一种装配式带肋预应力UHPC双铰拱涵结构的制作方法

一种装配式带肋预应力uhpc双铰拱涵结构
技术领域
1.本发明涉及建筑结构领域，特别涉及一种装配式带肋预应力uhpc双铰拱涵结构。


背景技术：

2.在高速公路桥涵结构中，涵洞具有数量大，分布广的特点，是一种具有排水、通道等功能的小型构造物。其建设进度及施工质量关系整条公路的施工时间及质量。
3.目前，公路新建、改建及接长的涵洞通常采用现浇形式施工，工点分散，施工条件不统一，导致结构施工工艺不易控制，现浇、养护过程中结构质量很难保障；另外，野外施工受天气、地形、混凝土龄期、材料运输等影响，施工进度缓慢。因此采用标准化设计、工程预制、现场拼装技术可保证结构本身质量，提升施工进度，降低环境污染。
4.传统预制涵洞多为混凝土结构，受材料承载力，混凝土骨料粒径等影响，结构截面尺寸较大，导致结构自重大，现场拼装较困难，拼装精度不易控制。本发明拱涵结构采用uhpc材料，其承载力高，抗裂性能好；材料粒径远小于普通混凝土，因此减小了截面尺寸，降低了结构自重，现场安装方便且精度高。
5.uhpc材料耐久性好，本涵可广泛应用于冻融、腐蚀等恶劣环境。本发明拱涵后浇普通混凝土底板厚度大于uhpc拱肋，导致结构内力向底板集中，进而减小了拱片截面尺寸，降低了uhpc材料用量。虽然uhpc材料单价较高，但本涵材料用量少，配筋率小，结构具有一定的经济性。
6.传统拱涵结构拱圈受力较大，对地基承载力要求较高，结构容易发生脆性破坏。


