CN116065476A - 一种免模板超大规模uhpc-csw-nc组合盖梁及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免模板超大规模UHPC‑CSW‑NC组合盖梁结构及施工方法，包括具有内腔的UHPC‑CSW预制组合外壳，组合外壳内沿其长度方向分布有多个中横隔板，中横隔板与组合外壳之间、相邻的两个中横隔板之间均固定有内支撑架，组合外壳的四周、组合外壳的顶板处、中横隔板的两侧均设置有波形钢腹板，中横隔板的两个波形钢腹板之间浇筑有UHPC，中横隔板设置在桥墩的上方。其施工方法包括如下步骤：工厂内无模板安装CSW，浇筑UHPC、形成组合外壳，之后张拉第一组的预应力束；然后运输和吊装，浇筑内腔普通混凝土。与现有技术相比，本发明的盖梁免模板施工、对现场环境无影响，结构抗弯、抗剪承载能力高，组合外壳自重较轻，钢框架制作简单，施工速度快。

Description

一种免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，尤其是涉及一种免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁及施工方法。

背景技术

预制拼装理念已经深入桥梁建设领域，预制拼装结构具有外形美观、质量好、对交通及环境适应性好、大幅度缩短施工工期、混凝土收缩和徐变效应小、线型易于控制、行车条件好、安全、环保等明显优势。

随着高架桥桥下交通需求的增大，大悬臂盖梁结构得到了愈来愈多的应用。大悬臂普通混凝土盖梁由于梁体巨大、自重过大，采用预制吊装施工的难度较大，运输不便、吊装困难，因此大悬臂普通混凝土盖梁多采取现场浇筑施工或分段预制施工。现场浇筑施工需要支架安装、立模、浇筑、养护等工序，施工步骤繁琐且周期长，且对盖梁梁下的空间占用时间长、对周边环境负面影响大；分段预制作业量小、工期短、交通影响小，但仍需设置支架支撑分段盖梁，对现场有一定负面影响。由于分段处理，结合部位长期耐久性受到影响，结构整体性不强。

因此，如何在盖梁建设过程中发挥预制拼装结构的优势，降低现场措施耗能，减少现场施工工程量，提高施工速度，成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁及施工方法，用以解决现有的盖梁施工现场措施耗能多、施工速度不快、效率低的问题。

本发明提供一种免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁，包括具有内腔的由UHPC预制的组合外壳，所述组合外壳内沿其长度方向分布有多个中横隔板，所述中横隔板与组合外壳之间、相邻的两个所述中横隔板之间均固定有内支撑架，所述组合外壳的两侧，组合外壳的两端、组合外壳的顶板处、中横隔板的两侧均设置有波形钢腹板，所述中横隔板的两个波形钢腹板之间浇筑有UHPC，所述组合外壳的顶板上预留有浇筑孔和透气孔，所述内支撑架包括横向柱和斜撑柱，两个所述横向柱上下设置，所述斜撑柱的端部与上部的横向柱的端部固定，两个所述斜撑柱呈V字型分布，所述横向柱和斜撑柱均与组合外壳固定，所述组合外壳的内腔浇筑有普通混凝土，所述中横隔板设置在桥墩的上方。

优选的，所述顶板的UHPC的厚度为6-10cm，所述底板的UHPC厚度为12-15cm；所述组合外壳的UHPC的抗压强度为120-150MPa、抗拉强度为7-9MPa。

优选的，所述组合外壳的两侧采用CSW作为腹板，所述组合外壳的两侧的CSW由厚度为12-20mm钢板制作而成。

优选的，所述顶板、组合外壳的两端、中横隔板的UHPC均采用CSW作为模板，所述顶板、组合外壳的两端、中横隔板的CSW的厚度为2～4mm。

优选的，所述组合外壳的两端的外壁设有平钢板。

优选的，所述横向柱和斜撑柱均为角钢或T型钢。

优选的，下部的所述横向柱的两端通过纵向角钢固定在组合外壳上，上部的所述横向柱通过纵向角钢与斜撑柱以及组合外壳固定。

优选的，所述组合外壳的顶板和底板均布置有多个第一剪力钉。

优选的，所述组合外壳的内部设置有2组或3组预应力束。

本发明还提供了一种免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁的施工方法，包括如上述所述的免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁，还包括如下步骤：

