CN112761052A - 预制uhpc拱桥节段接头结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预制UHPC拱桥节段接头结构及其施工方法，该接头结构包括下拱肋和上拱肋；下拱肋连接端设有隔板Ⅰ，隔板Ⅰ与下拱肋预制成一体；上拱肋连接端设有隔板Ⅱ，隔板Ⅱ与上拱肋预制成一体；所述的隔板Ⅰ设有波纹管道Ⅰ、锚垫板Ⅰ、螺旋筋Ⅰ和压浆嘴；所述的隔板Ⅱ设有波纹管道Ⅱ、锚垫板Ⅱ、螺旋筋Ⅱ和排气嘴；所述的隔板Ⅰ和隔板Ⅱ之间的连接面均设有结构胶；所述的隔板Ⅰ和隔板Ⅱ之间设有与波纹管道Ⅰ或波纹管道Ⅱ数量相对应的预应力精轧螺纹钢；所述的预应力精轧螺纹钢两端设有相匹配的对拉螺母。本发明能够克服了UHPC后浇段需要高温蒸汽养护的问题，也解决了后浇段易开裂的缺点，易于施工，节约时间成本和人力资源成本，缩短工期。
Description
技术领域
本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种预制UHPC拱桥节段接头结构及其施工方法。
背景技术
超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra-High Performance Concrete)，是一种具有高强度、高延性、高耐久性和高环保性的水泥基复合材料，其抗压强度约是传统混凝土的3倍以上，特别适用于拱桥拱肋这种以受压为主的结构形式。由于UHPC需要蒸汽养护，因此UHPC不太适用于现浇结构，更适用于预制安装构件，这就要求预制UHPC节段需要一个安全、可靠、便于施工的接头。类似的技术方案主要为以下两个中国专利：（一）2018年7月6日公开的中国专利“节段现浇UHPC桥梁梁段接头及其施工方法”（专利号：CN108252210A），发明了一种现浇UHPC接头，该接头包括设置在第一段端部的多个阴接头和设置在第二段端部的多个阳接头，各阴接头和阳接头对应配合相连，形成企口，通过现浇中间节段，形成相互咬合传力的接头形式。由于UHPC拱桥对养护条件要求很高，一般要求全节段进行高温蒸汽养护，且后浇方式易开裂，UHPC不太适用于现浇结构，更适用于预制安装构件，此现浇节段接头不太适合预制UHPC节段的拼接，因此也不适合大部分UHPC桥梁结构；（二）2019年11月19日公开的中国专利“一种节段预制拼装桥梁接头结构及其施工方法”（专利号：CN110468682A），发明了一种适用于普通预应力混凝土桥梁节段的预制安装接头，该接头通过一个双层波纹管穿过桥梁设计预应力钢束，然后通过双层波纹管的空腔灌注压浆料达到加强保护预应力钢束的作用，这种接头适用于需要穿过预应力钢束的普通预应力混凝土接头，不适用于截面厚度小、无预应力钢束的预制UHPC拱桥节段接头。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提出了一种新的预制UHPC拱桥节段接头结构及其施工方法，该接头构造具有无后浇段的特点，不仅克服了UHPC后浇段需要高温蒸汽养护的问题，也解决了后浇段易开裂的缺点，且易于施工，节约时间成本和人力资源成本，缩短工期的。