CN114150568A - 一种装配式轻型组合梁纵缝加强结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式轻型组合梁纵缝加强结构，组合梁包括设置在上部的预制UHPC桥面板和设置在下部的钢结构梁，纵缝加强结构位于两个组合梁之间，纵缝加强结构包括：底部钢板、栓钉、钢板条、钢筋网和现浇UHPC湿接缝；底部钢板为分别从两片预制UHPC桥面板底端部伸出的钢板拼接构成，两片钢板拼接处形成底部钢板拼接缝，栓钉和钢板条设置在所述底部钢板上；钢筋网由分别从两片预制UHPC桥面板端部伸出的横向钢筋和另行铺设的纵向钢筋组成，现浇UHPC湿接缝浇筑在底部钢板以及两片预制UHPC桥面板之间，且埋覆栓钉、钢板条和钢筋网。通过采用本发明的装配式轻型组合梁纵缝加强构造,基本消除了纵向接缝开裂的可能性,提高其受力性能,增强桥面系的耐久性。

Description

一种装配式轻型组合梁纵缝加强结构

技术领域

本发明涉及桥梁结构技术领域，特别涉及一种装配式轻型组合梁纵缝加强结构。

背景技术

随着我国经济的发展，基础建设已经取得了令人瞩目的成就，其中桥梁建设显得尤为突出，据统计，我国每年新建的桥梁占世界每年新建桥梁的一半多。装配式轻型组合梁结构具有自重轻、跨度适中、可不设置预应力、耐久性好、全寿命费用低等优点，因此被市政桥梁及大部分中小型桥梁广泛采用。但是，大量已建桥梁表明，预制装配桥梁接缝处是整个桥梁最薄弱的部位，接缝的质量直接决定预制装配桥梁的使用性能及耐久性。接缝处的主要病害形式为开裂、漏水。大部分预制拼装桥梁接缝处都是带裂缝工作，一旦发生漏水，内部钢筋将会腐蚀并产生锈胀，从而使包裹钢筋的混凝土产生拉应力，从而引起更大的混凝土开裂。此外，预制装配桥梁接缝处钢筋较多时，焊接工作量巨大，大量消耗人力物力及降低施工速度，焊接质量也无法保证。为解决以上问题，本发明提出了一种装配式轻型组合梁纵缝加强构造。

超高性能混凝土(UHPC)又称活性粉末混凝土，是一种由水泥、石英砂、石英粉、硅灰、粉煤灰、钢纤维、高效减水剂等细骨料按最大密实理论级配而成的水泥基复合材料，它具有高强度、高韧性、低孔隙率、高耐久性、后期基本无收缩的特点。超高性能混凝土(UHPC)是具有超高强度、超高韧性、高耐久性的一类新型混凝土。UHPC在国际上系指抗压强度在150MPa以上，具有超高韧性、超长耐久性的水泥基复合材料的统称。UHPC材料组分内不包含粗骨料，颗粒粒径一般小于1mm。由于UHPC中分散的钢纤维可大大减缓材料内部微裂缝的扩展，从而使材料表现出超高的韧性和延性性能。UHPC具有致密的微观结构，几乎是不渗透性的，具有很强的抗渗透、抗碳化、抗腐蚀和抗冻融循环能力，研究表明，UHPC材料耐久性可达200年以上，可大幅度提高混凝土结构的使用寿命。UHPC的优越性已在工程界得到广泛的认可，并在桥梁等领域得到运用，并取得了非常可观的效果。

对于普通混凝土来说，更多的接缝构造是直接缝和平口接缝，接缝易出现渗水、车辙、承载力较低的病害。因UHPC材料具有抗拉性能，可以通过改变接缝的构造形式和改变钢筋布置形式来提高承载力。对于UHPC局部破损修补和接缝位置处，新老混凝土接触界面存在钢纤维不连续的问题，若不对薄弱的UHPC接缝进行强化，接缝断面的开裂前抗拉强度较低，难以适应应用需求，UHPC层在接缝处提前开裂，结果影响到桥梁结构的受力性能和耐久性能。所以有必要对现浇接缝的性能进行研究，为装配式桥梁的顺利架设和安全运营提供保障。

因此，本发明需解决现有装配式轻型组合梁结构π型梁单元之间纵向接缝处开裂、漏水、耐久性差的问题，提供一种阻止开裂、漏水，提高接缝使用性能、耐久性能，构造简单、施工方便、适用性强的超高性能混凝土(UHPC)现浇纵向湿接缝构造。

