預(yù)制超高性能混凝土π形橋梁結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種預(yù)制超高性能混凝土π形橋梁結(jié)構(gòu)，是由至少兩個的π形梁單元連接構(gòu)成，π形梁單元由T形雙主梁(1)和橋面板(2)整體預(yù)制而成；T形雙主梁(1)包括平行布置的兩主梁腹板(6)，橋面板(2)采用下部帶有縱肋(3)和橫肋(4)的網(wǎng)格狀薄型板件，橋面板(2)沿橋梁縱向的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)為連接部，該連接部向外延伸出與另一相鄰接的π形梁單元進(jìn)行接縫式連接的連接鋼筋(10)；π形梁單元是沿橋梁橫向進(jìn)行拼接，且通過相鄰的連接部對接，對接處設(shè)置現(xiàn)澆接縫(9)，連接鋼筋(10)在現(xiàn)澆接縫(9)處綁扎，現(xiàn)澆接縫(9)中配置有縱向鋼筋(11)。本實用新型具有自重輕、耐久性好、能有效降低梁體開裂風(fēng)險等優(yōu)點。
【專利說明】預(yù)制超高性能混凝土 π形橋梁結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種橋梁本體結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種預(yù)制超高性能混凝土橋梁結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土梁具有結(jié)構(gòu)簡單、受力明確、造價低廉、架設(shè)方便等優(yōu)點，在橋梁結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于普通混凝土材料抗拉強(qiáng)度低、收縮徐變大，在車輛荷載長期作用下，梁體容易產(chǎn)生裂縫，濕接縫處鋼筋混凝土或瀝青混凝土橋面及防水層容易開裂、破壞，橋面滲水侵蝕主梁，耐久性大打折扣。此外，在常用的箱梁、T梁、工字梁及空心板等預(yù)制構(gòu)件中，張拉預(yù)應(yīng)力鋼束后主梁會產(chǎn)生反拱度，當(dāng)反拱度值產(chǎn)生偏差時常常會影響鋼筋的精確定位和梁體的準(zhǔn)確架設(shè)，使得梁體間橫向連接困難，嚴(yán)重時甚至?xí)纬删植垮e臺，影響橋梁功能和美觀。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，為了節(jié)省材料，梁體常采用變截面的形式，通過減少主梁腹板的厚度來減輕重量，同時為了提高橋梁的橫向剛度，預(yù)制混凝土梁段在端部和中部按一定的間距設(shè)置有多道橫隔板，這使得鋼筋制作的難度增加，模板系統(tǒng)也更為復(fù)雜，混凝土澆筑質(zhì)量難以保證。而對于裂縫這一類病害，一般都是通過提高施工質(zhì)量和優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計來改善，但受到普通混凝土自身材料性質(zhì)的限制，開裂問題未得到根本性解決。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，克服以上【背景技術(shù)】中提到的不足和缺陷，提供一種自重較輕、耐久性好、能有效降低梁體開裂風(fēng)險的預(yù)制超高性能混凝土(UHPC) π形橋梁結(jié)構(gòu)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出的技術(shù)方案為一種預(yù)制超高性能混凝土 π形橋梁結(jié)構(gòu)，所述π形橋梁結(jié)構(gòu)是由至少兩個的所述π形梁單元連接構(gòu)成，所述π形梁單元由T形雙主梁和由T形雙主梁支承的橋面板整體預(yù)制而成；所述T形雙主梁包括沿橋梁縱向相互平行布置的兩主梁腹板，所述橋面板采用下部帶有縱肋和橫肋的網(wǎng)格狀薄型板件，所述橋面板沿橋梁縱向的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)為連接部，該連接部向外延伸出與另一相鄰接的π形梁單元進(jìn)行接縫式連接的連接鋼筋；所述至少兩個的π形梁單元是沿橋梁橫向進(jìn)行拼接，且通過相鄰兩個π形梁單元的所述連接部對接，對接處設(shè)置現(xiàn)澆接縫，相鄰兩個π形梁單元的連接鋼筋在現(xiàn)澆接縫處綁扎，現(xiàn)澆接縫中配置有縱向鋼筋。