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种预制UHPC拱桥节段接头结构，包括下拱肋和上拱肋，所述的下拱肋连接端设有隔板Ⅰ，隔板Ⅰ与下拱肋预制成一体；所述的上拱肋连接端设有隔板Ⅱ，隔板Ⅱ与上拱肋预制成一体；所述的隔板Ⅰ内设有若干波纹管道Ⅰ；所述的波纹管道Ⅰ的一端设有锚垫板Ⅰ；所述的锚垫板Ⅰ上设有螺旋筋Ⅰ；所述的波纹管道Ⅰ穿过螺旋筋Ⅰ；所述的锚垫板Ⅰ上设有压浆嘴，压浆嘴穿过锚垫板Ⅰ进入波纹管道Ⅰ内；所述的隔板Ⅱ内设有与波纹管道Ⅰ相对应的波纹管道Ⅱ；所述的波纹管道Ⅱ的一端设有锚垫板Ⅱ；所述的锚垫板Ⅱ上设有螺旋筋Ⅱ；所述的波纹管道Ⅱ穿过螺旋筋Ⅱ；所述的锚垫板Ⅱ上设有排气嘴，排气嘴穿过锚垫板Ⅱ进入波纹管道Ⅱ内；所述的隔板Ⅰ和隔板Ⅱ之间的连接面均设有结构胶；所述的隔板Ⅰ和隔板Ⅱ之间设有与波纹管道Ⅰ或波纹管道Ⅱ数量相对应的预应力精轧螺纹钢；预应力精轧螺纹钢穿过锚垫板Ⅰ、螺旋筋Ⅰ、波纹管道Ⅰ、波纹管道Ⅱ、螺旋筋Ⅱ和锚垫板Ⅱ；所述的预应力精轧螺纹钢两端设有相匹配的对拉螺母；所述的对拉螺母位于隔板Ⅰ和隔板Ⅱ的端面。
进一步，所述的波纹管道Ⅰ间距为15cm～40cm；所述的波纹管道Ⅱ的间距为15cm～40cm。
进一步，所述的结构胶为硅酮结构胶。
进一步，所述的隔板Ⅰ上部设有若干凹形缺口；所述的隔板Ⅱ设有与凹形缺口相匹配的凸块。设置相匹配的凸块和凹形缺口，使得下拱肋和上拱肋实现精准对接。
进一步，所述的上拱肋和下拱肋均为箱型梁拱肋时，所述的箱型梁拱肋内角设置为倒平角；所述的箱型梁拱肋一侧设有人洞（即过人检查孔，检修人员进入箱型梁的进出口）；所述的预应力精轧螺纹钢穿过锚垫板Ⅰ、螺旋筋Ⅰ、波纹管道Ⅰ、波纹管道Ⅱ、螺旋筋Ⅱ和锚垫板Ⅱ，锚固于箱型梁拱肋的内部；所述的波纹管道Ⅰ和波纹管道Ⅱ距离箱型梁拱肋内壁为20cm。上拱肋和下拱肋均为箱型梁拱肋时，将锚垫板Ⅰ、锚垫板Ⅱ、螺旋筋Ⅰ、螺旋筋Ⅱ、波纹管道Ⅰ和波纹管道Ⅱ均置于箱型梁拱肋的内部，施工人员通过人洞在箱型梁拱肋内将预应力精轧螺纹钢穿过锚垫板Ⅰ、螺旋筋Ⅰ、波纹管道Ⅰ、波纹管道Ⅱ、螺旋筋Ⅱ和锚垫板Ⅱ并在两端安装对拉螺母，使接头稳固受力，同时进一步避免空气和水腐蚀预应力精轧螺纹钢；箱型梁拱肋内角设置为倒平角，能够避免箱型梁拱肋在内角处集中受力。
预制UHPC拱桥节段接头结构的施工方法：
1.预制好UHPC拱桥上拱肋和下拱肋，且在上拱肋和下拱肋的对接端面分别浇筑有隔板Ⅱ（4）、隔板Ⅰ（3）；
2.在隔板Ⅰ内埋设波纹管道Ⅰ，在隔板Ⅱ内埋设波纹管道Ⅱ，对接面垂直于轴线且光滑平直，对接缝隙不大于截面高度的1/200，轴线偏差不大于1/100；
3.预制UHPC拱桥上拱肋和下拱肋正式对接前，应先在预制场预拼装，确保接头对完整契合；
4.预制UHPC拱桥上拱肋和下拱肋对接时，先安装好下拱肋，吊装上拱肋至接面间距1m位置，配置和涂刷结构胶，然后继续吊装上拱肋，调整位置，完成对接；
5.对接后预应力精轧螺纹钢穿过锚垫板Ⅰ、螺旋筋Ⅰ、波纹管道Ⅰ、波纹管道Ⅱ、螺旋筋Ⅱ和锚垫板Ⅱ，预应力精轧螺纹钢两端安装对拉螺母，对称张拉预应力；
6.预应力施加完成后，再通过压浆嘴灌注水泥浆液，直至灌注饱满时排气嘴冒浆，结构胶几小时后即可实现接头受力，24小时后完全凝固，接头强度完全达成，可展开下一道工序。
本发明技术方案具有以下有益效果：
1.本发明采用预制UHPC拱桥节段的拼装的方式，接头构造无后浇段，克服了UHPC后浇段需要高温蒸汽养护和后浇段宜开裂的问题。
