公开/公告号CN217149895U
专利类型实用新型
公开/公告日2022-08-09
原文格式PDF
申请/专利权人 湖南省交通规划勘察设计院有限公司;湖南大学;
申请/专利号CN202220313287.3
申请日2022-02-16
分类号E01D21/00(2006.01);E01D2/04(2006.01);E01D101/28(2006.01);E01D101/30(2006.01);
代理机构长沙瀚顿知识产权代理事务所(普通合伙) 43223;长沙瀚顿知识产权代理事务所(普通合伙) 43223;
代理人吴亮;朱敏
地址 410219 湖南省长沙市望城区月亮岛路一段598号
入库时间 2022-09-06 01:36:44
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2022-08-09
授权
实用新型专利权授予
技术领域
本实用新型涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种基于UHPC的无格室钢混结合段结构。
背景技术
预应力混凝土连续梁桥由于结构自重过大，普通混凝土收缩徐变大，在荷载长期作用下梁体会过度下挠，因此桥梁跨中采用钢箱梁，可以减小结构自重，以期解决大跨连续梁主跨下挠和梁体开裂的问题。钢混结合段是钢梁与混凝土梁间的过渡段，由于其两侧钢梁和混凝土梁的刚度和质量相差悬殊，刚度和强度在此发生突变，受力较为复杂，通常需使用剪力键连接两种材料，并采取措施弱化两种材料的差异。钢混结合段大致分为无钢格室钢混结合段和有钢格室钢混结合段。有格室钢混结合段钢混接触面积更大，钢梁与混凝土梁间内力传递更为平顺，整体性更好，但相应地，钢格室的设置会使得钢混结合段内部空间狭小，难以保证钢结构焊接质量以及格室内部混凝土浇筑密实度，同时狭小的结构内部布满PBL连接件、栓钉、钢筋，结构过于复杂。此外，格室内部填充的普通混凝土由于体积稳定性较差导致干燥收缩大，且与钢板的粘结强度不高，结合段钢顶板与混凝土之间极易出现脱空，上部雨水经铺装层裂缝渗入格室内部，将严重影响结合段的耐久性，甚至危及结构受力。
基于此，亟需一种新型钢混结合段结构以简化结构形式，解决上述技术问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于UHPC的无格室钢混结合段结构，具有结构简单、传力明确、连接效果好、施工简便等特点。
为了解决上述问题，本实用新型的技术方案如下：
一种基于UHPC的无格室钢混结合段结构，包括依次设置的混凝土箱梁过渡段、钢混结合段和钢箱梁过渡段；
所述钢混结合段包括钢箱结构、以及浇筑于钢箱结构内的UHPC结构，所述钢箱结构包括由钢箱梁过渡段的顶板延伸形成的混合段顶板、由钢箱梁过渡段的底板延伸形成的混合段底板、由钢箱梁过渡段的腹板延伸形成的混合段腹板、由钢箱梁过渡段的翼缘板延伸形成的混合段翼缘板、以及设于所述钢混结合段与所述钢箱梁过渡段之间且与钢箱梁过渡段固定连接的钢承压板，所述混合段腹板为双臂板，所述混合段顶板、混合段底板、混合段腹板、混合段翼缘板分别与所述钢承压板连接；
所述混合段顶板、混合段翼缘板、钢承压板、以及浇筑时所用的模板围合形成上层浇筑腔体，所述混合段底板、钢承压板、以及浇筑时所用的模板围合形成下层浇筑腔体，所述混合段腹板与混合段顶板、混合段底板围合形成腹部浇筑腔体，所述上层浇筑腔体、下层浇筑腔体和腹部浇筑腔体内现浇UHPC形成所述UHPC结构；且位于所述上层浇筑腔体、下层浇筑腔体及腹部浇筑腔体内对应的混合段顶板、混合段底板、混合段腹板、及钢承压板侧壁均设有若干排第一剪力钉连接件；
所述混凝土箱梁过渡段与所述UHPC结构通过预留钢筋连为一体。
进一步地，所述钢混结合段的长度为1.5-3m，所述双臂板的间距为0.8-1.2m，所述上层浇筑腔体的高度为0.8-1.5m，所述下层浇筑腔体的高度为0.8-1.5m，所述钢承压板的厚度为50-120mm。
进一步地，所述混凝土箱梁过渡段内设有具有人孔的混凝土隔板，所述混凝土隔板与所述UHPC结构通过预留钢筋连为一体，且预留钢筋沿顺桥向和横桥向并列分布。
进一步地，所述钢箱结构还包括与所述钢承压板连接且一端伸入所述混凝土隔板内的若干个纵隔板，所述纵隔板表面设有嵌入混凝土隔板内的第二剪力钉连接件。