采用角钢或T型钢制作内支撑架；

将顶板、底板、平钢板、波形钢腹板与内支撑架一起固定，形成钢框架，浇筑UHPC形成组合外壳，然后在组合外壳的内部绑扎钢筋；

张拉第一组预应力束；将所述组合外壳运输至桥位现场，然后吊装到桥墩的墩顶；

在所述组合外壳的内腔内浇筑普通混凝土；

在盖梁上吊装主梁，再张拉第二组预应力束。

优选的，在浇筑UHPC形成组合外壳之前，在各CSW板件上预埋第一剪力钉或者第二剪力钉。

优选的，所述钢筋分布在组合外壳的内腔的底部。

优选的，在组合外壳的内腔中浇筑普通混凝土的过程为：先在组合外壳的中部浇筑普通混凝土，然后从组合外壳的中间向组合外壳的两端对称浇筑。

与现有技术相比，本发明的盖梁免模板施工、对现场影响小、耐久性能良好，使用寿命长，强度高、韧性大，抗弯承载能力高，性能价格比高，组合外壳自重较轻，钢框架制作简单，施工速度快。具体的效果为：

1.组合外壳充分利用了UHPC抗压强度高，波形钢腹板质轻、抗剪屈服强度高的特点，且充分利用波形钢腹板高强、自架立的特点，不仅充当外模、而且作为结构的一部分来使用，从而取消模板或大量减少模板的使用，最大幅度减少施工现场的工作量，极大地方便施工。同时，内腔普通混凝土以UHPC+CSW制成的组合外壳为模板进行浇筑，极大地减少了现场工序和土地占用，大大减少了对社会环境的不利影响。

2.组合外壳内采用中横隔板加内支撑架进行布置，结构简单，施工容易。组合外壳的波形钢腹板大幅提高了盖梁的抗剪强度。而内支撑架，一方面提高结构的抗扭刚度并起到固定预应力束的作用，防止张拉第一层预应力束及浇筑混凝土过程中组合外壳发生失稳，另一方面减少组合外壳外缘拉应力和侧向变形，等间距分布的内支撑架能够有效避免局部失稳破坏，其次，制作简单，能够有效的提高施工速度。中横隔板的设置，加强了盖梁受力点的结构强度。组合外壳的波形钢腹板、中横隔板的波形钢腹板与内支撑架结合形成的框架，能进一步提高盖梁的抗扭刚度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明的结构示意图；

图2为本发明的部分结构示意图；

图3为图2中沿A-A线的剖视示意图；

图4为图2中沿B-B线的剖视示意图；

图5为本发明的预应力束的结构示意图；

图6为本发明的立体图。

附图标记：

1.组合外壳，11.顶板，12.底板，13.平钢板，111.浇筑孔，112.透气孔，2.中横隔板，3.内支撑架，31.横向柱，32.斜撑柱，33.纵向角钢，41.第一波形钢腹板，42.第二波形钢腹板，5.第一剪力钉，6.预应力束，7.普通混凝土，8.桥墩，9.第二剪力钉。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照附图2-4，本实施例提供了一种免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁，包括具有内腔的UHPC预制组合外壳1，组合外壳1内沿其长度方向分布有多个中横隔板2，中横隔板2与组合外壳1之间、相邻的两个中横隔板2之间均固定有内支撑架3，组合外壳1的两侧、组合外壳1的两端、组合外壳1的顶板11内、中横隔板2的两侧均设置有波形钢腹板，中横隔板2的两个波形钢腹板之间浇筑有UHPC，即组合外壳由UHPC和CSW共同构成，该结构能充分利用波形钢腹板和UHPC的特点，组合外壳1的顶板11上预留有浇筑孔111和透气孔112，内支撑架3包括横向柱31和斜撑柱32，两个横向柱31上下设置，斜撑柱32的端部与上部的横向柱31的端部固定，两个斜撑柱32呈V字型分布，横向柱31和斜撑柱32均与组合外壳1固定，组合外壳1的内腔浇筑有普通混凝土7，中横隔板2设置在桥墩8的上方。组合外壳1在桥墩8处为一个受力点，通过设置中横隔板2利于提高该处结构的强度。其中，UHPC为超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete的简称)，CSW为波形钢腹板(Corrugated Steel Web的简称)，NC为普通混凝土7(Normal Concrete的简称)。

