CN109281249A - 一种uhpc-nc叠合栈桥桥面板结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种UHPC‑NC叠合栈桥桥面板结构及其施工方法，包括UHPC盒式结构及NC底板，所述UHPC盒式结构包括UHPC顶面板及固定于UHPC顶面板周侧围合的UHPC侧面板，所述NC底板位于UHPC顶面板下方且嵌于UHPC侧面板内，所述UHPC顶面板内或UHPC顶面板与NC底板内固定有预埋件。该UHPC‑NC叠合栈桥桥面板构造简单，利用UHPC优越的受压性能，能够减小桥面板厚度，以减轻桥面板重量，方便运输和吊装；由于UHPC优良的耐磨性、高韧性和耐腐蚀等优点，能够显著提高桥面板的耐久性，能有效解决普通钢筋混凝土桥面板开裂、局部破裂或腐蚀、钢筋锈蚀等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种UHPC-NC叠合栈桥桥面板结构及其施工方法。
背景技术
栈桥是建设新桥梁时，工程车辆运输建筑材料的重要通道甚至是重要的施工场地。为节约建桥时间，栈桥桥面板一般采用预制拼装，并且桥面板一般都需要重复利用，以节约造价。但施工现场的工程车辆多为履带吊车和重型运输车，其对桥面板的损伤很大，加上恶劣建设环境对桥面板的影响，目前的普通钢筋混凝土桥面板很容易常出现横向开裂、局部破裂、钢筋锈蚀等病害问题，特别是板与板间的连接处，由于履带吊机的咬边作用，这些部位严重破损，严重影响桥面板的使用寿命和耐久性。而且，普通钢筋混凝土桥面板一般都比较厚，约为200mm，自重较大，这对于再次利用的运输造成不便，增加使用成本。
造成普通钢筋混凝土栈桥桥面板破损的原因在于，普通混凝土（ NormalConcrete ，NC）是由水泥石、细骨料和粗骨料所组成的非均质材料，在承受载荷以前已含有微裂纹，而且存在宏观的缺陷，如夹渣、气泡、孔穴等，从而造成强度低、韧性差、孔隙率高。另外，普通混凝土在不良环境及交通磨耗下极易损伤劣化，导致强度与结构安全度降低。
为了改变普通混凝土栈桥桥面板密实性差、耐磨性差的不足，提高栈桥桥面板的使用寿命及重复利用率，同时减小其板厚。一种比较有效的办法就是采用超高性能混凝土（Ultra-high performance concrete, UHPC）来替代普通混凝土，UHPC是以细砂为骨料，掺入大量硅灰等矿物掺合料、高效减水剂和微细钢纤维，形成的一种高强度、高耐久性、高韧性、密实的混凝土材料，与普通混凝土相比，剔除了粗骨料（石子），是细料致密材料与纤维增强材料复合而成的高性能混凝土，不但抗压、抗拉强度比普通混凝土要高出很多，而且耐磨、耐腐蚀性能也都要好很多。但现有的UHPC材料单价较高，栈桥桥面板全部采用UHPC会影响经济性而且没有必要。
发明内容
本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是现有的普通钢筋混凝土栈桥桥面板容易破损，由于采用普通混凝土（ Normal Concrete ，NC）是由水泥石、细骨料和粗骨料所组成的非均质材料，在承受载荷以前已含有微裂纹在不良环境及交通磨耗下极易损伤劣化，导致强度与结构安全度降低，而采用UHPC材料单价较高，栈桥桥面板全部采用UHPC会影响经济性。
本发明的具体实施方案是：一种UHPC-NC叠合栈桥桥面板结构及其施工方法，包括UHPC盒式结构及NC底板，所述UHPC盒式结构包括UHPC顶面板及固定于UHPC顶面板周侧围合的UHPC侧面板，所述NC底板位于UHPC顶面板下方且嵌于UHPC侧面板内，所述UHPC顶面板内或UHPC顶面板与NC底板内固定有预埋件。
进一步的，所述UHPC顶面板与UHPC侧面板连接的拐角处固定连接有角钢。
进一步的，所述角钢的上端具有与NC底板之间经连接角钢预埋件连接。
进一步的，所述UHPC顶面板内具有钢筋网，所述钢筋网有横向钢筋和纵向钢筋组成交错固定连接构成。