进一步地，所述混凝土隔板的厚度为0.5-2m，所述纵隔板伸入混凝土隔板的深度为50-100cm。
进一步地，所述钢承压板为平直钢板。
进一步地，所述钢箱梁过渡段内设有若干块T肋，且T肋的一端与钢承压板固定连接，另一端与钢梁加劲肋固定连接。
进一步地，所述T肋高度从连接钢承压板一端至连接钢梁加劲肋一端逐渐减小，其斜坡比为1/8-1/10，且所述T肋连接钢承压板一端的高度与UHPC结构中远离对应的混合段顶板/混合段底板的一排第一剪力钉连接件处于同一水平线。
进一步地，所述钢混结合段和钢箱梁过渡段顶面设置一层厚度为30-60mm的STC层，所述STC层包括焊接于钢混结合段和钢箱梁过渡段顶面的第三剪力钉、铺设于钢混结合段和钢箱梁过渡段顶面的钢筋网、浇筑于钢筋网的UHPC层。
本实用新型还提供一种基于UHPC的无格室钢混结合段结构的施工方法，包括如下步骤：
步骤S1，制作钢混结合段钢箱结构，并在内部焊接第一剪力钉连接件；
步骤S2，吊装钢混结合段钢箱结构与混凝土箱梁过渡段对接并固定，安装钢混结合段预应力孔道；
步骤S3，安装钢混结合段上层浇筑腔体和下层浇筑腔体的模板，对上层浇筑腔体、下层浇筑腔体、腹部浇筑腔体浇筑UHPC，形成钢混结合段UHPC结构；
步骤S4，养护钢混结合段的UHPC。
与现有技术相比，本实用新型提供的基于UHPC的无格室钢混结合段结构及其施工方法，有益效果在于：
一、本实用新型提供的基于UHPC的无格室钢混结合段结构，取消钢格室结构，减少抗剪连接件的数量，大大简化结构，制作简便；混凝土梁配筋、浇筑较为容易。
二、本实用新型提供的基于UHPC的无格室钢混结合段结构，采用UHPC材料与混凝土主梁连接，UHPC力学特性介于混凝土和钢之间，有利于刚度过渡，使结构受力良好；同时UHPC流动性好，骨料粒径小，易于灌注施工；收缩小，能有效保证钢格室与混凝土间的结合；刚度大、韧性好、疲劳强度高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
图1为本实用新型的基于UHPC的无格室钢混结合段结构的结构示意图；
图2为图1所示基于UHPC的无格室钢混结合段结构中钢混结合段的钢箱结构示意图；
图3为图1中A-A处的1/2剖视结构示意图；
图4为图1中B-B处的1/2剖视结构示意图；
图5为本实用新型基于UHPC的无格室钢混结合段结构中钢混结合段的1/2顶平面示意图；
图6为本实用新型基于UHPC的无格室钢混结合段结构中钢混结合段的1/2底平面示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，并使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应该被视为在本文中具体公开。
请结合参阅图1至图6，其中图1为本实用新型的基于UHPC的无格室钢混结合段结构的结构示意图；图2为图1所示基于UHPC的无格室钢混结合段结构中钢混结合段的钢箱结构示意图；图3为图1中A-A处的1/2剖视结构示意图；图4为图1中B-B处的1/2剖视结构示意图；图5为本实用新型基于UHPC的无格室钢混结合段结构中钢混结合段的1/2顶平面示意图；图6为本实用新型基于UHPC的无格室钢混结合段结构中钢混结合段的1/2底平面示意图。本实用新型的基于UHPC的无格室钢混结合段结构包括依次设置的混凝土箱梁过渡段1、钢混结合段2和钢箱梁过渡段3，钢混结合段2实现将混凝土箱梁过渡段1与钢箱梁过渡段3连接。
钢混结合段2包括钢箱结构21和浇筑于钢箱结构21内的UHPC结构22。其中，钢箱结构21包括由钢箱梁过渡段的顶板延伸形成的混合段顶板211、由钢箱梁过渡段的底板延伸形成的混合段底板212、由钢箱梁过渡段的腹板延伸形成的混合段腹板213、由钢箱梁过渡段的翼缘板延伸形成的混合段翼缘板214、以及设于钢混结合段2与钢箱梁过渡段3之间且与钢箱梁过渡段固定连接的钢承压板215，混合段腹板213为双臂板，混合段顶板211、混合段底板212、混合段腹板213、混合段翼缘板214分别与钢承压板215连接。
