CN114197287A - 一种uhpc-nc的组合结构以及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于结构工程领域，具体涉及一种UHPC‑NC的组合结构以及制作方法。本发明通过利用UHPC‑NC组合，充分发挥UHPC(1)高强度、高耐久性、高韧性、高密实度的特点以及NC(2)抗压强度高、价格低的优点，在制作时，首先浇筑双室空腔UHPC(1)外包层，同时放入连接钢筋(3)，再在双室空腔中浇筑NC(2)，该结构构造简单，制作方法简便。采用连接钢筋(3)连接UHPC(1)与双室NC(2)，加强了UHPC(1)与双室NC(2)之间的连接，有利于两种材料协同工作，改善结构的受力性能，保证UHPC‑NC组合结构的优良特性。
Description
技术领域
本发明属于结构工程领域，具体涉及一种UHPC-NC(Ultra-High PerformanceConcrete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)的组合结构以及制作方法。
背景技术
超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC)，是一种具有明确性能指标的水泥基结构工程材料，具有高强度、高耐久性、高韧性、高密实度的特点。加入了钢纤维(2％左右)的UHPC还具有了更好的变形性能，其在收缩徐变发展速率方面也远快于普通混凝土。
在桥梁结构中，UHPC已经被广泛应用于主梁结构、桥面结构以及旧桥加固等诸多方面。从目前的使用情况来看，制约UHPC桥梁结构发展的主要因素之一是其高昂的造价。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的部分功能性浪费。因此，许多研究者将普通混凝土，简称NC(Normal Concrete)结构中的抗拉构件、抗剪构件和连接构件等替换为UHPC材料，形成UHPC-NC的组合结构，既改善桥梁结构受力性能又降低桥梁造价，达到经济可观、适用、耐久的效果。但是，一般的组合结构往往直接将UHPC与NC进行叠加浇筑，或者是在两种材料之间加入工字型钢、剪力钉等进行连接，UHPC与NC两种材料的组合效果并不明显。还有一些组合结构则需要通过分层浇筑实现，浇筑步骤繁琐，浇筑周期较长，存在施工不方便的情况。因此，UHPC高强度、高耐久性以及高密实度的特点还是没有得到充分发挥。先浇筑外包的UHPC可以使得结构成型加快，同时也可以利用UHPC形成的空腔，作为NC浇筑的模板，简化浇筑步骤，缩短浇筑周期。
发明内容
本发明涉及一种UHPC-NC的组合结构，由外包UHPC、双室NC以及连接钢筋组成。双室NC与外包UHPC通过一排连接钢筋连接。本发明通过利用UHPC-NC组合，充分发挥UHPC高强度、高耐久性、高韧性、高密实度的特点以及NC抗压强度高、价格低的优点，在浇筑时，首先浇筑双室空腔UHPC外包层，同时放入连接钢筋，再在双室空腔中浇筑NC，该结构构造简单，施工方便。采用连接钢筋连接UHPC与双室NC，加强了UHPC与双室NC之间的连接，有利于两种材料协同工作，充分发挥UHPC-NC组合结构的优良特性，节约成本，改善了结构的受力特点，提高了结构的跨越性能。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种UHPC-NC的组合结构，由UHPC、双室NC以及连接钢筋组成。双室NC与UHPC通过一排连接钢筋连接。钢筋横向插入双室NC的长度不应小于钢筋直径的1/4，纵向间距不大于钢筋直径的10倍，且不应大于100mm，梁横截面的边缘与NC的混凝土保护层厚度不小于5cm。连接钢筋在浇筑前固定于组合结构中，外围的UHPC均一次性浇筑完成，最后利用成型的UHPC作为模板浇筑双室NC，解决了长期以来UHPC与NC之间粘接效果不佳、组合结构浇筑步骤繁琐的问题，同时也能更好地研究UHPC-NC组合结构的力学性能。
所述的一种UHPC-NC的组合结构，UHPC中是否掺入钢纤维根据工程实际情况选择。有实验结果表明，在UHPC中掺入一定比例的钢纤维可以提高材料的力学特性，达到更高的强度要求。
所述的一种UHPC-NC的组合结构，根据一般垂直加载受弯构件上压下拉的受力特点，为了充分发挥材料特性，合理地分配材料厚度，双室NC的下部UHPC厚度要大于或等于上部UHPC的厚度，下部UHPC的厚度为20～30cm，上部UHPC的厚度为10～20cm。
所述的一种UHPC-NC的组合结构，为了加强UHPC与NC之间的连接，双室NC之间通过一排钢筋连接，钢筋的长度为组合结构宽度的1/5～1/4，位于双室NC界面的中部。
所述的一种UHPC-NC的组合结构，为了受力均匀并且根据受弯构件中性轴附近应力特点，双室NC对称布置于结构中轴线两侧，单个宽度为结构宽度的1/4～1/3，高度为结构高度的1/2。
所述的一种UHPC-NC的组合结构，为了控制成本，达到较好的连接效果，钢筋直径为8～20mm，种类为光圆钢筋、带肋钢筋之中的一种。
一种UHPC-NC的组合结构以及制作方法，包括以下步骤：
A.根据待制作的UHPC-NC的组合结构尺寸，确定外包UHPC、双室NC和连接钢筋的具体尺寸；
B.选择合适的模板材料，可以是木模或钢模，制作双室空腔外包UHPC的模板；
C.为了放置双室空腔模板，需要在外包UHPC模板上设置垫块并固定；
D.在垫块上方放置双室空腔模板，在双室空腔模板中部插入连接钢筋并固定，完成后开始浇筑外包UHPC；
E.待外包UHPC凝结硬化后，拆除外包HUPC以及双室空腔模板，浇筑NC。