顶板11的UHPC的厚度为6-10cm，底板12的UHPC厚度为12-15cm；组合外壳1的UHPC的抗压强度为120-150MPa、抗拉强度为7-9MPa。

组合外壳1的两侧采用CSW作为腹板，将组合外壳1的两侧的CSW设为第一波形钢腹板41，第一波形钢腹板41由厚度为12-20mm钢板制作而成。凹凸的外形加强了组合外壳1与后期浇筑的普通混凝土7之间的联系，并具有自加劲功能、抗剪强度高，不参与纵向受力等优点，架立第一波形钢腹板41时无需模板。

顶板11、组合外壳1的两端、中横隔板2的UHPC均采用CSW作为模板，将顶板11、组合外壳1的两端、中横隔板2的CSW设为第二波形钢腹板42，第二波形钢腹板42的厚度为2～4mm，不仅起到结构的作用，同时其自加劲功能起到模板的作用，从而无需架设其它模板。

参照附图1，内支撑架3沿组合外壳1的中心轴对称设置，内支撑架3之间的间距为1.5-2m。

参照附图4，组合外壳1的两侧的第一波形钢腹板41通过嵌入式方式固定在顶板11和底板12之间，浇筑孔111和透气孔112的直径分别为150～200mm和45～55mm。

横向柱31和斜撑柱32均为角钢或T型钢，下部的横向柱31的两端通过纵向角钢33固定在组合外壳1的第一波形钢腹板41上，上部的横向柱31通过纵向角钢33与斜撑柱32以及组合外壳1的第一波形钢腹板41固定。

组合外壳1的顶板11和底板12均固定有多个第一剪力钉5，以使组合外壳1和普通混凝土能更好的连接成一体。

组合外壳1的两端的外壁设有平钢板13，组合外壳1的两端的侧板由平钢板13和第二波形钢腹板42为模板中间浇筑UHPC而成。具体的，组合外壳1的两端的侧板的厚度为20-30cm，中横隔板2的厚度为15-25cm，顶板11的厚度为6-8cm，底板12的厚度为10～15cm。

参照附图6，浇筑孔111位于两个透气孔112之间。

参照附图5，组合外壳1内由上至下设有2组预应力束6，每组预应力束6的两端向下倾斜，上层的和下层的预应力束6分别设于组合外壳1的端部的上端和下端。

本发明还提供了一种免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁的施工方法，包括如上述的免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁，还包括如下步骤：

步骤一：采用角钢或T型钢制作内支撑架3；

步骤二：将顶板11、底板12、平钢板13、波形钢腹板与制作好的内支撑架3一起固定，形成钢框架，浇筑UHPC形成组合外壳1，然后在组合外壳1的内部绑扎钢筋，具体的，钢筋绑扎在组合外壳1的内腔的下端；

步骤三：张拉第一层预应力束6；将组合外壳1从工厂运输至桥位现场，然后吊装到桥墩8的墩顶；

步骤四：沿顶板11的浇筑孔111向组合外壳1的内腔浇筑普通混凝土7；具体的，先在组合外壳1的中部浇筑普通混凝土7，然后从组合外壳1的中间向组合外壳1的两端对称浇筑，避免出现偏心浇筑。

步骤五：在盖梁上吊装主梁，再张拉第二次预应力束6。

其中，在步骤四中，在浇筑UHPC形成组合外壳1前，在顶板11和底板12处预埋第一剪力钉5，组合外壳1的两侧的第一波形钢腹板41上预埋第二剪力钉9，钢筋与底板12处的第一剪力钉5绑扎。

本发明的盖梁免模板施工、对现场影响小、耐久性能良好，使用寿命长，强度高、韧性大，抗弯承载能力高，性能价格比高。其次，组合外壳1自重较轻，钢框架制作简单，施工速度快。具体的效果为：

(1)、组合外壳1充分利用了UHPC抗压强度高，波形钢腹板质轻、抗剪屈服强度高的特点，且充分利用波形钢腹板高强、自架立的特点，不仅充当外模、而且作为结构的一部分来使用，从而取消模板或大量减少模板的使用，最大幅度减少施工现场的工作量，极大地方便施工。同时，普通混凝土7以UHPC-CSW组合外壳1为模板进行浇筑，极大地减少了现场工序和土地占用，大大减少了对社会环境的不利影响。

(2)、组合外壳1内采用中横隔板2加内支撑架3进行布置，结构简单，施工容易。组合外壳1的波形钢腹板大幅提高了盖梁的抗剪强度。而内支撑架3，一方面提高结构的抗扭刚度并起到固定预应力束的作用，防止张拉第一层预应力束6及浇筑混凝土过程中由UHPC-CSW制成的组合外壳1发生失稳，另一方面减少了组合外壳1外缘拉应力和侧向变形，等间距分布的内支撑架3能够有效避免局部失稳破坏，其次，内支撑架3主要由4个角钢制成，制作简单，能够有效的提高施工速度。中横隔板2的设置，加强了盖梁受力点的结构强度。组合外壳1的波形钢腹板、中横隔板2的波形钢腹板与内支撑架3结合形成的框架，能进一步提高盖梁的抗扭刚度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁，其特征在于，包括具有内腔的由UHPC预制的组合外壳，所述组合外壳内沿其长度方向分布有多个中横隔板，所述中横隔板与组合外壳之间、相邻的两个所述中横隔板之间均固定有内支撑架，所述组合外壳的两侧，组合外壳的两端、组合外壳的顶板处、中横隔板的两侧均设置有波形钢腹板，所述中横隔板的两个波形钢腹板之间浇筑有UHPC，所述组合外壳的顶板上预留有浇筑孔和透气孔，所述内支撑架包括横向柱和斜撑柱，两个所述横向柱上下设置，所述斜撑柱的端部与上部的横向柱的端部固定，两个所述斜撑柱呈V字型分布，所述横向柱和斜撑柱均与组合外壳固定，所述组合外壳的内腔浇筑有普通混凝土，所述中横隔板设置在桥墩的上方。

2.根据权利要求1所述的免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁，其特征在于，所述顶板的UHPC的厚度为6-10cm，所述底板的UHPC厚度为12-15cm；所述组合外壳的UHPC的抗压强度为120-150MPa、抗拉强度为7-9MPa。

3.根据权利要求1所述的免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁，其特征在于，所述组合外壳的两侧采用CSW作为腹板，所述组合外壳的两侧的CSW由厚度为12-20mm钢板制作而成。

4.根据权利要求1所述的免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁，其特征在于，所述顶板、组合外壳的两端、中横隔板的UHPC均采用CSW作为模板，所述顶板、组合外壳的两端、中横隔板的CSW的厚度为2～4mm。

5.根据权利要求1所述的免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁，其特征在于，所述组合外壳的两端的外壁设有平钢板。

6.根据权利要求1所述的免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁，其特征在于，下部的所述横向柱的两端通过纵向角钢固定在组合外壳上，上部的所述横向柱通过纵向角钢与斜撑柱、组合外壳固定。

7.根据权利要求1所述的免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁，其特征在于，所述组合外壳的顶板和底板均匀布置有多个第一剪力钉。

8.根据权利要求1所述的免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁，其特征在于，所述组合外壳的内部设置有2组或3组预应力束。

9.一种免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁的施工方法，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁，还包括如下步骤：

采用角钢或T型钢制作内支撑架；

将顶板、底板、平钢板、波形钢腹板与内支撑架一起固定，形成钢框架，浇筑UHPC形成组合外壳，然后在组合外壳的内部绑扎钢筋；

张拉第一组预应力束；将所述组合外壳运输至桥位现场，然后吊装到桥墩的墩顶；

在所述组合外壳的内腔内浇筑普通混凝土；

在盖梁上吊装主梁，再张拉第二组预应力束。

10.根据权利要求9所述的免模板超大规模UHPC-CSW-NC组合盖梁的施工方法，其特征在于，在组合外壳的内腔中浇筑普通混凝土的过程为：先在组合外壳的中部浇筑普通混凝土，然后从组合外壳的中间向组合外壳的两端对称浇筑。

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