CN115125822A - 一种预应力uhpc-nc混合体系连续箱梁桥及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种预应力UHPC‑NC混合体系连续箱梁桥，包括UHPC‑NC组合箱梁节段、PC箱梁节段、以及在纵向采用全体外预应力或部分体外预应力的预应力体系，所述UHPC‑NC组合箱梁节段包括预制结构的UHPC底板和支撑于所述UHPC底板的现浇结构NC箱梁，所述UHPC‑NC组合箱梁节段位于支座墩顶区域，其长度为主跨长度的1/4~1/3，所述PC箱梁节段位于除UHPC‑NC组合箱梁节段以外的区域。本发明提供的在墩顶梁段采用UHPC‑NC组合结构，其余节段采用PC箱梁结构，受力良好、自重较轻，能有效遏制主跨下挠，同时又能重复利用承载力足够的旧桥墩桥台，技术要求低、经济性好。本发明还提供一种预应力UHPC‑NC混合体系连续箱梁桥的施工方法。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥及其施工方法。
背景技术
预应力混凝土（PC，Pre-stressed Concrete）连续箱梁桥具有抗扭刚度大、施工简便、经济性好等优点，在桥梁领域中得到了广泛的应用。但在桥梁服役过程中，连续梁墩顶梁段在负弯矩的作用下，主梁梁顶压应力小而梁底压应力大，而鉴于普通混凝土（NC）的收缩徐变效应明显，导致桥梁在墩顶区域梁段的徐变曲率大（梁顶变形小、梁底变形大），造成桥梁主跨过度下挠。因此，受限于NC本身的材料性能，传统PC连续箱梁桥在运营期间不可避免地出现主跨过度下挠。
超高性能混凝土（UHPC，Ultra-High Performance Concrete）是一种超高强度、超高韧性、高耐久性和体积稳定性良好的纤维增强水泥基复合材料。高温蒸养后的UHPC结构收缩几乎为零，其结构内部致密、孔隙率低，进而使得UHPC的徐变系数仅为普通混凝土的0.15~0.2。此外，UHPC的高力学性能和超高弹模能很好的适应桥梁工程材料的需求。若PC连续箱梁桥墩顶负弯矩梁段采用UHPC-NC组合结构（底板部分采用UHPC材料），UHPC低收缩低徐变的特性一定程度上能减小墩顶区域梁段的徐变曲率，进而避免桥梁主跨过度下挠。因此，当连续箱梁桥方案采用了轻质、高强的UHPC材料，上部结构整体质量较同等跨径传统PC连续梁桥要轻，对于部分因主跨过度下挠亟需重建的PC连续梁桥，建设单位可对既有墩台进行合理评估后采用该混合体系桥型，这不仅提高新桥的整体刚度，避免运营数年后出现主跨过度下挠，还能重复利用原有墩台，大幅降低重建方案成本。
现有技术中也有墩顶采用UHPC-NC结构的桥梁体系，但在实际重建桥型方案比选中，由于这类桥梁部分节段采用了全UHPC箱梁节段，导致上部结构造价大大提升，使得原有技术方案不具备竞争力。此外，UHPC箱梁节段的预制、运送、吊装对预制条件、运输路况和吊装设备等要求极高，绝大部分地区难以同时满足高技术和设备要求。因此，对于部分地区而言，无论从经济性方面考虑还是现实条件考虑，重建桥型不宜采用全UHPC箱梁节段。
现有技术中公开了一种预应力UHPC-NC 组合连续箱梁桥及其施工方法（中国专利申请CN114197321A），该桥型共包含3类梁段，分别为PC箱梁节段、UHPC-NC组合箱梁节段以及全UHPC箱梁节段，全UHPC箱梁节段结构轻质高强并可采用整体预制拼装的装配式施工方法，能大幅缩短工期，解决传统连续体系桥梁的下挠和开裂并能提升桥型适宜跨径，但是没有解决因过度下挠和梁体开裂而需拆除重建的连续体系桥梁的重建问题。
鉴于此，有必要提供一种新的桥梁结构解决上述技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥的施工方法，在墩顶梁段采用UHPC-NC组合结构，其余节段采用PC箱梁结构，受力良好、自重较轻，能有效遏制主跨下挠，同时又能重复利用承载力足够的旧桥墩桥台，技术要求低、经济性好。