本发明具有以下有益效果：
本发明涉及一种UHPC-NC的组合结构以及制作方法，为了降低造价，将UHPC与NC的用量进行了合理的分配布置，减轻了结构的自重；为了保证UHPC与双室NC界面有更好的粘结作用，在双室NC之间布置了一排钢筋；布置下部UHPC层，充分发挥了材料抗拉性能较好的特性，减少了布筋，协助结构达到更好的受拉效果；中部UHPC-NC的组合结构，则充分利用了结构在中性轴附近的受力特点，避免了全部使用UHPC造价高昂的缺点，也充分发挥了NC抗压性能较好、价格较低的优点，使UHPC与NC两种材料协同作用，更好地发挥了受力性能，节约了成本；上部的UHPC层能充分发挥抗压性能，提高材料的利用率。先浇筑外包的UHPC可以使得结构成型加快，同时也可以利用UHPC形成的空腔，作为NC浇筑的模板，简化浇筑步骤，缩短浇筑周期。总体而言，达到了经济可观、适用、耐久的效果。
附图说明
图1是UHPC-NC的组合结构横截面剖面示意图；
图2是UHPC-NC的组合结构纵断面剖面示意图；
在附图中，1为UHPC；2为NC；3为钢筋。
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。
参阅附图，在本发明实例中，一种UHPC-NC的组合结构，由UHPC、双室NC以及连接钢筋组成。双室NC与UHPC通过一排连接钢筋连接。钢筋横向插入双室NC的长度不应小于钢筋直径的1/4，纵向间距不大于钢筋直径的10倍，且不应大于100mm，梁横截面的边缘与NC的混凝土保护层厚度不小于5cm。连接钢筋在浇筑前固定于组合结构中，外围的UHPC均一次性浇筑完成，最后利用成型的UHPC作为模板浇筑双室NC。
所述的一种UHPC-NC的组合结构，UHPC中是否掺入钢纤维根据工程实际情况选择。有实验结果表明，在UHPC中掺入一定比例的钢纤维可以提高材料的力学特性，达到更高的强度要求。本实例中掺入了2％的钢纤维，来加强UHPC的强度。
所述的一种UHPC-NC的组合结构，根据一般垂直加载受弯构件上压下拉的受力特点，为了充分发挥材料特性，合理地分配材料厚度，双室NC的下部UHPC厚度要大于或等于上部UHPC的厚度，下部UHPC的厚度为20～30cm，上部UHPC的厚度为10～20cm。
所述的一种UHPC-NC的组合结构，双室NC之间通过一排钢筋连接，钢筋的长度为组合结构宽度的1/5～1/4，位于双室NC界面的中部。
所述的一种UHPC-NC的组合结构，为了受力均匀并且根据受弯构件中性轴附近应力特点，双室NC对称布置于结构中轴线两侧，单个宽度为结构宽度的1/4～1/3，高度为结构高度的1/2。
所述的一种UHPC-NC的组合结构，为了控制成本，达到较好的连接效果，钢筋直径为8～20mm，种类为光圆钢筋、带肋钢筋之中的一种。
一种UHPC-NC的组合结构以及制作方法，包括以下步骤：
A.根据待制作的UHPC-NC的组合结构尺寸，确定外包UHPC、双室NC和连接钢筋的具体尺寸；
B.选择合适的模板材料，可以是木模或钢模，制作双室空腔外包UHPC的模板；
C.在外包UHPC模板上设置垫块并固定；
D.在垫块上方放置双室空腔模板，在双室空腔模板中部插入连接钢筋并固定，完成后开始浇筑外包UHPC；
E.待外包UHPC凝结硬化后，拆除外包HUPC以及双室空腔模板，浇筑NC。
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UHPC-NC的组合结构，其特征在于，由外包UHPC(1)、双室NC(2)以及连接钢筋(3)组成。双室NC(2)与外包UHPC(1)之间通过一排连接钢筋(3)连接。连接钢筋(3)横向插入双室NC(2)的长度不应小于钢筋(3)直径的1/4，纵向间距不大于连接钢筋(3)直径的10倍，且不应大于100mm，梁横截面的边缘与NC(2)的混凝土保护层厚度不小于5cm。
2.根据权利要求1所述的一种UHPC-NC的组合结构，其特征在于，所述双室NC(2)的下部UHPC(1)的厚度要大于或等于上部UHPC(1)的厚度，下部UHPC(1)的厚度为20～30cm，上部UHPC(1)的厚度为10～20cm。
3.根据权利要求1所述的一种UHPC-NC的组合结构，其特征在于，所述双室NC(2)之间通过一排连接钢筋(3)连接，连接钢筋(3)的长度为组合结构宽度的1/5～1/4，位于双室NC(2)界面的中部。
4.根据权利要求1所述的一种UHPC-NC的组合结构，其特征在于，所述双室NC(2)对称布置于结构中轴线两侧，单个宽度为结构总宽度的1/4～1/3，高度为结构高度的1/2。
5.根据权利要求1所述的一种UHPC-NC的组合结构，其特征在于，所述连接钢筋(3)直径为8～20mm，为光圆钢筋或带肋钢筋中的一种。
6.一种UHPC-NC的组合结构以及制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.确定外包UHPC(1)、双室NC(2)和连接钢筋(3)的具体尺寸；
B.制作双室空腔外包UHPC(1)的模板；
C.在外层模板上设置垫块；
D.在垫块上方放置双室空腔模板，在双室空腔模板中部插入连接钢筋(3)并固定，完成后开始浇筑外包UHPC(1)；
E.待外包UHPC(1)凝结硬化后，拆除外包HUPC(1)以及双室空腔模板，浇筑NC。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220318 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |