CN208280009U - 一种节段现浇uhpc桥梁梁段接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节段现浇UHPC桥梁梁段接头。所述节段现浇UHPC桥梁梁段接头包括设置在第一节段端部的多个阴接头和设置在第二节段端部的多个阳接头，各阴接头和阳接头对应配合相连形成企口，且各阳接头为外大内小的结构。本实用新型通过企口设计，利用企口间相互咬合力消除UHPC板或梁因人为断裂所带来的对接头处抗拉强度的削弱，从而提高了桥梁结构强度。

Description

一种节段现浇UHPC桥梁梁段接头

技术领域

本实用新型涉及一种节段现浇UHPC桥梁梁段接头，属于UHPC桥梁结构领域。

背景技术

节段现浇(含挂篮悬浇、移动模架浇筑、支架分段浇筑)是大跨度、特大跨度桥梁常见的施工方法之一^[1]-[3]。

超高性能混凝土(简称为UHPC，下略)由于致密性(因而耐久性好) 和优异的力学性能(抗压强度≥150MPa，抗折强度≥20MPa，抗拉强度≥8 MPa，弹性模量≥40GPa)，而在桥梁工程中具有广阔的应用前景^[4]-[8]。当桥梁一联长度较长，由于UHPC拌合、运输、养生能力的限制，无论是将 UHPC用在UHPC-钢轻型组合桥面板，还是用在UHPC-钢组合梁或者是UHPC梁中，均不可避免存在纵向接缝问题。

传统混凝土(包括混凝土、高强混凝土等非超高强混凝土)因其抗拉强度低，相应桥梁结构正截面承载能力极限状态和正常使用极限状态计算中，通常无需计入混凝土抗拉强度，而是由钢筋或者预应力筋提供抗拉能力来满足。其抗弯接头采用传统的平接头形式(即平面接头形式)(对截面进行凿毛处理)即可。UHPC抗拉强度较高，在UHPC桥梁结构能否被有效利用对其经济合理性有重要影响。纵向接缝(头)处钢纤维不连续，传统抗弯平接头处的抗拉能力较非接缝处大幅降低(约为非接头连续浇筑部位的10％)，使其成为UHPC桥梁中的薄弱截面(控制截面)，需要增加较多的预应力筋补偿节段间的抗拉能力。另外，接缝处钢纤维不连续也会对抗剪键齿接头的抗剪承载力带来较大不利影响。为此多位学者研究了UHPC-钢轻型组合桥面板UHPC层之间、节段预制拼装UHPC梁段之间的接缝处理问题，提出了适应UHPC-钢轻型组合桥面板UHPC层之间、节段预制拼装UHPC梁段之间的接头形式^[9]-[12]，但尚未见节段现浇梁段之间的接头形式的研究报道。

文献^[9]-[11]所研发的UHPC-钢轻型组合桥面板UHPC层之间接头主要解决弯拉能力提升问题(剪应力低)(合理形状的梯形接头抗拉能力可达连续现浇部位的60％～80％)，文献^[12]所研发的节段预制拼装UHPC梁段之间接头主要解决抗剪能力提升问题(抗弯拉能力由预应力钢筋提供)，而本实用新型要解决的关键问题之一就是节段现浇梁段(先浇梁段达到一定强度后，再浇相邻的后浇梁段)之间的抗剪和弯拉均提升的问题。

已有研究表明，梁段标准养护24～48小时后，再需90℃以上的蒸汽养护 48小时，能降低UHPC的收缩、徐变、提升混凝土强度等^[13][14]，但如何以较小代价确保现场蒸养构件的温度在90℃以上一直是困扰工程师们的一大难题。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种节段现浇UHPC桥梁梁段接头，该梁段接头能大幅提高桥梁结构强度、便于现场施工。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种节段现浇UHPC桥梁梁段接头，其结构特点是，包括设置在第一节段端部的多个阴接头和设置在第二节段端部的多个阳接头，各阴接头和阳接头对应配合相连形成企口，且各阳接头为外大内小的结构。

由此，通过企口设计，利用企口间相互咬合力消除UHPC板或梁因人为断裂所带来的对接头处抗拉强度的削弱，从而提高了桥梁结构强度。

本实用新型的梁段接头有效地减小了预应力筋用量和截面尺寸、减轻了结构自重，减少了养护中的热量散发和能量损耗，从而大大提升了节段现浇 UHPC桥梁的适用范围，推动了UHPC桥梁的发展。

