裝配式rpc-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)，包括預(yù)制混凝土橋面板(1)、RPC梁(2)和鋼梁(3)(圖1)。RPC梁(2)與鋼梁(3)的腹板通過(guò)鋼梁連接板(8)利用高強(qiáng)螺栓(6)連接，RPC梁(2)與鋼梁(3)的上、下翼緣板通過(guò)鋼板(7)和高強(qiáng)螺栓(6)連接；RPC梁(2)與鋼梁(3)形成的主梁支承預(yù)制混凝土橋面板(1)，預(yù)制混凝土橋面板(1)通過(guò)混凝土濕接縫(9)連成整體，并在其中張拉縱向預(yù)應(yīng)力筋(10)(圖1)；鋼梁(3)通過(guò)栓釘(4)、混凝土濕接縫(9)與預(yù)制混凝土橋面板(1)連接(圖5)，RPC梁(2)通過(guò)普通螺栓(5)、混凝土濕接縫(9)與預(yù)制混凝土橋面板(1)連接。本發(fā)明的裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)能夠解決傳統(tǒng)鋼-混凝土連續(xù)組合梁負(fù)彎矩混凝土面板開(kāi)裂和鋼梁失穩(wěn)問(wèn)題，并大幅提高橋梁跨越能力，具有大跨、輕質(zhì)、裝配施工、高韌性、施工快捷、節(jié)省建造成本等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型裝配式組合結(jié)構(gòu)，涉及預(yù)制混凝土橋面板與預(yù)制RPC梁、鋼梁形成的混合結(jié)構(gòu)形式以及其連接方式。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已成為當(dāng)今世界土木工程中最主要的結(jié)構(gòu)形式，然而世界各國(guó)(包括我國(guó))都有大量服役的普通鋼筋混凝土連續(xù)橋梁存在許多嚴(yán)重的裂縫，直接地危及橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，雖然高性能混凝土在突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但是混凝土施工階段出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題卻有增無(wú)減的發(fā)生，這些裂縫快的在澆筑后數(shù)小時(shí)就出現(xiàn)，有的則在拆模后發(fā)現(xiàn)，在養(yǎng)護(hù)中發(fā)展，以后繼續(xù)發(fā)展并且慢慢趨于穩(wěn)定。同時(shí)，在橋梁運(yùn)營(yíng)后，不少混凝土梁出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的開(kāi)裂，典型裂縫是在邊跨、跨中底板及支座附近腹板斜裂縫，超出設(shè)計(jì)許可的結(jié)構(gòu)裂縫對(duì)箱梁橋耐久性和運(yùn)營(yíng)安全構(gòu)成了威脅。除此之外，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重大，如中等跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋中，恒載作用效應(yīng)將占結(jié)構(gòu)總作用效應(yīng)的60%以上，鋼筋混凝土梁橋的跨徑受到了嚴(yán)重的限制。
[0003]隨后，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)出現(xiàn)并受到廣泛的應(yīng)用，相對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，組合結(jié)構(gòu)有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如上部結(jié)構(gòu)高度較低、自重較輕、地震作用較小、施工費(fèi)用低、施工速度快等等。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁發(fā)展日漸成熟，對(duì)于適用于較大跨徑的連續(xù)組合梁橋，跨中正彎矩區(qū)上部混凝土橋面板受壓、下部的鋼梁受拉，將鋼材和混凝土具有各自不同的性能完美地組合在一起共同作用，能綜合傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于支點(diǎn)附近的負(fù)彎矩區(qū)，由于混凝土橋面板受拉、下部的鋼梁受壓，其受力較為不利，即負(fù)彎矩區(qū)鋼梁的受壓穩(wěn)定性較差以及混凝土橋面板開(kāi)裂成為鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的主要病害，且隨著時(shí)間的推移，負(fù)彎矩區(qū)可能出現(xiàn)以下兩種情況:
[0004](I)組合梁橋混凝土橋面板中產(chǎn)生的拉應(yīng)力導(dǎo)致橋面開(kāi)裂，影響結(jié)構(gòu)的耐久性和使用性能，同時(shí)降低組合截面的軸向剛度和抗彎剛度。
[0005](2)鋼梁下翼緣受壓導(dǎo)致局部失穩(wěn)，由于部分鋼板屈曲后退出工作，使構(gòu)件的有效截面減小,會(huì)加速構(gòu)件整體失穩(wěn)而喪失承載能力。
[0006]從經(jīng)濟(jì)上來(lái)說(shuō)，橋面板開(kāi)裂造成橋面板的維護(hù)和更換費(fèi)用十分巨大；更重要的是橋體失穩(wěn)導(dǎo)致整體或部分橋梁坍塌不僅會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間的交通中斷，而且所產(chǎn)生的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失更是無(wú)法估計(jì)。