2.本发明接头易于施工，主要分为三个简单的步骤：涂胶、对中和张拉，几个小时后即可实现接头受力，24小时即可完全凝固，节约时间成本和人力资源成本，缩短工期。
3.本发明接头受力性能好，除了较强的抗拉压能力外，具有较好的抗弯、剪、扭承载力，接头通过端部压紧和缝隙设置结构胶实现了严密的密封环境，杜绝了空气中的氧气和水进入内部腐蚀精轧螺纹钢，并且UHPC材料自己具有非常良好的严密性和耐腐蚀性，因此整个结构和接头都具备良好的耐久性。
附图说明
图1是实施例1的上拱肋和下拱肋结构示意图。
图2是实施例1的上拱肋和下拱肋连接结构示意图。
图3是实施例1的隔板Ⅰ平面结构示意图。
图4是实施例1的隔板Ⅱ平面结构示意图。
图5是实施例5的上拱肋和下拱肋结构示意图。
图6是实施例5的上拱肋和下拱肋连接结构示意图。
图7是实施例5的隔板Ⅰ平面结构示意图。
图8是实施例5的隔板Ⅱ平面结构示意图。
图9是本发明的隔板Ⅰ和隔板Ⅱ连接构造示意图。
附图标记：1-下拱肋，2-上拱肋，3-隔板Ⅰ，31-波纹管道Ⅰ，32-锚垫板Ⅰ，33-螺旋筋Ⅰ，4-隔板Ⅱ，41-波纹管道Ⅱ，42-锚垫板Ⅱ，43-螺旋筋Ⅱ，5-压浆嘴，6-排气嘴，7-结构胶，8-预应力精轧螺纹钢，9-对拉螺母。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种预制UHPC拱桥节段接头结构，包括下拱肋1和上拱肋2，所述的下拱肋1连接端设有隔板Ⅰ3，隔板Ⅰ3与下拱肋1预制成一体；所述的上拱肋2连接端设有隔板Ⅱ4，隔板Ⅱ4与上拱肋2预制成一体；所述的隔板Ⅰ3内设有若干波纹管道Ⅰ31；所述的波纹管道Ⅰ31的一端设有锚垫板Ⅰ32；所述的锚垫板Ⅰ32上设有螺旋筋Ⅰ33；所述的波纹管道Ⅰ31穿过螺旋筋Ⅰ33；所述的锚垫板Ⅰ32上设有压浆嘴5，压浆嘴5穿过锚垫板Ⅰ32进入波纹管道Ⅰ31内；所述的隔板Ⅱ4内设有与波纹管道Ⅰ31相对应的波纹管道Ⅱ41；所述的波纹管道Ⅱ41的一端设有锚垫板Ⅱ42；所述的锚垫板Ⅱ42上设有螺旋筋Ⅱ43；所述的波纹管道Ⅱ41穿过螺旋筋Ⅱ43；所述的锚垫板Ⅱ42上设有排气嘴6，排气嘴6穿过锚垫板Ⅱ42进入波纹管道Ⅱ41内；所述的隔板Ⅰ3和隔板Ⅱ4之间的连接面均设有结构胶7；所述的隔板Ⅰ3和隔板Ⅱ4之间设有与波纹管道Ⅰ31或波纹管道Ⅱ41数量相对应的预应力精轧螺纹钢8；预应力精轧螺纹钢8穿过锚垫板Ⅰ32、螺旋筋Ⅰ33、波纹管道Ⅰ31、波纹管道Ⅱ41、螺旋筋Ⅱ43和锚垫板Ⅱ42；所述的预应力精轧螺纹钢8两端设有相匹配的对拉螺母9；所述的对拉螺母9位于隔板Ⅰ3和隔板Ⅱ4的端面。
实施例2：
本实施例与实施例1不同之处仅在于所述的波纹管道Ⅰ31间距为15cm～40cm；所述的波纹管道Ⅱ41的间距为15cm～40cm。
实施例3：
本实施例与实施例2不同之处仅在于，所述的结构胶7为硅酮结构胶。
实施例4：
本实施例与实施例3不同之处仅在于，所述的隔板Ⅰ3上部设有若干凹形缺口；所述的隔板Ⅱ4设有与凹形缺口相匹配的凸块；对接时，将上拱肋2的隔板Ⅱ4上的凸块置于下拱肋1的隔板Ⅰ3上的凹形缺口处，实现精准对接。
实施例5：