进一步的，所述NC底板内具有受力钢筋，所述受力钢筋包括横向受力钢筋和纵向受力钢筋，所述横向受力钢筋和纵向受力钢筋伸入UHPC侧面板内。
进一步的，所述预埋件包括预埋栏杆，所述预埋栏杆包括贯穿UHPC顶面板与NC底板内部固定连接的预埋钢筋，所述纵向钢筋上部固定连接有横向钢板。
进一步的，所述预埋件包括吊点预埋件，所述吊点预埋件为具有内螺纹的柱状或吊钩，所述栈桥桥面板贯穿有卸载孔。
进一步的，所述UHPC-NC叠合栈桥桥面板长为1990mm，宽为8000mm，厚度为150mm，UHPC顶面板、UHPC侧面板厚度为50mm，NC底板厚度为100mm。
本发明还包括一种UHPC-NC叠合栈桥桥面板的施工方法，按以下步骤进行：
（1）安装用于成型NC底板的底模及侧模，底模平面尺寸大于待成型叠合栈桥桥面板，并将侧模固定在待成型NC底板的四周；
（2）绑扎用于形成NC底板的横向受力钢筋和纵向受力钢筋，安装底部限位预埋件，在卸载孔位置放置PVC管以形成卸载孔；
（3）浇筑、振捣用于成型NC底板的普通混凝土，对成型的NC底板上表面不做抹平处理；
（4）在NC底板达到设计强度后，将侧模外移至叠合板平面位置，以形成UHPC顶面板及UHPC侧面板；
（5）安装在NC底板的周侧经侧模UHPC长边角钢、长边角钢经连接角钢预埋件与NC底板连接，绑扎用于成型UHPC顶面板内钢筋网的横向钢筋和纵向钢筋，在横向钢筋或纵向钢筋上绑扎好吊钩。
（6）浇筑、振捣成型UHPC顶面板，自然养护48~72小时，然后拆除模板，对成型的UHPC顶面板及UHPC侧面板30进行蒸汽养护48~72小时。
1、根据权利要求9所述的一种UHPC-NC叠合栈桥桥面板的施工方法，其特征在于，在步骤（5）中固定预埋栏杆，所述预埋栏杆安装在短边中间位置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该UHPC-NC叠合栈桥桥面板构造简单，利用UHPC优越的受压性能，能够减小桥面板厚度，以减轻桥面板重量，方便运输和吊装；同时，由于UHPC材料高强且无粗集料，其与角钢的连接更为牢靠，使得连接部位不容易出现咬边损坏。同时，由于UHPC优良的耐磨性、高韧性和耐腐蚀等优点，能够显著提高桥面板的耐久性，能有效解决普通钢筋混凝土桥面板开裂、局部破裂或腐蚀、钢筋锈蚀等问题。因此，这种新型UHPC-RC叠合栈桥桥面板提高有效减轻普通钢筋混凝土桥面板的自重、提高其受力性能、并提高其使用寿命和重复利用率，取得良好的力学性能和经济效益，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明的一种实施例的结构截面图；
图2为本发明的一种实施例的结构顶面图；
图3为本发明的一种实施例的结构底面图；
图中：10-UHPC顶面板，20- UHPC侧面板,30- NC底板，40-角钢，50-连接角钢预埋件，60-钢筋网，610-横向钢筋，620-纵向钢筋，710-横向受力钢筋，720-纵向受力钢筋，810-预埋栏杆，811-预埋钢筋，812-横向钢板，820-吊钩，830-卸载孔。
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详细的说明。
如图1～3所示，为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
一种UHPC-NC叠合栈桥桥面板结构，包括UHPC盒式结构，所述UHPC盒式结构包括UHPC顶面板10及固定于UHPC顶面板周侧围合的UHPC侧面板20，UHPC侧面板20与UHPC顶面板10为一体成型，所述UHPC顶面板下方具有位于UHPC侧面板内的NC底板30，所述UHPC顶面板及UHPC侧面板，所述UHPC顶面板内或UHPC顶面板与NC底板内固定有预埋件。
本发明中，所述的UHPC顶面板10及UHPC侧面板20均为以细砂为骨料，掺入大量硅灰等矿物掺合料、高效减水剂和微细钢纤维，形成的一种高强度、高耐久性、高韧性、密实的UHPC混凝土材料（超高性能混凝土），NC底板30采用普通混凝土（Normal Concrete，NC）是由水泥石、细骨料和粗骨料所组成的非均质材料作为底板。
本实施例中，UHPC顶面板10及UHPC侧面板20连接的拐角处固定连接有角钢40，所述角钢40的上端具有与NC底板之间经连接角钢预埋件50连接。
在本实施例中，所述UHPC-NC叠合栈桥桥面板UHPC面层长边设有∟75×50或∟50×50角钢40，短边可视实际需要布置角钢，连接角钢预埋件50可采用钢筋弯制而成；
本实施例中，所述的UHPC-NC叠合栈桥桥面板UHPC顶面内仅配置构造钢筋、NC底板内配置普通受力钢筋，并伸入UHPC侧面内。
本实施例中，所述的构造钢筋为UHPC顶面板内具有钢筋网60，所述钢筋网有横向钢筋610和纵向钢筋620组成交错固定连接构成。
所述NC底板内具有受力钢筋，所述受力钢筋包括横向受力钢筋710和纵向受力钢筋720，所述横向受力钢筋和纵向受力钢筋伸入UHPC侧面板20内。
UHPC顶面板内的钢筋网60其横向钢筋610和纵向钢筋620直径可为6mm或者8mm；NC底板30内的横向受力钢筋和纵向受力钢筋直径由具体承载的受力情况计算确定。
所述预埋件包括预埋栏杆810，所述预埋栏杆包括贯穿UHPC顶面板与NC底板内部固定连接的预埋钢筋811，所述纵向钢筋上部固定焊接有横向钢板812。
在本实施例中，所述预埋件包括吊点预埋件，所述吊点预埋件为具有内螺纹的柱状或吊钩820，吊点预埋件可采用钢筋制作，其直径和位置根据受力计算确定。
所述栈桥桥面板贯穿有卸载孔830。
在本实施例中，所述UHPC-NC叠合栈桥桥面板平面尺寸为1990mm×8000mm，总厚度约为150mm，UHPC顶面板10的厚度约为50mm，NC底板30的厚度约为100mm；
在本实施例中，所述UHPC-NC叠合栈桥桥面板的UHPC内还设置有卸载孔和吊点预埋件，卸载孔830孔径为100mm，
角钢40，所述角钢40的上端具有与NC底板之间经连接角钢预埋件50连接。
若吊钩、预埋栏杆等预埋件与横向钢筋610和纵向钢筋620位置有冲突，可适当调节钢筋位置。
具体的施工方法如下，在本实施例中，用于制作UHPC-NC叠合栈桥桥面板的面层材料为超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，UHPC)，是指高强度、高耐久性、高韧性、密实的混凝土材料，与普通的混凝土相比，剔除了粗骨料（石子），是细料致密材料与纤维增强材料复合而成的高性能混凝土，力学性能、耐磨性、韧性和耐腐蚀性均比普通混凝土高出很多。
在本实施例中，一种UHPC-NC叠合栈桥桥面板的施工方法，按以下步骤进行：
（1）安装用于成型NC底板的底模及侧模，底模平面尺寸稍大于叠合板（尺寸1990mm×8000mm），侧模高度为150mm，并将侧模固定在待成型NC底板（尺寸为1890mm×7900mm）的四周；
（2）绑扎用于形成NC底板30的横向受力钢筋和纵向受力钢筋，安装底部限位预埋件，在卸载孔位置放置直径为100mm的PVC管以形成卸载孔830；
（3）浇筑、振捣用于成型NC底板30的普通混凝土，对成型的NC底板30上表面不做抹平处理；
（4）在NC底板30达到设计强度后，将侧模外移至叠合板平面（尺寸1990mm×8000mm）位置，以形成UHPC顶面板10及UHPC侧面板20；
（5）安装在NC底板30的周侧经侧模UHPC长边角钢40、每隔约80cm安装一个连接角钢预埋件50、预埋栏杆安装在短边中间位置，绑扎用于成型UHPC顶面板10内钢筋网的横向钢筋610和纵向钢筋620，在横向钢筋610或纵向钢筋620上绑扎好吊钩；
