CN219508398U - 一种在拼接缝处加强的无腹筋uhpc节段拼装梁结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构，将多段没有配置抗剪钢筋的UHPC节段梁依次拼装，预应力钢绞线将各UHPC节段梁连接，相邻UHPC节段梁之间形成拼接缝；在拼接缝两侧，相邻两段UHPC节段梁上设置成组的高强螺栓；对于每段UHPC节段梁，多根高强螺栓预埋在UHPC节段梁的底部和侧面下部；加强钢板上设置螺栓孔，一组高强螺栓穿过一块加强钢板的螺栓孔，高强螺栓的端部通过螺帽锁紧；UHPC节段梁的侧面上部粘贴纤维增强复合材料层将拼接缝覆盖。本实用新型加强接缝受力，使各UHPC节段梁能形成整体受力，提高无腹筋UHPC节段拼装梁的承载能力，属于预制桥梁结构领域。

Description

一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构

技术领域

本实用新型涉及预制桥梁结构领域，具体涉及一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构。

背景技术

超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC)是一种新型的纤维增强水泥基材料，具有高强(抗压强度≥150MPa)、高韧(抗折强度12～60MPa)、超长耐久性的独特优势，在土木工程中具有广阔的应用前景。UHPC材料中由于掺入了钢纤维，其“桥接”作用抑制了裂缝的开展，本身具有一定的抗剪性能，近年来国内外学者提出不配置抗剪钢筋，仅依靠预应力钢绞线进行连接的无腹筋UHPC预制节段拼接梁，并在桥梁工程中进行了初步的应用。由于减少了普通钢筋的绑扎工作、构件轻型化、节段拼装施工快，对地面交通影响小，无腹筋UHPC节段拼装梁成为桥梁快速化建设关注的热点。

目前相关规范关于节段拼装梁的设计不考虑拼接缝的作用，将其等同于整体梁。然而，研究表明接缝是无腹筋UHPC节段梁受力最薄弱的位置，随着荷载的增大，梁段之间的接缝在底部会逐渐张开，梁段绕着接缝顶部转动，最终在接缝顶部受压区形成塑性铰，如图1所示，该处混凝土挤压破碎导致梁破坏。可见，由于接缝的存在，各个梁段并不能形成一个整体受力，节段拼装梁的承载能力和刚度均比同规格的整体梁低，而不考虑接缝的削弱作用，将节段梁当作整体梁计算，存在一定的安全隐患。

因此，为了提高节段拼装梁的整体承载能力，避免接缝成为薄弱位置先发生破坏，充分发挥UHPC材料的高强度优势，本实用新型提出一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构，能提高拼接梁的承载力。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构，将多段没有配置抗剪钢筋的UHPC节段梁依次拼装，预应力钢绞线将各UHPC节段梁连接，相邻UHPC节段梁之间形成拼接缝；在拼接缝两侧，相邻两段UHPC节段梁上设置成组的高强螺栓；对于每段UHPC节段梁，多根高强螺栓预埋在UHPC节段梁的底部和侧面下部；加强钢板上设置螺栓孔，一组高强螺栓穿过一块加强钢板的螺栓孔，高强螺栓的端部通过螺帽锁紧；UHPC节段梁的侧面上部粘贴纤维增强复合材料层将拼接缝覆盖。

作为一种优选，UHPC节段梁包括从上往下依次设置的顶板、梁肋、底板，高强螺栓设置在底板的底部和梁肋的侧面下部，纤维增强复合材料层粘贴在梁肋的侧面上部。

作为一种优选，纤维增强复合材料层为双向纤维增强复合材料层，其中一个方向的纤维与拼接缝方向平行，另一方向的纤维与拼接缝方向垂直。

作为一种优选，纤维增强复合材料层为碳纤维布或芳纶纤维；粘贴宽度以拼接缝为对称线，两边各宽100～200mm。

作为一种优选，在UHPC节段梁拼接缝处的截面，梁肋的端部设置齿形剪力键，两边截面的剪力键凹凸对应，相互拼合；UHPC节段梁内对应剪力键的位置设有局部加强钢筋。

作为一种优选，在UHPC节段梁拼接缝处的截面涂抹环氧树脂胶结剂将相邻UHPC节段梁粘接。

作为一种优选，UHPC节段梁中，顶板和底板内均预埋贯穿长度方向的波纹管，波纹管供预应力钢绞线穿过；预应力钢绞线的两端通过锚头固定在最外侧UHPC节段梁的端部。

作为一种优选，顶板中，预应力钢绞线的数量为多根，沿着UHPC节段梁的宽度方向依次排列；底板中，预应力钢绞线的数量为多根，沿着UHPC节段梁的宽度、高度方向依次排列；每个拼接缝处，底板的底部设置多块加强钢板，梁肋的两侧下部各设置至少一块加强钢板。

作为一种优选，UHPC节段梁为矩形梁、T形梁或箱型梁。

一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构的建造方法，包括如下步骤：(1)在工厂内预制UHPC节段梁，预埋波纹管和高强螺栓；(2)UHPC节段梁拼接时，在连接界面抹上环氧树脂胶结剂，将两边剪力键对接拼装，将钢绞线穿入每段UHPC节段梁的波纹管内，逐步张拉钢绞线，达到设计张拉力，在最外侧UHPC节段梁的端部将钢绞线锚固；(3)在拼接缝处安装加强钢板，拧紧螺帽固定；(4)在拼接缝处梁肋侧面加强钢板以上部分，粘贴纤维增强复合材料层。

本实用新型的原理是：采用加强钢板和纤维增强复合材料(FRP)，对无腹筋UHPC(超高性能混凝土)节段梁的拼接缝进行加强，防止拼接缝处先张开而破坏，使UHPC节段梁整体受力，提高无腹筋UHPC节段梁的承载能力。

本实用新型具有如下优点：

1.对比现有的无腹筋预应力UHPC节段拼接梁，通过在梁底采用加强钢板，抵抗拼接缝张拉时的拉应力，能有效防止节段梁在拼接缝处张开，防止受压区顶部形成塑性铰而破坏，使各UHPC节段梁能形成整体受力，提高无腹筋UHPC节段拼装梁的承载能力。

2.在梁肋拼接缝处粘贴双向纤维增强复合材料(FRP)，抵抗拼接缝张开的拉应力和剪应力，防止拼接缝处先破坏。

3.采用剪力键，可增加拼接缝的抗剪能力。

4.采用环氧树脂胶结剂，可增强拼接缝界面的粘结力，以提高拼接缝的抗剪能力。

附图说明

图1是现有技术拼接梁整体受力示意图。

图2是无腹筋UHPC节段拼装梁结构的示意图(以T型截面为例)。

图3是拼接缝处的结构示意图。

图4是相邻UHPC节段梁拼接前的示意图。

图5是几种梁的荷载-位移曲线对比图。

图6是实施例二中UHPC节段梁的结构示意图。

其中，1为UHPC节段梁，2为拼接缝，3为剪力键，4为预应力钢绞线，5为锚头，6为高强螺栓，7为螺帽，8为加强钢板，9为纤维增强复合材料层，10为波纹管。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构，将多段没有配置抗剪钢筋的UHPC节段梁依次拼装，预应力钢绞线将各UHPC节段梁连接，相邻UHPC节段梁之间形成拼接缝；在拼接缝两侧，相邻两段UHPC节段梁上设置成组的高强螺栓；对于每段UHPC节段梁，多根高强螺栓预埋在UHPC节段梁的底部和侧面下部；加强钢板上设置螺栓孔，一组高强螺栓穿过一块加强钢板的螺栓孔，高强螺栓的端部通过螺帽锁紧；UHPC节段梁的侧面上部粘贴纤维增强复合材料层将拼接缝覆盖。

本实施例中，UHPC节段梁的横截面形状为T形。

UHPC节段梁包括从上往下依次设置的顶板、梁肋、底板，高强螺栓设置在底板的底部和梁肋的侧面下部，纤维增强复合材料层粘贴在梁肋的侧面上部。

纤维增强复合材料层为双向纤维增强复合材料层，其中一个方向的纤维与拼接缝方向平行，另一方向的纤维与拼接缝方向垂直。

为了增强拼接缝的抗剪能力，在拼接缝的上半部，粘贴的纤维增强复合材料层为碳纤维布或芳纶纤维；粘贴宽度以拼接缝为对称线，两边各宽100～200mm。

为了增加拼接缝的抗剪能力，在UHPC节段梁拼接缝处的截面，梁肋的端部设置齿形剪力键，两边截面的剪力键凹凸对应，相互拼合；UHPC节段梁内对应剪力键的位置设有局部加强钢筋。

为了增强拼接缝界面的粘结力，在UHPC节段梁拼接缝处的截面涂抹环氧树脂胶结剂将相邻UHPC节段梁粘接，以提高拼接缝的抗剪能力。

UHPC节段梁中，顶板和底板内均预埋贯穿长度方向的波纹管，波纹管供预应力钢绞线穿过；预应力钢绞线的两端通过锚头固定在最外侧UHPC节段梁的端部。

顶板中，预应力钢绞线的数量为多根，沿着UHPC节段梁的宽度方向依次排列；底板中，预应力钢绞线的数量为多根，沿着UHPC节段梁的宽度、高度方向依次排列；每个拼接缝处，底板的底部设置多块加强钢板，梁肋的两侧下部各设置至少一块加强钢板。

一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构的建造方法，包括如下步骤：

(1)在工厂内预制UHPC节段梁，预埋波纹管和高强螺栓。

UHPC节段梁的特点是：UHPC节段梁内只配置预应力钢绞线，纵向钢筋抗拉，以及一些必要的构造钢筋，不配置抗剪钢筋。UHPC节段梁的长度可根据吊装设备能力确定，为了节约模板，UHPC节段梁尺寸尽量选用标准段，拼接缝划分应避免在跨中受力最不利位置。

UHPC节段梁制作：UHPC节段梁在工厂内进行预制。根据设计资料，立模板、绑扎梁段内的钢筋；按照预应力筋的位置预埋波纹管；浇筑UHPC，采用蒸汽养护48小时以上。