本实用新型还适用于钢-UHPC组合梁的全UHPC桥面板、UHPC波形钢腹板组合梁的全UHPC桥面板等的接头连接与UHPC桥面板施工。

本实用新型在施工或运营中接头截面受拉部位或者全截面的顶板、底板、腹板均采用“外大内小”(即顶、底板为“外宽内窄”，腹板为“外高内矮”) 的企口形式。

根据本实用新型的实施例，还可以对本实用新型作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

优选地，根据本实用新型的两个实施例，所述企口为正反Z形企口或T 形企口。

根据本实用新型的实施例1，所述Z形企口满足如下条件： b₂≥10cm；1.6b₂≥b₁≥1.2b₂；0.8b₂≥h≥0.5b₂；80°≥β≥60°；其中b₂是阳接头的根部宽度，b₁是阳接头的顶部宽度，h为阳接头的凸出高度，β是阳接头侧壁面与阳接头的顶面之间的夹角。

根据本实用新型的实施例2，所述T形企口满足如下条件： h'≥1.5×b₄；5cm≤b₄；其中b₃是阳接头的根部宽度，b₄是阳接头的顶部宽度与根部宽度之间差值的一半，h’为阳接头的凸出高度的一半。

为了进一步改善接头处的受力，所述企口的接头处设有横跨接缝的连接钢筋。对于配置单层连接钢筋的方案，则板件的端模(因企口而非一个平面) 需以此排钢筋为界断开，做成两部分，分别移除，完成脱模。

企口接头因“外大内小”，先浇梁段的端部模板(与后浇梁段相接的一端)只能以平面外移除的方式脱模，即各板件的端模脱模方向为垂直于该板件平面。

优选地，所述节段现浇UHPC桥梁梁段接头为钢-UHPC组合梁的全 UHPC桥面板接头、UHPC-波形钢腹板组合梁的全UHPC桥面板接头、或 UHPC梁段之间的接头。

优选地，所述节段现浇UHPC桥梁为简支梁、连续梁或连续钢构。

优选地，所述节段现浇UHPC桥梁的截面形式为箱形梁、工字型梁、T 形梁、π形梁或板梁。

基于同一个实用新型构思，本实用新型还提供了一种所述的节段现浇 UHPC桥梁梁段接头的施工方法，其包括如下步骤：

S1、所述的节段现浇UHPC桥梁在浇筑时分为先浇筑节段和后浇筑节段，先后浇筑节段相连接头即新旧对接接头，利用企口间相互咬合力来消除 UHPC板或梁因人为断裂所带来的对接头处抗拉强度的削弱；所述的节段现浇UHPC桥梁所采用的模板需满足现场施工的要求，其模板根据顶板、底板、腹板截面形式制作，分为顶模、底模、侧模、端模；装模时顶模、底模、侧模的长度应超过端模的位置，脱模时先拆除顶模、底模、侧模，最后以平面外移除的方式拆除端模；

S2、所述的节段现浇UHPC桥梁在工地现场浇筑施工后进行现场蒸汽养护，蒸汽养护在隔热措施内进行，即梁段浇筑完成后在模板内经过正常养护，再采用“内层薄膜+外层气凝胶毡”使得新浇筑梁段包裹良好并进行90℃以上的蒸汽养护至少2天。

一般而言，梁段浇筑完成后正常养护时间为1～3天。本实用新型的梁段蒸汽养护的时间优选为2～3天。

优选地，采用蒸汽养护时，内部升温速率不应超过10℃/h，升温至90℃以上，保持恒温至少48小时后以不超过10℃/h的速度降温至室温。

优选地，当企口配置连接钢筋时，先浇梁段中企口接头处预留一定长度的钢筋头，便于使预留的钢筋头埋入后浇筑梁段中。

优选地，在与已有梁段连接部位，“内层薄膜+外层气凝胶毡”在梁体外覆盖延伸到已有梁体不少于50cm长度；优选所述气凝胶毡的厚度取 3～10mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

相比于文献^[12]，本实用新型与已有实用新型接头形状的显著区别，一是针对对象不同，本实用新型针对现浇梁段，已有实用新型针对轻型组合桥面板中的UHPC层，二是提升作用不同，本实用新型是抗剪和抗弯拉均提升。