[0006]上述的預(yù)制超高性能混凝土 π形橋梁結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的:所述縱肋和/或橫肋的頂面寬度大于底面寬度，且寬度由頂面到底面采用漸進(jìn)式變小。預(yù)制混凝土異形構(gòu)件的脫模一直是本領(lǐng)域人員面臨的一個技術(shù)障礙，雖然可以通過脫模劑等傳統(tǒng)手段進(jìn)行脫模，但不僅成本高、效率低，而且脫模效果始終不夠理想。在本實用新型上述的技術(shù)方案中，下部帶有縱肋和橫肋的網(wǎng)格狀薄型板件給整個預(yù)制混凝土橋面板的脫模帶來了障礙，優(yōu)選的方案中通過巧妙地設(shè)計縱肋和橫肋的形狀及結(jié)構(gòu)，不僅可以節(jié)省材料，更重要的是能夠方便脫模，提高工藝效率。
[0007]上述的預(yù)制超高性能混凝土 π形橋梁結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的:所述縱肋和橫肋的頂面寬度均為0.1Om?0.20m，所述縱肋和橫肋的底面寬度均為0.1Om?0.20m，相鄰兩縱肋的間距、相鄰兩橫肋的間距均為0.45m?1.50m，這樣優(yōu)選的尺寸設(shè)計方案可以充分發(fā)揮超高性能混凝土強(qiáng)度高、無粗骨料易密實的技術(shù)優(yōu)勢，減輕主梁自重。
[0008]上述的預(yù)制超高性能混凝土 π形橋梁結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的:所述橋面板的板件總厚度(包括縱肋、橫肋在內(nèi))為0.18m?0.25m，其中，固接于所述縱肋和橫肋上方的面板本體的厚度為0.05m?0.10m，所述兩主梁腹板的厚度均為0.1Om?0.20m，按此優(yōu)選的厚度設(shè)計方案，既能滿足強(qiáng)度和剛度的要求，同時梁體自重僅為傳統(tǒng)混凝土梁自重的一半。
[0009]上述的預(yù)制超高性能混凝土 π形橋梁結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的:所述π形橋梁結(jié)構(gòu)的端部和/或跨中處設(shè)有橫隔板，橫隔板的數(shù)量為2?3道。更優(yōu)選的，每道橫隔板沿橋梁橫向為非連續(xù)分布，且間隔開的橫隔板是預(yù)制在各π形梁單元的兩主梁腹板之間。這與傳統(tǒng)的混凝土 T形梁相比，本實用新型中橫隔板的數(shù)量和面積可大幅度減少，減輕自重，且可直接在前期預(yù)制成型，方便施工。
[0010]上述的預(yù)制超高性能混凝土 31形橋梁結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的:相鄰兩個的所述π形梁單元的橋面板連接部均設(shè)置有一縱肋，所述連接部對接處的兩縱肋圍成一凹槽，所述現(xiàn)澆接縫設(shè)置于該凹槽中。這樣的優(yōu)選方案可以增大截面抵抗矩，降低接縫處的應(yīng)力。
[0011]上述的預(yù)制超高性能混凝土 31形橋梁結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的:所述π形橋梁結(jié)構(gòu)的梁段縱向長度等于橋梁單跨跨徑長度。特別是，當(dāng)所述橋梁單跨跨徑為20m?60m，結(jié)合應(yīng)用上述的技術(shù)方案將產(chǎn)生更加顯著的技術(shù)效果和技術(shù)優(yōu)勢。
[0012]上述本實用新型的預(yù)制超高性能混凝土 π形梁單元及其構(gòu)成的π形橋梁結(jié)構(gòu)，由于采用了超高性能混凝土作為結(jié)構(gòu)材料，并配合了合理的連接設(shè)置，使得π形梁單元的主梁腹板厚度和橋面板平均厚度降低(板件厚度僅為傳統(tǒng)預(yù)制混凝土梁的1/3?1/2)，同時主梁無需采用變截面，并且只需要設(shè)置2?3道橫隔板，這使得本實用新型的預(yù)制超高性能混凝土 π形橋梁結(jié)構(gòu)的截面高度和寬度在與傳統(tǒng)預(yù)制混凝土T形梁設(shè)計值保持相當(dāng)?shù)那疤嵯?，整個梁體的自重能大幅度減輕，其自重僅為相應(yīng)傳統(tǒng)預(yù)制混凝土 T形梁的30%?50%。
[0013]上述的預(yù)制超高性能混凝土 π形橋梁結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選的施工方法，包括以下步驟:
[0014](a)在工廠整體預(yù)制所述T形雙主梁和橋面板，形成由T形雙主梁支承橋面板的預(yù)制超高性能混凝土 π形梁單元；
