CN113062202A - 一种钢-碱激发uhpc组合结构、预制碱激发uhpc板及连接件 - Google Patents

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Abstract

一种钢‑碱激发UHPC组合结构、预制碱激发UHPC板及连接件，一种钢‑碱激发UHPC组合结构包括钢梁和覆盖在钢梁上的预制碱激发超高性能混凝土板，钢梁与预制碱激发超高性能混凝土板之间通过预埋在混凝土板中的剪力连接件连接；所述预制碱激发UHPC板由碱激发超高性能混凝土制成。该结构不仅受力合理，强度高，刚度大，施工可操作性强，进一步使构件各组成部分实现可拆卸循环使用，而且由碱激发材料代替硅酸盐水泥的凝胶材料，能有效的利用工业副产品矿渣，并且可以极大地减少在整个生产和施工过程中的碳排放和对环境的污染，符合绿色低碳循环发展的理念。

Description

一种钢-碱激发UHPC组合结构、预制碱激发UHPC板及连接件
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种钢-碱激发UHPC组合结构、预制碱激发UHPC板及连接件。
背景技术
钢-混凝土组合梁作为新型结构，主要由混凝土翼板、钢梁和连接两种材料的剪力连接件组合而成，充分利用了钢结构和混凝土结构的优点，与传统的混凝土结构和钢结构相比，具有更高的技术优势和经济效益。焊钉是钢-混组合结构桥梁中最常用的剪力连接件，在焊接的过程中会使构件产生焊接残余应力，对结构承载力、稳定性以及疲劳性能等产生不利影响，而且目前钢混组合结构在损坏之后难于替换，严重影响了桥梁的寿命和周期性能。
超高性能混凝土(UHPC)是以水泥、矿物掺合料、粒径小于1mm的细骨料、高效减水剂和细微钢纤维形成的一种超高耐久性和超高力学性能等优异性能的水泥基结构材料，与普通混凝土相比，UHPC最大的优势在于其高韧性和优异的耐久性，且抗压强度及抗拉强度均比普通混凝土要高出很多，在此基础上，由碱激发材料代替硅酸盐水泥的凝胶材料，其能有效的利用工业副产品矿渣，且工业生产简单、能耗小、自然资源消耗少、排放二氧化碳量少（约为普通硅酸盐水泥排放量10%），可以极大地减少在整个生产和施工过程中对环境的污染。
在此基础上，为推进绿色发展，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系，解决钢混组合结构拆卸困难的问题，将碱激发超高性能混凝土合理地结合到现有的组合结构中，由此提出一种钢-碱激发UHPC组合结构、预制碱激发UHPC板及连接件。
发明内容
为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种钢-碱激发UHPC组合结构、预制碱激发UHPC板及连接件，该结构不仅受力合理，强度高，刚度大，有效避免钢混组合结构系病害的产生，施工可操作性强，易于工厂批量生产，避免现场浇筑时养护不到位造成混凝土损伤，而且可以解决现有钢-混组合结构使用寿命低的问题，进一步使构件各组成部分实现可拆卸循环使用，从而更加适于实用，具有产业上的利用价值。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
一种钢-碱激发UHPC组合结构，包括钢梁和覆盖在钢梁上的预制碱激发超高性能混凝土板，所述钢梁与预制碱激发超高性能混凝土板之间通过预埋在混凝土板中的剪力连接件连接。
进一步的，所述预制碱激发UHPC板由碱激发超高性能混凝土制成，所述碱激发超高性能混凝土由矿渣、硅灰、粉煤灰、石英砂、硅酸钠、氢氧化钠、水、钢纤维组成，其各个组分的质量份如下：矿渣697.6份、硅灰130.8份、粉煤灰43.6份、石英砂1168.5份、硅酸钠174.4份、氢氧化钠29.7份、水132.5份、钢纤维78份。
所述碱激发超高性能混凝土中的钢纤维为镀铜微丝钢纤维，长度12-15mm，直径为0.20-0.22mm，抗拉强度大于2850 MPa，具有高强、抗拉、抗磨、抗裂、抗弯、抗拆、抗冲击等性能。
进一步的，所述钢梁的上翼缘板的两侧分别开设长圆孔以供所述高强螺栓穿设，圆孔的个数和间距与钢梁的跨度和宽度有关。
进一步的，剪力连接件由三部分组成，包括保证螺栓穿入所述预制碱激发UHPC板内部长度的定位螺母、发挥剪力连接作用的高强螺栓以及预制碱激发UHPC板与钢梁连接固定用的安装螺母。
进一步的，预制碱激发UHPC板与钢梁之间是可拆卸式连接。
进一步的，所述预制碱激发超高性能混凝土板在预制厂完成浇筑工作，所述剪力连接件在铺设模板时完成定位工作，在浇筑时实现与混凝土成为整体。
一种钢-碱激发UHPC组合结构的组装，包括如下步骤：
将符合要求的所有部件运至拼装厂后，做好防护措施与护理工作，首先将钢梁放置于胎座处，并在钢梁上翼缘板合适位置进行开孔；
高强螺栓与定位螺母连接，保证螺栓穿入所述碱激发超高性能混凝土板内部长度，将上述高强螺栓在预制场的混凝土模板定位安装完成后，进行所述碱激发UHPC混凝土板的浇筑；
