CN109057148A - 超高性能混凝土无普通钢筋预应力u型梁及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁及其施工方法。预应力U型梁包括底板、腹板以及翼缘；两块腹板分别与底板的两端连接，形成U形结构；翼缘设于腹板的顶端；翼缘和底板内设有预应力钢筋；预应力U型梁的材质为超高性能混凝土。该预应力U型梁采用超高性能混凝土，梁体内不布设普通钢筋，减少了梁的制造难度，缩短制造时间，抗压强度和抗拉强度都较高。主要用于跨度为20m至100m的房屋结构的主梁次梁、城市桥梁、高速路桥、大型桥梁的引桥等土木工程结构。
Description
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，特别涉及超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁及其施工方法。
背景技术
传统土木工程U型梁需要配置普通纵向钢筋，普通箍筋和普通弯起钢筋，这将导致制备U型梁的施工工艺复杂、生产周期长以及施工质量受工人熟练程度影响较大。而且普通钢筋混凝土梁需要现场浇筑，受现场施工条件的影响较大，暴雨等恶劣天气条件下无法施工。尤其是传统混凝土梁段的自重较大，这使得下部结构及基础处理相对困难，不利于结构抗震设计。这导致梁段的制备、运输、施工中提高了对施工设备和工艺的要求。
超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete)，简称UHPC，国际上系指轴心抗压强度在150MPa以上，具有超高韧性、超长耐久性的水泥基复合材料的统称。作为新型建筑材料应用到土木工程领域具有非常明显的优势，主要特点有：(1)UHPC材料因其设计强度高，可以降低工字型梁的梁高，有效减轻结构自重。(2)UHPC材料具有优异的耐火性、耐腐蚀性和耐久性优势。(3)UHPC材料具有早期强度发展快、后期强度高，徐变变形小等特点。(4)UHPC材料的工字型梁建造和维护成本低于钢材的建造和维护成本，具有较强的成本优势。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供了一种超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁。该预应力U型梁采用超高性能混凝土，梁体内不布设普通钢筋，减少了梁的制造难度，缩短制造时间，抗压强度和抗拉强度都较高。
本发明的另一个目的在于提供一种超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁的施工方法，该方法可大幅提高现场施工效率、缩短工期，并且利于文明施工。
本发明的目的可以通过如下技术方案实现：
超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁，包括底板、腹板以及翼缘；两块所述腹板分别与所述底板的两端连接，形成U形结构；所述翼缘设于所述腹板的顶端；所述翼缘和底板内设有预应力钢筋；所述预应力U型梁的材质为超高性能混凝土。
作为优选的技术方案，所述底板的上下表面为水平面，所述翼缘的上表面为水平面。
作为优选的技术方案，两块所述腹板对称倾斜设置。
作为优选的技术方案，所述底板和所述腹板之间的连接采用直倒角或圆倒角过渡；所述腹板和所述翼缘之间的连接采用直倒角或圆倒角过渡。
作为优选的技术方案，所述翼缘设有L形缺口。
作为优选的技术方案，所述预应力钢筋的材质为钢丝、钢绞线或精轧螺纹钢。
作为优选的技术方案，所述预应力钢筋采用先张法或后张法施工方法施加预应力。
作为优选的技术方案，所述预应力U型梁为预制构件，梁长为20m至100m。
本发明的另一个目的可以通过如下技术方案实现：
超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁先张法施工方法，根据预应力U型梁的外型和构造需求，预应力U型梁进行整体施工或采用节段拼装施工，采用钢材制作预应力U型梁的模板；安装预应力U型梁内的预应力钢筋，采用钢筋或钢制定位架定位；张拉预应力钢筋；采用搅拌设备进行超高性能混凝土拌制，采用运输车辆或储料斗对所述模板进行超高性能混凝土浇筑；超高性能混凝土达到预设强度时，拆除所述模板；进行初步湿养后，进行40摄氏度至90摄氏度高温蒸汽养护，养护时间维持24小时至96小时；切断所述预应力钢筋与所述钢筋或钢制定位架的连接。