[0015](b)在施工現(xiàn)場橫向拼裝所述預(yù)制超高性能混凝土 π形梁單元；
[0016](c)在相鄰兩預(yù)制超高性能混凝土 π形梁單元的縱向接縫處綁扎所述的連接鋼筋(優(yōu)選U型鋼筋)和縱向鋼筋，同時在縱向接縫處的空隙間現(xiàn)場澆筑超高性能混凝土；
[0017](d)對縱向接縫處的后澆超高性能混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，形成現(xiàn)澆接縫；
[0018](e)待現(xiàn)澆接縫的超高性能混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，完成附屬工程及橋面鋪裝的施工。
[0019]上述的施工方法中，優(yōu)選的:預(yù)制所述T形雙主梁和橋面板使用的材料均為彎曲抗拉強(qiáng)度20MPa以上、抗壓強(qiáng)度120MPa以上的超高性能混凝土 ；接縫處的空隙間現(xiàn)場澆筑的超高性能混凝土為彎曲抗拉強(qiáng)度20MPa以上、抗壓強(qiáng)度120MPa以上的超高性能混凝土。
[0020]上述的施工方法中，優(yōu)選的:所述π形橋梁結(jié)構(gòu)的施工具體是應(yīng)用于簡支梁橋或者連續(xù)梁橋的橋梁建造施工過程，這樣可以方便地采用現(xiàn)有的施工方法，可行性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性好。所述π形橋梁結(jié)構(gòu)的梁段縱向長度等于橋梁單跨跨徑長度，當(dāng)所述橋梁單跨跨徑為20m ?60mo
[0021]上述本實用新型的預(yù)制超高性能混凝土 π形橋梁結(jié)構(gòu)的施工過程中，均可采用現(xiàn)有預(yù)制混凝土梁的施工設(shè)備和施工工藝，無需增加新的設(shè)備投入，也無需對施工人員進(jìn)行新的技能培訓(xùn)，施工方法簡便、快捷、迅速，對于保證工期、提高施工效率具有重要意義。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0023]第一，本實用新型提供的預(yù)制超高性能混凝土 π形橋梁結(jié)構(gòu)采用了新型材料超高性能混凝土，可以實現(xiàn)主梁的輕型化，不但可減輕下部結(jié)構(gòu)的重量、提高橋梁的跨越能力，而且使結(jié)構(gòu)的預(yù)制、拼裝、運(yùn)輸更加容易；
[0024]第二，本實用新型相比于傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土梁取消了預(yù)應(yīng)力，在滿足結(jié)構(gòu)剛度要求的前提下，避免因張拉預(yù)應(yīng)力鋼束使各片主梁產(chǎn)生反拱度值的偏差，影響相鄰兩片梁的橫向聯(lián)接質(zhì)量和橋面鋪裝的厚度，使得施工誤差難以精確控制；
[0025]第三，本實用新型可以有效降低預(yù)制T形雙主梁的開裂風(fēng)險；由于超高性能混凝土的彎曲抗拉強(qiáng)度可達(dá)20MPa以上，且經(jīng)高溫蒸養(yǎng)后的后期收縮基本為零，后期徐變也很小，這使得本實用新型在防范預(yù)制梁體開裂方面有足夠的保障；
[0026]第四，本實用新型采用T形雙主梁和橋面板整體預(yù)制、整體吊裝的施工方式，減少了接縫數(shù)量和橫隔板數(shù)量，不僅便于施工，而且增強(qiáng)了橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，方便橋梁的后期維護(hù)。
[0027]本實用新型的技術(shù)方案特別適合簡支梁橋或連續(xù)梁橋，將這類橋型成熟的施工技術(shù)和設(shè)備與本實用新型相結(jié)合，可更好地保證本實用新型橋梁結(jié)構(gòu)及其施工建造的可行性及施工效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為本實用新型實施例中預(yù)制超高性能混凝土 π形橋梁結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0030]圖2為圖1中A-A處的剖視圖。
[0031]圖3為圖1中B-B處的剖視圖。
[0032]圖4為圖1中C-C處的剖視圖。
[0033]圖5為圖2?4中現(xiàn)澆接縫處的局部放大圖。
[0034]圖例說明:
[0035]1、T形雙主梁；2、橋面板；3、縱肋；4、橫肋；5、面板本體；6、主梁腹板；7、端部橫隔板；8、跨中橫隔板；9、現(xiàn)澆接縫；10、連接鋼筋；11、縱向鋼筋；12、空隙。

