CN110438879A - 一种超高性能混凝土桥梁结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高性能混凝土桥梁结构，超高性能混凝土桥梁结构包括顶板、底板、横隔板及波形钢腹板，所述横隔板设置在所述顶板与所述底板之间，所述波形钢腹板成对设置在横隔板的外侧，所述波形钢腹板与所述横隔板相互垂直；所述顶板、底板及横隔板均由超高性能混凝土浇筑而成，所述超高性能混凝土桥梁结构采用体外预应力体系，使得桥梁结构的部件对应厚度变小而桥梁结构的强度与传统混凝土桥梁结构的强度相当。本发明提供的一种超高性能混凝土桥梁结构，其结构合理，解决了传统混凝土桥梁自重大，桥梁跨度受限的问题，同时，配置桥梁吊装系统，有效提高了施工的便捷性。
Description
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域，涉及一种超高性能混凝土桥梁结构及其施工方法。
背景技术
建筑工程中，采用波形钢腹板代替传统混凝土箱梁的混凝土厚腹板形成波形钢腹板箱梁，在大中跨度桥梁中得到了广泛应用。波形钢腹板箱梁不仅结构的整体造型美观，同时避免了传统混凝土箱梁腹板开裂的问题，还具有耐久性能好的优点。
与传统的混凝土箱梁相比，由于波形钢腹板箱梁断面的抗扭刚度和抗畸变刚度有所降低，所以波形钢腹板箱梁的宽度不宜太宽。一般而言，单箱单室的现浇混凝土箱梁或波形钢腹板组合箱梁最大宽度不超过8m，更宽的单箱箱梁要通过增加腹板数量形成单箱双室或单箱多室断面，或施加横向预应力钢束，以适应桥梁宽度的要求，避免桥面板受力过大，这样就导致出现梁体重量增加，施工难度增大，混凝土不易浇注等问题。
UHPC（Ultra High Performance Concrete，超高性能混凝土）是一种高强度、高耐久性的新型混凝土材料。UHPC高性能的特点主要在于应力和拉应变的硬化，即产生类似于钢材拉应力屈服的行为，适当配筋的UHPC力学性能接近钢结构。
因此，亟需设计一种超高性能混凝土桥梁结构及其施工方法，解决存在的技术问题。
发明内容
本发明的目的是至少一定程度上解决现有技术中存在的部分技术问题，提供的一种超高性能混凝土桥梁结构及其施工方法，其结构合理，解决了传统混凝土桥梁自重大，桥梁跨度受限的问题，同时，配置桥梁吊装系统，有效提高了施工的便捷性，具有良好的推广价值。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种耐腐蚀管道，其包括顶板、底板、横隔板及波形钢腹板，所述横隔板设置在所述顶板与所述底板之间，所述波形钢腹板成对设置在横隔板的外侧，所述波形钢腹板与所述横隔板相互垂直；所述顶板、底板及横隔板均由超高性能混凝土浇筑而成，所述超高性能混凝土桥梁结构采用体外预应力体系，使得桥梁结构的部件对应厚度变小而桥梁结构的强度与传统混凝土桥梁结构的强度相当。
在一些实施例中，所述超高性能混凝土桥梁结构由多个预制段拼接而成，所述预制段按照施工方法分批制作而成并且由桥梁吊装系统吊装至预定位置；所述预制段包括中跨箱梁及边跨箱梁，其顶板与底板的内侧面设置有第一内衬加强筋及第二内衬加强筋，所述第二内衬加强筋处设置有内衬板。
在一些实施例中，所述桥梁吊装系统由桥面吊机及缆索吊机组成，两者相互配合施工，使得桥梁结构两侧的载荷平衡。
在一些实施例中，所述桥面吊机设置在桥梁结构之顶板所在平面上，所述缆索吊机设置在桥梁结构的上侧，所述桥面吊机及缆索吊机沿桥梁结构的长度方向设置并位于桥梁结构的两侧。
