CN218263439U - V形键-工字钢组合连接的uhpc-nc预制装配桥墩 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及V形键‑工字钢组合连接的UHPC‑NC预制装配桥墩，属于土木工程领域。该组合桥墩其永久壳模内设有若干条沿轴向延伸的工字钢；若干条工字钢以永久壳模轴心为中心沿永久壳模内壁呈圆周排列；工字钢相邻的两个工字钢之间通过薄钢板相连；每个工字钢的内翼缘设有若干个V形键每个工字钢的外翼缘及薄钢板预埋在永久壳模内；所述永久壳模内通过浇筑形成普通混凝土核心。本实用新型提供的V形键‑工字钢组合连接的新型UHPC‑NC预制装配组合桥墩，该桥墩将具有良好的耐腐蚀性、耐磨性和抗渗性的UHPC材料置于结构的外层，内部则采用现浇的普通混凝土，在提高防侵蚀能力的同时节约了造价。
Description
技术领域
本实用新型涉及V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，属于土木工程领域。
背景技术
研究发现，跨海大桥所处的海洋环境具有较强的腐蚀性，因此，目前桥墩的建造通常全断面采用造价高昂的海工混凝土。然而，由于桥墩内部具有较好的密闭性，因此采用海工混凝土较为浪费，而海工混凝土的防侵蚀能力又不足以使得外层混凝土抵抗海水的腐蚀，导致一些跨海桥梁仍然出现了严重的腐蚀问题，影响桥梁的结构安全和使用寿命。
目前，跨海大桥的桥墩施工方法主要为采用钢模板的整体现浇施工方法和全截面预制拼装的施工方法。由于跨海大桥桥墩数量一般较多，采用现浇施工时，钢模板数量巨大，且处于海洋极端环境中，钢模板锈蚀速度较快，重复利用次数少，提高建造成本的同时造成了大量的浪费。
目前，桥墩结构主要采用普通钢筋作为结构的框架体系，然而，普通钢筋极易受到海水的腐蚀而发生锈蚀，从而降低钢筋的强度。
UHPC作为一种新技术水泥基材料，具有良好的耐腐蚀性、耐磨性和抗渗性，可以有效防止海水的侵蚀，满足海洋等恶劣极端环境条件下的耐久性要求，而普通混凝土完全能够满足桥墩内部结构的材性要求。
然而，UHPC与普通混凝土结合会存在其连接界面为零剪力连接，容易由结合力不够导致相对滑动等问题。
实用新型内容
本实用新型针对上述问题提供了V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩。
本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，包括V形键、工字钢、薄钢板及由UHPC制备而成的永久壳模；沿永久模壳内设有若干条沿轴向延伸的工字钢；若干条所述工字钢以永久模壳轴心为中心沿永久模壳内壁呈圆周排列；若干条所述工字钢相邻的两个工字钢之间通过薄钢板相连；每个所述工字钢的内翼缘设有若干个V形键；每个所述工字钢的外翼缘及薄钢板预埋在永久模壳内；所述永久模壳内通过浇筑形成普通混凝土核心。
本实用新型所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，若干条所述相邻的工字钢之间的薄钢板处在同一水平面；处在同一水平面的薄钢板沿工字钢长度方向依次间隔布置。
本实用新型所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，所述V形键沿工字钢长度方向依次等间距连续布置；每个工字钢上布置的V形键数量相等。即将V形键的总个数除以工字钢的根数，得到单根工字钢所需的V形键的个数。
本实用新型所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，所述V形键的表面呈阶锯齿状结构；V形键的材质为不锈钢材质。
本实用新型所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，所述薄钢板的两端分别布置在工字钢的腹板上，依次等间距连续布置的薄钢板的间距为150cm的整倍数。
本实用新型所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，所述薄钢板的厚度为15cm或20cm或25cm。
本实用新型所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，所述工字钢的长度为桥墩内核的高度减去两倍的混凝土保护层的厚度，腹板的高度为UHPC永久模壳壁厚的1/4；所述永久模壳的高度等于组合桥墩内核高度且大于工字钢的高度。
本实用新型所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，所述V形键的跨径大于20cm。