【具體實施方式】
[0036]為了便于理解本實用新型，下文將結(jié)合說明書附圖和較佳的實施例對本實用新型作更全面、細(xì)致地描述，但本實用新型的保護(hù)范圍并不限于以下具體的實施例。
[0037]需要特別說明的是，當(dāng)某一元件被描述為“固定于、固接于、連接于或連通于”另一元件上時，它可以是直接固定、固接、連接或連通在另一元件上，也可以是通過其他中間連接件間接固定、固接、連接或連通在另一元件上。
[0038]除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本實用新型的保護(hù)范圍。
[0039]除非另有特別說明，本實用新型中用到的各種原材料、試劑、儀器和設(shè)備等均可通過市場購買得到或者可通過現(xiàn)有方法制備得到。
[0040]實施例:
[0041]如圖1?圖5所示，一種預(yù)制超高性能混凝土 π形梁單元構(gòu)成的本實用新型的預(yù)制超高性能混凝土 π形橋梁結(jié)構(gòu)，每一單跨的π形橋梁結(jié)構(gòu)是由兩個π形梁單元連接構(gòu)成，該π形梁單元是沿橋梁橫向進(jìn)行拼接。
[0042]如圖2?圖4所示，本實施例的π形梁單元由T形雙主梁I和由T形雙主梁I支承的橋面板2整體預(yù)制而成；Τ形雙主梁I包括沿橋梁縱向相互平行布置的兩主梁腹板6，橋面板2采用下部帶有縱肋3和橫肋4的網(wǎng)格狀薄型板件，橋面板2沿橋梁縱向的一側(cè)設(shè)為連接部，該連接部向外延伸出與另一相鄰接的η形梁單元進(jìn)行接縫式連接的連接鋼筋10 (本實施例中的連接鋼筋10包括有一 U型鋼筋)。上述的π形梁單元沿橋梁橫向進(jìn)行拼接時，具體是通過相鄰兩個π形梁單元的連接部對接，對接處設(shè)置現(xiàn)澆接縫9;如圖5所示，本實施例中相鄰兩個π形梁單元的橋面板2連接部均設(shè)置有一縱肋3，連接部對接處的兩縱肋3圍成一凹槽，現(xiàn)澆接縫9設(shè)置于該凹槽中。相鄰兩個π形梁單元的連接鋼筋10在現(xiàn)澆接縫9處綁扎，現(xiàn)澆接縫9中配置有縱向鋼筋11。
[0043]本實施例中的縱肋3和橫肋4的頂面寬度大于底面寬度，且寬度由頂面到底面采用漸進(jìn)式變小。本實施例中縱肋3和橫肋4的頂面寬度均為0.20m，縱肋3和橫肋4的底面寬度均為0.18m，縱肋3和橫肋4的厚度均為0.14m，相鄰兩縱肋3的間距為1.5m，相鄰兩橫肋4的間距為lm。本實施例中，橋面板2的板件總厚度為0.22m，其中，固接于縱肋3和橫肋4上方的面板本體5的厚度為0.08m，兩主梁腹板6的厚度均為0.10m。
[0044]本實施例中的π形橋梁結(jié)構(gòu)的端部和跨中處設(shè)有橫隔板，如圖1所示，單跨π形橋梁結(jié)構(gòu)的橫隔板的數(shù)量為3道，包括兩個端部橫隔板7和一個跨中橫隔板8。如圖3和圖4所示，端部橫隔板7和跨中橫隔板8沿橋梁橫向均為非連續(xù)分布，且間隔開的橫隔板是預(yù)制在各π形梁單元的兩主梁腹板6之間。
[0045]本實施例中，π形橋梁結(jié)構(gòu)的梁段縱向長度為30m，橫向?qū)挾葹?m，縱向長度等于橋梁單跨跨徑長度。
[0046]上述本實施例的預(yù)制超高性能混凝土 π形橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)用于簡支梁橋(或者連續(xù)梁橋)的施工方法，包括以下步驟:
[0047](a)在工廠整體預(yù)制T形雙主梁I和橋面板2，形成由T形雙主梁I支承橋面板2的預(yù)制超高性能混凝土 π形梁單元；預(yù)制T形雙主梁I和橋面板2使用的材料均為彎曲抗拉強(qiáng)度20MPa以上、抗壓強(qiáng)度120MPa以上的超高性能混凝土 ；
[0048](b)在施工現(xiàn)場橫向拼裝預(yù)制超高性能混凝土 π形梁單元；
[0049](c)在相鄰兩預(yù)制超高性能混凝土 π形梁單元的縱向接縫處綁扎連接鋼筋10和縱向鋼筋11，同時在縱向接縫處的空隙12間現(xiàn)場澆筑超高性能混凝土 ；現(xiàn)場澆筑的超高性能混凝土為彎曲抗拉強(qiáng)度20MPa以上、抗壓強(qiáng)度120MPa以上的超高性能混凝土 ；
[0050](d)對縱向接縫處的后澆超高性能混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，形成現(xiàn)澆接縫9 ;
