一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁的制作方法

1.本发明涉及道路桥梁领域，特别是涉及一种纵向分段预制混凝土箱梁。


背景技术：

2.预应力混凝土桥梁是各国铁路、公路和城市轨道交通桥梁的主要结构型式，由预应力体系(包含预应力钢绞线与预应力锚具)和混凝土材料两大部件各自发挥自身优势结合而成，是20世纪以来世界桥梁结构领域的巨大技术进步，具有良好的受力性能、耐久性。在我国铁路建设中，适应梁场标准化预制、运梁车运送和架桥机架设的快速施工模式，预应力混凝土简支梁被大量采用。目前全球范围预应力混凝土桥梁的预应力钢绞线强度基本为1860mpa级，采用7丝5mm钢丝绞合而成。
3.铁路预应力混凝土桥梁设计时，结构的尺寸厚度主要受预应力管道直径的构造要求限制，预应力管道直径则由钢绞线的截面积所限制，为穿束施工方便、减少管道摩阻损失，一般预应力管道的面积需为钢绞线面积的2.5倍以上。目前铁路桥梁采用1860mpa级预应力体系，时速350公里高速铁路32m简支箱梁采用腹板双排布束，其腹板厚度为450mm(管道直径90mm)；时速350公里高速铁路40m简支箱梁与时速200公里客货共线铁路32m简支箱梁采用腹板单排布束，其腹板厚度为360mm(管道直径120mm)；时速160公里客货共线32mt梁腹板厚度240mm(腹板单排布束，管道直径80mm)。各铁路简支梁的底板厚度与梁端构造尺寸也由预应力体系的构造要求限制。
4.现需一种预制混凝土箱梁，可以适用于超高强预应力体系。


