钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造及其施工方法 |
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| 申请号 | CN201610584441.X | 申请日 | 2016-07-22 | 公开(公告)号 | CN106049255B | 公开(公告)日 | 2018-02-09 |
| 申请人 | 邵旭东; | 发明人 | 邵旭东; 邓舒文; 晏班夫; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 钢 ‑超高性能 混凝土 轻型组合梁简支变连续结构构造，包括相对设置的两跨简支梁和连接两跨简支梁的现浇超高性能混凝土连接部，该简支梁包括横隔梁、 桥面 板和双工字钢梁，横隔梁设于双工字钢梁之间，桥面板设于双工字钢梁的上方，双工字钢梁包括 腹板 、工字钢上翼缘和工字钢下翼缘，该双工字钢梁上设有端隔板，端隔板 焊接 在腹板和工字钢下翼缘上并且与工字钢上翼缘的端部焊接，腹板和工字钢下翼缘从端隔板的内侧伸出，横隔梁置于其上，现浇超高性能混凝土连接部部分包裹腹板。该简支变连续结构构造的负弯矩区的受 力 情况得到改善，连续 桥梁 的耐久性更好，使用寿命更长。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造，包括相对设置的两跨钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁和连接所述两跨钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁的现浇超高性能混凝土连接部（10），其特征在于：所述钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁包括横隔梁（9）、桥面板（11）和双工字钢梁，所述横隔梁（9）设于双工字钢梁之间，所述桥面板（11）设于双工字钢梁的上方，所述双工字钢梁包括腹板（1）、工字钢上翼缘（2）和工字钢下翼缘（3），所述工字钢上翼缘（2）的长度短于腹板（1）和工字钢下翼缘（3）的长度，该双工字钢梁上设有端隔板（4），所述端隔板（4）焊接在腹板（1）和工字钢下翼缘（3）上并且与工字钢上翼缘（2）的端部焊接，腹板（1）和工字钢下翼缘（3）从端隔板（4）的内侧伸出，所述横隔梁（9）置于腹板（1）和工字钢下翼缘（3）从端隔板（4）的内侧伸出的部分，所述横隔梁（9）的宽度小于腹板（1）从端隔板（4）的内侧伸出的部分的长度，所述现浇超高性能混凝土连接部（10）部分包裹所述腹板（1），所述桥面板（11）内预埋设置有桥面板纵筋（8），所述桥面板纵筋（8）从桥面板（11）的端部伸出，桥面板（11）的端部呈台阶状，桥面板纵筋（8）从桥面板（11）的端部伸出的部分绑扎有连接钢筋（7），所述工字钢下翼缘（3）的上表面焊接有连接钢筋（7），所述现浇超高性能混凝土连接部（10）包覆所述连接钢筋（7）以及桥面板纵筋（8）从桥面板（11）的端部伸出的部分，所述腹板（1）从端隔板（4）的内侧伸出的部分开有通孔（6），所述通孔（6）内穿设有穿孔钢筋（13），所述端隔板（4）的外侧焊接有纵向钢筋（12），所述纵向钢筋（12）与所述穿孔钢筋（13）纵横搭接。 |
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| 说明书全文 | 钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造及其施工方法 技术领域背景技术[0002] 钢-UHPC(Ultra-High Performance Concrete，超高性能混凝土)轻型组合梁自重轻、强度高、运输和施工方便快捷、可快速架设，具有广泛的应用前景。相对于传统的钢-混组合梁，钢-UHPC轻型组合梁具有明显的经济技术优势。但是，与普通的钢-混组合梁相似，钢-UHPC轻型组合梁结构由简支变为连续时中支点附近负弯矩区上部混凝土桥面板受拉，下部钢梁受压，受力较为不利。虽然，超高性能混凝土相较于传统混凝土具有较高的抗拉强度，但若负弯矩区拉应力控制不当，超高性能混凝土仍有开裂的风险。 [0003] 由于钢-UHPC轻型组合梁具有工厂整体预制、取消设置预应力等特点，现常见的解决钢-混组合连续梁桥负弯矩区混凝土开裂的方法不宜使用。因此，需要寻求一种钢-UHPC轻型组合梁简支变连续的新结构，以提高负弯矩区UHPC桥面板耐久性，延长钢-UHPC轻型组合连续梁桥的使用寿命。 