本实用新型创造性地提出的将良好阻流性能的薄膜与导热系数极低的气凝胶毡^[15][16]引入UHPC的现场蒸养较好地解决了如何以较小代价确保现场蒸养构件的温度在90℃以上这一难题。气凝胶毡是一种以纳米二氧化硅气凝胶为主体材料，通过特殊工艺同玻璃纤维棉或预氧化纤维毡复合而成，其特点是导热系数低，且自身具有一定的抗拉及抗压强度，但阻止高温水蒸气穿过的性能不佳，需与阻流作用强的薄膜组合使用，才能起到优异保温作用。

本实用新型的成果不仅适用于节段现浇UHPC梁段之间的接头连接与现浇UHPC梁段的施工，也适用于钢-UHPC组合梁的全UHPC桥面板、UHPC 波形钢腹板组合梁的全UHPC桥面板等的接头连接与UHPC桥面板施工。

附图说明

为了更清楚地说明本说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术中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实用新型的一些实施例，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为本实用新型一种实施例连续现浇UHPC箱梁节段浇筑示意图；

图2为图1中UHPC箱梁的A-A断面示意图；

图3为实施例1中连续箱梁顶(底)板部位(B-B断面)正反“Z”形企口断面示意图；

图4为实施例1中连续箱梁腹板部位(C-C断面)正反“Z”形企口断面示意图；

图5为实施例1中连续箱梁正反“Z”形企口接头配筋示意图；

图6为实施例2中连续箱梁顶(底)板部(B-B断面)“T”形企口断面示意图；

图7为实施例2中连续箱梁腹板部位(C-C断面)“T”形企口断面示意图；

图8为实施例2中连续箱梁“T”形企口接头配筋示意图；

图9为实施例连续箱梁C-C断面模板布置示意图；

图10为实施例连续箱梁端模设计及拆模方式示意图，其中a)为腹板端模的拆模示意图，b)为底板或顶板的端模拆模示意图；

图11为新浇筑梁段采用气凝胶毡密封蒸汽养护示意图。

在图中：

1、现浇段0#块；2、现浇段1#块；3、现浇段2#块；4、顶板；5、底板； 6、横隔板；7、横肋；8、腹板；9、先浇段；10、后浇段；11、新旧接头； 12、新接头；13、“Z”形企口；14、钢筋接头；15、“T”形企口；16、顶模； 17、底模；18、侧模；19、端模；20、钢筋预留孔；21、薄膜；22、气凝胶毡。

具体实施方式

为便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致的描述，但本实用新型的保护范围不限于以下的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

除非另有定义，下文中所使用的专业术语与本领域技术人员所理解的含义相同。本文所描述的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本实用新型的保护范围。本实用新型中用到的各种原材料和设备等均可以通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

一种节段现浇UHPC桥梁梁段接头形式及其UHPC施工方法，本实用新型所述的UHPC桥梁梁段接头形式是指采用现场分节段浇筑UHPC梁段之间的接头形式，本实用新型所述的桥梁结构所采用的施工方法为节段现浇施工方法，包括挂篮施工法、分段支架施工法、移动模架施工法等一切适用于现场分段浇筑的施工方法。

本实用新型所述的节段现浇UHPC桥梁接头包含钢-UHPC组合梁的全 UHPC桥面板接头、UHPC-波形钢腹板组合梁的全UHPC桥面板接头，以及 UHPC梁段之间的接头。本实用新型所述的节段现浇UHPC桥梁包含简支梁、连续梁以及连续钢构等，其截面形式包含箱形梁、T形梁、π形梁、板梁等。为便于表述，本实用新型仅以连续箱梁桥为例进行说明。

本实用新型所述的节段现浇UHPC桥梁在浇筑时分为先浇筑节段和后浇筑节段，先后浇筑节段相连接头即新旧对接接头，本实用新型通过采用一种外宽内窄的企口使先浇筑的UHPC和后浇筑的UHPC连接良好，本实用新型充分利用企口间相互咬合力来消除UHPC板(梁)因人为断裂所带来的对接头处抗拉强度的削弱，其企口形式可以是正反“Z”形、“T”形等，其中正反“Z”形企口设计参数一般需满足b₂≥10cm；1.6b₂≥b₁≥1.2b₂； 0.8b₂≥h≥0.5b₂；80°≥β≥60°等要求，符号表示参见图3，其中b₂是阳接头的根部宽度，b₁是阳接头的顶部宽度，h为阳接头的凸出高度，β是阳接头侧壁面与阳接头的顶面之间的夹角；“T”形企口设计参数一般需满足 h'≥1.5×b₄；5cm≤b₄等要求，符号表示参见图6，其中b₃是阳接头的根部宽度，b₄是阳接头的顶部宽度与根部宽度之间差值的一半，h’为阳接头的凸出高度的一半。