技术实现要素：

5.本发明是为了解决现有技术中未有适用于超高强预应力体系锚固受力的问题，提供了一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁，采用两种混凝土组合的方式，解决了上述问题。
6.本发明提供了一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁，包括第一梁端节段、第二梁端节段和中部节段，中部节段两端分别纵向连接第一梁端节段和第二梁端节段；中部节段包括第一连接段混凝土节段、第二连接段混凝土节段和普通混凝土节段，第一连接段混凝土节段两端分别纵向连接普通混凝土节段一端和第一梁端节段，第二连接段混凝土节段两端分别连接普通混凝土节段另一端和第二梁端节段；普通混凝土节段包括若干普通混凝土预制节段，各普通混凝土预制节段依次首尾相连，普通混凝土预制节段两自由端分别连接第一连接段混凝土节段和第二连接段混凝土节段。第一梁端节段长度和第二梁端节段长度均为箱梁总长的七分之一到八分之一。
7.本发明所述的一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁，作为一种优选方式，第一梁端节段和第二梁端节段的混凝土强度大于中部节段的混凝土强度，第一梁端节段和第二梁端节段采用rpc、uhpc或强度大于c60的混凝土，中部节段采用强度大于等于 c40小于等于c60普通强度混凝土或rpc。
8.本发明所述的一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁，作为一种优选方式，普通混凝土预制节段包括预制底板、预制第一腹板、预制第二腹板、预制顶板、预制第一翼缘板和预制第二翼缘板，预制底板和预制顶板平行设置，预制第一翼缘板和预制第二翼缘板分别设置于预制顶板两侧，预制第一翼缘板上表面、预制第二翼缘板上表面和预制顶板上表面位于同一平面，预制第一腹板一端连接预制第一翼缘板与预制顶板连接处，另一端连接预制底板与预制第一翼缘板同侧一端，预制第二腹板一端连接预制第二翼缘板与预制顶板连接处，另一端连接预制底板与预制第二翼缘板同侧一端。
9.本发明所述的一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁，作为一种优选方式，第一梁端节段包括第一梁端底板、第一梁端第一腹板、第一梁端第二腹板、第一梁端顶板、第一梁端第一翼缘板和第一梁端第二翼缘板，第一梁端底板和第一梁端顶板平行设置，第一梁端第一翼缘板和第一梁端第二翼缘板分别设置于第一梁端顶板两侧，第一梁端第一翼缘板上表面、第一梁端第二翼缘板上表面和第一梁端顶板上表面位于同一平面，第一梁端第一腹板一端连接第一梁端第一翼缘板与第一梁端顶板连接处，另一端连接第一梁端底板与第一梁端第一翼缘板同侧一端，第一梁端第二腹板一端连接第一梁端第二翼缘板与第一梁端顶板连接处，另一端连接第一梁端底板与第一梁端第二翼缘板同侧一端。
10.本发明所述的一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁，作为一种优选方式，第二梁端节段包括第二梁端底板、第二梁端第一腹板、第二梁端第二腹板、第二梁端顶板、第二梁端第一翼缘板和第二梁端第二翼缘板，第二梁端底板和第二梁端顶板平行设置，第二梁端第一翼缘板和第二梁端第二翼缘板分别设置于第二梁端顶板两侧，第二梁端第一翼缘板上表面、第二梁端第二翼缘板上表面和第二梁端顶板上表面位于同一平面，第二梁端第一腹板一端连接第二梁端第一翼缘板与第二梁端顶板连接处，另一端连接第二梁端底板与第二梁端第一翼缘板同侧一端，第二梁端第二腹板一端连接第二梁端第二翼缘板与第二梁端顶板连接处，另一端连接第二梁端底板与第二梁端第二翼缘板同侧一端。
11.本发明所述的一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁，作为一种优选方式，第一连接段节段包括第一连接段底板、第一连接段第一腹板、第一连接段第二腹板、第一连接段顶板、第一连接段第一翼缘板和第一连接段第二翼缘板，第一连接段底板和第一连接段顶板平行设置，第一连接段第一翼缘板和第一连接段第二翼缘板分别设置于第一连接段顶板两侧，第一连接段第一翼缘板上表面、第一连接段第二翼缘板上表面和第一连接段顶板上表面位于同一平面，第一连接段第一腹板一端连接第一连接段第一翼缘板与第一连接段顶板连接处，另一端连接第一连接段底板与第一连接段第一翼缘板同侧一端，第一连接段第二腹板一端连接第一连接段第二翼缘板与第一连接段顶板连接处，另一端连接第一连接段底板与第一连接段第二翼缘板同侧一端。
12.本发明所述的一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁，作为一种优选方式，第二连接段节段包括第二连接段底板、第二连接段第一腹板、第二连接段第二腹板、第二连接段顶板、第二连接段第一翼缘板和第二连接段第二翼缘板，第二连接段底板和第二连接段顶板平行设置，第二连接段第一翼缘板和第二连接段第二翼缘板分别设置于第二连接段顶板两侧，第二连接段第一翼缘板上表面、第二连接段第二翼缘板上表面和第
二连接段顶板上表面位于同一平面，第二连接段第一腹板一端连接第二连接段第一翼缘板与第二连接段顶板连接处，另一端连接第二连接段底板与第二连接段第一翼缘板同侧一端，第二连接段第二腹板一端连接第二连接段第二翼缘板与第二连接段顶板连接处，另一端连接第二连接段底板与第二连接段第二翼缘板同侧一端。
13.本发明所述的一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁，作为一种优选方式，适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁还包括贯穿第一梁端节段、第二梁端节段和中部节段的锚固孔，锚固孔包括第一腹板锚固孔、第二腹板锚固孔和底板锚固孔，第一腹板锚固孔贯穿第一梁端第一腹板、第一梁端第二腹板、第一连接段第一腹板、第二连接段第二腹板和预制第一腹板，第二腹板锚固孔贯穿第一梁端第二腹板、第二梁端第二腹板、第一连接段第二腹板、第二连接段第二腹板和预制第二腹板，底板锚固孔贯穿第一梁端底板、第二梁端底板、第一连接段底板、第二连接段底板和预制底板。
