CN215210455U - 一种钢-混凝土混合梁的无钢格室连接体系 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于大跨桥梁结构中钢‑混凝土混合梁的技术领域，具体是涉及到一种钢‑混凝土混合梁的无钢格室连接体系，用以实现混合梁中钢梁与普通混凝土梁之间的简便连接和平顺过渡，该连接体系包括普通混凝土‑UHPC混合段和UHPC段。本实用新型取消了传统混合梁连接体系中构造复杂、施工困难、刚度突变的钢格室内灌注混凝土的钢‑混组合结构结合段，代之以刚度过渡平顺、与普通混凝土相容性好的UHPC段和普通混凝土‑UHPC混合段，具有结构构造简单、刚度过渡平顺、施工制造简便等优点，使得钢‑混凝土混合梁连接体系更加安全、高效、耐久和经济。

Description

一种钢-混凝土混合梁的无钢格室连接体系

技术领域

本实用新型属于大跨桥梁结构中钢-混凝土混合梁的技术领域，具体是涉及到一种钢-混凝土混合梁的无钢格室连接体系。

背景技术

大跨桥梁结构中钢-混凝土混合梁由钢梁与混凝土梁在桥梁纵向通过结合段连接构成整体，结合段在施工和运营阶段承受的内力巨大，是混合梁结构设计的关键部位，因此结合段设计时需要采取可靠的构造措施，将钢与混凝土两种不同性质的材料和结构进行有效连接，使两者之间的强度与刚度平顺过渡、传力可靠。目前传统的结合段主要采用在钢格室内灌注混凝土的钢-混组合结构体系，其包括：钢格室、PBL和栓钉抗剪连接件键、格室内的核心混凝土以及预应力钢束等，例如中国实用新型专利CN207032009U-一种基于UHPC(超高性能混凝土)的钢-混接头。这种带钢格室形式的钢混结合段构造复杂，钢格室钢材用量大，工程造价高，并且其在强度和刚度上明显高于相邻的普通混凝土段与钢梁段，存在明显的强度和刚度突变，此外，这种带钢格室的钢混结合段构造复杂、受力状态和传力机制欠简洁、钢格室钢材用量大、钢格室中的混凝土灌注困难、灌注质量难以检测、工程造价高等问题。

实用新型内容

本实用新型为解决上述的技术问题，提出一种结构简单、传力明确、施工方便、耐久性好、安全高效的钢-混凝土混合梁的无钢格室连接体系。

本实用新型的内容包括普通混凝土层和UHPC层，所述普通混凝土层设置在连接体系的一端，且普通混凝土层一侧为斜面，所述UHPC层浇筑于普通混凝土层和钢梁过渡段之间，且UHPC层一端覆盖在普通混凝土层的斜面上形成普通混凝土-UHPC交叠区，所述普通混凝土层和UHPC层沿连接体系的高度方向依次层叠浇筑设置有若干层，普通混凝土-UHPC交叠区通过振捣形成普通混凝土-UHPC混合段，位于普通混凝土-UHPC混合段与钢梁过渡段之间的UHPC自形成UHPC段。

更进一步地，所述普通混凝土-UHPC混合段和UHPC段通过预应力束与普通混凝土段和钢梁过渡段连接成整体。

更进一步地，所述UHPC段与钢梁过渡段的结合面位置处设置有承压钢板，作为钢梁过渡段与UHPC段的连接件并兼作UHPC段的端模板和预应力锚板。

更进一步地，所述UHPC段与钢梁过渡段通过栓钉和预应力束连接成整体。

更进一步地，所述普通混凝土层的浇筑点为普通混凝土-UHPC混合段靠近普通混凝土段的一端。

更进一步地，所述UHPC层浇筑点为UHPC段靠近钢梁过渡段的一端。

本实用新型的有益效果是：(1)构造简单，传力机制和受力状态清晰明确，有利于钢混结合段的合理设计，提升了钢混结合段的可靠性；(2)去除了钢格室，避免了传统钢混结合段存在的强度与刚度突变问题，使钢梁与混凝土梁之间的强度和刚度过渡平顺，提升了钢混结合段的受力性能；(3)UHPC具有超高抗压强度、抗拉强度以及抗疲劳性和耐久性，其力学性能介于普通混凝土与钢之间，是一种用于钢梁与普通混凝土梁过渡的理想材料，相比于传统的带格室钢混结合段，本实用新型在不降低结构使用性能的条件下，可以去除钢格室，减少钢材用量，且无需在钢格室中浇筑混凝土，降低了施工难度，提高了施工效率，降低了工程造价。

附图说明

图1为本实用新型的纵向剖面示意图。

图2为本实用新型混合段的分层示意图。

图3为本实用新型混合段分层浇筑的顺序示意图。

在图中，10-普通混凝土段；20-普通混凝土-UHPC混合段；21-普通混凝土层；30-UHPC段；31-UHPC层；40-钢梁过渡段；50-钢梁标准段。

具体实施方式

如附图1和2所示，本实用新型提供一种钢-混凝土混合梁的无钢格室连接体系，连接体系(即结合段)位于普通混凝土段10和和钢梁过渡段40之间，该连接体系包括普通混凝土-UHPC混合段20和UHPC段30。普通混凝土段10的普通混凝土为现场浇筑或预制，钢梁过渡段40和钢梁标准段50在工厂加工后运至施工现场安装，结合段在普通混凝土段10、钢梁过渡段40和钢梁标准段50施工完成后进行浇筑。连接体系中与普通混凝土段10连接的一端浇筑有普通混凝土层21，普通混凝土层21呈斜坡状，其一侧为斜面，普通混凝土层21的纵截面如图2所示呈三角形，普通混凝土层21和钢梁过渡段40之间浇筑有UHPC层31，UHPC层31与普通混凝土层21顶部齐平，且UHPC层31一端覆盖在普通混凝土层21的斜面上形成普通混凝土-UHPC交叠区，如图2所示，所述普通混凝土层21和UHPC层31沿连接体系的高度方向依次层叠浇筑设置有若干层，普通混凝土-UHPC交叠区通过振捣进行混合均匀以形成普通混凝土-UHPC混合段20，位于普通混凝土-UHPC混合段20与钢梁过渡段40之间的UHPC自流密实形成UHPC段30，即UHPC段30与普通混凝土-UHPC混合段20的施工同时进行，两者一次性整体浇筑而成。

其中，UHPC段30与普通混凝土-UHPC混合段20并利用预应力束将与普通混凝土段10和钢梁过渡段40连接成整体；所述UHPC段30与钢梁过渡段40的结合面位置处设置有承压钢板，以作为钢梁过渡段40与UHPC段30的连接件并兼作UHPC段30的端模板和预应力锚板；承压钢板上朝向UHPC段30区域预设有若干栓钉，在UHPC段30浇筑成型后，所述UHPC段30与钢梁过渡段40通过栓钉和预应力束连接成整体。

为了确保普通混凝土层21浇筑后会形成一个斜坡，优选所述普通混凝土层21的浇筑点为普通混凝土-UHPC混合段20靠近普通混凝土段10的一端，在进行浇筑时，由于普通混凝土段10端面的阻挡，普通混凝土朝钢梁过渡段40方向流动，自然休止形成斜坡。为了确保UHPC层31浇筑后左端可以覆盖在普通混凝土层21的斜坡上且顶面与普通混凝土层21坡顶齐平，所述UHPC层31浇筑点为UHPC段30靠近钢梁过渡段40的一端。

本实用新型钢-混凝土混合梁的无钢格室连接体系的实施方法，包括以下步骤：

步骤(1)、根据实际需要确定预应力与栓钉的种类、规格与数量，确保钢-混凝土混合梁无钢格室连接体系的受力安全；

步骤(2)、根据实际需要确定普通混凝土与UHPC的原材料和配合比，确保普通混凝土与UHPC的工作性能和力学性能满足要求，普通混凝土在不振捣的情况下纵截面可呈三角形且不离析，UHPC在不振捣的情况下能自流密实；

步骤(3)、待相邻普通混凝土段10、钢梁过渡段40与钢梁标准段50施工完成后进行连接体系的施工，即进行普通混凝土-UHPC混合段20与UHPC段30的施工；

步骤(4)、利用相邻普通混凝土段10与钢梁过渡段40作为端模，分层依次浇筑普通混凝土层21和UHPC层31，混凝土-UHPC混合段20与UHPC段30同时进行，普通混凝土层21与UHPC层31均采用分层浇筑，混凝土-UHPC混合段20与UHPC段30一次整体浇筑完成，普通混凝土的浇筑点在混合段靠近相邻普通混凝土段10处，UHPC浇筑点在UHPC段30靠近钢梁过渡段40处，每层先浇筑普通混凝土，待普通混凝土浇筑成一个斜坡，且坡脚距离UHPC段不小于20cm时，浇筑UHPC直至与普通混凝土坡顶齐平，每层的普通混凝土与UHPC浇筑完成后，将普通混凝土层21与UHPC层31交叠区域中两种混凝土振捣均匀，获得普通混凝土-UHPC混合段20，使得普通混凝土与UHPC之间没有薄弱面。重复分层浇筑步骤，直至完成普通混凝土-UHPC混合段20与UHPC段30的浇筑，由于普通混凝土-UHPC混合段20与UHPC段30的施工同时进行，可避免普通混凝土-UHPC混合段20与UHPC段30之间形成冷缝，保证结合段的整体性。其中，如图3所示，图3中，A、C、E、G、I、K为普通混凝土层21(浅色三角区域)，B、D、F、H、J、L为UHPC层31(深色倒梯形区域)，分层浇筑的顺序具体为按照A-L的顺序依次进行浇筑。

