CN114232460A - 预制节段式uhpc的t型梁拼接缝及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种预制节段式UHPC的T型梁拼接缝，包括从上到下设置的上翼缘、腹板和下翼缘，所述腹板的两侧对称设置有两个肋板，肋板的外侧分别与上翼缘和腹板及下翼缘连接，还包括配合连接的剪力键单元和凹槽单元，剪力键单元设置在T型梁一侧，凹槽单元设置在T型梁另一侧，还设有多个预应力钢筋，多个预应力钢筋分别位于上翼缘和下翼缘的中间位置。本发明大幅提高了拼接缝处抗剪切能力，同时拼接时操作更方便，施工效率高。

Description

预制节段式UHPC的T型梁拼接缝及其施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，尤其是涉及一种预制节段式UHPC的T型梁拼接缝及其施工方法。

背景技术

超高性能混凝土（UHPC）是一种具有超高强度、韧性和耐久性的水泥基复合材料。使用UHPC建造桥梁，可以使桥梁上部结构的自重大大降低，不仅大幅度地提高了桥梁的跨度，而且有效地解决了传统混凝土桥梁易开裂和主梁挠度过大等问题。此外，UHPC材料良好的耐久性可以减少桥梁维护的次数，具有长远的经济效益。

预制节段式桥梁即上部结构由预制节段拼装连接成为整体的桥梁。其拼装过程是首先将梁体按纵向分割成若干节段在工厂预制，再运至施工现场利用安装设备逐段拼装而成。预制节段式桥梁具有施工难度低、施工周期短、确保浇筑质量、拼装方法多样和节能环保等优点，因此在桥梁工程中得到广泛的应用。考虑到UHPC桥梁的跨度大，施工难度高，而且UHPC对养护条件要求较高，因此采用预制节段的施工方式非常合适。由于预制节段式桥梁是由若干节段拼接而成，因此桥梁整体的力学性能受桥梁拼接缝的力学性能影响很大，接缝的主要作用是能够有效地传递两个相邻节段之间的剪力，因此对于预制节段式UHPC梁需要设计出可靠的接缝形式。

中国专利文献CN 105019350 A记载了一种预制 T 型梁及用其建造连续梁桥的方法，该结构对于连接筋的数量和长度要求多，对于材料的需求较大，同时在拼接缝时不方便处理，施工效率较低，使用存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明提供了一种预制节段式UHPC的T型梁拼接缝及其施工方法，在减少连接筋数量的前提下，能保证T梁的性能，同时能大幅度提高拼接缝的抗剪能力，保证预制拼装UHPC梁整体的结构性能，且在UHPC梁拼接的过程整体施工更方便，对位更加精准，提高整体的施工效率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种预制节段式UHPC的T型梁拼接缝，包括从上到下设置的上翼缘、腹板和下翼缘，所述腹板的两侧对称设置有两个肋板，肋板的外侧分别与上翼缘和腹板及下翼缘连接，还包括配合连接的剪力键单元和凹槽单元，剪力键单元设置在T型梁一侧，凹槽单元设置在T型梁另一侧，还设有多个预应力钢筋，多个预应力钢筋分别位于上翼缘和下翼缘的中间位置。

优选的方案中，所述剪力键单元包括第一剪力键、第二剪力键和第三剪力键，第一剪力键位于上翼缘一侧，第二剪力键位于第一剪力键同侧的腹板上，第三剪力键位于第一剪力键同侧的两个肋板上，所述凹槽单元包括第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽，第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽分别与第一剪力键和第二剪力键及第三剪力键相配合。

优选的方案中，所述第二剪力键的数量为3~4个，第三剪力键的数量不小于第二剪力键的数量。

优选的方案中，所述第二剪力键和第三剪力键的竖向布置范围不小于腹板的高度的90%，第二剪力键和第三剪力键的横向宽度为腹板宽度的75%，第二剪力键和第三剪力键之间的间距不小于第二剪力键高度的50%，第一剪力键对称设置在上翼缘上。

优选的方案中，所述第一剪力键、第二剪力键和第三剪力键沿桥向的截面为梯形，第一剪力键、第二剪力键和第三剪力键的侧面分别设置有倾角。

优选的方案中，所述剪力键单元还包括第四剪力键，第四剪力键沿对角设置在同侧的两个的肋板上，凹槽单元还包括第四凹槽，第四凹槽位置和第四剪力键相对应，第四凹槽的外形和第四剪力键相匹配。