混合段顶板211、混合段翼缘板214、钢承压板215、以及浇筑时所用的模板4围合形成上层浇筑腔体216，混合段底板212、钢承压板215、以及浇筑时所用的模板4围合形成下层浇筑腔体217，混合段腹板213与混合段顶板211、混合段底板212围合形成腹部浇筑腔体218，上层浇筑腔体216、下层浇筑腔体217和腹部浇筑腔体218内现浇UHPC形成UHPC结构22；且位于上层浇筑腔体216、下层浇筑腔体217及腹部浇筑腔体218内对应的混合段顶板、混合段底板、混合段腹板、及钢承压板侧壁均设有若干排第一剪力钉连接件219，第一剪力钉连接件219用于增加UHPC结构的与钢箱结构的结合力。
本实施例中，钢混结合段2的长度为1.5-3m，双臂板的间距为0.8-1.2m，上层浇筑腔体216的高度为0.8-1.5m，下层浇筑腔体217的高度为0.8-1.5m，钢承压板218为平直钢板，其厚度为50-120mm。
混凝土箱梁过渡段1与钢混结合段2内的UHPC结构通过预留钢筋连为一体。具体的，混凝土箱梁过渡段1内设有具有人孔的混凝土隔板11，混凝土隔板11与UHPC结构通过预留钢筋连为一体。优选地，预留钢筋沿顺桥向和横桥向并列分布，确保UHPC与混凝土箱梁过渡段之间共同受力。本实施例中，混凝土隔板11的厚度为0.5-2m。
为了保证钢混结合段2与混凝土箱梁过渡段1的良好结合，在混凝土箱梁过渡段1内分布有纵向体内预应力束12和体外预应力束13，且纵向体内预应力束12穿过钢混结合段的UHPC结构22锚固在钢承压板215上，体外预应力束13从主墩横隔板开始穿过主跨锚固在另一侧主墩横隔板上。
为了进一步提高钢混结合段2与混凝土箱梁过渡段1的良好结合，优选的，钢混结合段2还包括与钢承压板215连接且一端伸入混凝土隔板11内的若干个纵隔板210，纵隔板210表面设有嵌入混凝土隔板内的第二剪力钉连接件2101。本实施例中，纵隔板210伸入混凝土隔板11的深度为50-100cm。
钢箱梁过渡段3内设有钢梁加劲肋31和若干块T肋32，其中T肋32的一端与钢承压板215固定连接，另一端与钢梁加劲肋31固定连接。本实施例中，T肋32高度从连接钢承压板215一端至连接钢梁加劲肋31一端逐渐减小，以实现刚度过渡，其斜坡比为1/8-1/10，且T肋32连接钢承压板215一端的高度与UHPC结构中远离对应的混合段顶板/混合段底板的一排第一剪力钉连接件219处于同一水平线。
本实用新型中，钢混结合段2和钢箱梁过渡段3顶面设置一层厚度为30-60mm的STC层5，STC层表示钢-超高韧性混凝土，具体的STC层5包括焊接于钢混结合段和钢箱梁过渡段顶面的第三剪力钉51、铺设于钢混结合段和钢箱梁过渡段顶面的钢筋网(未标号)、浇筑于钢筋网的UHPC层(未标号)。STC层除了覆盖钢混结合段2和钢箱梁过渡段3顶面外，还应覆盖结合段纵向预应力存在的混凝土箱梁过渡段混凝土箱梁过渡段顶面。
本实用新型的基于UHPC的无格室钢混结合段结构，施工方法包括如下步骤：
步骤S1，制作钢混结合段钢箱结构，并在内部焊接第一剪力钉连接件；
步骤S2，吊装钢混结合段钢箱结构与混凝土箱梁过渡段对接并固定，安装钢混结合段预应力孔道；
步骤S3，安装钢混结合段上层浇筑腔体和下层浇筑腔体的模板，对上层浇筑腔体、下层浇筑腔体、腹部浇筑腔体浇筑UHPC，形成钢混结合段UHPC结构；
其中上层浇筑腔体的UHPC结构和腹部浇筑腔体的UHPC结构是通过结合段顶板211上开设的浇筑孔2110浇筑，下层浇筑腔体的UHPC结构是通过模板4上开设的浇筑孔浇筑。
步骤S4，养护钢混结合段的UHPC。
与现有技术相比，本实用新型提供的基于UHPC的无格室钢混结合段结构及其施工方法，有益效果在于：
一、本实用新型提供的基于UHPC的无格室钢混结合段结构，取消钢格室结构，减少抗剪连接件的数量，大大简化结构，制作简便；混凝土梁配筋、浇筑较为容易。
二、本实用新型提供的基于UHPC的无格室钢混结合段结构，采用UHPC材料与混凝土主梁连接，UHPC力学特性介于混凝土和钢之间，有利于刚度过渡，使结构受力良好；同时UHPC流动性好，骨料粒径小，易于灌注施工；收缩小，能有效保证钢格室与混凝土间的结合；刚度大、韧性好、疲劳强度高。
以上对本实用新型的实施方式作出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本实用新型的保护范围之内。
机译： 使用嵌入式加劲肋和UHPC的节段连接结构，以及使用相同段的预制结构及其构造方法
机译： 结构钢，结构钢-UHPC复合板和桥架
机译： 钢混织物的钢格结构