步骤(5)、对普通混凝土-UHPC混合段20与UHPC段30进行养护，在普通混凝土-UHPC混合段20与UHPC段30均达到规定的强度后，进行预应力束的施工，确保普通混凝土段10、通混凝土-UHPC混合段20、UHPC段30与钢梁过渡段40形成整体。

本实施例得到了一种基于UHPC的无钢格室的钢-混凝土混合梁连接体系，由于UHPC是一种具有比普通混凝土工作性能更好、强度更高、韧性更优、耐久性更好的新型水泥基复合材料，其力学性能介于普通混凝土与钢之间，可充分满足钢-混凝土混合梁结合段传力巨大、方便连接、便于施工的具体需求。因此，本实用新型钢-混凝土混合梁的无钢格室连接体系具有以下优点：

(1)结构构造简单。本实用新型所提出的一种钢-混凝土混合梁的无钢格室连接体系取消了传统混合梁连接体系中钢格室内灌注混凝土的钢-混组合结构结合段，代之以与普通混凝土相容性好、同为水泥基材料的UHPC段；UHPC段右端与钢梁结合面处设置承压、连接钢板，作为钢梁过渡段与UHPC段的连接件并兼作UHPC段的端模和预应力锚板；UHPC段左端与普通混凝土梁结合区域，因刚度过渡、截面渐变、结合段普通混凝土和UHPC分层浇筑的需要，设置一段普通混凝土-UHPC混合段，该混合段和UHPC段一起可一次整体浇筑而成。

(2)刚度过渡平顺。UHPC的强度和弹性模量介于钢与普通混凝土之间，普通混凝土—UHPC混合段材料的强度和弹性模量介于普通混凝土和UHPC之间，UHPC段的截面尺寸因UHPC的高强度可做得比普通混凝土段轻薄，使普通混凝土—UHPC混合段的刚度在普通混凝土段和UHPC段之间渐变过渡，由此使得结合段及其相邻区域：从钢梁标准段-钢梁过渡段-UHPC段-普通混凝土-UHPC混合段-普通混凝土段之间形成刚度逐渐增加的渐变过渡体系，避免了传统灌注混凝土钢格室组合结构梁段在钢梁与混凝土梁之间形成强度与刚度的突变，传力机制和受力状态清晰明确，优化了结合段的受力性能。

(3)施工制造简便。本实用新型所采用的一种钢-混凝土混合梁的无钢格室连接体系取消了传统混合梁连接体系中钢格室内灌注混凝土的钢-混组合结构结合段，因而不存在传统钢-混结合段的钢格室，避免了在复杂、密闭钢格室中的混凝土浇筑，减少了钢材用量，降低了工程造价；且本实用新型中的UHPC段和普通混凝土-UHPC混合段可一次性整体浇筑，施工更为方便，易于质量检测控制。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种钢-混凝土混合梁的无钢格室连接体系，其特征是，包括普通混凝土层(21)和UHPC层(31)；

所述普通混凝土层(21)设置在连接体系的一端，且普通混凝土层(21)一侧为斜面，所述UHPC层(31)设置在普通混凝土层(21)和钢梁过渡段(40)之间，且UHPC层(31)一端覆盖在普通混凝土层(21)的斜面上形成普通混凝土-UHPC交叠区；

所述普通混凝土层(21)和UHPC层(31)沿连接体系的高度方向依次层叠浇筑设置有若干层，普通混凝土-UHPC交叠区通过振捣形成普通混凝土-UHPC混合段(20)，位于普通混凝土-UHPC混合段(20)与钢梁过渡段(40)之间的UHPC自形成UHPC段(30)。

2.如权利要求1所述的钢-混凝土混合梁的无钢格室连接体系，其特征是，所述普通混凝土-UHPC混合段(20)和UHPC段(30)通过预应力束与普通混凝土段(10)和钢梁过渡段(40)连接成整体。

3.如权利要求2所述的钢-混凝土混合梁的无钢格室连接体系，其特征是，所述UHPC段(30)与钢梁过渡段(40)的结合面位置处设置有承压钢板，作为钢梁过渡段(40)与UHPC段(30)的连接件并兼作UHPC段(30)的端模板和预应力锚板。

4.如权利要求3所述的钢-混凝土混合梁的无钢格室连接体系，其特征是，所述UHPC段30与钢梁过渡段40通过栓钉和预应力束连接成整体。

5.如权利要求1所述的钢-混凝土混合梁的无钢格室连接体系，其特征是，所述普通混凝土层(21)的浇筑点为普通混凝土-UHPC混合段(20)靠近普通混凝土段(10)的一端。

6.如权利要求5所述的钢-混凝土混合梁的无钢格室连接体系，其特征是，所述UHPC层(31)浇筑点为UHPC段(30)靠近钢梁过渡段(40)的一端。

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