优选的方案中，所述第四剪力键沿桥向的截面为圆形，第四剪力键远离肋板的一侧设有拔模角，第四剪力键的高度分别大于第一剪力键、第二剪力键和第三剪力键。

优选的方案中，所述第一剪力键、第二剪力键和第三剪力键上设有第一通孔，第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽上设有第二通孔，第二通孔贯穿腹板和肋板并向两侧延伸，第一通孔和第二通孔的外形相配合，连接件分别穿设在第一通孔和第二通孔内。

优选的方案中，所述第一剪力键、第二剪力键和第三剪力键的高度范围为50~100mm，侧面倾角范围为25~40°。

优选的方案中，包括以下步骤：

S1、工厂预制T型梁拼接节段同时浇筑接缝；

S2、对剪力键单元采用覆盖物进行全覆盖并进行保湿养护；

S3、待UHPC终凝后，拆除剪力键的覆盖物后进行高温高湿养护；

S4、在T梁拼接前，对剪力键单元和凹槽单元进行清洁处理，并涂抹环氧胶；

S5、节段拼接完成后，施加临时预应力保证接缝密贴。

本发明的有益效果为：通过在腹板处设置肋板，增加了拼接时的接触面积，同时利用肋板进行导向定位，方便拼接，并分别在上翼缘、腹板、肋板、下翼缘上设置剪力键，保证了拼接缝的抗剪能力，尤其是通过肋板上剪力键能加快拼接的效率，且利用连接件牢固的将剪力键和凹槽刚性连接，整体的抗剪能力大幅提升，保证了UHPC梁整体的结构性能，在并不需要大幅改变原本UHPC的T梁的结构的前提下，提高了施工效率，保证了拼接的精度高，连接性能更好，具有良好的经济价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明的整体结构示意图状态一；

图2是本发明的整体结构示意图状态二；

图3是本发明的正视示意图；

图4是本发明的后视示意图；

图5是本发明的拼接整体示意图。

图中：上翼缘1；腹板2；肋板3；下翼缘4；剪力键单元5；第一剪力键501；第二剪力键502；第三剪力键503；第四剪力键504；第一通孔505；预应力钢筋6；凹槽单元7；第一凹槽701；第二凹槽702；第三凹槽703；第四凹槽704；第二通孔705；连接件8；钢筋组件9。

具体实施方式

如图1-5中，一种预制节段式UHPC的T型梁拼接缝，包括从上到下设置的上翼缘1、腹板2和下翼缘4，所述腹板2的两侧对称设置有两个肋板3，肋板3的外侧分别与上翼缘1和腹板2及下翼缘4连接，还包括配合连接的剪力键单元5和凹槽单元7，剪力键单元5设置在T型梁一侧，凹槽单元7设置在T型梁另一侧，还设有多个预应力钢筋6，多个预应力钢筋6分别位于上翼缘1和下翼缘4的中间位置。由此结构，以使得预应力钢筋6保证整体的结构强度，同时在拼接缝时，相对于传统的T型梁，在腹板2的两侧设置肋板3，保证了两个T型梁拼接时具有较大的接触面积，从而在拼接时，粘贴结合面积更大，连接更牢固，剪力键单元5和凹槽单元7相互配合，形成的整体刚性更强，具有更好的抗剪切强度。

优选的方案中，所述剪力键单元5包括第一剪力键501、第二剪力键502和第三剪力键503，第一剪力键501位于上翼缘1一侧，第二剪力键502位于第一剪力键501同侧的腹板2上，第三剪力键503位于第一剪力键501同侧的两个肋板3上，所述凹槽单元7包括第一凹槽701、第二凹槽702和第三凹槽703，第一凹槽701、第二凹槽702和第三凹槽703分别与第一剪力键501和第二剪力键502及第三剪力键503相配合。由此结构，以使得第一剪力键501、第二剪力键502和第三剪力键503分别在拼接缝的不同位置进行连接，拼接形成的整体结合性能更好。

优选的方案中，所述第二剪力键502的数量为3~ 4个，第三剪力键503的数量不小于第二剪力键502的数量。由此结构，第二剪力键502主要用于承受与传递相邻节段间的剪力，第三剪力键503主要用于承受与传递相邻节段间的剪力，保证了整体的承载能力强，同时节约材料。