为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥的施工方法，所述预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥包括UHPC-NC组合箱梁节段、PC箱梁节段、以及在纵向采用全体外预应力或部分体外预应力的预应力体系，所述UHPC-NC组合箱梁节段包括预制结构的UHPC底板和支撑于所述UHPC底板的现浇结构NC箱梁，所述UHPC-NC组合箱梁节段位于支座墩顶区域，其长度为主跨长度的1/4~1/3，所述PC箱梁节段位于除UHPC-NC组合箱梁节段以外的区域；
其施工方法包括如下步骤：
步骤S1，桩基和桥墩的施工；
步骤S2，预制UHPC-NC组合箱梁节段的UHPC底板；
步骤S3，在桥墩上安装墩顶UHPC-NC组合结构的UHPC底板，并在UHPC底板上方浇筑NC箱梁形成UHPC-NC组合箱梁节段，并对0#节段进行固结/临时固结和进行预应力钢束张拉；
步骤S4，安装1#节段的UHPC预制底板，先对拼接面涂抹环氧树脂胶并进行底板临时预应力张拉，以保证预制结构环氧树脂胶的充分粘结；再浇筑1#节段的NC箱梁，同时调整底板临时预应力，避免UHPC预制底板局部应力过大；最后完成相应的主梁预应力钢束张拉，并拆除底板临时预应力；
步骤S5，按照拼装UHPC底板、张拉临时预应力→悬臂浇筑NC箱梁、调整临时预应力→张拉主梁预应力钢束、拆除临时预应力的顺序，在已施工完成的节段两侧对称施工UHPC-NC箱梁结构；
步骤S6，完成UHPC-NC组合节段施工之后，悬臂浇筑PC箱梁节段和满堂支架浇筑边跨PC箱梁节段，并完成相应预应力束的张拉，直至边跨和中跨合拢；当0#节段为临时固结时，中跨合拢前，拆除0#节段的临时固结；
步骤S7，完成连续箱梁桥的附属工程及桥面铺装。
本发明还提供一种预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，由所述施工方法施工得到。
进一步地，所述NC箱梁包括第一顶板、第一腹板、第一底板及第一横隔板，所述NC箱梁的第一顶板及第一腹板均为平板构件，所述NC箱梁的第一底板为矮肋板构件，所述NC箱梁的第一横隔板由第一顶板加劲肋、第一腹板加劲肋、第一底板加劲肋中的至少一种方式组成；
所述UHPC底板为矮肋板构件，所述NC箱梁置于所述UHPC底板上，所述UHPC底板与NC箱梁的第一底板通过UHPC底板预留钢筋连接成整体，且预留钢筋沿顺桥向和横桥向并列排布。
进一步地，所述UHPC底板为平板加纵肋组成的矮肋板构件，其中平板厚度为0.12m~1.50m，纵肋高度为0.10m~0.50m，纵肋上缘宽度为0.10m~0.30m，纵肋下缘宽度为0.12m~0.32m，相邻纵肋中心间距为0.30m~1.50m；
所述NC箱梁的第一顶板、第一腹板、第一底板及第一横隔板均为厚型构件，其中第一顶板厚0.25m~1.50m，第一腹板厚0.40m~2.50m，第一底板厚0.28m~2.50m，第一横隔板厚1.50m~4.00m。
进一步地，所述PC箱梁节段包括第二顶板、第二底板、第二腹板及第二横隔板，所述第二顶板的厚度为0.25m～1.50m，第二腹板厚度为0.40m～2.50m，第二横隔板厚度为1.50m～4.00m，第二底板厚度为0.50m～4.00m。
进一步地，所述UHPC-NC组合箱梁节段和PC箱梁节段之间设置有刚度过渡段，所述刚度过渡段为UHPC-NC组合结构，其包括过渡段NC箱梁和过渡段UHPC底板，所述过渡段NC箱梁包括第三顶板、第三腹板及第三底板，所述过渡段NC箱梁的第三顶板及第三腹板均为平板构件，所述过渡段NC箱梁的第三底板为矮肋板构件；所述过渡段NC箱梁的第三顶板、第三腹板及第三底板均为厚型构件，其中第三顶板厚0.25m~1.50m，第三腹板厚0.40m~2.50m，第三底板厚0.28m~2.50m；
所述过渡段UHPC底板为平板加纵肋组成的矮肋板构件，其中平板厚度为0.12m~1.50m，纵肋高度为0.10m~0.50m，纵肋上缘宽度为0.10m~0.30m，纵肋下缘宽度为0.12m~0.32m，相邻纵肋中心间距为0.30m~1.50m。
进一步地，所述刚度过渡段第三顶板、第三腹板两端的厚度分别与相邻的UHPC-NC组合箱梁节段和PC箱梁节段的结构厚度对应相同；所述刚度过渡段第三底板两端的总厚度分别与相邻的UHPC-NC组合箱梁节段中底板总厚度和PC箱梁节段底板厚度相同，且过渡段UHPC底板厚度由UHPC-NC组合箱梁节段向PC箱梁节段逐渐变薄。
进一步地，所述预应力体系包括设置于所述UHPC-NC组合箱梁节段和PC箱梁节段的体内预应力结构和体外预应力结构，所述体内预应力结构和体外预应力结构的锚固、转向均位于对应的横隔板处。
进一步地，所述预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥为连续刚构桥桥型或连续梁桥桥型。
进一步地，所述预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥应用于重建桥型。
与现有技术相比，本发明提供的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，有益效果在于：
一、本发明提供的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，在墩顶区域节段采用UHPC-NC组合结构，其余节段采用PC箱梁结构，基于UHPC轻质、高强和低收缩徐变的特点，可大幅减小箱梁板件厚度、降低上部结构重量、提高结构长期刚度，大幅降低桥梁结构徐变和收缩，能从根源上避免桥梁主跨过度下挠。
二、本发明提供的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，预制结构均采用UHPC材料，可以实现预制结构的轻型化，使上部结构的预制、运输、安装更容易，这符合快速施工桥梁的理念；同时，墩顶区域节段采用预制和现浇相结合的方法，可以降低吊装设备要求，减小施工风险；其余节段采用现浇PC箱梁结构，采用悬臂浇筑方式，技术要求和设备要求较低。
三、本发明提供的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，自重较轻，对于部分因主跨过度下挠亟需重建的PC连续梁桥，建设单位可对既有墩台进行合理评估后采用该混合体系桥型，这不仅提高新桥的整体刚度，避免运营数年后出现主跨过度下挠，还能重复利用原有墩台，大幅降低重建方案成本。因此，本发明的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥是一种极具竞争力的重建桥型方案。
四、相较于现有技术（中国专利申请CN114197321A），本发明是针对因过度下挠和梁体开裂而需拆除重建的连续体系桥梁，在评估其既有桥墩具有足够承载力的前提下，提出的新型混合体系连续梁桥。该桥型共包含两类箱梁节段，分别为PC箱梁节段和UHPC-NC箱梁节段，并未采用全UHPC箱梁节段，一方面，重建桥型没有提升跨径的需求，而与同等跨径的传统PC箱梁桥相比，由于引入了UHPC-NC箱梁节段，本发明的桥型能提升梁体刚度和减少桥梁上部结构的重量，在一定程度上不仅能满足重建桥型的需求，还具有竞争力的经济性；另一方面，全UHPC箱梁节段的预制、运输和吊装对制造工艺、运输路况和吊装设备等要求极高，对于绝大部分需重建桥梁的地区，难以同时满足高技术、良好路况条件和设备要求。因此，对于绝大部分地区而言，无论从经济性方面考虑还是从现实需求出发，重建桥型方案不宜采用全UHPC箱梁节段和以及其预制拼装的装配式施工方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥实施例1的结构示意图；
图2为本发明预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥的预应力束结构示意图；
图3为本发明预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥中墩顶UHPC-NC组合箱梁节段的结构示意图；
图4为本发明预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥中1/2墩顶区域UHPC-NC组合箱梁节段的结构示意图；
图5为本发明预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥中UHPC-NC组合箱梁节段预应力布置示意图；
图6 为本发明预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥中PC箱梁节段的结构示意图；
图7 为本发明中墩顶UHPC-NC箱梁节段与PC箱梁节段、刚度过渡段的结构示意图；
图8为本发明中刚度过渡段的结构示意图；
图9为图1中A-A处的剖视结构示意图；
图10为图1中B-B处的剖视结构示意图；
图11为图10中的A部放大图；
图12为图11中的C-C剖面结构示意图；
图13为本发明预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥实施例2的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应该被视为在本文中具体公开。
实施例1
请结合参阅图1-图12，本实施例的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥为连续梁桥桥型，跨径布置为60m+110m+60m，其包括桥墩1、UHPC-NC组合箱梁节段2、PC箱梁节段3及预应力体系4；UHPC-NC组合箱梁节段2设置于墩顶梁段，其长度为主跨长度的1/4~1/3，PC箱梁节段3设置于除UHPC-NC组合结构以外的区域，预应力体系4在箱梁纵向采用体外预应力和体内预应力混合应力体系。本实施例中，UHPC的弯曲抗拉强度在20MPa以上，抗压强度在120MPa以上。
UHPC-NC组合箱梁节段2包括UHPC底板21和支撑于UHPC底板21的NC箱梁22，NC箱梁22包括第一顶板221、第一腹板222、第一底板223及第一横隔板224，且NC箱梁的第一顶板221及第一腹板222均为平板构件，NC箱梁22的第一底板223为矮肋板构件，NC箱梁的第一横隔板224由第一顶板221加劲肋、第一腹板222加劲肋、第一底板223加劲肋中的至少一种方式组成。
本实施例中，UHPC底板21为矮肋板构件，NC箱梁22置于UHPC底板21上。具体的，UHPC底板21为预制板，NC箱梁22为现浇结构，UHPC底板21与NC箱梁22的第一底板223通过UHPC底板预留钢筋连接成整体，且预留钢筋沿顺桥向和横桥向并列排布。
本实施例中，UHPC底板21为平板加纵肋组成的矮肋板构件，其中平板厚度为0.12m~1.50m，纵肋高度为0.10m~0.50m，纵肋上缘宽度为0.10m~0.30m，纵肋下缘宽度为0.12m~0.32m，相邻纵肋中心间距为0.30m~1.50m。墩顶预制UHPC底板21采用该种结构尺寸既能作为现浇NC结构的底模板，又能确保施工中的刚度和稳定性。
NC箱梁22的第一顶板221、第一腹板222、第一底板223及第一横隔板224均为厚型构件，其中第一顶板221厚0.25m~1.50m，第一腹板222厚0.40m~2.50m，第一底板223厚0.28m~2.50m，第一横隔板224厚1.50m~4.00m。采用该结构尺寸，可以减少墩顶NC结构的应力，降低开裂风险；UHPC-NC组合箱梁节段2底部为UHPC带肋底板，上部为现浇NC节段；通过UHPC带肋底板预留钢筋连接成整体，预留钢筋沿顺桥向和横桥向并列排布，可以确保UHPC与NC之间共同受力。
本实施例中，PC箱梁节段3包括第二顶板31、第二底板32、第二腹板33及第二横隔板34，第二顶板的厚度为0.25m~1.50m，第二腹板厚度为0.40m~2.50m，第二横隔板厚度为1.50m~4.00m，第二底板厚度为0.28m~2.50m。