本发明的另一个目的可以通过如下技术方案实现：
超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁后张法施工方法，根据预应力U型梁的外型和构造需求，预应力U型梁进行整体施工或采用节段拼装施工，采用钢材制作预应力U型梁的模板；安装预应力U型梁的预应力钢筋管道，采用钢筋或钢制定位架定位；采用搅拌设备进行超高性能混凝土拌制，采用运输车辆或储料斗对所述模板进行超高性能混凝土浇筑；超高性能混凝土达到预设强度时，拆除所述模板；进行初步湿养后，进行40摄氏度至90摄氏度高温蒸汽养护，养护时间维持24小时至96小时；布设预应力钢筋，张拉所述预应力钢筋；密封预应力钢筋的张拉端和锚固端，并对预应力钢筋管道进行灌浆。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明的预应力U型梁采用超高性能混凝土和预应力钢筋结合，有效利用了超高性能混凝土材料的高抗压强度和预应力钢筋的高抗拉强度的优点。
2、本发明的预应力U型梁内部不布设普通钢筋，可减少梁的制造难度，缩短制造时间，提高制造质量。
3、本发明的预应力U型梁的净高度和总重量均得到有效降低，可以降低下部结构和基础的造价，重量较轻的U型梁可用于高烈度地震地区的结构设计。
4、本发明的预应力U型梁的截面高度相对较小，可降低对梁下交通的干扰，可有效降低构件运输、吊装施工的设备需求。
5、本发明的预应力U型梁是预制构件，在施工现场进行装配，可有效减少模板及支架用量；可大幅提高现场施工效率，缩短工期，并利于文明施工；预制构件受现场施工条件的限制较少，可在狭小空间、暴雨等恶劣天气条件下施工；在预制场里成梁，施工队伍稳定，生产条件远比现场优越，构件的质量较高，且生产周期稳定，非常便于对生产质量和进度进行监督管理。
附图说明
图1是本发明实施例中作为中梁的预应力U型梁的横断面示意图
图2是本发明实施例中作为边梁的预应力U型梁的横断面示意图
附图说明：1：底板，2：腹板，3：翼缘，4：预应力钢筋
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本发明实施例中提供了一种超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁，该预应力U型梁包括底板1、两块腹板2以及翼缘3。底板1的上下表面为水平面，底板1的两端分别与两块腹板2连接，两块腹板2对称倾斜设置。底板1和腹板2之间的连接采用直倒角或圆倒角过渡。翼缘3设于腹板2的顶端，翼缘3的上表面为水平面，翼缘3和腹板2之间的连接采用直倒角或圆倒角过渡。
翼缘3的顶部设置有L形缺口，L形缺口为矩形，用于放置连接用的预制UHPC板。如图1所示，作为中梁时，预应力U型梁的两侧翼缘上都设置有L形缺口。如图2所示，作为边梁时，预应力U型梁的其中一侧翼缘上设置有L形缺口。
底板1和翼缘3内设置有多根预应力钢筋4。底板1的两端分别设置有两根预应力钢筋4，两侧翼缘3内分别设置有两根预应力钢筋4。本发明提供的预应力U型梁没有布设普通钢筋，可以节省预制构件的钢筋绑扎工序和时间，间接提高U型梁的耐久性和施工质量。预应力钢筋4的材质为钢丝、钢绞线或精轧螺纹钢。预应力钢筋采用先张法或后张法施工方法施加预应力。
本发明提供的预应力U型梁为预制构件，预制构件可以提高U型梁的生产质量，降低生产成本，缩短现场安装时间。预应力U型梁的总梁长为20m至100m。预应力U型梁的材质为超高性能混凝土，超高性能混凝土材料在同样载荷工况下，预应力U型梁的梁高、自重等安全性能指标均比普通混凝土梁有较大提高。
使用先张法制备预应力U型梁的施工方法，包括如下步骤：
根据预应力U型梁的外型和构造需求，预应力U型梁进行整体施工或采用节段拼装施工，采用钢材制作预应力U型梁的模板。安装预应力U型梁内的预应力钢筋，采用钢筋或钢制定位架定位，做好固定措施。张拉预应力钢筋。采用搅拌设备进行超高性能混凝土拌制，采用运输车辆或储料斗对模板进行超高性能混凝土浇筑。超高性能混凝土达到预设强度时，拆除模板。进行初步湿养后，进行40摄氏度至90摄氏度高温蒸汽养护，养护时间维持24小时至96小时。切断预应力钢筋与钢筋或钢制定位架的连接，施加预应力。
使用后张法制备预应力U型梁的施工方法，包括如下步骤：