优选的方案中，所述第二剪力键502和第三剪力键503的竖向布置范围不小于腹板2的高度的90%，第二剪力键502和第三剪力键503的横向宽度为腹板2宽度的75%，第二剪力键502和第三剪力键503之间的间距不小于第二剪力键502高度的50%，第一剪力键501对称设置在上翼缘1上。由此结构，以使得整体承载能力强，第一剪力键501主要用于协助相邻节段间的拼接定位，同时所有的剪力键的布置形式均为均匀布置，受力更加均衡稳定。

优选的方案中，所述第一剪力键501、第二剪力键502和第三剪力键503沿桥向的截面为梯形，第一剪力键501、第二剪力键502和第三剪力键503的侧面分别设置有倾角。由此结构，以使得在相邻节段拼接时，倾角辅助嵌合，具有导向的作用，且接触的面积更充分。

优选的方案中，所述剪力键单元5还包括第四剪力键504，第四剪力键504沿对角设置在同侧的两个的肋板3上，凹槽单元7还包括第四凹槽704，第四凹槽704位置和第四剪力键504相对应，第四凹槽704的外形和第四剪力键504相匹配。在肋板3上还均匀设置有多个安装孔，在相邻节段安装过程中，当两个节段靠近时，可以在两侧的安装孔内插入小于安装孔内径的笔直杆件，起到初步就位和瞄准的作用，当第四剪力键504逐渐接触并伸入到第四凹槽704的过程中，在另外的安装孔内插入钢筋组件9，此时钢筋组件9辅助导向第四剪力键504的安装，同时限位，待相邻节段微调并完全贴合后，此时将钢件组件9锁止，保证贴合充分连接牢固，由此结构，以使得第四剪力键504能够最先接触节段，同时第四剪力键504自身具有导向和定位的作用，沿对角设置的两个第四剪力键504能将拼接节段精准的对接，同时两个第四剪力键504为其他剪力键的拼接提供定位基准，保证了拼接的准确和方便。

优选的方案中，所述第四剪力键504沿桥向的截面为圆形，第四剪力键504远离肋板3的一侧设有拔模角，第四剪力键504的高度分别大于第一剪力键501、第二剪力键502和第三剪力键503。由此结构，以使得第四剪力键504提供导向基准的同时，自身具有较大的接触表面积，保证了后续粘合的牢固。

优选的方案中，所述第一剪力键501、第二剪力键502和第三剪力键503上设有第一通孔505，第一凹槽701、第二凹槽702和第三凹槽703上设有第二通孔705，第二通孔705贯穿腹板2和肋板3并向两侧延伸，第一通孔505和第二通孔705的外形相配合，连接件8分别穿设在第一通孔505和第二通孔705内。由此结构，以使得在相邻节段拼接时，第一通孔505不但起到了环氧胶流动排出的作用，同时通过连接件8，连接件8从一端插入后将内部的环氧胶从另一端排出的过程中，对连接件8自身外壁也有涂覆的作用，且可以将相邻的阶段通过彼此的剪力键和凹槽进行刚性连接，不同的剪力键之间也形成了刚性连接，受力更均衡，整体拼接效果更好，质量更高。

优选的方案中，所述第一剪力键501、第二剪力键502和第三剪力键503的高度范围为50~100mm，侧面倾角范围为25~40°。

优选的方案中，包括以下步骤：

S1、工厂预制T型梁拼接节段同时浇筑接缝；

S2、对剪力键单元采用覆盖物进行全覆盖并进行保湿养护；

S3、待UHPC终凝后，拆除剪力键的覆盖物后进行高温高湿养护；

S4、在T梁拼接前，对剪力键单元和凹槽单元进行清洁处理，并涂抹环氧胶；

S5、节段拼接完成后，施加临时预应力保证接缝密贴。

在预制时，预制现场温度控制在10℃~25℃，且浇筑模板采用钢模板，浇筑完成后增加接缝处超高性能混凝土基体内的钢纤维体积分数，但不超过4%，然后立即用保鲜膜将剪力键单元块完全覆盖进行保湿养护，待UHPC终凝后，拆除模板和保鲜膜进行高温高湿养护，养护温度不低于70℃，养护湿度不低于90%，养护时间不少于72h；在T型梁节段拼接前，对凹槽单元7的接缝截面和剪力键单元5表面进行清洁处理，在凹槽单元7的角部刻制四条浅的出胶槽，然后将环氧胶涂抹于凹槽单元7中，胶层厚度为1～2mm，节段拼接完成后，施加临时预应力保证接缝保持密贴。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预制节段式UHPC的T型梁拼接缝，包括从上到下设置的上翼缘（1）、腹板（2）和下翼缘（4），其特征是：所述腹板（2）的两侧对称设置有两个肋板（3），肋板（3）的外侧分别与上翼缘（1）和腹板（2）及下翼缘（4）连接，还包括配合连接的剪力键单元（5）和凹槽单元（7），剪力键单元（5）设置在T型梁一侧，凹槽单元（7）设置在T型梁另一侧，还设有多个预应力钢筋（6），多个预应力钢筋（6）分别位于上翼缘（1）和下翼缘（4）的中间位置。