在一些实施例中，所述超高性能混凝土的抗压强度不低于100Mpa，其抗折强度不低于20Mpa，其弹性模量为45Gpa。
在一些实施例中，所述超高性能混凝土为UHPC150混凝土。
在一些实施例中，所述顶板及底板的厚度不大于18cm。
同时，本发明还公开了一种超高性能混凝土桥梁结构施工方法，其包括以下步骤：
S1，根据桥梁结构的尺寸参数选择梁板预制段及预制台座的施工场所；
S2，设计并加工梁板预制段需要的模具，设置底模台座并浇筑梁板预制段；
S3，梁板预制段浇筑完成且终凝后，进行高温蒸汽养生；
S4，桥梁吊装系统根据桥梁结构吊运并安装梁板预制段。
在一些实施例中，步骤S3中，高温蒸汽养生的温度不低于70℃，蒸汽养生时间不低于48h。
在一些实施例中，步骤S4中，缆索吊机负责吊装靠近隧道一侧的梁体，桥面吊机负责吊装靠近中跨部分的梁体。
本发明有益效果：
本发明提供的一种超高性能混凝土桥梁结构及其施工方法，其结构合理，其结构合理，解决了传统混凝土桥梁自重大，桥梁跨度受限的问题，同时，配置桥梁吊装系统，有效提高了施工的便捷性，具有良好的推广价值。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：
图1是本发明所述一种超高性能混凝土桥梁结构的示意图；
图2是本发明所述中跨箱梁的纵切剖视图；
图3a及图3b分别是经过第一内衬加强筋70及第二加强筋80的截面示意图；
图4是本发明所述桥梁吊装系统的结构示意图；
图5是本发明所述超高性能混凝土桥梁结构施工方法的流程图；
图6是本发明所述桥梁吊装系统的局部放大图。
附图中，各标号所代表的部件如下：
10-顶板；20-底板；30-横隔板；40-波形腹板；50-桥面吊机；60-缆索吊机；70-第一内衬加强筋；80-第二内衬加强筋；90.内衬板。
具体实施方式
图1至图6是本申请所述一种超高性能混凝土桥梁结构及其施工方法的相关示意图，下面结合具体实施例和附图，对本发明进行详细说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
本申请所述一种超高性能混凝土桥梁结构示意图，如图1所示，所述超高性能混凝土桥梁结构包括顶板10、底板20、横隔板30及波形钢腹板40，所述横隔板30设置在所述顶板10与所述底板20之间，所述波形钢腹板40成对设置在横隔板30的外侧，所述波形钢腹板40与所述横隔板30相互垂直；所述顶板10、底板20及横隔板30均由超高性能混凝土浇筑而成，所述超高性能混凝土桥梁结构采用体外预应力体系，使得桥梁结构的部件对应厚度变小而桥梁结构的强度与传统混凝土桥梁结构的强度相当。
与传统混凝土桥梁结构相比，超高性能混凝土桥梁具有高模量、高抗压、抗拉强度和较小徐变变形；超高性能混凝土桥梁经高温蒸养，后期收缩基本为零，后期徐变大幅度减小，有效解决主跨过度下挠问题；这样，超高性能混凝土桥梁能够进一步减小构件几何尺寸、减轻结构自重；同时，超高性能混凝土桥梁三向预应力可变为纵向单向预应力，优化了桥梁的受力体系，提高了超高性能混凝土桥梁的耐用性及安全性。
在一些实施例中，所述超高性能混凝土桥梁结构由多个预制段拼接而成，所述预制段按照施工方法分批制作而成并且由桥梁吊装系统吊装至预定位置。采用预制节段拼装施工，方便UHPC的养护，可保证施工质量和加快施工速度，同时，阶段预制拼装，符合现在广泛推行的装配式桥梁发展趋势。