本实施例中，预应力体系4包括设于UHPC-NC组合箱梁节段2和PC箱梁节段3的体外预应力束41和体内预应力束42。体内预应力束42埋置于第一顶板221和顶板的加劲肋中；体外预应力束41穿过第一横隔板224之间，通过体外束齿块43锚固。体外束齿块43嵌固于第一横隔板224之间并与第二腹板33内壁固结。进一步的，在该节段内还设置有预应力束转向块44，体外预应力束41通过预应力束转向块44转向，可以抵抗体外预应力束41转向产生的径向力。预应力束转向块44嵌固于第一腹板222侧板，且其中一个面与箱梁内壁固结。
本实施例中，为了提高结构的稳定性，在UHPC-NC组合箱梁节段2和PC箱梁节段3之间设置有刚度过渡段6。其中，刚度过渡段6为UHPC-NC组合箱梁节段，其包括过渡段NC箱梁61和过渡段UHPC底板62，其中过渡段NC箱梁包括第三顶板611、第三腹板612、第三底板613，过渡段NC箱梁的第三顶板611及第三腹板612均为平板构件，过渡段NC箱梁的第三底板613为矮肋板构件。过渡段NC箱梁的第三顶板611、第三腹板612、第三底板613均为厚型构件，其中第三顶板611厚0.25m~1.50m，第三腹板612厚0.40m~2.50m，第三底板613厚0.28m~2.50m。
刚度过渡段UHPC底板62为平板加纵肋组成的矮肋板构件，其中平板厚度为0.12m~1.50m，纵肋高度为0.10m~0.50m，纵肋上缘宽度为0.10m~0.30m，纵肋下缘宽度为0.12m~0.32m，相邻纵肋中心间距为0.30m~1.50m。
刚度过渡段6的第三顶板、第三腹板两端的厚度分别与相邻的UHPC-NC组合箱梁节段和PC箱梁节段的结构厚度对应相同；第三底板两端的总厚度分别与相邻的UHPC-NC组合箱梁节段中底板总厚度和PC箱梁节段底板厚度相同，且过渡段UHPC底板厚度由UHPC-NC组合箱梁节段向PC箱梁节段逐渐变薄。具体的，刚度过渡段6靠近UHPC-NC组合箱梁节段一端的底板厚度与UHPC-NC组合箱梁节段中的UHPC底板和NC底板的总厚度相同，靠近PC箱梁节段3一端的底板厚度与PC箱梁节段3的底板厚度一致。
本实施例中，墩顶梁段UHPC-NC组合箱梁节段2的UHPC底板21两端均设置有剪力键5，其结构为榫槽/榫头；榫头嵌套在榫槽内实现相邻两节段的榫接。为了提高相邻两UHPC底板的连接牢固性，在其端面设置多个榫卯结构。剪力键是节段之间传递剪力的主要构件，采用榫卯结构可以增大节段之间的抗剪承载力。应用本实施例的UHPC底板拼装时，节段之间涂抹胶粘剂，形成胶接缝。
本实施例的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，施工方法包括如下步骤：
步骤S1，桩基和桥墩的施工；
步骤S2，在梁厂预制UHPC-NC组合箱梁节段的UHPC底板；
步骤S3，在桥墩上安装墩顶UHPC-NC组合结构的UHPC底板，并在UHPC底板上方浇筑NC箱梁形成UHPC-NC组合箱梁节段，并对0#节段进行临时固结和进行预应力钢束张拉；
步骤S4，安装1#节段的UHPC预制底板，先对拼接面涂抹环氧树脂胶并进行底板临时预应力张拉，以保证预制结构环氧树脂胶的充分粘结；再浇筑1#节段的NC箱梁，同时调整底板临时预应力，避免UHPC预制底板局部应力过大；最后完成相应的主梁预应力钢束张拉，并拆除底板临时预应力；
步骤S5，按照拼装UHPC底板、张拉临时预应力→悬臂浇筑NC箱梁、调整临时预应力→张拉主梁预应力钢束、拆除临时预应力的顺序，在已施工完成的节段两侧对称施工UHPC-NC箱梁结构；
步骤S6，完成UHPC-NC组合节段施工之后，悬臂浇筑PC箱梁节段和满堂支架浇筑边跨PC箱梁节段，并完成相应预应力束的张拉，直至边跨和中跨合拢；中跨合拢前，拆除0#节段的临时固结；
步骤S7，完成连续箱梁桥的附属工程及桥面铺装。
实施例2
请结合参阅图13，为本发明预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥实施例2的结构示意图。本实施例的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥为连续刚构桥，跨径布置为60m+110m+60m，其包括桥墩1、UHPC-NC组合箱梁节段2、PC箱梁节段3、预应力体系（未标号），UHPC-NC组合箱梁节段2设置于墩顶部分梁段，其余节段采用PC箱梁节段3，预应力体系在箱梁纵向采用体外预应力和体内预应力混合应力体系。本实施例中，UHPC的弯曲抗拉强度在20MPa以上，抗压强度在120MPa以上。
与实施例1不同的是，本实施例的连续箱梁桥为连续刚构桥，其墩顶与0#节段固结，其他结构与实施例1相同，在此不做赘述。
本实施例的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，施工方法包括如下步骤：
步骤S1，桩基和桥墩的施工；
步骤S2，在梁厂预制UHPC-NC组合箱梁节段的UHPC底板；
步骤S3，在桥墩上安装墩顶UHPC-NC组合结构的UHPC底板，并在UHPC底板上方浇筑NC箱梁形成UHPC-NC组合箱梁节段，并对0#节段进行固结和进行预应力钢束张拉；
步骤S4，安装1#节段的UHPC预制底板，先对拼接面涂抹环氧树脂胶并进行底板临时预应力张拉，以保证预制结构环氧树脂胶的充分粘结；再浇筑1#节段的NC箱梁，同时调整底板临时预应力，避免UHPC预制底板局部应力过大；最后完成相应的主梁预应力钢束张拉，并拆除底板临时预应力；
步骤S5，按照拼装UHPC底板、张拉临时预应力→悬臂浇筑NC箱梁、调整临时预应力→张拉主梁预应力钢束、拆除临时预应力的顺序，在已施工完成的节段两侧对称施工UHPC-NC箱梁结构；
步骤S6，完成UHPC-NC组合节段施工之后，悬臂浇筑PC箱梁节段和满堂支架浇筑边跨PC箱梁节段，并完成相应预应力束的张拉，直至边跨和中跨合拢；
步骤S7，完成连续箱梁桥的附属工程及桥面铺装。
本发明的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，可用于为重建桥型。在桥梁重建前，应先评估原有墩台桩基的承载力，确认其满足要求后对旧桥上部结构进行拆除。采用UHPC-NC组合箱梁节段和PC箱梁节段混合体系连续箱梁桥，不仅提高新桥的整体刚度，避免运营数年后出现主跨过度下挠，还能重复利用原有墩台，大幅降低重建方案成本。因此，本发明的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥是一种极具竞争力的重建桥型方案。
与现有技术相比，本发明提供的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，有益效果在于：
一、本发明提供的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，在墩顶区域节段采用UHPC-NC组合结构，其余节段采用PC箱梁结构，基于UHPC轻质、高强和低收缩徐变的特点，可大幅减小箱梁板件厚度、降低上部结构重量、提高结构长期刚度，大幅降低桥梁结构徐变和收缩，能从根源上避免桥梁主跨过度下挠。
二、本发明提供的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，预制结构均采用UHPC材料，可以实现预制结构的轻型化，使上部结构的预制、运输、安装更容易，这符合快速施工桥梁的理念；同时，墩顶区域节段采用预制和现浇相结合的方法，可以降低吊装设备要求，减小施工风险；其余节段采用现浇PC箱梁结构，采用悬臂浇筑方式，技术要求和设备要求较低。
三、本发明提供的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，自重较轻，对于部分因主跨过度下挠亟需重建的PC连续梁桥，建设单位可对既有墩台进行合理评估后采用该混合体系桥型，这不仅提高新桥的整体刚度，避免运营数年后出现主跨过度下挠，还能重复利用原有墩台，大幅降低重建方案成本。因此，本发明的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥是一种极具竞争力的重建桥型方案。