发明内容[0004] 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，提供一种新型的钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造及其施工方法，该结构构造连续桥梁的负弯矩区的受力情况得到改善，负弯矩区的混凝土不易开裂，连续桥梁的耐久性更好，使用寿命更长。 [0005] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为： [0006] 一种钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造，包括相对设置的两跨钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁和连接所述两跨钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁的现浇超高性能混凝土连接部，所述钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁包括横隔梁、桥面板和双工字钢梁，所述横隔梁设于双工字钢梁之间，所述桥面板设于双工字钢梁的上方，所述双工字钢梁包括腹板、工字钢上翼缘和工字钢下翼缘，所述工字钢上翼缘的长度短于腹板和工字钢下翼缘的长度，该双工字钢梁上设有端隔板，所述端隔板焊接在腹板和工字钢下翼缘上并且与工字钢上翼缘的端部焊接，腹板和工字钢下翼缘从端隔板的内侧伸出，所述横隔梁置于腹板和工字钢下翼缘从端隔板的内侧伸出的部分，所述横隔梁的宽度小于腹板从端隔板的内侧伸出的部分的长度，所述现浇超高性能混凝土连接部部分包裹所述腹板。在双工字钢梁之间设置横隔梁可为该简支变连续结构构造提供初始刚度，连接双工字钢梁使之成为一个整体；采用长度不相同的工字钢上翼缘和工字钢下翼缘，为现场浇筑超高性能混凝土连接部提供方便；在腹板上设置端隔板，不仅能起到加劲作用同时还可以与工字钢下翼缘从端隔板的内侧伸出的部分一起在现浇超高性能混凝土连接部时作为一侧的模板使用；采用超高性能混凝土连接部包裹腹板不仅可有效增强该结构构造的整体性，而且能够充分发挥超高性能混凝土优异的抗压性能及钢材的抗拉性能。 [0007] 上述的钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造，优选的，所述腹板从端隔板的内侧伸出的部分的两侧、所述工字钢下翼缘从端隔板的内侧伸出的部分的上表面、所述端隔板的外侧以及所述工字钢上翼缘的上表面均焊接有栓钉。在上述位置焊接栓钉可使超高性能混凝土与钢板之间结合更加紧密，避免发生脱层滑移现象。 [0008] 上述的钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造，优选的，焊接于腹板上的栓钉、焊接于工字钢下翼缘上的栓钉以及焊接于端隔板上的栓钉均呈交错布置；栓钉的高度为0.08m-0.12m，相邻的栓钉之间间隔0.15m-0.30m。栓钉之间采用交错布置，并且优选采用上述栓钉高度和栓钉间隔更加有利于超高性能混凝土与钢板之间的紧密结合。 [0009] 上述的钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造，优选的，所述桥面板内预埋设置有桥面板纵筋，所述桥面板纵筋从桥面板的端部伸出，桥面板纵筋从桥面板的端部伸出的部分绑扎有连接钢筋，所述工字钢下翼缘的上表面焊接有连接钢筋，所述现浇超高性能混凝土连接部包覆所述连接钢筋以及桥面板纵筋从桥面板的端部伸出的部分。在桥面板纵筋从桥面板的端部伸出的部分以及在工字钢下翼缘的上表面设置连接钢筋可有效提高现浇超高性能混凝土连接部的抗弯拉性能。 [0010] 上述的钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造，优选的，所述腹板从端隔板的内侧伸出的部分开有通孔，所述通孔内穿设有穿孔钢筋，所述端隔板的外侧焊接有纵向钢筋，所述纵向钢筋与所述穿孔钢筋纵横搭接。 [0011] 上述的钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造，优选的，所述端隔板为钢质薄型板件，端隔板的厚度为0.01-0.02m，端隔板的高度与所述腹板的高度相等。 [0012] 上述的钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造，优选的，所述钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁由所述横隔梁、桥面板和双工字钢梁共同预制形成。横隔梁、桥面板和双工字钢梁共同预制形成的结构具有较好的整体性，而且减少了在施工现场进行的程序，使得构件的制造质量得到保证，进而为该简支变连续结构构造的受力性能提供保证。 [0013] 上述的钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造，优选的，所述横隔梁的宽度为0.25-0.3m，横隔梁由超高性能混凝土浇筑形成，横隔梁和现浇超高性能混凝土连接部所用的超高性能混凝土均为弯曲抗拉强度大于20MPa、抗压强度大于120MPa的超高性能混凝土。 [0014] 作为一个总的发明构思，本发明另一方面提供了一种上述钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造的施工方法，包括以下步骤： [0015] S1、在工厂预制钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁； [0016] S2、在施工现场架设相对设置的由所述步骤S1得到的预制钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁，两个相对设置的预制钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁之间留有空隙； [0017] S3、在从所述预制钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁的桥面板伸出的桥面板纵筋上绑扎连接钢筋，在工字钢下翼缘从端隔板的内侧伸出的部分上表面上焊接连接钢筋，然后在相对设置的预制钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁的空隙处现场浇筑超高性能混凝土，形成现浇超高性能混凝土连接部； [0018] S4、对现浇超高性能混凝土连接部进行养护，使相对设置的预制钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁变为连续结构； [0019] S5、待所述现浇超高性能混凝土连接部达到设计强度后，进行附属工程及桥面铺装的施工，即完成所述钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造的施工。 [0020] 上述的施工方法，优选的，所述步骤S1中，预制钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁的具体步骤为： [0021] S1.1、在工厂焊接腹板、工字钢上翼缘、工字钢下翼缘和端隔板，使得腹板和工字钢下翼缘从端隔板的内侧伸出，形成双工字钢梁； [0022] S1.2、在所述腹板从端隔板的内侧伸出的部分的两侧、所述工字钢下翼缘从端隔板的内侧伸出的部分的上表面、所述端隔板的外侧以及所述工字钢上翼缘的上表面均焊接栓钉，在腹板从端隔板的内侧伸出的部分开设通孔； [0023] S1.3、在所述通孔内穿设穿孔钢筋，然后在所述端隔板的外侧焊接纵向钢筋，将所述纵向钢筋与所述穿孔钢筋纵横搭接； [0024] S1.4、在所述端隔板的外侧以及双工字钢梁的上方共同浇筑横隔梁和桥面板，即得所述钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁。 [0025] 与现有技术相比，本发明的优点在于： [0026] (1)采用长度不相同的工字钢上翼缘的工字钢下翼缘、在腹板上设置端隔板、采用超高性能混凝土连接部包裹腹板并且在双工字钢梁之间设置横隔梁，不仅可为现场浇筑超高性能混凝土连接部提供方便，而且可以提高该连续桥结构构造的整体性，充分发挥超高性能混凝土优异的抗压性能及钢材的抗拉性能，进而改善该连续桥结构构造负弯矩区的受力情况，延长该连续桥结构构造的使用寿命。 [0027] (2)在腹板从端隔板的内侧伸出的部分的两侧、工字钢下翼缘从端隔板的内侧伸出的部分的上表面、端隔板的外侧以及工字钢上翼缘的上表面均焊接栓钉，提高了超高性能混凝土与钢板之间结合的紧密性，避免发生脱层滑移现象，进一步延长了该连续桥结构构造的使用寿命。 [0028] (3)在桥面板纵筋从桥面板的端部伸出的部分绑扎连接钢筋，在工字钢下翼缘的上表面焊接有连接钢筋，并且将现浇超高性能混凝土连接部包覆上述连接钢筋以及桥面板纵筋从桥面板的端部伸出的部分，有效地提高了现浇超高性能混凝土连接部的抗弯拉性能，改善了该连续桥结构构造负弯矩区的受力情况，延长了连续桥结构构造的使用寿命。 [0029] (4)本发明将横隔梁、桥面板和双工字钢梁共同预制形成，使得简支梁具有较好的整体性，减少了在施工现场进行的程序，保证了构件的制造质量。 [0031] 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。 [0032] 图1为本发明钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造的内部栓钉布置三维图。 [0033] 图2为本发明钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造中简支梁的三维示意图。 [0034] 图3为本发明钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造的三维示意图。 [0035] 图4为本发明钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造的结构立面图。 [0036] 图5为图4中A-A处的剖视结构示意图。 [0037] 图6为图4中B-B处的剖视结构示意图。 [0038] 图7为本发明钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造的内部栓钉布置立面图。 [0039] 图8为本发明钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造的混凝土结构平面图。 [0040] 图例说明： [0041] 1、腹板；2、工字钢上翼缘；3、工字钢下翼缘；4、端隔板；5、栓钉；6、通孔；7、连接钢筋；8、桥面板纵筋；9、横隔梁；10、现浇超高性能混凝土连接部；11、桥面板；12、纵向钢筋；13、穿孔钢筋。 具体实施方式[0043] 需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。 [0044] 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。 [0045] 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。 [0046] 实施例 [0047] 一种本发明的钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造的实施例，该钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造主要应用于将钢-超高性能混凝土轻型组合梁桥由简支体系变为连续体系的建造施工过程。该结构构造的结构图如图1-图8所示，由图1-图8可见，该钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造主要包括相对设置的两跨钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁和连接两跨钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁的现浇超高性能混凝土连接部10。其中，钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁包括横隔梁9、桥面板11以及双工字钢梁。该横隔梁9设于双工字钢梁之间，桥面板11设于双工字钢梁的上方，该钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁是由横隔梁9、桥面板11和双工字钢梁共同预制而成的，使得该简支梁结构具有较好的整体性，并且减少了施工现场的工序，保证了构件的制造质量和简支变连续结构构造的受力性能。该双工字钢梁包括腹板1、工字钢上翼缘2和工字钢下翼缘3，工字钢上翼缘2和工字钢下翼缘3均焊接在腹板1上。其中，腹板1的厚度优选为0.016m，高度优选为1.02m；工字钢上翼缘2的厚度优选为0.016m，宽度优选为0.40m；工字钢下翼缘3的厚度优选为0.032m，宽度优选为0.50m。工字钢上翼缘2的长度短于腹板1和工字钢下翼缘3的长度，在双工字钢梁的端部形成一段没有工字钢上翼缘2的区域，为现场浇筑现浇超高性能混凝土连接部10提供方便。该双工字钢梁的端部设有端隔板4，该端隔板4焊接在腹板1和工字钢下翼缘3上并且与工字钢上翼缘2的端部焊接，腹板1和工字钢下翼缘3从端隔板4的内侧伸出，横隔梁9置于腹板1和工字钢下翼缘3从端隔板4的内侧伸出的部分，为该简支变连续结构构造提供初始刚度，连接双工字钢梁使之成为一个整体。横隔梁9的宽度小于腹板1从端隔板4的内侧伸出的部分的长度，现浇超高性能混凝土连接部 10部分包裹该腹板1，增强该连续桥梁结构构造的整体性，并使得高性能混凝土优异的抗压性能及钢材的抗拉性能得到充分发挥。 [0048] 如图3所示，本实施例中，腹板1从端隔板4的内侧伸出的部分的两侧、工字钢下翼缘3从端隔板4的内侧伸出的部分的上表面、端隔板4的外侧以及工字钢上翼缘2的上表面上均焊接有栓钉5，使超高性能混凝土与钢板之间结合更加紧密，避免发生脱层滑移现象。