預制超高性能混凝土π形梁單元的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可應用于橋梁構造中的預制超高性能混凝土π形梁單元，其主要由T形雙主梁(1)和由T形雙主梁(1)支承的橋面板(2)整體預制而成；T形雙主梁(1)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)沿橋梁縱向的一側或兩側設為連接部，該連接部向外延伸出與另一相鄰接的π形梁單元進行接縫式連接的連接鋼筋(10)。本實用新型具有自重輕、耐久性好、能有效降低梁體開裂風險等優(yōu)點。
【專利說明】預制超高性能混凝土 π形梁單元

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種橋梁構件，尤其涉及一種預制超高性能混凝土梁單元。

【背景技術】
[0002]預制預應力混凝土梁具有結構簡單、受力明確、造價低廉、架設方便等優(yōu)點，在橋梁結構中得到了廣泛的應用。但由于普通混凝土材料抗拉強度低、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制構件中，張拉預應力鋼束后主梁會產(chǎn)生反拱度，當反拱度值產(chǎn)生偏差時常常會影響鋼筋的精確定位和梁體的準確架設，使得梁體間橫向連接困難，嚴重時甚至會形成局部錯臺，影響橋梁功能和美觀。
[0003]現(xiàn)有技術中，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，預制混凝土梁段在端部和中部按一定的間距設置有多道橫隔板，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)化結構設計來改善，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問題是，克服以上【背景技術】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險的預制超高性能混凝土(UHPC) π形梁單元。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型提出的技術方案為一種可應用于橋梁構造中的預制超高性能混凝土 π形梁單元，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或兩側設為連接部，該連接部向外延伸出與另一相鄰接的η形梁單元進行接縫式連接的連接鋼筋。
[0006]上述的預制超高性能混凝土 π形梁單元中，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式變小。預制混凝土異形構件的脫模一直是本領域人員面臨的一個技術障礙，雖然可以通過脫模劑等傳統(tǒng)手段進行脫模，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計縱肋和橫肋的形狀及結構，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]上述的預制超高性能混凝土 π形梁單元中，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)選的尺寸設計方案可以充分發(fā)揮超高性能混凝土強度高、無粗骨料易密實的技術優(yōu)勢，減輕主梁自重。
[0008]上述的預制超高性能混凝土 π形梁單元中，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)選的厚度設計方案，既能滿足強度和剛度的要求，同時梁體自重僅為傳統(tǒng)混凝土梁自重的一半。
[0009]上述的預制超高性能混凝土 π形梁單元中，優(yōu)選的:所述π形梁單元的端部和/或跨中處設有橫隔板；每道橫隔板預制在各π形梁單元的兩主梁腹板之間。更優(yōu)選的:每個所述的π形梁單元上設置2?3道的橫隔板。
[0010]上述的預制超高性能混凝土 31形梁單元中，優(yōu)選的:所述形梁單元的橋面板連接部設置有一可與另一相鄰接的π形梁單元的連接部圍成一凹槽的縱肋。
[0011]作為一個總的技術構思，上述的預制超高性能混凝土 31形梁單元可以組合成一π形橋梁結構，所述π形橋梁結構是由至少兩個的所述π形梁單元連接構成，所述π形梁單元是沿橋梁橫向進行拼接，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。
[0012]上述的π形橋梁結構中，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，且可直接在前期預制成型，方便施工。
[0013]上述的π形橋梁結構中，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，降低接縫處的應力。
[0014]上述的31形橋梁結構中，優(yōu)選的:所述31形橋梁結構的梁段縱向長度等于橋梁單跨跨徑長度，當所述橋梁單跨跨徑為20m?60m，結合應用上述的技術方案將產(chǎn)生更加顯著的技術效果和技術優(yōu)勢。
[0015]上述本實用新型的預制超高性能混凝土 π形梁單元及其構成的π形橋梁結構，由于采用了超高性能混凝土作為結構材料，并配合了合理的連接設置，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，并且只需要設置2?3道橫隔板，這使得本實用新型的預制超高性能混凝土 π形橋梁結構的截面高度和寬度在與傳統(tǒng)預制混凝土T形梁設計值保持相當?shù)那疤嵯?，整個梁體的自重能大幅度減輕，其自重僅為相應傳統(tǒng)預制混凝土 T形梁的30%?50%。所述π形橋梁結構的施工具體是應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，經(jīng)濟性好。所述π形橋梁結構的梁段縱向長度等于橋梁單跨跨徑長度，當所述橋梁單跨跨徑為20m?60m。上述π形橋梁結構的施工過程中，均可采用現(xiàn)有預制混凝土梁的施工設備和施工工藝，無需增加新的設備投入，也無需對施工人員進行新的技能培訓，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。
[0016]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0017]第一，本實用新型提供的預制超高性能混凝土 π形梁單元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，不但可減輕下部結構的重量、提高橋梁的跨越能力，而且使結構的預制、拼裝、運輸更加容易；