作为本发明的一个实施例，所述预制段包括中跨箱梁及边跨箱梁，图2示出了中跨箱梁的纵切剖视图，所述中跨箱梁的顶板10与底板20的内侧面设置有多个第一内衬加强筋70及第二内衬加强筋80，所述第一内衬加强筋70及第二内衬加强筋80间隔设置，其中，所述第二内衬加强筋80的沿中跨箱梁高度方向的长度大于对应第一内衬加强筋70的尺寸。图3a及图3b分别是经过第一内衬加强筋70及第二内衬加强筋80的截面示意图，在图3b示出，所述第二内衬加强筋80处设置有内衬板90，所述内衬板90也由超高性能混凝土制成，以在保证桥梁结构的强度的前提，尽量将顶板10及底板20的厚度减薄，以减少桥梁结构的整体重量。本发明中边跨箱梁的结构与中跨箱梁类似，这里不再赘述。
图4是本发明所述桥梁吊装系统的结构示意图，所述桥梁吊装系统由桥面吊机50及缆索吊机60组成，两者相互配合施工，使得桥梁结构两侧的载荷平衡。所述桥面吊机50设置在桥梁结构之顶板所在平面上，所述缆索吊机60设置在桥梁结构的上侧，缆索横向锚固在预定位置，所述桥面吊机50及缆索吊机60沿桥梁结构的长度方向设置并位于桥梁结构的两侧，使得桥梁结构两侧的载荷平衡。
作为本发明的一个实施例，所述超高性能混凝土的抗压强度不低于100Mpa，其抗折强度不低于20Mpa，其弹性模量为45Gpa。优选地，所述超高性能混凝土为UHPC150混凝土。
作为本发明的另一实施例，所述顶板及底板的厚度不大于18cm，有优选地，所述顶板10、底板20、横隔板30的厚度为15cm，在保证受力合理及保证桥梁强度要求的前提下，有效减轻了桥梁结构的重量。
同时，本发明还公开了一种超高性能混凝土桥梁结构施工方法，图5是本发明所述超高性能混凝土桥梁结构的施工方法流程图，其包括以下步骤：
S1，根据桥梁结构的尺寸参数选择梁板预制段及预制台座的施工场所；
具体地，梁板预制段应选择在桥梁附近的场地建设鉴于UHPC材料终凝后强度高，终凝后即可吊运至蒸养房统一蒸养，预制台座数量不多，对场地要求较小，且可尽快架设，对存梁场地要求不大。预制场设小型搅拌站一座。
S2，设计并加工梁板预制段需要的模具，设置底模台座并浇筑梁板预制段；
具体地，鉴于UHPC本身为无粗骨料，流动性好，所以模板设计加工要求高于普通梁板，需专门进行设计。
模板加工完成后，在台座上拼装模板，按照常规波形钢腹板梁段施工，进行节段混凝土浇筑；考虑UHPC工作性能，底模台座设置可调，以确保底板20浇筑时，台座水平；底板20浇筑完成，初凝以后，调节台座使梁节段顶面水平，以便浇筑顶板10。
节段预制过程中，必须精确定位波形钢腹板，同时，根据施工需要，预留吊装孔等预留孔。
S3，梁板预制段浇筑完成且终凝后，进行高温蒸汽养生；
具体地，步骤S3中，高温蒸汽养生的温度不低于70℃，蒸汽养生时间不低于48h。
S4，桥梁吊装系统根据桥梁结构吊运并安装梁板预制段。
缆索吊机60负责吊装靠近隧道一侧的梁体，桥面吊机50负责吊装靠近中跨部分的梁体。
吊装前，缆索吊机60运送近中跨部分的节段梁至桥面吊机下，换勾，由桥面吊机50吊住梁体，此时桥面吊不需要提升梁体，仅作固定。然后缆索吊机60吊靠近隧道部分梁体。梁体到位，穿体外索并进行锚固，缆索吊机60松勾的同时，桥面吊机50起吊梁节段，确保桥梁两侧荷载平衡。
下面结合图4及图6详细阐述桥梁结构吊运步骤：
步骤一：在峡谷两侧山体设置缆索吊机60；
步骤二：在0#块中跨侧拼装桥面吊机50；
