CN104746416B - 一种RPC（Reactive Powder Concrete）-普通混凝土复合截面结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及加入预制RPC(Reactive Powder Concrete)柱降低大跨PC刚构桥长期下挠的技术，包括预制RPC柱1～7(2～8)的纵向布置、预制RPC柱1～7(2～8)与同节段普通混凝土(9)的连接、预制RPC柱1～7(2～8)节段间的连接。本发明可以有效降低大跨刚构桥的长期徐变下挠，并且施工方便、易于实现、造价较低，可广泛的应用于刚构桥的实际设计中。

Description

一种 RPC （ Reactive Powder Concrete ） - 普通混凝土复合截面结构
技术领域
本发明涉及加入预制RPC（Reactive Powder Concrete）柱降低大跨PC箱梁桥长期下挠的技术，包括预制RPC柱的纵向布置、预制RPC柱与同节段普通混凝土的连接、预制RPC柱节段间的连接。
背景技术
大跨PC箱梁桥具有跨越能力强、施工简便、经济性好、行车平顺等特点，已经成为世界上100m～300m跨径范围内的主力桥型。但大跨PC箱梁桥运营后普遍存在跨中下挠问题，超出设计许可的下挠对结构的耐久性和运营安全性构成很大威胁，至今无法解决。可以这样说，下挠问题已经成为制约大跨PC箱梁桥发展的主要技术瓶颈。国内外专家、学者开展了大量的关于大跨PC箱梁桥下挠的实验和理论研究，但在工程实践应用中能够有效控制的措施还不多，许多研究均是治标不治本，实际效果不明显。
影响大跨PC箱梁桥下挠的因素极为复杂，国内外许多研究者对其成因进行了研究，总体来说引起大跨PC箱梁桥下挠的主要因素是混凝土徐变效应。混凝土徐变效应是混凝土在应力不变的情况下应变持续增长的固有时变特性。研究表明，构件理论厚度越小，徐变系数越大；加载龄期越早，徐变系数越大，反之亦然。对于大跨PC箱梁桥而言，为减轻自重而都采用高强的薄壁箱形主梁；同时受工期的限制，一般在混凝土浇筑3天左右就开始了预应力张拉加载，使得加载龄期短而导致混凝土徐变系数较大、徐变效应更为明显。混凝土徐变将引起大跨PC箱梁桥箱梁0号块附近（箱梁桥负弯矩区域）底板压应变持续增加，转角也增大，与此同时混凝土有效弹性模量减小，从而结构刚度减小，跨中挠度随之持续增大。因此，本专利提出在大跨PC箱梁桥0号块附近底板、中跨跨中顶板（受压高应力区）中的普通混凝土加入若干RPC （Reactive Powder Concrete）预制柱的方法。RPC为活性粉末混凝土，具有超高强度、超高韧性，经热养护后几乎无收缩、徐变系数仅为同条件下普通混凝土的15%。这样箱梁桥0号块附近底板、中跨跨中顶板形成徐变系数较小的RPC-普通混凝土复合截面，可以大幅降低这些部位的后期徐变变形同时改善该部位普通混凝土应力状态。
发明内容
本发明要解决的问题是提出一种新型的箱梁桥局部构造形式即RPC-普通混凝土复合截面结构，减小大跨预应力箱梁桥跨中的长期下挠。本发明提出的技术方案为：在箱梁桥0号块~1/3n（n为悬臂节段数，n为3的倍数）号块的底板，靠近跨中的三个悬浇段和跨中合拢段的顶板浇筑前放入预制RPC柱。现浇普通混凝土箱梁底板与预制RPC柱1~3现浇普通混凝土箱梁顶板与预制RPC柱4~7组成RPC-普通混凝土复合截面结构，预制RPC柱与普通混凝土通过预制RPC柱伸出的钢筋剪力键连接构成整体；RPC柱与下一节段的RPC柱通过胶粘粘结，由于两者是受压接头，所以安全性较高。预制RPC柱1~7可根据箱梁悬浇节段分段预制，接头处采用胶粘连接；预制RPC柱1~7与普通混凝土箱梁底板、普通混凝土箱梁顶板通过钢筋剪力键连接。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：
（1）复合截面的徐变系数大幅降低、徐变变形小，从而可有效缓解大跨PC箱梁桥跨中的后期徐变下挠；
（2）预制RPC柱工程量相对于普通混凝土来说所占比例很小，其较高的单价对于全桥工程造价提高的幅度可忽略不计；
（3）施工方便、易于实现，预制RPC柱可根据箱梁悬浇节段分段预制，体积较小、热养护很容易实施；同时，预制RPC柱处于受压区，其节段连接均为受压接头，接头处理十分简便；
（4）内（应）力从分布明显、充分发挥高强材料性能，随着时间增长，由于普通混凝土和RPC的徐变系数差异较大，普通混凝土的徐变变形远大于预制RPC，因此复合截面必然产生内（应）力重分布，即普通混凝土压应力减小、预制RPC柱压应力增大；这样既减小了普通混凝土的徐变变形，同时也充分发挥了RPC材料的高抗压强度特性。
附图说明
图1本发明—箱梁桥新型构造RPC布置立面图；
图2本发明—箱梁桥新型构造RPC布置横断面图；
图3本发明—箱梁桥新型构造RPC与普通混凝土连接构造图；
图例说明
1、现浇普通混凝土箱梁底板
2、预制RPC柱1
3、预制RPC柱2
4、预制RPC柱3
5、预制RPC柱4
6、预制RPC柱5
7、预制RPC柱6
8、预制RPC柱7
9、现浇普通混凝土箱梁顶板
10、钢筋剪力键
具体实施方式
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1~图3所示，本发明主要涉及现浇普通混凝土箱梁底板（1）、现浇普通混凝土箱梁顶板（9）和预制RPC柱1~7（2~8）、钢筋剪力键（10）。实桥施工时，首先预制RPC柱1~7（2~8）；浇注箱梁桥0号块之前，在模板中放入预制RPC柱1（2）；现浇0号块，0号块普通混凝土与预制RPC柱1（2）之间通过图3中的钢筋剪力键（10）相连；现浇1号块前，预制RPC柱1（2）与预制RPC柱2（3）通过胶粘连接；之后现浇箱梁桥1号块。同理施工箱梁桥2号块~1/3n号块（n为悬臂节段数，n为3的倍数）、n-2~n号块（n为悬臂节段数，n为3的倍数）、跨中合拢段。