[0051](e)待現(xiàn)澆接縫9的超高性能混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，完成附屬工程及橋面鋪裝的施工。
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)制超高性能混凝土 π形橋梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述π形橋梁結(jié)構(gòu)是由至少兩個的π形梁單元連接構(gòu)成，所述π形梁單元由T形雙主梁(I)和由T形雙主梁(I)支承的橋面板(2)整體預(yù)制而成；所述T形雙主梁(I)包括沿橋梁縱向相互平行布置的兩主梁腹板￠)，所述橋面板(2)采用下部帶有縱肋(3)和橫肋(4)的網(wǎng)格狀薄型板件，所述橋面板(2)沿橋梁縱向的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)為連接部，該連接部向外延伸出與另一相鄰接的形梁單元進(jìn)行接縫式連接的連接鋼筋(10);所述至少兩個的形梁單元是沿橋梁橫向進(jìn)行拼接，且通過相鄰兩個π形梁單元的所述連接部對接，對接處設(shè)置現(xiàn)澆接縫(9)，相鄰兩個形梁單元的連接鋼筋(10)在現(xiàn)澆接縫(9)處綁扎，現(xiàn)澆接縫(9)中配置有縱向鋼筋(Il)0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制超高性能混凝土π形橋梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述縱肋(3)和/或橫肋(4)的頂面寬度大于底面寬度，且寬度由頂面到底面采用漸進(jìn)式變小。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)制超高性能混凝土形橋梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述縱肋(3)和橫肋(4)的頂面寬度均為0.1Om?0.20m，所述縱肋(3)和橫肋(4)的底面寬度均為0.1Om?0.20m，相鄰兩縱肋(3)的間距、相鄰兩橫肋(4)的間距均為0.45m?1.50m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的預(yù)制超高性能混凝土形橋梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述橋面板(2)的板件總厚度為0.18m?0.25m，其中，固接于所述縱肋(3)和橫肋(4)上方的面板本體(5)的厚度為0.05m?0.10m，所述兩主梁腹板(6)的厚度均為0.1Om?0.20m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的預(yù)制超高性能混凝土形橋梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述π形橋梁結(jié)構(gòu)的端部和/或跨中處設(shè)有橫隔板，橫隔板的數(shù)量為2?3道； 每道橫隔板沿橋梁橫向為非連續(xù)分布，且間隔開的橫隔板是預(yù)制在各π形梁單元的兩主梁腹板(6)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的預(yù)制超高性能混凝土形橋梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:相鄰兩個的所述π形梁單元的橋面板(2)連接部均設(shè)置有一縱肋(3)，所述連接部對接處的兩縱肋(3)圍成一凹槽，所述現(xiàn)澆接縫(9)設(shè)置于該凹槽中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的預(yù)制超高性能混凝土形橋梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述π形橋梁結(jié)構(gòu)的梁段縱向長度等于橋梁單跨跨徑長度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的預(yù)制超高性能混凝土形橋梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述橋梁單跨跨徑為20m?60m。
【文檔編號】E01D19/00GK204212042SQ201420691789
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】邵旭東, 管亞萍 申請人:湖南大學(xué)