CN107856178A - Pva纤维水泥基复合材料的装配式简支箱型梁结构及制作方法 - Google Patents

Pva纤维水泥基复合材料的装配式简支箱型梁结构及制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PVA纤维水泥基复合材料的装配式简支箱型梁结构及制作方法,包括外包层、内衬层、预埋件、受拉钢筋、箍筋、波纹管、可伸缩钢管、普通混凝土、受压钢筋和预应力筋;所述外包层和内衬层为PVA纤维水泥基复合材料板段拼接而成;所述外包层的内表面和内衬层的外表面设有预埋件,预埋件为钢制T型抗剪联接件,外包层和内衬层的里面设有受拉钢筋和箍筋,所述普通混凝土内设有受压钢筋和预应力筋;所述外包层和内衬层之间安装有可伸缩钢管。该发明首先在预制阶段可作为箱型梁的模板使用。其次,在箱型梁成型后可兼作箱型梁内部混凝土的保护层,可有效提高桥梁延性,从而提高桥梁的抗裂、抗震等性能。

Description

PVA纤维水泥基复合材料的装配式简支箱型梁结构及制作 方法
技术领域
本发明涉及一种组合结构,具体地说是一种用于桥梁建设的组合预制箱型梁结构。
背景技术
简支箱型梁以其优良的力学特性——具有较大的刚度、较强的抗扭性能和结构简单、受力明确、节省材料、架设安装方便、跨越能力较大、桥下视觉效果好等优点,而被广泛的应用于城市桥梁和高等级公路立交桥的上部结构中。
在组合式钢制模板施工工艺下,形成的传统箱型梁结构的一般耐久性混凝土表面自然裸露,抗裂、抗震、耐久性低,特别是在铁路箱型梁建设中这个问题尤为突出。为了提高箱型梁结构的服役寿命,铁路行业已对提高桥梁抗裂、抗震、耐久性提出诉求,以期延长结构的使用寿命。但是新建项目仍然采用传统的施工方案。
发明内容
本发明目的是解决了传统混凝土箱型梁结构的抗裂、抗震等性能的不足,是一种多功能装配式简支箱型梁模版和相应的施工方法。该发明首先在预制阶段可作为箱型梁的模板使用。其次,在箱型梁成型后可兼作箱型梁内部混凝土的保护层,可有效提高桥梁延性,从而提高桥梁的抗裂、抗震等性能。
本发明采用的技术方案为:一种PVA纤维水泥基复合材料的装配式简支箱型梁结构,包括外包层、内衬层、预埋件、受拉钢筋、箍筋、波纹管、可伸缩钢管、普通混凝土、受压钢筋和预应力筋;
所述外包层和内衬层为PVA纤维水泥基复合材料板段拼接而成;外包层由底腹板和左右翼板组成,底腹板和左右翼板之间通过波纹管连接;内衬层由底内板和上内板组成,底内板和上内板之间通过波纹管连接;所述内衬层设置在外包层所包围的内部空间,外包层、内衬层之间及上方浇筑有普通混凝土,形成箱型梁结构;
所述外包层的内表面和内衬层的外表面设有预埋件,预埋件为钢制T型抗剪联接件,外包层和内衬层的里面设有受拉钢筋和箍筋,所述普通混凝土内设有受压钢筋和预应力筋;
所述外包层和内衬层之间安装有可伸缩钢管,其两端为螺丝接口,固定在内衬层和外包层上预留的螺纹口中以支撑内衬层,可伸缩钢管伸缩调整长度以调整内衬层的位置。
作为优选,所述PVA纤维水泥基复合材料的配合比为:水泥380kg/m3,I级高钙粉煤灰910kg/m3,水330kg/m3,石英砂455kg/m3,减水剂占水泥质量的4.71%,发泡剂占水泥、I级高钙粉煤灰质量之和的1.57%,PVA纤维占总体积的1.88%,其中纤维长度为6mm、 9mm、12mm的比例为2:3:4。
本发明中,用于拼接的外包层、内衬层为预先在工厂制作好的拼装PVA纤维水泥基复合材料板段。在绑扎钢筋和浇筑混凝土之前,需按照要求拼接外包层、内衬层。所述钢制T型抗剪联接件,大的一端预埋在PVA纤维水泥基复合材料外包层、内衬层的内界面,其作用是使PVA纤维水泥基复合材料和普通混凝土联结的更为紧密,有效防止裂缝的产生。预埋在水泥基复合材料内界面的受拉钢筋、箍筋作用等同于普通混凝土中的受拉钢筋和箍筋。用于连接PVA纤维水泥基复合材料的波纹管是一种外表面具有波纹的管件,连接两段外包层或内衬层时,从此管道中插入钢筋,然后浇灌与外包层(或内衬层) 配合比相同ECC,硬化后达到一定强度,使其结合更为紧密。浇筑在箱型梁内的普通混凝土和受压筋及预应力筋的配合比及配筋率需根据桥梁的具体设计用途及规范而定。