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所提到的现有装配式轻型组合梁结构π型梁单元之间纵向接缝的不足和缺陷，提供一种阻止开裂、漏水，提高接缝使用性能、耐久性能，构造简单、施工方便、适用性强的超高性能混凝土(UHPC)现浇纵向湿接缝构造。进而有效降低接缝开裂病害,提高桥梁结构的受力性能和耐久性能，且降低施工难度与施工量。为了解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

本发明的一种装配式轻型组合梁纵缝加强结构，所述组合梁包括设置在上部的预制UHPC桥面板和设置在下部的钢结构梁，所述纵缝加强结构位于两个所述组合梁之间，所述纵缝加强结构包括：底部钢板、栓钉、钢板条、钢筋网和现浇UHPC湿接缝；所述底部钢板为分别从两片所述预制UHPC桥面板底端部伸出的钢板拼接构成，两片钢板拼接处形成底部钢板拼接缝，所述栓钉和所述钢板条设置在所述底部钢板上；所述钢筋网由分别从两片所述预制UHPC桥面板端部伸出的横向钢筋和另行铺设的纵向钢筋组成，所述现浇UHPC湿接缝浇筑在所述底部钢板以及两片所述预制UHPC桥面板之间，且埋覆所述栓钉、所述钢板条和所述钢筋网。

进一步地，所述预制UHPC桥面板横桥向端部设置为阶梯结构，两片所述预制UHPC桥面板的所述阶梯结构拼接后和所述底部钢板共同形成阶梯型槽，在阶梯型槽内现浇筑UHPC形成T型的所述现浇UHPC湿接缝。

进一步地，所述钢板条与所述底部钢板拼接缝垂直地焊接在所述底部钢板上，所述钢板条的宽度为3cm-5cm，所述钢板条的厚度为0.3cm-1cm，每两条所述钢板条之间的间距为20cm-30cm。

进一步地，所述底部钢板拼接缝在覆盖所述钢板条的位置以及所述钢板条两侧2cm-3cm的拼接缝进行焊接形成底部钢板焊缝。

进一步地，所述栓钉竖直焊接在所述底部钢板上，所述栓钉高度为70cm-90cm，所述栓钉直径为1cm-2cm，所述栓钉纵桥向间距为20cm-30cm，所述栓钉横桥向间距为15cm-20cm。

进一步地，所述钢筋网包括上层钢筋网和下层钢筋网，所述钢筋网的网距为9cm-15cm，所述上层钢筋网与所述下层钢筋网的间距为2cm-5cm。

进一步地，所述上层钢筋网和所述下层钢筋网伸出所述预制UHPC桥面板端部的长度不同，所述上层钢筋网伸出至所述底部钢板拼接缝位置，所述下层钢筋网伸出至相对的所述预制UHPC桥面板底端部。

进一步地，现浇筑的所述现浇UHPC湿接缝使用的超高性能混凝土为组分中含钢纤维且无粗骨料、抗压强度不低于100MPa、轴拉强度不低于8MPa的混凝土。

本发明的装配式轻型组合梁纵缝加强结构的施工方法包括以下步骤：

第一步，在工厂预制装配式轻型组合梁单元，即UHPC桥面板和钢结构梁。具体为：在工厂焊接腹板、上缘翼、下缘翼形成工字型的钢结构梁,将两个钢结构梁平行设置并临时固定；在钢结构梁上缘翼的相应位置焊接剪力连接件；在纵缝底部钢板上相应位置预先焊接剪力连接件；在钢结构梁的上方立模，将焊有剪力连接件的底部钢板预先放置在纵缝底部位置，绑扎桥面板筋,将桥面板伸出至接缝的钢筋适当弯起，避免架设组合梁单元时钢筋冲撞，然后浇筑超高性能混凝土,并及时进行养护；在浇筑超高性能混凝土达到设计要求时,拆除模板,存放至指定位置,形成预制装配式轻型组合梁单元。

第二步，在施工现场架设平行设置的由轻型组合梁单元以及底部钢板形成现浇超高性能混凝土纵向接缝区域。将底部钢板纵向拼接处在将有钢板条分布的区域及其前后各2cm进行焊接，在底部钢板上按间距20cm-30cm铺设钢板条并点焊定位。

第三步，将预制部分伸出的弯起的钢筋恢复平直，对纵向接缝浇筑超高性能混凝土。对现浇纵向接缝进行养护,达到设计强度后进行附属工程及桥面铺装的施工,即完成所述装配式轻型组合梁单元间纵缝构造的施工。