分别将上述处理后的钢梁与预制碱激发UHPC混凝土板分别运输至施工现场，将以上完成的碱激发UHPC混凝土板通过安装螺母与钢梁进行连接固定，高强螺栓与钢梁标准孔之间的空隙填充环氧树脂，完成拼装操作。
试件受损或达到生命周期后，拧下钢梁上翼缘板底部的安装螺母，实现钢梁与碱激发UHPC板的分离，便于对钢梁或混凝土板进行修补或更换。
采用上述技术方案，能够得到以下技术效果：
1．本发明结构简单，安装方便，且采用工厂预制拼装，无需现场定位钻孔，制作简单，装配便捷，在预制时预留了足够的操作空间，便于现场操作与施工。
2．发明一种钢-碱激发UHPC组合结构，具有刚度大、耐久性好、抗疲劳性能好、而且施工方便，易于拆卸、维修、更换和安装，适宜工厂化施工等优点，可延长结构的实用年限，有利于资源节约和环境保护，符合绿色低碳循环发展的要求。
附图说明
图1为一种钢-碱激发UHPC组合结构拼装完成的结构示意图；
图2 为本发明组合梁连接位置局部放大图；
图3 为一种钢-碱激发UHPC组合结构局部断面图；
图4 为预制碱激发UHPC板侧视图；
图5 为一种钢-碱激发UHPC组合结构正透视图；
其中：1-预制碱激发UHPC板、2-钢梁、3-高强螺栓、4-定位螺母、5-安装螺母。
具体实施方式
为更近一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的钢-碱激发UHPC组合结构，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
参照图1-图5，一种钢-碱激发UHPC组合结构，包括钢梁2和覆盖在钢梁上的预制碱激发超高性能混凝土板1，所述钢梁与预制碱激发超高性能混凝土板之间通过预埋在混凝土板中的剪力连接件连接。
进一步的，所述钢梁2的上翼缘板的两侧分别开设长圆孔以供所述高强螺栓3穿设，圆孔的个数和间距与钢梁的跨度和宽度有关。
进一步的，所述连接钢梁2与预制碱激发UHPC板1的剪力连接件由三部分组成，剪力连接件包括保证高强螺栓3穿入所述预制碱激发UHPC板1内部长度的定位螺母4、发挥剪力连接作用的高强螺栓3以及预制碱激发UHPC板1与钢梁2连接固定用的安装螺母5。
进一步的，所述预制碱激发UHPC板由碱激发超高性能混凝土制成。
特别的，所述碱激发超性能混凝土，由矿渣、硅灰、粉煤灰、石英砂、硅酸钠、氢氧化钠、水、钢纤维组成，其各个组分的质量分数如下：矿渣697.6份、硅灰130.8份、粉煤灰43.6份、石英砂1168.5份、硅酸钠174.4份、氢氧化钠29.7份、水132.5份、钢纤维78份。
进一步的，所述预制碱激发UHPC板1在预制厂完成浇筑工作，所述剪力连接件在铺设模板时完成定位工作，在浇筑时实现与混凝土成为整体。
一种碱激发UHPC组合结构完成组装，包括如下步骤：
将符合要求的所有部件运至拼装厂后，做好防护措施与护理工作，首先将钢梁2放置于胎座处，并在钢梁上翼缘板合适位置进行开孔；
高强螺栓3与定位螺母4连接，保证高强螺栓3穿入所述预制碱激发UHPC板1内部长度，将上述高强螺栓3在预制场的混凝土模板定位安装完成后，进行所述预制碱激发UHPC板1的浇筑；
分别将上述处理后的钢梁2与预制碱激发UHPC板1分别运输至施工现场，将以上完成的预制碱激发UHPC板1通过安装螺母5与钢梁2进行连接固定，高强螺栓3与钢梁2标准孔之间的空隙填充环氧树脂，完成拼装操作。
本发明的一种钢-碱激发UHPC组合结构，具有刚度大、耐久性好、抗疲劳性能好、而且施工方便，易于拆卸、维修、更换和安装，适宜工厂化施工等优点，可延长结构的实用年限，由碱激发材料代替硅酸盐水泥的凝胶材料，其能有效的利用工业副产品矿渣，且工业生产简单、能耗小、自然资源消耗少、二氧化碳量排放少，有利于资源节约和环境保护，符合绿色低碳循环发展的要求。

Claims (4)

1.一种钢-碱激发UHPC组合结构，其特征在于，包括钢梁和覆盖在钢梁上的预制碱激发UHPC板，所述钢梁与预制碱激发UHPC板之间通过预埋在混凝土板中的剪力连接件连接。
2.如权利要求1所述的预制碱激发UHPC板，其特征在于，所述预制碱激发UHPC板由碱激发超高性能混凝土制成，所述碱激发超高性能混凝土由矿渣、硅灰、粉煤灰、石英砂、硅酸钠、氢氧化钠、水、钢纤维组成，其各个组分的质量份如下：矿渣697.6份、硅灰130.8份、粉煤灰43.6份、石英砂1168.5份、硅酸钠174.4份、氢氧化钠29.7份、水132.5份、钢纤维78份。
3.如权利要求1所述的剪力连接件，其特征在于，由三部分组成，包括保证螺栓穿入所述预制碱激发UHPC板内部长度的定位螺母、发挥剪力连接作用的高强螺栓以及预制碱激发UHPC板与钢梁连接固定用的安装螺母。
4.如权利要求1所述的一种钢-碱激发UHPC组合结构，其特征在于，预制碱激发UHPC板与钢梁之间是可拆卸式连接。
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