Claims (4)

1.一种RPC（Reactive Powder Concrete）-普通混凝土复合截面结构，其特征在于：所述结构包含现浇普通混凝土箱梁底板（1）、现浇普通混凝土箱梁顶板（9）、预制RPC柱1~7（2~8）、钢筋剪力键（10）。
2.根据权利要求1所述的RPC（Reactive Powder Concrete）-普通混凝土复合截面结构，其特征在于：现浇普通混凝土箱梁底板（1）与预制RPC柱1~3（2~4）、现浇普通混凝土箱梁顶板（9）与预制RPC柱4~7（5~8）组成RPC-普通混凝土复合截面结构，预制RPC柱1~7（2~8）与现浇普通混凝土箱梁底板（1）、现浇普通混凝土箱梁顶板（9）通过钢筋剪力键（10）连接，预制RPC柱1~7（2~8）之间通过胶粘连接。
3.根据权利要求1所述的RPC（Reactive Powder Concrete）-普通混凝土复合截面结构，其特征在于：所述RPC（Reactive Powder Concrete）-普通混凝土复合截面结构用于大跨PC箱梁桥受压区，在桥梁0号块~1/3n（n为悬臂节段数，n为3的倍数）号块的现浇普通混凝土箱梁底板（1），跨中三个悬浇段和合拢段的现浇普通混凝土箱梁顶板（9）布置预制RPC柱1~7（2~8），可以有效降低大跨PC箱梁桥的长期徐变下挠，改善全桥的受力状态。
4.根据权利要求1所述的RPC（Reactive Powder Concrete）-普通混凝土复合截面结构，其特征在于：预制RPC柱1~7（2~8）可根据箱梁悬浇节段分段预制，接头处采用胶粘连接；预制RPC柱1~7（2~8）与普通混凝土箱梁底板（1）、普通混凝土箱梁顶板（9）通过钢筋剪力键（10）连接。
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