本实用新型所述的节段现浇UHPC桥梁的新旧连接接头可配置连接钢筋，也可以只利用企口咬合力不配置连接钢筋。当企口配置连接钢筋时(考虑仅设置单层钢筋)，先浇梁段中企口接头处需预留一定长度的钢筋头，便于以一定长度埋入后浇筑梁段中。根据需要企口接头部位的钢筋网可适当进行加密处理，特别是在企口接头的受拉区域，密集钢筋有利于增加新旧节段接头间的连接能力。

本实用新型所述的节段现浇UHPC桥梁所采用的模板需满足现场施工的要求，其模板根据顶板、底板、腹板截面形式制作，分为顶模、底模、侧模、端模等。当接头处配置有单层连接钢筋时，端模需在浇筑板件的厚度方向分为两部分，并在两端模的中部预留一定数量的钢筋孔，其形状为半圆形；当接头处未配置连接钢筋时，端模在浇筑板件的厚度方向应为一整体。装模时顶模、底模、侧模的长度应适当超过端模的位置，脱模时应先拆除顶模、底模、侧模，最后以平面外移除(即垂直于所浇筑板件平面的方向移除)的方式拆除端模。

本实用新型所述的节段现浇UHPC桥梁采用工地现场浇筑施工并进行现场蒸汽养护，蒸汽养护在隔热措施内进行，即在“内层阻流性强的薄膜+外层导热系数极低的气凝胶毡”与已有梁段(已蒸养过并达到强度的梁段)形成的密闭空间进行。该密闭空间形成的具体方法为：待高温蒸汽养护新浇箱梁(含模板)的外表面均包裹“内层阻流性强的薄膜+外层导热系数极低的气凝胶毡”；特别地，在与已有梁段连接部位，“内层薄膜+外层气凝胶毡”在梁体外覆盖延伸到已有梁体不少于50cm长度，在箱梁内部则需用“内层薄膜+ 外层气凝胶毡”隔开过人孔等对流；在节段现浇的前端(即另一端)，“内层薄膜+外层气凝胶毡”在箱梁外(含侧面、顶面、底面和端面)应全覆盖。上述的气凝胶毡，厚度取3～10mm。它可以与钢制模板结合(覆盖在模板的外表面)在不完全拆除模板的情况下进行蒸汽养护，也可以在完全拆除模板后直接覆盖在先浇梁段的外表面进行蒸汽养护。

本实用新型所述节段现浇UHPC桥梁蒸汽养护大致流程为：浇筑完成后在模板内正常养护1～3天后，再采用“内层薄膜+外层气凝胶毡”使得新浇筑梁段包裹良好，采用高功率的蒸汽发生器不间断的制造蒸汽(蒸汽发生器可以进行移动)，进行90℃以上的蒸汽养护2～3天。

实施例1：

如图1～图5，图9所示，一种节段现浇的UHPC桥梁结构，本实用新型所指的UHPC桥梁结构是指掺杂了钢纤维的超高性能混凝土材料建造的高强轻型桥梁结构。本实施例所述的桥梁结构采用现场悬臂对称分段浇筑，先浇筑0#块，然后采用支架或挂篮施工方法依次浇筑1#～n#块，如图1所示。本实施例所述的桥梁结构横断面采用箱形断面(见图2)。

本实施例所述的箱梁相邻节段按浇筑顺序可分为先浇段和后浇段，先后浇筑节段的相连接接头部位即为新旧对接接头，该接头设计为一种外宽内窄的企口接头，其接头形式为正反“Z”形企口(见图3、图4)，本实施例所采用的正反“Z”形企口截面尺寸满足以下参数规定：b₂≥10cm； 1.6b₂≥b₁≥1.2b₂；0.8b₂≥h≥0.5b₂；80°≥β≥60°，其中b₂是阳接头的根部宽度， b₁是阳接头的顶部宽度，h为阳接头的凸出高度，β是阳接头侧壁面与阳接头的顶面之间的夹角。为了便于与后续浇筑梁段钢筋的连接以及提升企口受拉区的强度，本实施例对企口接头进行配筋设计，见图5，考虑到企口的截面形状以及拆模方式，接头处钢筋仅布置为单层钢筋，见图10。