技术实现要素：

7.针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种装配式带肋预应力uhpc双铰拱涵结构，其结构设计合理，施工简便，采用预制生产、现场拼装，能有效保证施工质量，缩短建设工期。
8.为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
9.一种装配式带肋预应力uhpc双铰拱涵结构，包括：预制带肋预应力uhpc拱片及现浇底板；
10.所述预制带肋预应力uhpc拱片包括：顶拱、分别位于两侧的侧拱一及侧拱二，所述顶拱两侧通过铰接机构分别铰接侧拱一及侧拱二；
11.所述现浇底板固定在预制基础上方，所述现浇混凝土底板两侧通过预留连接钢筋分别固定连接侧拱一及侧拱二；
12.所述预制基础上方两侧设有适配侧拱一及侧拱二的基础卡槽；
13.所述顶拱、侧拱一及侧拱二安装于预制基础上方之后通过现浇混凝土底板连成整体。
14.优选地，所述顶拱的角度为76
°
。
15.优选地，所述侧拱一及侧拱二的角度均为82
°
，所述侧拱一及侧拱二均在中间拱肋
上设置底座，且两端拱肋不设底座。
16.优选地，所述预制带肋预应力uhpc拱片由拱肋及拱板组成，拱肋配普通钢筋，拱板采用先张法张拉纵向预应力钢丝。
17.优选地，所述预制带肋预应力uhpc拱片与基础卡槽纵向相邻拱节之间采用沥青麻絮填塞，纵向拱节接头外包沥青油毛毡。
18.优选地，所述侧拱二的结构与侧拱一的结构相同，且所述侧拱二及侧拱一上均设有拱肋主筋、拱板预应力筋，且拱圈预埋供吊装使用的预埋吊环。
19.优选地，所述铰接机构包括：侧拱一上部的凹槽及顶拱两侧适配在凹槽内的凸起。
20.本发明的有益效果为：
21.1、工程化预制，施工质量容易保障。
22.2、结构设计合理、施工简便。装配式拱涵通过底板与拱片的截面差异调整结构刚度的分配，使结构内力向后浇底板集中，降低了拱圈脆性破坏的风险。拱圈划分为拱肋与拱板，传力与受力关系明确，材料利用效率更高；拱圈张拉纵向预应力，拱板使用期终处于受压状态，降低开裂风险。采用高强uhpc材料，截面尺寸大幅减小，结构自重降低，吊装便捷；基础设置卡槽，侧拱设置底座，拱圈拼装完成后能够保持自平衡状态，后浇底板混凝土无需立模，方便浇筑。
23.3、结构耐久性好，可以在恶劣环境条件下使用。传统涵洞为普通混凝土结构，使用期持续带裂缝工作。本涵拱板尺寸小，张拉预应力后处于全截面受压状态，使用期不会开裂，杜绝了钢筋锈蚀的风险；加之uhpc材料本身具有耐腐蚀的特性，使得该结构可以在强冻融、强腐蚀等恶劣环境条件下使用。
附图说明
24.图1为本发明拱圈中肋的结构示意图；
25.图2为本发明拱圈边肋的结构示意图；
26.图3为本发明顶拱的结构示意图；
27.图4为本发明侧拱的结构示意图；
28.图5为本发明侧拱中肋底座的结构示意图；
29.图6为本发明拱圈铰接机构的结构示意图；
30.图7为本发明拱肋与拱板的结构示意图；
31.图8为本发明拱圈配筋的结构示意图；
32.图9本发明拱节纵向拼接的结构示意图；
33.附图标记对照表：
[0034]1‑
预制带肋预应力uhpc拱片、1.1
‑
顶拱、1.2
‑
侧拱一、1.3
‑
侧拱二、4
‑
现浇混凝土底板、5
‑
预留连接钢筋、6
‑
基础卡槽、8
‑
预埋吊环、9
‑
沥青油毛毡。
具体实施方式
[0035]
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0036]
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0037]
如图1至图9所示，一种装配式带肋预应力uhpc双铰拱涵结构，包括：预制带肋预应力uhpc拱片1及现浇底板3；
[0038]
所述预制带肋预应力uhpc拱片1包括：顶拱1.1、分别位于两侧的侧拱一1.2及侧拱二1.3，所述顶拱1.1两侧通过铰接机构4分别铰接侧拱一1.2及侧拱二1.3；
[0039]
所述现浇底板3固定在预制基础2上方，所述现浇混凝土底板3两侧通过预留连接钢筋5分别固定连接侧拱一1.2及侧拱二1.3；
[0040]
所述预制基础2上方两侧设有适配侧拱一1.2及侧拱二1.3的基础卡槽6；
[0041]
所述顶拱1.1、侧拱一1.2及侧拱二1.3安装于预制基础2上方之后通过现浇混凝土底板3连成整体。
[0042]
所述顶拱1.1的角度为76
°
。所述侧拱一1.2及侧拱二1.3的角度均为82
°
，所述侧拱一1.2及侧拱二1.3均在中间拱肋上设置底座，且两端拱肋不设底座。所述预制带肋预应力uhpc拱片1由拱肋及拱板组成，拱肋配普通钢筋，拱板采用先张法张拉纵向预应力钢丝。所述预制带肋预应力uhpc拱片1与基础卡槽6纵向相邻拱节之间采用沥青麻絮填塞，纵向拱节接头外包沥青油毛毡9。所述侧拱二1.3的结构与侧拱一1.2的结构相同，且所述侧拱二1.3及侧拱一1.2上均设有拱肋主筋、拱板预应力筋，且拱圈预埋供吊装使用的预埋吊环8。所述铰接机构4包括：侧拱一1.2上部的凹槽及顶拱1.1两侧适配在凹槽内的凸起。
[0043]
所述预制带肋预应力uhpc拱片1预制流程为：
[0044]
模板组装
→
涂抹脱模剂
→
拱肋钢筋绑扎
→
拱板纵向预应力钢筋定位
→
纵向预应力钢筋张拉
→
浇筑后混凝土
→
振动台振动
→
蒸汽养护
→
拆模、标记
→
吊运至存放区
→
喷淋养护
→
出厂。
[0045]
具体地，参考图7、8，在模板上绑扎拱肋钢筋，纵向预应力钢筋定位并张拉，浇筑混凝土，待混凝土强度达到70％之后放张，脱模养护。同时进行预制基础的现场实施。
[0046]
具体地，本涵半径r为3、4、5m，填土厚度0.5到6m，拱板厚度均为5cm，拱肋尺寸依次为13*13cm，17*17cm，20*20cm。
[0047]
现场拼装：
[0048]
将顶拱1.1、分别位于两侧的侧拱一1.2及侧拱二1.3运送至现场后，进行现场拼装。
[0049]
(1)拱圈安装：将侧拱一1.2及侧拱二1.3吊装至基础卡槽(由于其特殊构造，侧拱能够实现自平衡，无需立模)，侧拱安装到位后吊装顶拱，将顶拱两端的铰接机构插入侧拱，顶拱1.1、分别位于两侧的侧拱一1.2及侧拱二1.3将在自重下保持稳定。
[0050]
(2)底板浇筑：在侧拱预留钢筋上绑扎底板钢筋，浇筑底板混凝土并抹面，之后进入底板混凝土养护。底板混凝土养护的同时进行下一节段拱圈的组装，以此类推。
[0051]
(3)接缝处理：待全部拱圈拼装完成，全部底板浇筑养护完毕之后，进行接缝处理。在基础卡槽6填塞沥青麻絮，在拱节之间首先填塞沥青麻絮，然后外裹两道沥青油毛毡，确保拱节处不漏水。
[0052]
以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利
的保护范围之内。