2.根据权利要求1所述一种预制节段式UHPC的T型梁拼接缝，其特征是：所述剪力键单元（5）包括第一剪力键（501）、第二剪力键（502）和第三剪力键（503），第一剪力键（501）位于上翼缘（1）一侧，第二剪力键（502）位于第一剪力键（501）同侧的腹板（2）上，第三剪力键（503）位于第一剪力键（501）同侧的两个肋板（3）上，所述凹槽单元（7）包括第一凹槽（701）、第二凹槽（702）和第三凹槽（703），第一凹槽（701）、第二凹槽（702）和第三凹槽（703）分别与第一剪力键（501）和第二剪力键（502）及第三剪力键（503）相配合。

3.根据权利要求2所述一种预制节段式UHPC的T型梁拼接缝，其特征是：所述第二剪力键（502）的数量为3~ 4个，第三剪力键（503）的数量不小于第二剪力键（502）的数量。

4.根据权利要求2所述一种预制节段式UHPC的T型梁拼接缝，其特征是：所述第二剪力键（502）和第三剪力键（503）的竖向布置范围不小于腹板（2）的高度的90%，第二剪力键（502）和第三剪力键（503）的横向宽度为腹板（2）宽度的75%，第二剪力键（502）和第三剪力键（503）之间的间距不小于第二剪力键（502）高度的50%，第一剪力键（501）对称设置在上翼缘（1）上。

5.根据权利要求4所述一种预制节段式UHPC的T型梁拼接缝，其特征是：所述第一剪力键（501）、第二剪力键（502）和第三剪力键（503）沿桥向的截面为梯形，第一剪力键（501）、第二剪力键（502）和第三剪力键（503）的侧面分别设置有倾角。

6.根据权利要求2所述一种预制节段式UHPC的T型梁拼接缝，其特征是：所述剪力键单元（5）还包括第四剪力键（504），第四剪力键（504）沿对角设置在同侧的两个的肋板（3）上，凹槽单元（7）还包括第四凹槽（704），第四凹槽（704）位置和第四剪力键（504）相对应，第四凹槽（704）的外形和第四剪力键（504）相匹配。

7.根据权利要求6所述一种预制节段式UHPC的T型梁拼接缝，其特征是：所述第四剪力键（504）沿桥向的截面为圆形，第四剪力键（504）远离肋板（3）的一侧设有拔模角，第四剪力键（504）的高度分别大于第一剪力键（501）、第二剪力键（502）和第三剪力键（503）。

8.根据权利要求2所述一种预制节段式UHPC的T型梁拼接缝，其特征是：所述第一剪力键（501）、第二剪力键（502）和第三剪力键（503）上设有第一通孔（505），第一凹槽（701）、第二凹槽（702）和第三凹槽（703）上设有第二通孔（705），第二通孔（705）贯穿腹板（2）和肋板（3）并向两侧延伸，第一通孔（505）和第二通孔（705）的外形相配合，连接件（8）分别穿设在第一通孔（505）和第二通孔（705）内。

9.根据权利要求5所述一种预制节段式UHPC的T型梁拼接缝，其特征是：所述第一剪力键（501）、第二剪力键（502）和第三剪力键（503）的高度范围为50~100mm，侧面倾角范围为25~40°。

10.根据权利要求1-9任一项所述一种预制节段式UHPC的T型梁拼接缝的施工方法，其特征是：包括以下步骤：

S1、工厂预制T型梁拼接节段同时浇筑接缝；

S2、对剪力键单元采用覆盖物进行全覆盖并进行保湿养护；

S3、待UHPC终凝后，拆除剪力键的覆盖物后进行高温高湿养护；

S4、在T梁拼接前，对剪力键单元和凹槽单元进行清洁处理，并涂抹环氧胶；

S5、节段拼接完成后，施加临时预应力保证接缝密贴。

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