CN112921786A - 一种采用工字钢加强uhpc-nc界面粘结的结构及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于结构工程领域，具体涉及一种采用工字钢加强UHPC‑NC界面粘结的结构及使用方法。其特征在于选择优质高强度低合金轻型钢材原材料轧制成工字钢(1)。在浇筑UHPC‑NC叠合梁时，先浇筑20cm～30cm厚的UHPC(2)，倒入一半UHPC(2)抹平后将工字钢有翼缘一边水平地放在UHPC(2)上，工字钢(1)截面宽度为叠合梁宽度的1/3～1/2，然后倒入剩下部分的UHPC(2)完成UHPC(2)的浇筑，待UHPC(2)完全凝固后再浇筑上部的NC(3)形成叠合梁，最后进行UHPC‑NC叠合梁的养护。本发明通过浇筑两种不同材料混凝土内放入工字钢(1)的方法，提高了UHPC‑NC界面的粘结强度，有利于UHPC‑NC叠合梁两种材料的协同工作，充分发挥UHPC‑NC叠合梁的优良特性。

Description

一种采用工字钢加强UHPC-NC界面粘结的结构及使用方法

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种采用工字钢加强UHPC-NC(Ultra-High Performance Concrete与Normal Concrete，Ultra-High Performance Concrete，即超高性能混凝土，简称：UHPC，Normal Concrete，即普通混凝土，简称：NC)界面粘结的结构及使用方法。

背景技术

超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra-High Performance Concrete)，也称作活性粉末混凝土(RPC，Reactive Powder Concrete)，是过去三十年中最具创新性的水泥基工程材料，实现工程材料性能的大跨越。UHPC所谓的超高是指超高的耐久性和超高的力学性能，使用UHPC可以有效的减小结构自重，在具有相同的抗弯能力的前提下，UHPC的结构自重仅为普通混凝土自重的1/3～1/2，几乎与钢结构相近。掺钢纤维的UHPC具有较高的抗拉强度和极好的韧性，这样就可以避免抗剪刚筋的使用，从而可以在设计中采用更薄更新颖的截面形式，用于桥梁工程中的梁体结构。

目前，UHPC已经在一些实际工程中应用，由于其高昂的价格，在结构工程技术领域全部使用UHPC会很不经济，而且其超高的力学性能无法全部利用使得UHPC部分功能性浪费。因此，在结构工程技术领域内普遍采用UHPC与NC叠合的方式，这样既能充分发挥UHPC较高的抗拉性能，避免抗剪刚筋的使用，又能充分利用NC较高的抗压性能，达到经济可观、适用、耐久的效果。

在实际工程中，为了使UHPC-NC接触界面有效粘结，工程师普遍采用在连接面凿毛、切槽等方法进行处理。此类方法会使UHPC产生微裂缝，且无法保证UHPC-NC界面具有足够的粘结强度，当UHPC-NC叠合梁承受较大荷载时，结合面易造成剪切破坏。

发明内容

本发明涉及一种采用工字钢加强UHPC-NC界面粘结的结构及使用方法，其特征在于选择优质高强度低合金轻型钢材原材料轧制成工字钢，与下部20cm～30cm厚的UHPC、上部NC共同构成叠合梁，工字钢截面宽度为叠合梁宽度的1/3～1/2，位于UHPC-NC叠合梁内部。本发明通过浇筑两种不同材料混凝土内放入工字钢的方法，提高了UHPC-NC界面的粘结强度，有利于UHPC-NC叠合梁两种材料的协同工作，充分发挥UHPC-NC叠合梁的优良特性。解决了目前处理UHPC-NC界面的粘结不够的问题，同时也能更好的研究UHPC-NC叠合梁的力学性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：选择优质高强度低合金轻型钢材原材料轧制成工字钢，与下部20cm～30cm厚的UHPC、上部NC共同构成叠合梁，工字钢截面宽度为叠合梁宽度的1/3～1/2，位于UHPC-NC叠合梁内部。