（6）浇筑、振捣成型UHPC顶面板10，自然养护48~72小时，然后拆除模板，对成型的UHPC顶面板10及UHPC侧面板30进行蒸汽养护48~72小时。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，本发明不局限于上述的最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的超高性能混凝土桥面板及其施工方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，均应包含在本发明的保护范围之内。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (9)
1.一种UHPC-NC叠合栈桥桥面板结构，其特征在于，包括UHPC盒式结构及NC底板，所述UHPC盒式结构包括UHPC顶面板及固定于UHPC顶面板周侧围合的UHPC侧面板，所述NC底板位于UHPC顶面板下方且嵌于UHPC侧面板内，所述UHPC顶面板内或UHPC顶面板与NC底板内固定有预埋件。
2.根据权利要求1所述的一种UHPC-NC叠合栈桥桥面板结构，其特征在于，所述UHPC顶面板与UHPC侧面板连接的拐角处固定连接有角钢。
3.根据权利要求2所述的一种UHPC-NC叠合栈桥桥面板结构及其施工方法，其特征在于，所述角钢的上端具有与NC底板之间经连接角钢预埋件连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种UHPC-NC叠合栈桥桥面板结构，其特征在于，所述UHPC顶面板内具有钢筋网，所述钢筋网有横向钢筋和纵向钢筋组成交错固定连接构成。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种UHPC-NC叠合栈桥桥面板结构，其特征在于， 所述NC底板内具有受力钢筋，所述受力钢筋包括横向受力钢筋和纵向受力钢筋，所述横向受力钢筋和纵向受力钢筋伸入UHPC侧面板内。
6.根据权利要求1或2所述的一种UHPC-NC叠合栈桥桥面板结构，其特征在于，所述预埋件包括预埋栏杆，所述预埋栏杆包括贯穿UHPC顶面板与NC底板内部固定连接的预埋钢筋，所述纵向钢筋上部固定连接有横向钢板。
7.根据权利要求1或2所述的一种UHPC-NC叠合栈桥桥面板结构，其特征在于，所述预埋件包括吊点预埋件，所述吊点预埋件为具有内螺纹的柱状或吊钩，所述栈桥桥面板贯穿有卸载孔。
8.根据权利要求1所述的一种UHPC-NC叠合栈桥桥面板结构，其特征在于，所述UHPC-NC叠合栈桥桥面板长为1990mm，宽为8000mm，厚度为150mm，UHPC顶面板、UHPC侧面板厚度为50mm，NC底板厚度为100mm。
9.一种UHPC-NC叠合栈桥桥面板的施工方法，按以下步骤进行：
（1）安装用于成型NC底板的底模及侧模，底模平面尺寸大于待成型叠合栈桥桥面板，并将侧模固定在待成型NC底板的四周；
（2）绑扎用于形成NC底板的横向受力钢筋和纵向受力钢筋，安装底部限位预埋件，在卸载孔位置放置PVC管以形成卸载孔；
（3）浇筑、振捣用于成型NC底板的普通混凝土，对成型的NC底板上表面不做抹平处理；
（4）在NC底板达到设计强度后，将侧模外移至叠合板平面位置，以形成UHPC顶面板及UHPC侧面板；
（5）安装在NC底板的周侧经侧模UHPC长边角钢、长边角钢经连接角钢预埋件与NC底板连接，绑扎用于成型UHPC顶面板内钢筋网的横向钢筋和纵向钢筋，在横向钢筋或纵向钢筋上绑扎好吊钩；
（6）浇筑、振捣成型UHPC顶面板，自然养护48~72小时，然后拆除模板，对成型的UHPC顶面板及UHPC侧面板进行蒸汽养护48~72小时；
根据权利要求9所述的一种UHPC-NC叠合栈桥桥面板的施工方法，其特征在于，在步骤（5）中固定预埋栏杆，所述预埋栏杆安装在短边中间位置。
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