本实施例与实施例4不同之处仅在于，所述的上拱肋1和下拱肋2均为箱型梁拱肋时；所述的箱型梁拱肋内角设置为倒平角；所述的箱型梁拱肋一侧设有人洞；所述的预应力精轧螺纹钢8穿过锚垫板Ⅰ32、螺旋筋Ⅰ33、波纹管道Ⅰ31、波纹管道Ⅱ41、螺旋筋Ⅱ43和锚垫板Ⅱ42，并锚固于箱型梁拱肋的内部；所述的波纹管道Ⅰ31和波纹管道Ⅱ41距离箱型梁拱肋内壁为20cm；施工人员从人洞到箱型梁拱肋内将预应力精轧螺纹钢8穿过锚垫板Ⅰ32、螺旋筋Ⅰ33、波纹管道Ⅰ31、波纹管道Ⅱ41、螺旋筋Ⅱ43和锚垫板Ⅱ42，预应力精轧螺纹钢8两端安装对拉螺母9，对称张拉预应力。
上述实施例1-5的预制UHPC拱桥节段接头结构的施工方法：
（1）预制UHPC拱桥上拱肋2和下拱肋1，且在上拱肋2和下拱肋1的对接端面分别浇筑有隔板Ⅱ4、隔板Ⅰ3；
（2）在对接端隔板Ⅰ3内埋设有波纹管道Ⅰ31，在对接端隔板Ⅱ41内埋设有波纹管道Ⅱ41，对接面垂直于轴线且光滑平直，对接缝隙不大于截面高度的1/200，轴线偏差不大于1/100；
（3）预制UHPC拱桥上拱肋2和下拱肋1正式对接前，应先在预制场预拼装，确保接头对完整契合；
（4）预制UHPC拱桥上拱肋2和下拱肋1对接时，先安装好下拱肋1，吊装上拱肋2至接面间距1m位置，配置和涂刷结构胶7，然后继续吊装上拱肋2，调整位置，完成对接；
（5）对接后预应力精轧螺纹钢8穿过锚垫板Ⅰ32、螺旋筋Ⅰ33、波纹管道Ⅰ31、波纹管道Ⅱ41、螺旋筋Ⅱ43和锚垫板Ⅱ42，预应力精轧螺纹钢8两端安装对拉螺母9，对称张拉预应力；
（6）预应力施加完成后，再通过压浆嘴5灌注水泥浆液，直至灌注饱满时排气嘴6冒浆，结构胶7几小时后即可实现接头受力，24小时后完全凝固，接头强度完全达成，可展开下一道工序。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种预制UHPC拱桥节段接头结构，包括下拱肋（1）和上拱肋（2），其特征在于：所述的下拱肋（1）连接端设有隔板Ⅰ（3），隔板Ⅰ（3）与下拱肋（1）预制成一体；所述的上拱肋（2）连接端设有隔板Ⅱ（4），隔板Ⅱ（4）与上拱肋（2）预制成一体；
所述的隔板Ⅰ（3）内设有若干波纹管道Ⅰ（31）；所述的波纹管道Ⅰ（31）的一端设有锚垫板Ⅰ（32）；所述的锚垫板Ⅰ（32）上设有螺旋筋Ⅰ（33）；所述的波纹管道Ⅰ（31）穿过螺旋筋Ⅰ（33）；所述的锚垫板Ⅰ（32）上设有压浆嘴（5），压浆嘴（5）穿过锚垫板Ⅰ（32）进入波纹管道Ⅰ（31）内；
所述的隔板Ⅱ（4）内设有与波纹管道Ⅰ（31）相对应的波纹管道Ⅱ（41）；所述的波纹管道Ⅱ（41）的一端设有锚垫板Ⅱ（42）；所述的锚垫板Ⅱ（42）上设有螺旋筋Ⅱ（43）；所述的波纹管道Ⅱ（41）穿过螺旋筋Ⅱ（43）；所述的锚垫板Ⅱ（42）上设有排气嘴（6），排气嘴（6）穿过锚垫板Ⅱ（42）进入波纹管道Ⅱ（41）内；
所述的隔板Ⅰ（3）和隔板Ⅱ（4）之间的连接面均设有结构胶（7）；所述的隔板Ⅰ（3）和隔板Ⅱ（4）之间设有与波纹管道Ⅰ（31）或波纹管道Ⅱ（41）数量相对应的预应力精轧螺纹钢（8）；预应力精轧螺纹钢（8）穿过锚垫板Ⅰ（32）、螺旋筋Ⅰ（33）、波纹管道Ⅰ（31）、波纹管道Ⅱ（41）、螺旋筋Ⅱ（43）和锚垫板Ⅱ（42）；所述的预应力精轧螺纹钢（8）两端设有相匹配的对拉螺母（9）；所述的对拉螺母（9）位于隔板Ⅰ（3）和隔板Ⅱ（4）的端面。