预埋高强螺栓：UHPC节段梁预制时，在底部和靠近底部的侧面预埋高强螺栓；高强螺栓伸出UHPC节段梁表面一定长度，采用塑料保鲜膜或胶带包住，保持螺纹干净。

(2)UHPC节段梁拼接时，在连接界面抹上环氧树脂胶结剂，将两边剪力键对接拼装，增加拼接缝的粘结力，将钢绞线穿入每段UHPC节段梁的波纹管内，逐步张拉钢绞线，达到设计张拉力，在最外侧UHPC节段梁的端部将钢绞线锚固。

(3)在拼接缝处安装加强钢板，采用螺帽进行固定。

根据拼接缝底部和侧面两边预埋的高强螺栓位置，在加强钢板上钻孔。先安装侧面靠近底板的加强钢板，再安装底板的加强钢板。安装时，将加强钢板套上对应的高强螺栓，拧紧螺帽。全部加强钢板安装完后，切割多余的高强螺栓，使之长度适中。

(4)在拼接缝处粘贴双向纤维增强复合材料层。

实施例二

一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构，将多段没有配置抗剪钢筋的UHPC节段梁依次拼装，预应力钢绞线将各UHPC节段梁连接，相邻UHPC节段梁之间形成拼接缝；在拼接缝两侧，相邻两段UHPC节段梁上设置成组的高强螺栓；对于每段UHPC节段梁，多根高强螺栓预埋在UHPC节段梁的底部和侧面下部；加强钢板上设置螺栓孔，一组高强螺栓穿过一块加强钢板的螺栓孔，高强螺栓的端部通过螺帽锁紧；UHPC节段梁的侧面上部粘贴纤维增强复合材料层将拼接缝覆盖。

本实施例中，UHPC节段梁的横截面形状为矩形。

图5所示，设计并制作了三条不配箍筋的无腹筋UHPC矩形梁，分别为用来对比的整体梁，拼接缝处未加强的节段拼接梁，接缝处按照本实用新型进行加强的节段拼接梁，进行四点弯曲试验，从荷载-位移曲线可见：经过加强后的拼接梁，刚度和承载力与整体梁基本一致。

除了上述实施例提及的方式外，每组高强螺栓的数量可为两根、四根、六根等，一组高强螺栓对应一块加强钢板安装。加强钢板的尺寸和数量，根据受力计算确定。这些变换方式均在本实用新型的保护范围内。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构，将多段没有配置抗剪钢筋的UHPC节段梁依次拼装，预应力钢绞线将各UHPC节段梁连接，相邻UHPC节段梁之间形成拼接缝，其特征在于：在拼接缝两侧，相邻两段UHPC节段梁上设置成组的高强螺栓；对于每段UHPC节段梁，多根高强螺栓预埋在UHPC节段梁的底部和侧面下部；加强钢板上设置螺栓孔，一组高强螺栓穿过一块加强钢板的螺栓孔，高强螺栓的端部通过螺帽锁紧；UHPC节段梁的侧面上部粘贴纤维增强复合材料层将拼接缝覆盖。

2.按照权利要求1所述的一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构，其特征在于：UHPC节段梁包括从上往下依次设置的顶板、梁肋、底板，高强螺栓设置在底板的底部和梁肋的侧面下部，纤维增强复合材料层粘贴在梁肋的侧面上部。

3.按照权利要求2所述的一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构，其特征在于：纤维增强复合材料层为双向纤维增强复合材料层，其中一个方向的纤维与拼接缝方向平行，另一方向的纤维与拼接缝方向垂直。

4.按照权利要求2所述的一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构，其特征在于：纤维增强复合材料层为碳纤维布或芳纶纤维；粘贴宽度以拼接缝为对称线，两边各宽100～200mm。

5.按照权利要求2所述的一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构，其特征在于：在UHPC节段梁拼接缝处的截面，梁肋的端部设置齿形剪力键，两边截面的剪力键凹凸对应，相互拼合；UHPC节段梁内对应剪力键的位置设有局部加强钢筋。

6.按照权利要求5所述的一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构，其特征在于：在UHPC节段梁拼接缝处的截面涂抹环氧树脂胶结剂将相邻UHPC节段梁粘接。

7.按照权利要求2所述的一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构，其特征在于：UHPC节段梁中，顶板和底板内均预埋贯穿长度方向的波纹管，波纹管供预应力钢绞线穿过；预应力钢绞线的两端通过锚头固定在最外侧UHPC节段梁的端部。

8.按照权利要求7所述的一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构，其特征在于：顶板中，预应力钢绞线的数量为多根，沿着UHPC节段梁的宽度方向依次排列；底板中，预应力钢绞线的数量为多根，沿着UHPC节段梁的宽度、高度方向依次排列；每个拼接缝处，底板的底部设置多块加强钢板，梁肋的两侧下部各设置至少一块加强钢板。

9.按照权利要求1所述的一种在拼接缝处加强的无腹筋UHPC节段拼装梁结构，其特征在于：UHPC节段梁为矩形梁、T形梁或箱型梁。