轻型宽幅钢-UHPC组合盖梁的制作方法

轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁
技术领域
1.本实用新型涉及城市桥梁构件及施工技术领域，具体涉及一种适用于城市宽幅高架桥钢-超高性能混凝土(uhpc)组合盖梁。


背景技术：

2.随着城市桥梁建设的快速发展，现有的传统现浇桥墩支架逐渐暴露出成本高，安全风险大，环境污染严重，以及带来的交通封闭等问题。为降低城市桥梁施工对路面交通及周围居民生活的影响，加快施工速度，以“快速化、工厂化、装配化、绿色化”为核心目标的装配式桥梁施工技术得到快速发展，同时桥梁构件的拼装也从预制梁板逐步推广到上部结构甚至是全桥，使得城市桥梁逐渐走上了全预制拼装施工的道路，其中的预制构件包括但不限于主梁、桥墩、桥台、盖梁等。
3.现有的技术中，预制盖梁通常采用两种形式：一种是整体全预制盖梁；另一种则是分节段全预制盖梁。若采用整体预制，由于普通钢筋混凝土盖梁构件尺寸大，自重也大，对运输和起重设备有较高要求，与此同时，由于城市道路承载力有限，难以满足整体预制的大型钢筋混凝土盖梁的运输，超载难以避免。若采用分节段预制，则在接缝处容易发生渗水现象，影响构件的耐久性，且因为纵筋被分段，造成节段分界面上的不连续，进而不能进行良好的连续传力。同时，上述预制盖梁与预制墩柱的拼装通常采用预埋灌浆套筒、金属波纹管或预应力钢绞线，对预埋件及预埋钢筋的施工定位精度要求较高，以至于现场施工调整的冗余度较小，施工难度较大，且连接的整体性不佳。
4.超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,uhpc)被认为是过去30年中最具创新性的水泥基复合材料，其优越的力学性能可满足桥梁工程大跨化、轻型化、薄壁化等需求。而钢-uhpc组合结构够充分利用钢材受拉的性能、混凝土受压的性能，在工程上也得到了不断的推广应用。因此，以钢梁作为盖梁主体，根部受压区利用轻质高强的超高性能混凝土替代普通混凝土，形成钢-uhpc组合盖梁，可充分利用钢梁受拉性能和uhpc材料高抗压性能及高弯拉韧性，具有自重轻、强度高、耐久性好、结构高度低、装配化率高的优点。