本发明一种装配式轻型组合梁纵缝加强构造,从预制部分伸出上层钢筋至接缝中线，从预制部分伸出下层钢筋至下层接缝边缘；在纵缝底部钢板上焊接抗剪栓钉然后将钢板条放置在纵向相邻两排抗剪栓钉之间的底部钢板上,并通过点焊与其连接,使钢板条沿顺桥向每隔一定间距通长布置于整个钢桥面板,沿横桥向通长布置于T型接缝下层；最后在上层浇筑UHPC覆盖底部钢板、栓钉、钢板条以及预制部分伸出的上下层钢筋。该构造对薄弱的UHPC接缝进行双重强化,以适应应用需求，防止UHPC层在接缝处提前开裂，影响到桥梁结构的受力性能和耐久性能。

本发明提供的装配式轻型组合梁纵缝加强结构的有益效果是：

一、传统预制装配桥梁接缝处钢筋较多，较为复杂，难以浇筑密实，采用点焊在底部钢板上的钢板条可等效于在配筋率不变的情况下简化结构。

二、预制装配桥梁接缝处钢筋较多时，焊接工作量巨大，大量消耗人力物力及降低施工速度，焊接质量也无法保证，该种纵缝构造仅需预先在将焊有短栓钉的钢板条点焊于底部钢板上,并焊接钢板条范围的局部底部钢板拼接处,不需要采用复杂的施工工艺和高投入的施工设备,无需粘结剂,采用普通焊接技术即可完成施工,其设备投资小,操作简单,易于施工,对施工人员的素质和施工工艺要求较低。

三、T型接缝中从预制部分伸出的上层钢筋和下层钢筋可保证接缝上、下层新旧混凝土连结，且可防止底部钢板拼接处作为薄弱环节开裂。

四、通过采用本发明的装配式轻型组合梁纵缝加强构造,基本消除了纵向接缝开裂的可能性,提高其受力性能,增强桥面系的耐久性。

五、综上所述,本发明中装配式轻型组合梁纵缝加强构造,具有超高性能混凝土层底面抗拉性好、钢板条与混凝土层粘结可靠、抗裂性能好、施工简便等优点,具有极大的使用价值和良好的经济效益,在装配式轻型组合梁结构领域具有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本发明实施例的装配式轻型组合梁纵缝加强结构的立体结构示意图；

图2是本发明实施例的装配式轻型组合梁纵缝加强结构现浇UHPC湿接缝处的结构示意图；

图3是本发明实施例的装配式轻型组合梁纵缝加强结构底部钢板处的结构示意图；

图4是本发明实施例的装配式轻型组合梁纵缝加强结构浇筑面平面示意图；

图5是本发明实施例的装配式轻型组合梁纵缝加强结构纵截面局部结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参考图1至图5，本实施例的一种装配式轻型组合梁纵缝加强结构，该组合梁包括设置在上部的预制UHPC桥面板1和设置在下部的钢结构梁2，纵缝加强结构位于两个组合梁之间，纵缝加强结构包括：底部钢板3、栓钉4、钢板条5、钢筋网6和现浇UHPC湿接缝7；底部钢板3为分别从两片预制UHPC桥面板1底端部伸出的钢板拼接构成，两片钢板拼接处形成底部钢板拼接缝31，栓钉4和钢板条5设置在底部钢板3上；钢筋网6由分别从两片预制UHPC桥面板1端部伸出的横向钢筋和另行铺设的纵向钢筋组成，现浇UHPC湿接缝7浇筑在底部钢板3以及两片预制UHPC桥面板1之间，且埋覆栓钉4、钢板条5和钢筋网6。

作为优选的实施方式，预制UHPC桥面板1横桥向端部设置为阶梯结构11，两片预制UHPC桥面板1的阶梯结构11拼接后和底部钢板3共同形成阶梯型槽，在阶梯型槽内现浇筑UHPC形成T型的现浇UHPC湿接缝7。

进一步优选地，钢板条5与底部钢板拼接缝31垂直地焊接在底部钢板3上，钢板条5的宽度为3cm-5cm，钢板条5的厚度为0.3cm-1cm，每两条钢板条5之间的间距为20cm-30cm。底部钢板拼接缝31在覆盖钢板条5的位置以及钢板条5两侧2cm-3cm的拼接缝进行焊接形成底部钢板焊缝32。

其中，栓钉4竖直焊接在底部钢板3上，栓钉4高度为70cm-90cm，栓钉4直径为1cm-2cm，栓钉4纵桥向间距为20cm-30cm，栓钉4横桥向间距为15cm-20cm。

其中，钢筋网6包括上层钢筋网61和下层钢筋网62，钢筋网6的网距为9cm-15cm，上层钢筋网61与下层钢筋网62的间距为2cm-5cm。上层钢筋网61和下层钢筋网62伸出预制UHPC桥面板1端部的长度不同，上层钢筋网61伸出至底部钢板拼接缝31位置，下层钢筋网62伸出至相对的预制UHPC桥面板1底端部。