[0018]第二，本實用新型相比于傳統(tǒng)預應力混凝土梁取消了預應力，在滿足結構剛度要求的前提下，避免因張拉預應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；
[0019]第三，本實用新型可以有效降低預制T形雙主梁的開裂風險；由于超高性能混凝土的彎曲抗拉強度可達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制梁體開裂方面有足夠的保障；
[0020]第四，本實用新型采用T形雙主梁和橋面板整體預制、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，而且增強了橋梁結構的耐久性，方便橋梁的后期維護。
[0021]本實用新型的技術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和設備與本實用新型相結合，可更好地保證本實用新型橋梁結構及其施工建造的可行性及施工效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術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，對于本領域普通技術人員來講，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。
[0023]圖1為本實用新型實施例中預制超高性能混凝土 π形梁單元應用于π形橋梁結構的主視圖。
[0024]圖2為圖1中A-A處的剖視圖。
[0025]圖3為圖1中B-B處的剖視圖。
[0026]圖4為圖1中C-C處的剖視圖。
[0027]圖5為圖2?4中現(xiàn)澆接縫處的局部放大圖。
[0028]圖例說明:
[0029]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】
[0030]為了便于理解本實用新型，下文將結合說明書附圖和較佳的實施例對本實用新型作更全面、細致地描述，但本實用新型的保護范圍并不限于以下具體的實施例。
[0031]需要特別說明的是，當某一元件被描述為“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。
[0032]除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術語與本領域技術人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業(yè)術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范圍。
[0033]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。
[0034]實施例:
[0035]如圖1?圖5所示，一種本實用新型的預制超高性能混凝土 π形梁單元構成的π形橋梁結構，每一單跨的π形橋梁結構是由兩個π形梁單元連接構成，該π形梁單元是沿橋梁橫向進行拼接。
[0036]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沿橋梁縱向的一側設為連接部，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。
[0037]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。
[0038]本實施例中的π形橋梁結構的端部和跨中處設有橫隔板，如圖1所示，單跨π形橋梁結構的橫隔板的數(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制在各π形梁單元的兩主梁腹板6之間。
[0039]本實施例中，π形橋梁結構的梁段縱向長度為30m，橫向寬度為6m，縱向長度等于橋梁單跨跨徑長度。
[0040]上述本實施例的π形橋梁結構應用于簡支梁橋(或者連續(xù)梁橋)的施工方法，包括以下步驟:
[0041](a)在工廠整體預制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的預制超高性能混凝土 π形梁單元；預制T形雙主梁I和橋面板2使用的材料均為彎曲抗拉強度20MPa以上、抗壓強度120MPa以上的超高性能混凝土 ；
[0042](b)在施工現(xiàn)場橫向拼裝預制超高性能混凝土 π形梁單元；
[0043](c)在相鄰兩預制超高性能混凝土 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度20MPa以上、抗壓強度120MPa以上的超高性能混凝土 ；
[0044](d)對縱向接縫處的后澆超高性能混凝土進行養(yǎng)護，形成現(xiàn)澆接縫9 ;
[0045](e)待現(xiàn)澆接縫9的超高性能混凝土達到設計強度后，完成附屬工程及橋面鋪裝的施工。
【權利要求】
1.一種可應用于橋梁構造中的預制超高性能混凝土 π形梁單元，其特征在于:所述形梁單元由T形雙主梁⑴和由T形雙主梁⑴支承的橋面板(2)整體預制而成；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)沿橋梁縱向的一側或兩側設為連接部，該連接部向外延伸出與另一相鄰接的π形梁單元進行接縫式連接的連接鋼筋(10)。
2.根據(jù)權利要求1所述的預制超高性能混凝土形梁單元，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式變小。
3.根據(jù)權利要求2所述的預制超高性能混凝土形梁單元，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)權利要求1或2或3所述的預制超高性能混凝土形梁單元，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)權利要求1或2或3所述的預制超高性能混凝土形梁單元，其特征在于:所述形梁單元的端部和/或跨中處設有橫隔板；每道橫隔板預制在各π形梁單元的兩主梁腹板(6)之間。
6.根據(jù)權利要求5所述的預制超高性能混凝土形梁單元，其特征在于:每個所述的 形梁單元上設置2?3道的橫隔板。
7.根據(jù)權利要求1或2或3所述的預制超高性能混凝土形梁單元，其特征在于:所述形梁單元的橋面板(2)連接部設置有一可與另一相鄰接的形梁單元的連接部圍成一凹槽的縱肋(3)。
【文檔編號】E01D19/00GK204212043SQ201420691856
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權日:2014年11月18日
【發(fā)明者】邵旭東, 管亞萍 申請人:湖南大學