技术实现要素：

5.有鉴于此，针对目前城市宽幅桥梁的预制钢筋混凝土盖梁存在的大型预制盖梁自重过大，预制工序复杂，吊装输运及预埋钢筋定位困难等问题，本实用新型提供一种轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁，以解决现有技术中的不足。
6.为了达到上述目的，本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：
7.提供一种轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁，由若干盖梁单节段依次连接而成，所述盖梁单节段包括盖梁主体和uhpc桥墩，其中：
8.盖梁主体，以所述uhpc桥墩为中心横向左右对称布置，包括顶板、底板、梁端封板，所述顶板的顶面与所述uhpc桥墩的顶面齐平，所述顶板和所述底板之间间隔设置横隔板，所述底板与所述uhpc桥墩的连接处至所述底板的中部位置为第一uhpc浇筑段；
9.uhpc桥墩，内设有竖直排布的桥墩主筋，与所述盖梁主体的连接端由横桥向隔板和纵桥向隔板纵横连接而成且横截面呈现为“回”字形，所述“回”字形的外围合容腔为第二uhpc浇筑段，所述“回”字形的部分内围合容腔为第三uhpc浇筑段，所述第三uhpc浇筑段内设有竖直排布且下端向下伸出的连接钢筋。
10.如所述轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁，所述底板的纵向截面为从与所述uhpc桥墩的连接处向所述梁端封板的底端延伸的抛物线形。
11.如所述轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁，所述第一uhpc浇筑段内设有pbl键板与pbl键钢筋，位于所述底板的中部位置的所述第一uhpc浇筑段的末端设有钢挡板。
12.如所述轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁，所述横隔板为矩形且中央为加强人孔，所述顶板与所述底板的相向面上、所述横隔板的两条横向边框的相向面上、以及所述横隔板的两条竖向边框的相向面上均设有加强肋条。
13.如所述轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁，所述顶板的顶面间隔设置支座垫板，所述支座垫板的下端面设有加强肋条。
14.如所述轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁，所述横桥向隔板包括一组外横桥向隔板和一组内横桥向隔板，所述纵桥向隔板包括一组外纵桥向隔板和一组内纵桥向隔板，所述内纵桥向隔板的两端焊接于所述外横桥向隔板上，所述内横桥向隔板的两端焊接于所述内纵桥向隔板上。
15.如所述轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁，所述外纵桥向隔板和所述内纵桥向隔板的相向面上、所述外横桥向隔板和所述内横桥向隔板的相向面上、以及两块所述外横桥向隔板的相向面上均设有剪力钉。
16.如所述轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁，所述第一uhpc浇筑段、所述第二uhpc浇筑段和所述第三uhpc浇筑段所浇筑的uhpc材料的抗压强度≥120mpa，弹性模量≥40gpa。
17.本实用新型技术方案的有益效果是：
18.1、本实用新型提出的一种轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁，构造简单，传力特征明确，可在工厂快速预制加工，焊接拼装钢盖梁主体结构，整体性良好，相较于预制混凝土盖梁，预制工序简单，成型速度快，缩短了盖梁预制的难度和时间；
19.2、本实用新型提出的一种轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁，以盖梁主体采用钢结构，局部采用超高性能混凝土(uhpc)改善结构受力性能，因此有效减少了盖梁自重，使得在宽幅桥梁中，预制盖梁的节段可以划分得更少，节段重量及尺寸满足城市桥梁的道路承载能力，在运输和吊装过程中利用现有的起重设备即可完成，无需特意寻求大型起重设备，降低了施工现场的安装难度，提高施工速度，节约施工成本；
20.3、本实用新型提出的一种轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁，将钢材和超高性能混凝土(uhpc)相结合，通过合理的设计结构尺寸，形式，使得钢板承担拉应力，uhpc材料在局部承担压应力，充分发挥两种材料的受力性能，提高经济效益，其两侧盖梁坡底板以一定抛物线由根部延申至梁端封板处，能更好的明确传力路径，其盖梁的支座垫板间距和现有的多片小箱梁或工字梁宽度相匹配，尤其是对于城市宽幅桥梁，适用性更佳；
21.4、本实用新型提出的一种轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁，在盖梁与预制uhpc桥墩连接位置构造与传统方式不同，盖梁在连接位置设有连接处外侧横隔板与连接处内侧横隔板，为与受力性能相匹配，腔室钢板保持纵桥向贯通，横桥向横隔板焊接在纵桥向横隔板
上，腔室内部设有剪力钉，现场连接时，预制uhpc桥墩中的桥墩主筋穿过盖梁水平底板预留孔直通盖梁顶部，再通过预留浇筑孔完成浇筑，可以有效避免现场施工钢筋定位困难，施工难度大等问题，连接段具有更好的整体性。
附图说明
22.为进一步说明本实用新型的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本实用新型进行详细的描述。
23.图1为本实用新型较佳实施例整体结构主视图；
24.图2为本实用新型较佳实施例轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁的单节段纵向半剖面主视图；
25.图3为本实用新型较佳实施例轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁的单节段俯视图(支座垫板未示出)；
26.图4为本实用新型较佳实施例轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁依照图2中a-a向断面结构剖视图；
27.图5为本实用新型较佳实施例轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁依照图2中b-b向断面结构剖视图；