步骤三：缆索吊机60先吊运中跨1#梁段至起吊位置，下放吊索，使梁段着陆；
步骤四：桥面吊机50下放吊索至1#梁段，吊住梁段，同时缆索吊机60松勾，完成吊装换索；
步骤五：桥面吊机50提升吊索，拉紧梁段，但不起吊，只是稳固梁段；
步骤六：缆索吊机60返回，吊运边跨侧1#梁段至拼装位置；
步骤七：完成边跨1#梁段拼接；
步骤八：缆索吊及60松勾，同时中跨侧桥面吊机50提升中跨1#梁段，确保T构两侧荷载对称。
重复步骤三至步骤八，完成桥梁结构拼装。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明提供的一种超高性能混凝土桥梁结构及其施工方法，其结构合理，解决了传统混凝土桥梁自重大，桥梁跨度受限的问题，同时，配置桥梁吊装系统，有效提高了施工的便捷性，具有良好的推广价值。
本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超高性能混凝土桥梁结构，其特征在于，包括顶板、底板、横隔板及波形钢腹板，所述横隔板设置在所述顶板与所述底板之间，所述波形钢腹板成对设置在横隔板的外侧，所述波形钢腹板与所述横隔板相互垂直；所述顶板、底板及横隔板均由超高性能混凝土浇筑而成，所述超高性能混凝土桥梁结构采用体外预应力体系，使得桥梁结构的部件对应厚度变小而桥梁结构的强度与传统混凝土桥梁结构的强度相当。
2.根据权利要求1所述的桥梁结构，其特征在于，所述超高性能混凝土桥梁结构由多个预制段拼接而成，所述预制段按照施工方法分批制作而成并且由桥梁吊装系统吊装至预定位置；所述预制段包括中跨箱梁及边跨箱梁，其顶板与底板的内侧面设置有第一内衬加强筋及第二内衬加强筋，所述第二内衬加强筋处设置有内衬板。
3.根据权利要求2所述的桥梁结构，其特征在于，所述桥梁吊装系统由桥面吊机及缆索吊机组成，两者相互配合施工，使得桥梁结构两侧的载荷平衡。
4.根据权利要求3所述的桥梁结构，其特征在于，所述桥面吊机设置在桥梁结构之顶板所在平面上，所述缆索吊机设置在桥梁结构的上侧，所述桥面吊机及缆索吊机沿桥梁结构的长度方向设置并位于桥梁结构的两侧。
5.根据权利要求1所述的桥梁结构，其特征在于，所述超高性能混凝土的抗压强度不低于100Mpa，其抗折强度不低于20Mpa，其弹性模量为45Gpa。
6.根据权利要求5所述的桥梁结构，其特征在于，所述超高性能混凝土为UHPC150混凝土。
7.根据权利要求1所述的桥梁结构，其特征在于，所述顶板及底板的厚度不大于18cm。
8.一种超高性能混凝土桥梁结构施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，根据桥梁结构的尺寸参数选择梁板预制段及预制台座的施工场所；
S2，设计并加工梁板预制段需要的模具，设置底模台座并浇筑梁板预制段；
S3，梁板预制段浇筑完成且终凝后，进行高温蒸汽养生；
S4，桥梁吊装系统根据桥梁结构吊运并安装梁板预制段。
9.根据权利要求8所述的超高性能混凝土桥梁结构施工方法，其特征在于，步骤S3中，高温蒸汽养生的温度不低于70℃，蒸汽养生时间不低于48h。
10.根据权利要求8所述的超高性能混凝土桥梁结构施工方法，其特征在于，步骤S4中，缆索吊机负责吊装靠近隧道一侧的梁体，桥面吊机负责吊装靠近中跨部分的梁体。
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