本实用新型所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩， V形键的个数可以根据桥墩所受实际荷载作用大小计算界面连接处的总剪力，除以单个V形键可提供的承载力，计算出组合桥墩所需的V形键的总个数。
本实用新型所述的V形键-工字钢组合连接的新型UHPC-NC预制装合桥墩，该桥墩使用掺有细微钢纤维的UHPC浇筑永久模壳，钢纤维的掺入可有效提升整体结构抗裂性能与承载能力。
有益效果
本实用新型提供的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，该桥墩将具有良好的耐腐蚀性、耐磨性和抗渗性的UHPC材料置于结构的外层，内部则采用现浇的普通混凝土，在提高防侵蚀能力的同时节约了造价。
本实用新型提供的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，UHPC制成的永久模壳在施工过程中可作为现浇混凝土的模板，从而节省了大量的钢模板且免除了拆模的工序，减少资源浪费的同时节省了工程的附加支出。
V形键采用不锈钢材质制造，可以有效防止海水的侵蚀，且表面为阶锯齿状，可以有效增大V形键和现浇普通混凝土的有效接触面积，从而进一步保障了连接体系的可靠有效。
本实用新型提供的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，在UHPC永久模壳和内核的普通混凝土之间设置由工字钢和V形键组成的连接体系，使得零剪力连接的界面干接缝变为完全剪力连接，显著提升结构的界面连接性能与整体性，有效地保证了UHPC永久模壳和内核普通混凝土之间形成有效的整体性连接，同时提高桥墩的整体刚度。而在连接体系中采用薄钢板将工字钢焊接在一起，形成横向连接，有效提高了整个连接体系的刚度；
本实用新型提供的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，UHPC浇筑的永久模壳强度高，截面厚度较小，吊装质量小，不需要大型的吊装和运输设备，连接相对简单，无需预应力措施。
本实用新型提供的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，省去了预制构件和现浇构件的连接施工工序，方便了施工，提高施工的效率；采用预制装配式的建造方法不但有效地缩减了工期，提高了工程的质量，还有效地节省了人力和物力的支出，节省了造价。
本实用新型提供的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，通过在UHPC永久模壳内预埋连接体系，能够对UHPC永久模壳进行支撑，进一步提高UHPC永久模壳的强度。该体系施工工艺简便，适用于大规模工业化流水生产，有效地降低了制造的难度，节省了大量的工期和成本。同时，该体系为轻质装置，没有增加UHPC永久模壳的重量，便于施工和吊装。
附图说明
图1是本实用新型浇筑后结构示意图；
图2是本实用新型为永久模壳内的连接体系结构示意图；
图3是本实用新型浇筑后剖面图；
图4是本实用新型俯视结构示意图；
图5是V形键的结构示意图。
图中标号说明：1-V形键、2-工字钢、3-薄钢板、4-永久模壳、5-普通混凝土核心。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示：V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，包括V形键1、工字钢2、薄钢板3及由UHPC制备而成的永久模壳4；本实施例中UHPC为：超高性能混凝土（UltraHigh Performance Concrete,）；NC为：普通混凝土（Normal Concrete, NC）；采用两种材料的结合及UHPC-NC组合桥墩。
V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，沿永久模壳4内设有若干条沿轴向延伸的工字钢2；若干条工字钢2以永久模壳4轴心为中心沿永久模壳4内壁呈圆周排列；若干条工字钢2相邻的两个工字钢2之间通过薄钢板3相连；每个工字钢2的内翼缘设有若干个V形键1；每个工字钢2的外翼缘及薄钢板3预埋在永久模壳4内；永久模壳4内通过浇筑形成普通混凝土核心5。在模壳的浇筑过程中，永久模壳4和连接体系部分采用预制装配的方法进行制造，而普通混凝土则采用现浇的方式。薄钢板3和工字钢4未焊接V形键1的部分埋置在UHPC永久模壳4的内部形成有效连接，使得连接体系与UHPC永久模壳成为一个刚性的整体；该组合桥墩的主要适用对象为建造于海洋或者咸水湖等氯离子浓度高的恶劣极端环境条件下的大跨径桥梁。