28.图6为本实用新型较佳实施例轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁依照图2中c-c向断面结构剖视图；
29.图7为本实用新型较佳实施例轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁依照图2中d-d向断面结构剖视图；
30.图8为本实用新型较佳实施例轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁依照图2中e-e向断面结构剖视图；
31.图9为本实用新型较佳实施例轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁依照图2中f-f向断面结构剖视图；
32.图中：1、盖梁单节段；2、盖梁主体；3、uhpc桥墩；4、顶板；5、底板；6、梁端封板；7、横隔板；8、第一uhpc浇筑段；9、桥墩主筋；10、第二uhpc浇筑段；11、第三uhpc浇筑段；12、连接钢筋；13、pbl键板；14、pbl键钢筋；15、钢挡板；16、加强人孔；17、加强肋条；18、支座垫板；19、外横桥向隔板；20、内横桥向隔板；21、外纵桥向隔板；22、内纵桥向隔板；23、剪力钉；24、预留浇筑孔。
具体实施方式
33.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
34.参看图1至图9所示，本实用新型轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁由若干盖梁单节段1依次连接而成，盖梁适用于桥宽≥20m以上的宽幅桥梁，为全预制结构。
35.参看图2所示，盖梁单节段1包括盖梁主体2和uhpc桥墩3，其中盖梁主体2为钢结构并以uhpc桥墩3为中心横向左右对称布置，具体包括顶板4、底板5、梁端封板6，顶板2的顶面与uhpc桥墩3的顶面齐平，顶板4和底板5之间间隔设置横隔板7，底板5与uhpc桥墩3的连接处至底板5的中部位置为第一uhpc浇筑段8，第一uhpc浇筑段8可在工厂提前浇筑完成后随
着钢挑臂一起吊装。
36.参看图2、图3所示，uhpc桥墩3内设有竖直排布的桥墩主筋9，容易理解的是，桥墩主筋9的长度与uhpc桥墩3的长度基本一致。uhpc桥墩3与盖梁主体2的连接端由横桥向隔板和纵桥向隔板纵横连接而成且横截面呈现为“回”字形，“回”字形的外围合容腔为第二uhpc浇筑段10，“回”字形的部分内围合容腔为第三uhpc浇筑段11，第三uhpc浇筑段11内设有竖直排布且下端向下伸出的连接钢筋12。
37.继续参看图2所示，底板5的纵向截面为从与uhpc桥墩3的连接处向梁端封板6的底端延伸的抛物线形，更好地明确出传力路径。
38.第一uhpc浇筑段8内设有pbl键板13与pbl键钢筋14，间距满足规范要求，本案中优先取200mm。位于底板5的中部位置的第一uhpc浇筑段8的末端设有钢挡板15。
39.参看图7所示，横隔板7为矩形且中央为加强人孔16，顶板4与底板5的相向面上、横隔板7的两条横向边框的相向面上、以及横隔板7的两条竖向边框的相向面上均设有增加抗弯及抗剪性能的加强肋条17，加强肋条17的间距满足规范要求，本案中间距优选为200mm。
40.顶板4的顶面间隔设置用于支撑上部结构的支座垫板18，支座垫板18的间距优选为3200mm，支座垫板18的下端面设有增加抗弯及抗剪性能的加强肋条17，以提高局部承压能力。
41.参看图3、图4和图5所示，横桥向隔板包括一组外横桥向隔板19和一组内横桥向隔板20，纵桥向隔板包括一组外纵桥向隔板21和一组内纵桥向隔板22，为与受力性能相匹配，内纵桥向隔板22的两端焊接于外横桥向隔板19上，内横桥向隔板20的两端焊接于内纵桥向隔板22上。
42.外纵桥向隔板21和内纵桥向隔板22的相向面上、外横桥向隔板19和内横桥向隔板20的相向面上、以及两块外横桥向隔板19的相向面上均设有增加抗弯及抗剪性能的剪力钉23，以增加钢结构盖梁的承压能力。
43.第一uhpc浇筑段8、第二uhpc浇筑段10和第三uhpc浇筑段11所浇筑的uhpc材料的抗压强度≥120mpa，弹性模量≥40gpa，更易于实现宽幅钢-uhpc组合盖梁的轻型化、高强度、高刚度的目的。
44.继续参看图1所示，需现浇uhpc内腔形成的第二uhpc浇筑段10和第三uhpc浇筑段11的顶板上设有预留浇筑孔24，以满足现场与预制uhpc桥墩进行现浇uhpc混凝土的需要。
45.本轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁结构的制作方法包括以下步骤：
46.s1、设计一种轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁的结构形式与尺寸，其中盖梁截面采用多边形截面形式，较佳实施例中，盖梁根部高度为1400mm，端部高度为800mm，盖梁宽度为1600mm，横隔板7的间距为1500mm。
47.s2、工厂焊接由顶板4、底板5、梁端封板6、横隔板7并焊接相应钢板上的加强肋条17及剪力钉23。优选地，顶板4的厚度为20mm，底板5的厚度为30mm，梁端封板6、横隔板7、uhpc浇筑段的钢挡板15、横桥向隔板、纵桥向隔板的厚度均≥20mm，加强肋条17的间距取200mm，剪力钉23的直径为22mm，间距取200mm。
48.s3、在顶板4相应位置安装焊接支座垫板18，支座垫板18下部设有加强肋条17，加强肋条17的间距取200mm，以加强局部承压能力，并确定预留浇筑孔24的位置，预留浇筑孔24的直径优选为60mm。
49.s4、埋设pbl键板13与pbl键钢筋14，开孔直径为100mm，所采用钢筋的直径为20mm，间距满足规范要求，本案中优选为200mm。根据设计的盖梁结构形式和尺寸拼装浇筑模具，向模具内浇筑预制uhpc桥墩连接处及根部下缘受压区的超高性能混凝土(uhpc)，对浇筑的超高性能混凝土(uhpc)进行高温蒸汽养护或者自然养护。
50.s5、待养护达到要求后，拆模，完成所述一种轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁结构的制作。
51.在现场施工进行预制uhpc桥墩与轻型宽幅钢-uhpc组合盖梁进行连接时，应保证预制uhpc桥墩中的桥墩主筋穿过盖梁水平底板预留孔直通盖梁顶部，再通过预留浇筑孔完成浇筑，可以有效避免现场施工钢筋定位困难，施工难度大等问题，使得连接段具有更好的整体性。
52.以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。