根据预应力U型梁的外型和构造需求，预应力U型梁进行整体施工或采用节段拼装施工，采用钢材制作预应力U型梁的模板。安装预应力U型梁的预应力钢筋管道，采用钢筋或钢制定位架定位，做好固定措施。采用搅拌设备进行超高性能混凝土拌制，采用运输车辆或储料斗对模板进行超高性能混凝土浇筑。超高性能混凝土达到预设强度时，拆除模板。进行初步湿养后，进行40摄氏度至90摄氏度高温蒸汽养护，养护时间维持24小时至96小时。布设预应力钢筋，张拉预应力钢筋。密封预应力钢筋的张拉端和锚固端，并对预应力钢筋管道进行灌浆。
采用先张法或后张法对预应力钢筋施加预应力，并制备得到预应力U型梁。预应力U型梁施工完成后，可采用轮胎式吊车或履带式吊车或架桥机吊装。
本发明提供的预应力U型梁主要用于跨度为20m至100m的房屋结构的主梁次梁、城市桥梁、高速路桥、大型桥梁的引桥等土木工程结构。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁，其特征在于，包括底板、腹板以及翼缘；两块所述腹板分别与所述底板的两端连接，形成U形结构；所述翼缘设于所述腹板的顶端；所述翼缘和底板内设有预应力钢筋；所述预应力U型梁的材质为超高性能混凝土。
2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁，其特征在于，所述底板的上下表面为水平面，所述翼缘的上表面为水平面。
3.根据权利要求1所述的超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁，其特征在于，两块所述腹板对称倾斜设置。
4.根据权利要求1所述的超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁，其特征在于，所述底板和所述腹板之间的连接采用直倒角或圆倒角过渡；所述腹板和所述翼缘之间的连接采用直倒角或圆倒角过渡。
5.根据权利要求1所述的超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁，其特征在于，所述翼缘设有L形缺口。
6.根据权利要求1所述的超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁，其特征在于，所述预应力钢筋的材质为钢丝、钢绞线或精轧螺纹钢。
7.根据权利要求1或6所述的超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁，其特征在于，所述预应力钢筋采用先张法或后张法施工方法施加预应力。
8.根据权利要求1所述的超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁，其特征在于，所述预应力U型梁为预制构件，梁长为20m至100m。
9.超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁先张法施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据预应力U型梁的外型和构造需求，预应力U型梁进行整体施工或采用节段拼装施工，采用钢材制作预应力U型梁的模板；
安装预应力U型梁内的预应力钢筋，采用钢筋或钢制定位架定位；
张拉预应力钢筋；
采用搅拌设备进行超高性能混凝土拌制，采用运输车辆或储料斗对所述模板进行超高性能混凝土浇筑；
超高性能混凝土达到预设强度时，拆除所述模板；
进行初步湿养后，进行40摄氏度至90摄氏度高温蒸汽养护，养护时间维持24小时至96小时；
切断所述预应力钢筋与所述钢筋或钢制定位架的连接。
10.超高性能混凝土无普通钢筋预应力U型梁后张法施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据预应力U型梁的外型和构造需求，预应力U型梁进行整体施工或采用节段拼装施工，采用钢材制作预应力U型梁的模板；
安装预应力U型梁的预应力钢筋管道，采用钢筋或钢制定位架定位；
采用搅拌设备进行超高性能混凝土拌制，采用运输车辆或储料斗对所述模板进行超高性能混凝土浇筑；
超高性能混凝土达到预设强度时，拆除所述模板；
进行初步湿养后，进行40摄氏度至90摄氏度高温蒸汽养护，养护时间维持24小时至96小时；
布设预应力钢筋，张拉所述预应力钢筋；
密封预应力钢筋的张拉端和锚固端，并对预应力钢筋管道进行灌浆。
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