四、相较于现有技术（中国专利申请CN114197321A），本发明是针对因过度下挠和梁体开裂而需拆除重建的连续体系桥梁，在评估其既有桥墩具有足够承载力的前提下，提出的新型混合体系连续梁桥。该桥型共包含两类箱梁节段，分别为PC箱梁节段和UHPC-NC箱梁节段，并未采用全UHPC箱梁节段，一方面，重建桥型没有提升跨径的需求，而与同等跨径的传统PC箱梁桥相比，由于引入了UHPC-NC箱梁节段，本发明的桥型能提升梁体刚度和减少桥梁上部结构的重量，在一定程度上不仅能满足重建桥型的需求，还具有竞争力的经济性；另一方面，全UHPC箱梁节段的预制、运输和吊装对制造工艺、运输路况和吊装设备等要求极高，对于绝大部分需重建桥梁的地区，难以同时满足高技术、良好路况条件和设备要求。因此，对于绝大部分地区而言，无论从经济性方面考虑还是从现实需求出发，重建桥型方案不宜采用全UHPC箱梁节段和以及其预制拼装的装配式施工方法。
以上对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥的施工方法，其特征在于，所述预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥包括UHPC-NC组合箱梁节段、PC箱梁节段、以及在纵向采用全体外预应力或部分体外预应力的预应力体系，所述UHPC-NC组合箱梁节段包括预制结构的UHPC底板和支撑于所述UHPC底板的现浇结构NC箱梁，所述UHPC-NC组合箱梁节段位于支座墩顶区域，其长度为主跨长度的1/4~1/3，所述PC箱梁节段位于除UHPC-NC组合箱梁节段以外的区域；
其施工方法包括如下步骤：
步骤S1，桩基和桥墩的施工；
步骤S2，预制UHPC-NC组合箱梁节段的UHPC底板；
步骤S3，在桥墩上安装墩顶UHPC-NC组合结构的UHPC底板，并在UHPC底板上方浇筑NC箱梁形成UHPC-NC组合箱梁节段，并对0#节段进行固结/临时固结和进行预应力钢束张拉；
步骤S4，安装1#节段的UHPC预制底板，先对拼接面涂抹环氧树脂胶并进行底板临时预应力张拉，以保证预制结构环氧树脂胶的充分粘结；再浇筑1#节段的NC箱梁，同时调整底板临时预应力，避免UHPC预制底板局部应力过大；最后完成相应的主梁预应力钢束张拉，并拆除底板临时预应力；
步骤S5，按照拼装UHPC底板、张拉临时预应力→悬臂浇筑NC箱梁、调整临时预应力→张拉主梁预应力钢束、拆除临时预应力的顺序，在已施工完成的节段两侧对称施工UHPC-NC箱梁结构；
步骤S6，完成UHPC-NC组合节段施工之后，悬臂浇筑PC箱梁节段和满堂支架浇筑边跨PC箱梁节段，并完成相应预应力束的张拉，直至边跨和中跨合拢；当0#节段为临时固结时，中跨合拢前，拆除0#节段的临时固结；
步骤S7，完成连续箱梁桥的附属工程及桥面铺装。
2.一种预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，其特征在于，由权利要求1所述的施工方法施工得到。
3.根据权利要求2所述的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，其特征在于，所述NC箱梁包括第一顶板、第一腹板、第一底板及第一横隔板，所述NC箱梁的第一顶板及第一腹板均为平板构件，所述NC箱梁的第一底板为矮肋板构件，所述NC箱梁的第一横隔板由第一顶板加劲肋、第一腹板加劲肋、第一底板加劲肋中的至少一种方式组成；
所述UHPC底板为矮肋板构件，所述NC箱梁置于所述UHPC底板上，所述UHPC底板与NC箱梁的第一底板通过UHPC底板预留钢筋连接成整体，且预留钢筋沿顺桥向和横桥向并列排布。