[0007]對(duì)此，提出一種新型材料活性粉末混凝土(RPC)和一種裝配式的混合結(jié)構(gòu)，即將RPC預(yù)制成梁段替代負(fù)彎矩范圍內(nèi)混凝土梁段，而正彎矩區(qū)采用預(yù)制的鋼梁段，在鋼梁與RPC梁上鋪設(shè)預(yù)制的混凝土面板，這三種不同材料預(yù)制成型采用裝配的方式形成混合結(jié)構(gòu)。這樣能充分發(fā)揮鋼材和RPC材料輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久等優(yōu)點(diǎn)，例如減輕結(jié)構(gòu)自重，增大結(jié)構(gòu)跨徑，降低工程建設(shè)和使用的綜合造價(jià)，同時(shí)能顯著改善鋼梁下翼緣受壓穩(wěn)定性能和混凝土橋面板以及負(fù)彎矩區(qū)混凝土的開(kāi)裂，避免用厚鋼板帶來(lái)的施工操作困難等問(wèn)題。20世紀(jì)90年代后，國(guó)外已有RPC材料應(yīng)用于橋梁中，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
[0008]但RPC材料存在以下不足:①由于RPC制作需要在熱養(yǎng)護(hù)的條件下，所以現(xiàn)澆難度較大，只能采用工廠預(yù)制；②預(yù)制RPC梁段之間的連接方式，若采用普通混凝土濕接縫連接，造成連接段提前開(kāi)裂，結(jié)構(gòu)整體性差。因此開(kāi)發(fā)受力合理，施工方便，連接可靠的RPC梁間連接方式是非常必要的。同時(shí)裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)的合理構(gòu)造形式、連接方式、基本受力性能的開(kāi)發(fā)和研究還未見(jiàn)諸各文獻(xiàn)，嚴(yán)重制約了此類結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種新型的RPC材料與鋼、混凝土組合的合理結(jié)構(gòu)形式和連接方式。本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:一種裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)及連接方式；梁的負(fù)彎矩區(qū)采用預(yù)制的RPC梁段，正彎矩區(qū)采用預(yù)制的鋼梁段，在預(yù)制橋面板上預(yù)留孔洞與鋼梁栓釘連接以及與RPC梁預(yù)埋螺栓連接；鋼梁段與RPC梁段連接處:鋼梁端腹板與外套鋼板焊接，RPC梁與外套槽型鋼板采用高強(qiáng)螺栓固定連接，而鋼梁和RPC梁連接段上下端翼緣板采用搭接鋼板和高強(qiáng)螺栓連接；同時(shí)RPC梁段上的預(yù)制混凝土面板里設(shè)置縱向預(yù)應(yīng)力筋，三者形成整體共同受力。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于:
[0011]1、本發(fā)明的裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)，可以解決混凝土梁開(kāi)裂和負(fù)彎矩區(qū)鋼梁失穩(wěn)問(wèn)題，同時(shí)極大地提高結(jié)構(gòu)的跨越能力。
[0012]2、本發(fā)明的裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)，RPC梁、鋼梁以及混凝土面板均可在工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)直接拼接成型，施工方便快捷。
[0013]3、本發(fā)明的裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)，RPC具有重量輕、強(qiáng)度高、耐久性好、易于加工、施工快捷、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低和可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)點(diǎn)。RPC、鋼和混凝土結(jié)合形成的混合結(jié)構(gòu)可提高結(jié)構(gòu)跨徑，減輕自重，具有更好的承載能力和耐久性能。
[0014]4、本發(fā)明的裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)通過(guò)合理的連接構(gòu)造，RPC梁、鋼梁和混凝土面板結(jié)合形成混合結(jié)構(gòu)體系，其主要應(yīng)用于新建橋梁、人行橋、活動(dòng)橋以及橋梁的應(yīng)急搶修和危橋改造重建等。
[0015]5、本發(fā)明的裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)合理設(shè)計(jì)，并綜合工廠化加工、方便運(yùn)輸和安裝、下部結(jié)構(gòu)小和施工便捷等因素，其原始造價(jià)與鋼-混凝土結(jié)構(gòu)基本持平；但就其包括初始建設(shè)費(fèi)、運(yùn)營(yíng)費(fèi)、養(yǎng)護(hù)維修和更換費(fèi)的全壽命周期成本來(lái)說(shuō)，這種新型的裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)更具有競(jìng)爭(zhēng)力。