上述PVA纤维水泥基复合材料的装配式简支箱型梁结构的制作方法,具体包括以下步骤:
①在工厂预制PVA纤维水泥基复合材料外包层、内衬层,制作时应保证预埋件的位置与方向要精准并保证固定扎实,同时根据桥梁的具体设计用途及设计要求绑扎受拉钢筋和箍筋,并浇筑在PVA纤维水泥基复合材料内;
②按要求将预先在工厂制作好的用于拼接的左右翼板、底腹板、上内板和底内板进行拼接,然后将波纹管内插入钢筋,然后浇灌与外包层或内衬层配合比相同 ECC,待硬化后其达到一定强度;
③将可伸缩钢管两端的螺丝接口拧在内衬层和外包层上预留的螺纹口中,调整各连接钢管的长度,把内衬层调整到指定位置;
④在预制箱型梁两端加装模板,之后按桥梁的具体设计用途及设计要求浇筑普通混凝土;混凝土浇筑应注意浇筑顺序,必须连续浇筑不中断;浇筑底腹板与底内板之间的混凝土时应加装混凝土导管,避免混凝土直接喷在底腹板和底内板上产生离析,并且可以隔绝振动棒直接由内部振动下部混凝土,减少局部混凝土震动过度而其他部分振捣不足的现象;
⑤混凝土养护时,应注意混凝土养护时的环境温度与混凝土温度差,依据规定保温;养护完成后,加装预应力钢绞线并施加预应力,施加预应力时注意两端同步张拉、张拉顺序、速度、持压以及安全;
⑥最后将锚穴封死,内衬外包PVA纤维水泥基复合材料装配式简支箱型梁结构制作完成。
本发明中,外包层、内衬层使用PVA纤维水泥基复合材料制成。本材料具有明显的应变硬化特征,其极限拉伸应变可达到3%以上。
有益效果:
①本发明相对于普通组合式钢制模板施工工艺,解决了传统的预制箱型梁结构的一般耐久性混凝土表面自然裸露的问题,使桥梁结构抗裂、抗震、耐久性都得到了增强。
②本发明中,受拉钢筋以及箍筋都在预制外包层和内衬层时浇筑在PVA纤维水泥基复合材料内,减少了之后浇筑混凝土时制作钢筋笼的繁琐步骤。
③该发明中,PVA纤维水泥基复合材料外包层、内衬层在预制阶段可以做箱型梁的模板使用,避免了大量使用钢模板时安装、拆卸的耗时耗工,同时减少了钢材的耗用量。
④在箱型梁成型后的使用阶段,PVA纤维水泥基复合材料外包层、内衬层可兼作箱型梁内部混凝土的保护层,可有效提高桥梁延性,从而提高桥梁的抗裂、抗震等性能。
附图说明
图1为本发明的总体结构图;
图2为本发明的孔道截面剖面图;
图3为本发明的预埋件截面剖面图;
图4为本发明中外包层、内衬层各拼接板段分隔图;
图5为本发明中预埋件大样图。
附图标记说明:1.外包层及内衬层;2.预埋件;3.受拉钢筋;4.受压钢筋;5.普通混凝土;6.波纹管;7.可伸缩钢管;8.箍筋;9.左右翼板;10.底腹板;11.上内板;12. 底内板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。
如图1-5所示,一种PVA纤维水泥基复合材料的装配式简支箱型梁结构,包括外包层及内衬层1、预埋件2、受拉钢筋3、箍筋8、波纹管6、可伸缩钢管7、普通混凝土5、受压钢筋4和预应力筋;
所述外包层及内衬层1为PVA纤维水泥基复合材料板段拼接而成;所述PVA纤维水泥基复合材料的配合比为:水泥380kg/m3,I级高钙粉煤灰910kg/m3,水330kg/m3,石英砂455kg/m3,减水剂占水泥质量的4.71%,发泡剂占水泥、I级高钙粉煤灰质量之和的1.57%,PVA纤维占总体积的1.88%,其中纤维长度为6mm、9mm、12mm的比例为2:3:4。外包层由底腹板10和左右翼板9组成,底腹板10和左右翼板9之间通过波纹管6连接;内衬层由底内板12和上内板11组成,底内板12和上内板11之间通过波纹管6连接;所述内衬层设置在外包层所包围的内部空间,外包层、内衬层之间及上方浇筑有普通混凝土5,形成箱型梁结构;
所述外包层的内表面和内衬层的外表面设有预埋件2,预埋件2为钢制T型抗剪联接件,外包层和内衬层的里面设有受拉钢筋3和箍筋8,所述普通混凝土5内设有受压钢筋4和预应力筋;
所述外包层和内衬层之间安装有可伸缩钢管7,其两端为螺丝接口,固定在内衬层和外包层上预留的螺纹口中以支撑内衬层,可伸缩钢管7伸缩调整长度以调整内衬层的位置。
上述PVA纤维水泥基复合材料的装配式简支箱型梁结构的制作方法,具体包括以下步骤:
①在工厂预制PVA纤维水泥基复合材料外包层、内衬层,制作时应保证预埋件的位置与方向要精准并保证固定扎实,同时根据桥梁的具体设计用途及设计要求绑扎受拉钢筋和箍筋,并浇筑在PVA纤维水泥基复合材料内;
②按要求将预先在工厂制作好的用于拼接的左右翼板、底腹板、上内板和底内板进行拼接,然后将波纹管内插入钢筋,然后浇灌与外包层或内衬层配合比相同 ECC,待硬化后其达到一定强度;
③将可伸缩钢管两端的螺丝接口拧在内衬层和外包层上预留的螺纹口中,调整各连接钢管的长度,把内衬层调整到指定位置;
④在预制箱型梁两端加装模板,之后按桥梁的具体设计用途及设计要求浇筑普通混凝土;混凝土浇筑应注意浇筑顺序,必须连续浇筑不中断;浇筑底腹板与底内板之间的混凝土时应加装混凝土导管,避免混凝土直接喷在底腹板和底内板上产生离析,并且可以隔绝振动棒直接由内部振动下部混凝土,减少局部混凝土震动过度而其他部分振捣不足的现象;
⑤混凝土养护时,应注意混凝土养护时的环境温度与混凝土温度差,依据规定保温;养护完成后,加装预应力钢绞线并施加预应力,施加预应力时注意两端同步张拉、张拉顺序、速度、持压以及安全;
⑥最后将锚穴封死,内衬外包PVA纤维水泥基复合材料装配式简支箱型梁结构制作完成。
应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种PVA纤维水泥基复合材料的装配式简支箱型梁结构,其特征在于:包括外包层、内衬层、预埋件、受拉钢筋、箍筋、波纹管、可伸缩钢管、普通混凝土、受压钢筋和预应力筋;
所述外包层和内衬层为PVA纤维水泥基复合材料板段拼接而成;外包层由底腹板和左右翼板组成,底腹板和左右翼板之间通过波纹管连接;内衬层由底内板和上内板组成,底内板和上内板之间通过波纹管连接;所述内衬层设置在外包层所包围的内部空间,外包层、内衬层之间及上方浇筑有普通混凝土,形成箱型梁结构;
所述外包层的内表面和内衬层的外表面设有预埋件,预埋件为钢制T型抗剪联接件,外包层和内衬层的里面设有受拉钢筋和箍筋,所述普通混凝土内设有受压钢筋和预应力筋;
所述外包层和内衬层之间安装有可伸缩钢管,其两端为螺丝接口,固定在内衬层和外包层上预留的螺纹口中以支撑内衬层,可伸缩钢管伸缩调整长度以调整内衬层的位置。
2.根据权利要求1所述的PVA纤维水泥基复合材料的装配式简支箱型梁结构,其特征在于:所述PVA纤维水泥基复合材料的配合比为:水泥380kg/m3,I级高钙粉煤灰910kg/m3,水330kg/m3,石英砂455kg/m3,减水剂占水泥质量的4.71%,发泡剂占水泥、I级高钙粉煤灰质量之和的1.57%,PVA纤维占总体积的1.88%,其中纤维长度为6mm、9mm、12mm的比例为2:3:4。
3.根据权利要求1或2所述PVA纤维水泥基复合材料的装配式简支箱型梁结构的制作方法,其特征在于:具体包括以下步骤:
①在工厂预制PVA纤维水泥基复合材料外包层、内衬层,制作时应保证预埋件的位置与方向要精准并保证固定扎实,同时根据桥梁的具体设计用途及设计要求绑扎受拉钢筋和箍筋,并浇筑在PVA纤维水泥基复合材料内;
②按要求将预先在工厂制作好的用于拼接的左右翼板、底腹板、上内板和底内板进行拼接,然后将波纹管内插入钢筋,然后浇灌与外包层或内衬层配合比相同ECC,待硬化后其达到一定强度;
③将可伸缩钢管两端的螺丝接口拧在内衬层和外包层上预留的螺纹口中,调整各连接钢管的长度,把内衬层调整到指定位置;
④在预制箱型梁两端加装模板,之后按桥梁的具体设计用途及设计要求浇筑普通混凝土;混凝土浇筑必须连续浇筑不中断;浇筑底腹板与底内板之间的混凝土时加装混凝土导管,避免混凝土直接喷在底腹板和底内板上产生离析,并且隔绝振动棒直接由内部振动下部混凝土,减少局部混凝土震动过度而其他部分振捣不足的现象;
⑤混凝土养护时,按照混凝土养护时的环境温度与混凝土温度差进行保温;养护完成后,加装预应力钢绞线并施加预应力,施加预应力时两端同步张拉、张拉顺序、速度、持压以及安全;
⑥最后将锚穴封死,内衬外包PVA纤维水泥基复合材料装配式简支箱型梁结构制作完成。
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