2.根据权利要求1所述的预制UHPC拱桥节段接头结构，其特征在于：所述的波纹管道Ⅰ（31）间距为15cm～40cm；所述的波纹管道Ⅱ（41）的间距为15cm～40cm。
3.根据权利要求1所述的预制UHPC拱桥节段接头结构，其特征在于：所述的结构胶（7）为硅酮结构胶。
4.根据权利要求1所述的预制UHPC拱桥节段接头结构，其特征在于：所述的隔板Ⅰ（3）上部设有若干凹形缺口；所述的隔板Ⅱ（4）设有与凹形缺口相匹配的凸块。
5.根据权利要求1所述的预制UHPC拱桥节段接头结构，其特征在于：所述的上拱肋（1）和下拱肋（2）均为箱型梁拱肋时，所述的箱型梁拱肋内角设置为倒平角；所述的箱型梁拱肋一侧设有人洞；所述的预应力精轧螺纹钢（8）穿过锚垫板Ⅰ（32）、螺旋筋Ⅰ（33）、波纹管道Ⅰ（31）、波纹管道Ⅱ（41）、螺旋筋Ⅱ（43）和锚垫板Ⅱ（42），并锚固于箱型梁拱肋的内部；所述的波纹管道Ⅰ（31）和波纹管道Ⅱ（41）距离箱型梁拱肋内壁为20cm。
6.根据权利要求1-5任一所述的预制UHPC拱桥节段接头结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）预制好UHPC拱桥的上拱肋（2）和下拱肋（1），且在上拱肋（2）和下拱肋（1）的对接端面分别浇筑有隔板Ⅱ（4）、隔板Ⅰ（3）；
2）在隔板Ⅰ（3）内埋设有波纹管道Ⅰ（31），间距为15cm～40cm；在隔板Ⅱ（41）内埋设有波纹管道Ⅱ（41），间距为15cm～40cm；隔板Ⅰ（3）和隔板Ⅱ（41）的对接面垂直于轴线且光滑平直，对接缝隙不大于截面高度的1/200，轴线偏差不大于1/100；
3）预制UHPC拱桥的上拱肋（2）和下拱肋（1）正式对接前，应先在预制场预拼装，将上拱肋（2）的隔板Ⅱ（4）的凸块置于下拱肋（1）的隔板Ⅰ（3）的凹形缺口上，确保接头对完整契合；
4）预制UHPC拱桥的上拱肋（2）和下拱肋（1）对接时，先安装好下拱肋（1），吊装上拱肋（2）至接面间距1m位置，配置和涂刷结构胶（7），然后继续吊装上拱肋（2），调整位置，通过凸块和凹形缺口实现精准对接；
5）对接后预应力精轧螺纹钢（8）穿过锚垫板Ⅰ（32）、螺旋筋Ⅰ（33）、波纹管道Ⅰ（31）、波纹管道Ⅱ（41）、螺旋筋Ⅱ（43）和锚垫板Ⅱ（42），预应力精轧螺纹钢（8）两端安装对拉螺母（9），对称张拉预应力；
6）预应力施加完成后，再通过压浆嘴（5）灌注水泥浆液，直至灌注饱满时排气嘴（6）冒浆，结构胶（7）在几小时后即可实现接头受力，24小时后完全凝固，接头强度完全达成，可展开下一道工序；
7）当预制的UHPC拱桥上拱肋（2）和下拱肋（1）均为箱型梁拱肋时，施工人员从人洞到箱型梁拱肋内将预应力精轧螺纹钢（8）穿过锚垫板Ⅰ（32）、螺旋筋Ⅰ（33）、波纹管道Ⅰ（31）、波纹管道Ⅱ（41）、螺旋筋Ⅱ（43）和锚垫板Ⅱ（42），预应力精轧螺纹钢（8）两端安装对拉螺母（9），对称张拉预应力。
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2021
- 2021-02-23 CN CN202110202217.0A patent/CN112761052B/zh active Active
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