[0016]6、本發(fā)明的裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)具有很好的社會(huì)效益。施工時(shí)拼裝快捷，無(wú)需大型吊裝設(shè)備，對(duì)節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1本發(fā)明一裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)立面圖；
[0018]圖2本發(fā)明一裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)RPC梁-鋼梁連接構(gòu)造立面圖；
[0019]圖3本發(fā)明一裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)RPC梁-鋼梁連接構(gòu)造剖面圖；
[0020]圖4本發(fā)明一裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)預(yù)制混凝土預(yù)留孔洞濕接縫平面圖；
[0021]圖5本發(fā)明一裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)鋼梁-混凝土面板斷面圖；
[0022]圖6本發(fā)明一裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)RPC梁-混凝土面板斷面圖。
[0023]圖例說(shuō)明
[0024]1、預(yù)制混凝土橋面板
[0025]2、RPC 梁
[0026]3、鋼梁剪力釘連接
[0027]4、栓釘
[0028]5、普通螺栓
[0029]6、高強(qiáng)螺栓
[0030]7、鋼板
[0031]8、鋼梁連接板
[0032]9、混凝土濕接縫
[0033]10、縱向預(yù)應(yīng)力筋

【具體實(shí)施方式】
[0034]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0035]如圖1到圖6所示，本發(fā)明的裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)，包括預(yù)制混凝土橋面板1、RPC梁2和鋼梁3 (圖1)。RPC梁2與鋼梁3的腹板通過(guò)鋼梁連接板8利用高強(qiáng)螺栓6連接，RPC梁2與鋼梁3的上、下翼緣板通過(guò)鋼板7和高強(qiáng)螺栓6連接(圖2和圖3) ；RPC梁2與鋼梁3形成的主梁支承預(yù)制混凝土橋面板1，預(yù)制混凝土橋面板I通過(guò)混凝土濕接縫9連成整體(圖4)，并在其中張拉縱向預(yù)應(yīng)力10 (圖2);鋼梁3通過(guò)栓釘4、混凝土濕接縫9與預(yù)制混凝土橋面板I連接(圖5)，RPC梁2通過(guò)普通螺栓5、混凝土濕接縫9與預(yù)制混凝土橋面板I連接(圖6)。本發(fā)明的裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)能夠解決傳統(tǒng)鋼-混凝土連續(xù)組合梁負(fù)彎矩混凝土面板開(kāi)裂和鋼梁失穩(wěn)問(wèn)題，并大幅提高橋梁跨越能力，具有大跨、輕質(zhì)、裝配施工、高韌性、施工快捷、節(jié)省建造成本等優(yōu)點(diǎn)。
[0036]施工時(shí)，首先在工廠預(yù)制預(yù)留孔洞的混凝土橋面板單元、RPC梁?jiǎn)卧弯摿簡(jiǎn)卧?；RPC梁?jiǎn)卧项A(yù)埋普通螺栓，鋼梁?jiǎn)卧虾附铀ㄡ?；后將RPC梁與鋼梁的腹板通過(guò)鋼梁連接板利用高強(qiáng)螺栓連接，RPC梁與鋼梁的上、下翼緣板通過(guò)鋼板和高強(qiáng)螺栓連接拼裝成整體；將預(yù)制混凝土橋面板鋪設(shè)在RPC梁和鋼梁拼裝成型的梁上；在預(yù)留孔洞的混凝土面板張拉縱向預(yù)應(yīng)力筋；最后在預(yù)留孔洞澆筑無(wú)收縮混凝土濕接縫。這樣預(yù)制混凝土橋面板1、RPC梁2和鋼梁3三者形成整體結(jié)構(gòu)，最后鋪裝在其上的橋面鋪裝和附屬設(shè)置，整個(gè)結(jié)構(gòu)投入使用。
【權(quán)利要求】
1.一種裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)，包括預(yù)制混凝土橋面板(1)、RPC梁(2)和鋼梁(3);其特征在于RPC梁(2)與鋼梁(3)連接形成的主梁支承預(yù)制混凝土橋面板(1)，預(yù)制混凝土橋面板(I)通過(guò)栓釘(4)、普通螺栓(5)分別與鋼梁(3)、RPC梁(2)連接形成混合梁結(jié)構(gòu)，預(yù)制混凝土橋面板(I)通過(guò)混凝土濕接縫(9)連成整體，并在其負(fù)彎矩區(qū)張拉縱向預(yù)應(yīng)力(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)，其特征在于所述RPC梁(2)與鋼梁(3)的連接方式，腹板通過(guò)鋼梁(3)端部的鋼梁連接板⑶利用高強(qiáng)螺栓(6)連接，RPC梁⑵與鋼梁(3)的上、下翼緣板通過(guò)鋼板(7)和高強(qiáng)螺栓(6)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式RPC-鋼-混凝土混合梁結(jié)構(gòu)，其特征在于所述RPC梁(2)與預(yù)制混凝土橋面板(I)的連接方式，RPC梁(2)通過(guò)普通螺栓(5)、混凝土濕接縫(9)與預(yù)制混凝土橋面板(I)連接。
【文檔編號(hào)】E04C3/293GK104131652SQ201410341326
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】張陽(yáng), 陳彥羽, 廖新輝 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)