所述的一种采用工字钢加强UHPC-NC界面粘结的结构，工字钢选择优质高强度低合金轻型钢材原材料轧制而成。

所述的一种采用工字钢加强UHPC-NC界面粘结的结构，工字钢翼缘和腹板的厚度均为2cm～3cm。

所述的一种采用工字钢加强UHPC-NC界面粘结的结构，工字钢截面高度为梁高的1/2，为了使工字钢的翼缘位于两种梁的中部。

所述的一种采用工字钢加强UHPC-NC界面粘结的结构，工字钢截面宽度为叠合梁宽度的1/3～1/2，长度较叠合梁小15cm～20cm。

一种采用工字钢加强UHPC-NC界面粘结的结构使用方法，包括以下步骤：

A.根据制作的UHPC-NC叠合梁的长度确定工字钢的长度；

B.设置模板，先浇筑20cm～30cm厚的UHPC，倒入一半UHPC抹平后将工字钢有翼缘一边水平地放在UHPC上；

C.倒入剩下部分的UHPC完成UHPC的浇筑，待UHPC完全凝固后再浇筑上部的NC形成叠合梁；

D.对UHPC-NC叠合梁进行养护。

本发明具有以下有益效果：

本发明涉及一种采用工字钢加强UHPC-NC界面粘结的结构及使用方法，为保证UHPC-NC界面的有效粘结，目前采用在连接面凿毛、切槽等处理方式，这种方式造成UHPC产生微裂缝，亦无法保证做够的UHPC-NC界面粘结强度，当UHPC-NC叠合梁承受较大荷载时，易造成结合面产生剪切破坏。本发明通过浇筑两种不同材料的混凝土内放入工字钢的方法，改变了过往的粘结方式，也没有破坏原有混凝土结构。由于工字钢和混凝土浇筑在一起，能很好的与混凝土连接共同工作。解决了目前处理UHPC-NC界面的粘结不够的问题。同时也能更好的研究UHPC-NC叠合梁的力学性能。

附图说明

图1是使用工字钢连接方式浇筑的UHPC-NC叠合梁立面剖面示意图；

图2是使用工字钢连接方式浇筑的UHPC-NC叠合梁横截面剖面示意图。

在附图中，1为工字钢；2为UHPC；3为NC。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更深刻的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

请参阅附图1～附图2，本发明实例中，一种采用工字钢加强UHPC-NC界面粘结的结构及使用方法，选择优质高强度低合金轻型钢材原材料轧制成工字钢1，工字钢1截面宽度为叠合梁宽度的1/3～1/2，长度较叠合梁小15cm～20cm，翼缘和腹板厚度设定在2cm～3cm，截面高度为梁高的1/2，为了使工字钢1的翼缘位于两种梁的中部，工字钢1各向边缘距梁边缘的混凝土保护层厚度不小于5cm。

在浇筑UHPC-NC叠合梁时，先浇筑20cm～30cm厚的UHPC2，倒入一半UHPC2抹平后将工字钢1有翼缘一边水平地放在UHPC2上，工字钢1截面宽度为叠合梁宽度的1/3～1/2，然后倒入剩下部分的UHPC2完成UHPC2的浇筑，待UHPC2完全凝固后再浇筑上部的NC3形成叠合梁，最后进行UHPC-NC叠合梁的养护。

凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种采用工字钢加强UHPC-NC界面粘结的结构，其特征在于选择优质高强度低合金轻型钢材原材料轧制成工字钢(1)，与下部20cm～30cm厚的UHPC(2)、上部NC(3)共同构成叠合梁，工字钢(1)截面宽度为叠合梁宽度的1/3～1/2，位于UHPC-NC叠合梁内部。

2.根据权利要求1所述的一种采用工字钢加强UHPC-NC界面粘结的结构，其特征在于，工字钢(1)选择优质高强度低合金轻型钢材原材料轧制而成。

3.根据权利要求1所述的一种采用工字钢加强UHPC-NC界面粘结的结构，其特征在于，工字钢(1)翼缘和腹板的厚度均为2cm～3cm。

4.根据权利要求1所述的一种采用工字钢加强UHPC-NC界面粘结的结构，其特征在于，工字钢(1)截面高度为梁高的1/2，为了使工字钢(1)的翼缘位于两种梁的中部。

5.根据权利要求1所述的一种采用工字钢加强UHPC-NC界面粘结的结构，其特征在于，工字钢(1)截面宽度为叠合梁宽度的1/3～1/2，长度较叠合梁小15cm～20cm。

6.一种采用工字钢加强UHPC-NC界面粘结的结构使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.根据制作的UHPC-NC叠合梁的长度确定工字钢(1)的长度；

B.设置模板，先浇筑20cm～30cm厚的UHPC(2)，倒入一半UHPC(2)抹平后将工字钢(1)有翼缘一边水平地放在UHPC(2)上；

C.倒入剩下部分的UHPC(2)完成UHPC(2)的浇筑，待UHPC(2)完全凝固后再浇筑上部的NC(3)形成叠合梁；

D.对UHPC-NC叠合梁进行养护。

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