现浇筑的现浇UHPC湿接缝7使用的超高性能混凝土为组分中含钢纤维且无粗骨料、抗压强度不低于100MPa、轴拉强度不低于8MPa的混凝土。

本发明的现浇UHPC湿接缝，传统预制装配桥梁接缝处钢筋较多，较为复杂，难以浇筑密实，采用点焊在底部钢板上的钢板条可等效于在配筋率不变的情况下简化结构。不需要采用复杂的施工工艺和高投入的施工设备,无需粘结剂,采用普通焊接技术即可完成施工,其设备投资小,操作简单,易于施工,对施工人员的素质和施工工艺要求较低。可防止底部钢板拼接处作为薄弱环节开裂。提高其受力性能,增强桥面系的耐久性。本发明具有极大的使用价值和良好的经济效益,在装配式轻型组合梁结构领域具有广阔的应用前景。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种装配式轻型组合梁纵缝加强结构，所述组合梁包括设置在上部的预制UHPC桥面板(1)和设置在下部的钢结构梁(2)，所述纵缝加强结构位于两个所述组合梁之间，其特征在于，所述纵缝加强结构包括：底部钢板(3)、栓钉(4)、钢板条(5)、钢筋网(6)和现浇UHPC湿接缝(7)；

所述底部钢板(3)为分别从两片所述预制UHPC桥面板(1)底端部伸出的钢板拼接构成，两片钢板拼接处形成底部钢板拼接缝(31)，所述栓钉(4)和所述钢板条(5)设置在所述底部钢板(3)上；

所述钢筋网(6)由分别从两片所述预制UHPC桥面板(1)端部伸出的横向钢筋和另行铺设的纵向钢筋组成，所述现浇UHPC湿接缝(7)浇筑在所述底部钢板(3)以及两片所述预制UHPC桥面板(1)之间，且埋覆所述栓钉(4)、所述钢板条(5)和所述钢筋网(6)。

2.根据权利要求1所述的装配式轻型组合梁纵缝加强结构，其特征在于，所述预制UHPC桥面板(1)横桥向端部设置为阶梯结构(11)，两片所述预制UHPC桥面板(1)的所述阶梯结构(11)拼接后和所述底部钢板(3)共同形成阶梯型槽，在阶梯型槽内现浇筑UHPC形成T型的所述现浇UHPC湿接缝(7)。

3.根据权利要求2所述的装配式轻型组合梁纵缝加强结构，其特征在于，所述钢板条(5)与所述底部钢板拼接缝(31)垂直地焊接在所述底部钢板(3)上，所述钢板条(5)的宽度为3cm-5cm，所述钢板条(5)的厚度为0.3cm-1cm，每两条所述钢板条(5)之间的间距为20cm-30cm。

4.根据权利要求3所述的装配式轻型组合梁纵缝加强结构，其特征在于，所述底部钢板拼接缝(31)在覆盖所述钢板条(5)的位置以及所述钢板条(5)两侧2cm-3cm的拼接缝进行焊接形成底部钢板焊缝(32)。

5.根据权利要求4所述的装配式轻型组合梁纵缝加强结构，其特征在于，所述栓钉(4)竖直焊接在所述底部钢板(3)上，所述栓钉(4)高度为70cm-90cm，所述栓钉(4)直径为1cm-2cm，所述栓钉(4)纵桥向间距为20cm-30cm，所述栓钉(4)横桥向间距为15cm-20cm。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装配式轻型组合梁纵缝加强结构，其特征在于，所述钢筋网(6)包括上层钢筋网(61)和下层钢筋网(62)，所述钢筋网(6)的网距为9cm-15cm，所述上层钢筋网(61)与所述下层钢筋网(62)的间距为2cm-5cm。

7.根据权利要求6所述的装配式轻型组合梁纵缝加强结构，其特征在于，所述上层钢筋网(61)和所述下层钢筋网(62)伸出所述预制UHPC桥面板(1)端部的长度不同，所述上层钢筋网(61)伸出至所述底部钢板拼接缝(31)位置，所述下层钢筋网(62)伸出至相对的所述预制UHPC桥面板(1)底端部。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的装配式轻型组合梁纵缝加强结构，其特征在于，现浇筑的所述现浇UHPC湿接缝(7)使用的超高性能混凝土为组分中含钢纤维且无粗骨料、抗压强度不低于100MPa、轴拉强度不低于8MPa的混凝土。

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