4.根据权利要求3所述的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，其特征在于，所述UHPC底板为平板加纵肋组成的矮肋板构件，其中平板厚度为0.12m~1.50m，纵肋高度为0.10m~0.50m，纵肋上缘宽度为0.10m~0.30m，纵肋下缘宽度为0.12m~0.32m，相邻纵肋中心间距为0.30m~1.50m；
所述NC箱梁的第一顶板、第一腹板、第一底板及第一横隔板均为厚型构件，其中第一顶板厚0.25m~1.50m，第一腹板厚0.40m~2.50m，第一底板厚0.28m~2.50m，第一横隔板厚1.50m~4.00m。
5.根据权利要求2所述的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，其特征在于，所述PC箱梁节段包括第二顶板、第二底板、第二腹板及第二横隔板，所述第二顶板的厚度为0.25m～1.50m，第二腹板厚度为0.40m～2.50m，第二横隔板厚度为1.50m～4.00m，第二底板厚度为0.50m～4.00m。
6.根据权利要求2所述的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，其特征在于，所述UHPC-NC组合箱梁节段和PC箱梁节段之间设置有刚度过渡段，所述刚度过渡段为UHPC-NC组合结构，其包括过渡段NC箱梁和过渡段UHPC底板，所述过渡段NC箱梁包括第三顶板、第三腹板及第三底板，所述过渡段NC箱梁的第三顶板及第三腹板均为平板构件，所述过渡段NC箱梁的第三底板为矮肋板构件；所述过渡段NC箱梁的第三顶板、第三腹板及第三底板均为厚型构件，其中第三顶板厚0.25m~1.50m，第三腹板厚0.40m~2.50m，第三底板厚0.28m~2.50m ；
所述过渡段UHPC底板为平板加纵肋组成的矮肋板构件，其中平板厚度为0.12m~1.50m，纵肋高度为0.10m~0.50m，纵肋上缘宽度为0.10m~0.30m，纵肋下缘宽度为0.12m~0.32m，相邻纵肋中心间距为0.30m~1.50m。
7.根据权利要求6所述的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，其特征在于，所述刚度过渡段第三顶板、第三腹板两端的厚度分别与相邻的UHPC-NC组合箱梁节段和PC箱梁节段的结构厚度对应相同；所述刚度过渡段第三底板两端的总厚度分别与相邻的UHPC-NC组合箱梁节段中底板总厚度和PC箱梁节段底板厚度相同，且过渡段UHPC底板厚度由UHPC-NC组合箱梁节段向PC箱梁节段逐渐变薄。
8.根据权利要求2所述的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，其特征在于，所述预应力体系包括设置于所述UHPC-NC组合箱梁节段和PC箱梁节段的体内预应力结构和体外预应力结构，所述体内预应力结构和体外预应力结构的锚固、转向均位于对应的横隔板处。
9.根据权利要求2所述的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，其特征在于，所述预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥为连续刚构桥桥型或连续梁桥桥型。
10.根据权利要求2-9中任一项所述的预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥，其特征在于，所述预应力UHPC-NC混合体系连续箱梁桥应用于重建桥型。
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| CN202211078537.0A CN115125822A (zh) | 2022-09-05 | 2022-09-05 | 一种预应力uhpc-nc混合体系连续箱梁桥及其施工方法 |
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