其中，焊接于腹板1上的栓钉5与焊接于工字钢下翼缘3上的栓钉5以及焊接于端隔板4上的栓钉5均呈交错布置。栓钉5的高度为0.08-0.12m，优选为0.08m，相邻的栓钉5之间间隔0.15-0.30m，优选为0.15m。通过在上述位置焊接栓钉5，使得负弯矩区的混凝土不易开裂，提高了连续梁桥的耐久性，延长了连续梁桥的使用寿命。 [0049] 本实施例中，桥面板11内预埋设置有桥面板纵筋8，该桥面板纵筋8从桥面板11的端部伸出，桥面板纵筋8从桥面板11的端部伸出的部分绑扎有连接钢筋7，工字钢下翼缘3的上表面也焊接有连接钢筋7，腹板1从端隔板4的内侧伸出的部分开有通孔6，该通孔6内穿设有穿孔钢筋13，端隔板4的外侧焊接有纵向钢筋12，该纵向钢筋12与穿孔钢筋13纵横搭接，纵向钢筋12从横隔梁9的一侧伸出，现浇超高性能混凝土连接部10包覆上述连接钢筋7、桥面板纵筋8从桥面板11的端部伸出的部分以及纵向钢筋12从横隔梁9的一侧伸出的部分，有效提高了现浇超高性能混凝土连接部10的抗弯拉性能，更进一步地提高了连续桥梁结构的耐久性，延长了连续桥梁的使用寿命。通孔6的直径可根据所穿设的穿孔钢筋13的尺寸来决定，其优选直径为0.02m，通孔6与腹板1上的栓钉5呈交错布置。端隔板4为钢质薄型板件，端隔板4的厚度为0.01-0.02m，优选为0.02m，其高度与腹板1的高度相等。横隔梁9的高度与腹板1的高度相等，横隔梁9的宽度为0.25-0.3m，优选为0.25m；横隔梁9由超高性能混凝土浇筑形成，横隔梁9和现浇超高性能混凝土连接部10所用的超高性能混凝土均为弯曲抗拉强度大于20MPa，抗压强度大于120MPa的超高性能混凝土。 [0050] 该钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造的施工方法包括以下步骤： [0051] S1、在工厂预制钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁，其具体过程如下： [0052] S1.1、在工厂焊接腹板1、工字钢上翼缘2、工字钢下翼缘3和端隔板4，使得腹板1和工字钢下翼缘3从端隔板4的内侧伸出，形成双工字钢梁； [0053] S1.2、在上述腹板1从端隔板4的内侧伸出的部分的两侧、工字钢下翼缘3从端隔板4的内侧伸出的部分的上表面、端隔板4的外侧以及工字钢上翼缘2的上表面均焊接栓钉5，在腹板1从端隔板4的内侧伸出的部分开设通孔6； [0054] S1.3、在上述通孔6内穿设穿孔钢筋13，然后在端隔板4的外侧焊接纵向钢筋12，将该纵向钢筋12与穿孔钢筋13纵横搭接； [0055] S1.4、在端隔板4的外侧以及双工字钢梁的上方共同浇筑横隔梁9和桥面板11，即得钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁； [0056] S2、在施工现场架设相对设置的由步骤S1得到的预制钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁，两个相对设置的预制钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁之间留有空隙； [0057] S3、在从所述预制钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁的桥面板11伸出的桥面板纵筋8上绑扎连接钢筋7，在工字钢下翼缘3从端隔板4的内侧伸出的部分上表面上焊接连接钢筋7，然后在相对设置的预制钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁的空隙处现场浇筑超高性能混凝土，形成现浇超高性能混凝土连接部10； [0058] S4、对现浇超高性能混凝土连接部10进行养护，使相对设置的预制钢-超高性能混凝土轻型组合简支梁变为连续结构； [0059] S5、待现浇超高性能混凝土连接部10达到设计强度后，进行附属工程及桥面铺装的施工，即完成该钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造的施工。 [0060] 该钢-超高性能混凝土轻型组合梁简支变连续结构构造可采用现有预制混凝土梁的施工设备和施工工艺，无需增加新的设备投入，也无需对施工人员进行新的技能培训，施工方法简便、快捷，对于保证工期、提高施工效率具有重要意义。 [0061] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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