件；5、腹板；6、圆形孔；7、预埋钢筋；8、网格状凹槽；9、底板。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

如图1-图3所示，本实施例的带预埋加强钢部件的UHPC梁板现浇接缝构造，包括一对相邻设置的预制UHPC梁板1和现浇于一对预制UHPC梁板1之间的现浇UHPC接缝2，预制UHPC梁板1底部固设有向现浇UHPC接缝2处延伸的预埋加强钢部件3，相邻预埋加强钢部件3的端部固接；预制UHPC梁板1端部的侧壁设有网格状凹槽8，网格状凹槽8中裸露有UHPC中的钢纤维。

本实施例中，预埋加强钢部件3为花纹钢板，花纹钢板表面设有剪力连接件4，预埋加强钢部件3通过剪力连接件4与预制UHPC梁板1固接成一整体。剪力连接件4为圆柱头焊钉形式，直径为0.013m，长度为0.15m，间距为0.15m。

本实施例中，网格状凹槽8通过预制UHPC梁板1预制时装设预埋铁丝网，成型后拆除预埋铁丝网得到，网格状凹槽8中网格的形状为方形。根据实际需求，也可采用圆形或菱形。

本实施例中，预制UHPC梁板1中预埋设有向现浇UHPC接缝2内延伸的预埋钢筋7，一对相邻设置的预制UHPC梁板1之间的预埋钢筋7交错设置。

本实施例中，预埋钢筋7外延部分的端部与另一个预制UHPC梁板1的侧壁表面的距离d为0.03m，且预埋钢筋7的外延部分的长度不小于预埋钢筋7直径的10倍。

本实施例中，预埋加强钢部件3的厚度不小于0.010m。

本实施例中，现浇UHPC接缝2的宽度b1为0.25m。

本实施例的带预埋加强钢部件的UHPC梁板现浇接缝构造的施工方法，包括以下步骤：

S1：支设预制UHPC梁板1的预制模具，并在预制模具中装设用于在预制UHPC梁板1端部侧壁形成网格状凹槽8的预埋铁丝网(如图8所示)，并同步埋设置预埋加强钢部件3(剪力连接件4同步固接)；

S2、浇筑预制UHPC梁板1的超高性能混凝土，自然养护完成后，拆除预埋铁丝网，预制UHPC梁板1端部侧壁形成网格状凹槽8；

S3、架设相对设置的预制UHPC梁板1，并固接相邻预埋加强钢部件3的端部，形成超高性能混凝土湿接缝现场浇筑区域，在现浇超高性能混凝土湿接缝区域现场浇筑超高性能混凝土，养护，达到设计强度后，即得到UHPC梁板现浇接缝构造。

实施例2：

如图4所示，本实施例与实施例1相比，区别在于：预埋加强钢部件3为波形钢板，波形钢板表面设有剪力连接件4，预埋加强钢部件3通过剪力连接件4与预制UHPC梁板1固接成一整体。剪力连接件4为圆柱头焊钉形式，直径为0.013m，长度为0.15m，间距为0.15m。

实施例3：

如图5-6所示，本实施例与实施例1相比，区别在于：预埋加强钢部件3为类T形钢，类T形钢包括底板9和固接于底板9上的多块平行、间隔布置的腹板5，腹板5上设置有均匀分布的圆形孔6，底板9通过腹板5与预制UHPC梁板1固接成一整体。

实施例4：

如图7所示，本实施例与实施例3相比，区别在于预埋钢筋7的布置方式不一致。具体的：一对相邻设置的预制UHPC梁板1之间的预埋钢筋7两两对应设置且均通过腹板5连接成一整体。

Claims (4)

1.一种带预埋加强钢部件的UHPC梁板现浇接缝构造，包括一对相邻设置的预制UHPC梁板（1）和现浇于一对所述预制UHPC梁板（1）之间的现浇UHPC接缝（2），其特征在于，所述预制UHPC梁板（1）底部固设有向现浇UHPC接缝（2）处延伸的预埋加强钢部件（3），相邻所述预埋加强钢部件（3）的端部固接；所述预制UHPC梁板（1）端部的侧壁设有网格状凹槽（8）；

所述预埋加强钢部件（3）为类T形钢，所述类T形钢包括底板（9）和固接于所述底板（9）上的多块平行、间隔布置的腹板（5），所述腹板（5）上设置有均匀分布的圆形孔（6），所述底板（9）通过所述腹板（5）与预制UHPC梁板（1）固接成一整体；

一对相邻设置的预制UHPC梁板（1）之间的腹板（5）交错设置，且所述腹板（5）的长度与所述底板（9）相同；

所述预制UHPC梁板（1）中预埋设有预埋钢筋（7），一对相邻设置的预制UHPC梁板（1）之间的预埋钢筋（7）两两对应设置且均通过所述腹板（5）连接成一整体；

所述网格状凹槽（8）通过预制UHPC梁板（1）预制时装设预埋铁丝网，成型后拆除预埋铁丝网得到，所述网格状凹槽（8）中网格的形状为方形、菱形或圆形；

且预制装设预埋铁丝网时，预埋铁丝网上不涂脱模剂，以保证拆除铁丝网过程中，部分UHPC浆体剥落，使预制UHPC梁板（1）内部分钢纤维裸露。

2.根据权利要求1所述的UHPC梁板现浇接缝构造，其特征在于，所述预埋加强钢部件（3）的厚度不小于0.006m。

3.根据权利要求1所述的UHPC梁板现浇接缝构造，其特征在于，所述现浇UHPC接缝（2）的宽度b1为0.15-0.50m。

4.一种如权利要求1-3中任一项所述的带预埋加强钢部件的UHPC梁板现浇接缝构造的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：支设预制UHPC梁板（1）的预制模具，并在预制模具中装设用于在预制UHPC梁板（1）端部侧壁形成网格状凹槽（8）的预埋铁丝网，并同步埋设置预埋加强钢部件（3）；

S2：浇筑预制UHPC梁板（1）的超高性能混凝土，自然养护完成后，拆除预埋铁丝网，预制UHPC梁板（1）端部侧壁形成网格状凹槽（8）；

S3：架设相对设置的预制UHPC梁板（1），并固接相邻预埋加强钢部件（3）的端部，在接缝处现场浇筑超高性能混凝土，养护，即得到UHPC梁板现浇接缝构造。

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