如图2所示：若干条相邻的工字钢2之间的薄钢板3处在同一水平面；处在同一水平面的薄钢板3沿工字钢2长度方向依次间隔布置。V形键1沿工字钢2长度方向依次等间距连续布置。工字钢2之间采用弧形的薄钢板3进行连接，弧形状的薄钢板3沿着工字钢2的长度从上到下依次等间距焊接在工字钢2的腹板中间的位置上，纵向间距可以根据桥墩的实际高度计算后选取，一般为150cm的整倍数。
薄钢板3对称布置，数量可以根据桥墩的实际需求的大小采用4片或者8片两种不同的布置形式。薄钢板3可以起到有效定位的作用，使得整个连接体系居中。薄钢板3的厚度可根据工字钢的实际尺寸选择15cm，20cm和25cm三种。
如图3、图4所示：工字钢2的高度大于永久模壳4的高度；普通混凝土5浇筑至工字钢2高度形成桥墩的内核；工字钢2的长度为桥墩内核的高度减去两倍的混凝土保护层的厚度，腹板的高度为UHPC永久模壳壁厚的1/4。
如图5所示： V形键1的表面呈阶锯齿状结构；V形键1的材质为不锈钢材质；可以有效增大V形键1和普通混凝土5的有效接触面积。
本实用新型的施工步骤如下：
步骤1，首先制造连接体系，将表面为阶锯齿状的V形键1沿着工字钢2的长度方向从上到下依次等间距焊接在工字钢2的翼缘上。
步骤2，工字钢2对称布置，工字钢2之间采用弧形的薄钢板3进行连接，弧形的薄钢板3沿着工字钢2的长度从上到下依次等间距焊接在工字钢2的腹板中间的位置上。
步骤3，V形键1、工字钢2和薄钢板3组成完整的连接体系。结构采用UHPC作为永久模壳。在模壳的浇筑过程中，薄钢板和工字钢未焊接V形键的部分埋置在UHPC永久模壳的内部形成有效连接。
步骤4，最后在实际工程的施工过程中，在预制的带有连接体系的UHPC永久模壳中现浇普通混凝土作为桥墩的内核。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，其特征在于：包括V形键（1）、工字钢（2）、薄钢板（3）及由UHPC制备而成的永久模壳（4）；沿永久模壳（4）内设有若干条沿轴向延伸的工字钢（2）；若干条所述工字钢（2）以永久模壳（4）轴心为中心沿永久模壳（4）内壁呈圆周排列；若干条所述工字钢（2）相邻的两个工字钢（2）之间通过薄钢板（3）相连；每个所述工字钢（2）的内翼缘设有若干个V形键（1）；每个所述工字钢（2）的外翼缘及薄钢板（3）预埋在永久模壳（4）内；所述永久模壳（4）内通过浇筑形成普通混凝土核心（5）。
2.根据权利要求1所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，其特征在于：若干条所述相邻的工字钢（2）之间的薄钢板（3）处在同一水平面；处在同一水平面的薄钢板（3）沿工字钢（2）长度方向依次间隔布置。
3.根据权利要求1所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，其特征在于：所述V形键（1）沿工字钢（2）长度方向依次等间距连续布置；每个工字钢（2）上布置的V形键（1）数量相等。
4.根据权利要求1或3所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，其特征在于：所述V形键（1）的表面呈阶锯齿状结构；V形键（1）的材质为不锈钢材质。
5.根据权利要求2所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，其特征在于：所述薄钢板（3）的两端分别布置在工字钢（2）的腹板上，依次等间距连续布置的薄钢板（3）的间距为150cm的整倍数。
6.根据权利要求1或2所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，其特征在于：所述薄钢板（3）的厚度为15cm或20cm或25cm。
7.根据权利要求1或2或3所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，其特征在于：所述工字钢（2）的长度为桥墩内核的高度减去两倍的混凝土保护层的厚度，腹板的高度为UHPC永久模壳（4）壁厚的1/4；所述永久模壳（4）的高度等于组合桥墩内核高度且大于工字钢（2）的高度。
8.根据权利要求1或2或3所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，其特征在于：所述V形键（1）的跨径大于20cm。
9.根据权利要求1或2或3所述的V形键-工字钢组合连接的UHPC-NC预制装配桥墩，其特征在于：永久模壳（4）由掺有细微钢纤维的UHPC浇筑形成。
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