本实施例所述的节段现浇UHPC桥梁所采用的模板为特殊制造的模板，模板的强度、刚度均应满足施工的要求，其模板类型分为顶模、侧模、底模、端模等。装模时顶模、侧模、底模的拼接长度应适当超过端模的位置，见图 9。本实施例端模需根据板件的厚度等分为两部分，并在两端模的中部预留一定数量的钢筋孔，其形状为半圆形，见图10。在浇筑前端模外部的螺栓孔部位需进行密封处理，防止漏浆。脱模时应先拆除顶模、侧模、底板，最后以平面外脱模的方式拆除端模，见图10。

本实施例所述的节段现浇UHPC桥梁所采用的养护方法为蒸汽养护，其所采用的养护隔热措施为采用一种新型的保温材料——气凝胶毡，见图11。本实施例所述节段现浇UHPC桥梁蒸汽养护大致流程为：浇筑完成在模板内正常养护2～3天拆模，采用气凝胶毡将新浇筑的梁段包裹良好，采用高功率的蒸汽发生器不间断的制造蒸汽(蒸汽发生器放置在先浇段上)，采用90℃以上的蒸汽养护48小时，养护的过程中关注养护棚内的温度变化情况，建议每4小时读取一次测点温度，不应出现局部温差。内部升温速率不应超过 10℃/h，升温至90℃后，保持恒温，当达到48小时时再以不超过10℃/h的速度降温至室温。

实施例2：

如图1～图2，图6～图9所示，一种本实用新型的节段现浇的UHPC桥梁结构，与实施例1一样，相邻浇筑节段之间的新旧接头同样采用一种外宽内窄的企口接头，但与实施例1不同的是本实施例新旧对接接头是采用一种“T”形企口接头(见图6、图7)。先浇筑的节段需预留伸出钢筋头便于与后续浇筑梁段钢筋的对接，“T”形企口接头的配筋设计如图8所示。本实施例所采用的“T”形企口接头需满足以下参数规定：h'≥1.5×b₄； 5cm≤b₄，其中b₃是阳接头的根部宽度，b₄是阳接头的顶部宽度与根部宽度之间差值的一半，h’为阳接头的凸出高度的一半。本实施例企口接头尺寸一般属于上述范围，但不局限于上述范围。其他的设计及施工要求与实施例1一致，在此不再加以赘述。

以上所述用例证加图解的方式说明了节段现浇UHPC桥梁结构，并非是要将本实用新型局限在所示具体结构和适用范围内，故凡所有可能利用的相应修改以及等同物，均属于所申请的专利范围。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

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Claims (8)

1.一种节段现浇UHPC桥梁梁段接头，其特征在于，包括设置在第一节段端部的多个阴接头和设置在第二节段端部的多个阳接头，各阴接头和阳接头对应配合相连形成企口，且各阳接头为外大内小的结构。

2.根据权利要求1所述的节段现浇UHPC桥梁梁段接头，其特征在于，所述企口为正反Z形企口或T形企口。

3.根据权利要求2所述的节段现浇UHPC桥梁梁段接头，其特征在于，所述Z形企口满足如下条件：

b₂≥10cm；1.6b₂≥b₁≥1.2b₂；0.8b₂≥h≥0.5b₂；80°≥β≥60°；其中b₂是阳接头的根部宽度，b₁是阳接头的顶部宽度，h为阳接头的凸出高度，β是阳接头侧壁面与阳接头的顶面之间的夹角。

4.根据权利要求2所述的节段现浇UHPC桥梁梁段接头，其特征在于，所述T形企口满足如下条件：

h'≥1.5×b₄；5cm≤b₄；其中b₃是阳接头的根部宽度，b₄是阳接头的顶部宽度与根部宽度之间差值的一半，h’为阳接头的凸出高度的一半。

5.根据权利要求1所述的节段现浇UHPC桥梁梁段接头，其特征在于，所述企口的接头处设有横跨接缝的连接钢筋。

6.根据权利要求1所述的节段现浇UHPC桥梁梁段接头，其特征在于，所述节段现浇UHPC桥梁梁段接头为钢-UHPC组合梁的全UHPC桥面板接头、UHPC-波形钢腹板组合梁的全UHPC桥面板接头、或UHPC梁段之间的接头。

7.根据权利要求1所述的节段现浇UHPC桥梁梁段接头，其特征在于，所述节段现浇UHPC桥梁为简支梁、连续梁或连续钢构。

8.根据权利要求1所述的节段现浇UHPC桥梁梁段接头，其特征在于，所述节段现浇UHPC桥梁的截面形式为箱形梁、工字型梁、T形梁、π形梁或板梁。