14.预应力锚具将钢绞线力值传递至混凝土结构上，沿着结构的纵向形成一系列压力迹线，因为压力迹线有扩散的趋势，故而垂直于压力迹线有劈裂力效应。目前所使用的的预应力钢绞线均为强度1860mpa 及以下，为满足强度2100mpa～2500mpa级预应力体系使用要求，需进一步加强结构锚固区域设计。根据上述受力机理，可采用提高混凝土强度等级(目前多为c50～c60，可采用c70级以上)、或者采用uhpc 提高锚固区域的整体强度等级，并可辅助以普通钢筋的补强，来增强锚固区域对2100mpa～2500mpa超高强预应力体系的适应，以满足高的压应力及更高的劈裂拉应力的承担需求。因为提高混凝土强度等级需要提高一定成本，故而为了节约成本，采用组合拼装的混凝土梁，其施工的本质与传统节段拼装梁相同，梁端节段采用更高强度或uhpc 混凝土，跨中节段采用普通混凝土。满足可施工性的前提下，可达到受力性能和经济性能的量好匹配。
15.本发明有益效果如下：
16.(1)梁端预制段采用uhpc超高性能混凝土或c70以上高强度混凝土，一方面适应锚固受力要求，同时可使梁端构造尺寸优化20％、梁端锚固区域配筋优化20～30％；
17.(2)采用两种混凝土组合，减轻了结构自重，提高了结构受力性能，实现强度更加匹配的设计。
附图说明
18.图1为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁示意图；
19.图2为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁中部节段示意图；
20.图3为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁普通混凝土节段示意图；
21.图4为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁普通混凝土预制节段示意图；
22.图5为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁第一梁端节段示意图；
23.图6为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁第二梁端节段示意图；
24.图7为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁第一连接段混凝土节段示意图；
25.图8为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁第二连接段混凝土节段示意图；
26.图9为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁锚固孔示意图。
27.附图标记：
28.1、第一梁端节段；11、第一梁端底板；12、第一梁端第一腹板； 13、第一梁端第二腹板；14、第一梁端顶板；15、第一梁端第一翼缘板；16、第一梁端第二翼缘板；2、第二梁端节段；21、第二梁端底板；22、第二梁端第一腹板；23、第二梁端第二腹板；24、第二梁端顶板；25、第二梁端第一翼缘板；26、第二梁端第二翼缘板；3、中部节段；31、第一连接段混凝土节段；311、第一连接段底板；312、第一连接段第一腹板；313、第一连接段第二腹板；314、第一连接段顶板；315、第一连接段第一翼缘板；316、第一连接段第二翼缘板； 32、第二连接段混凝土节段；321、第二连接段底板；322、第二连接段第二腹板；323、第二连接段第二腹板；324、第二连接段顶板；325、第二连接段第一翼缘板；326、第二连接段第二翼缘板；33、普通混凝土节段；331、普通混凝土预制节段；3311、预制底板；3312、预制第一腹板；3313、预制第二腹板；3314、预制顶板；3315、预制第一翼缘板；3316、预制第二翼缘板；4、锚固孔；41、第一腹板锚固孔；42、第二腹板锚固孔；43、底板锚固孔。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
30.实施例1
31.如图1所示，包括第一梁端节段1、第二梁端节段2和中部节段 3，中部节段3两端分别纵向连接第一梁端节段1和第二梁端节段2。第一梁端节段1和第二梁端节段2均为箱梁总长的七分之一到八分之一。梁的两端l/7～l/8跨度范围(l为梁的全长)，采用uhpc超高性能混凝土或c70以上高强度混凝土阶段预制，该阶段单独进行钢筋绑扎，并在靠近跨中一端预留钢筋接头。
32.如图2所示，中部节段3包括第一连接段混凝土节段31、第二连接段混凝土节段32和普通混凝土节段33，第一连接段混凝土节段 31两端分别纵向连接普通混凝土节段33一端和第一梁端节段1，第二连接段混凝土节段32两端分别连接普通混凝土节段33另一端和第二梁端节段2。中部区域可以采用现浇c40～c60普通混凝土方式。完成后在拼装台架上拼装并张拉预应力。
33.如图3所示，普通混凝土节段33包括若干普通混凝土预制节段 331，各普通混凝土预制节段331依次首尾相连，普通混凝土预制节段331两自由端分别连接第一连接段混凝土节段31和第二连接段混凝土节段32。
34.如图4所示，普通混凝土预制节段331包括预制底板3311、预制第一腹板3312、预制第二腹板3313、预制顶板3314、预制第一翼缘板3315和预制第二翼缘板3316，预制底板3311和预制顶板3314 平行设置，预制第一翼缘板3315和预制第二翼缘板3316分别设置于预制顶板3314两侧，预制第一翼缘板3315上表面、预制第二翼缘板 3316上表面和预制顶板3314
上表面位于同一平面，预制第一腹板 3312一端连接预制第一翼缘板3315与预制顶板3314连接处，另一端连接预制底板3311与预制第一翼缘板3315同侧一端，预制第二腹板3313一端连接预制第二翼缘板3316与预制顶板3314连接处，另一端连接预制底板3311与预制第二翼缘板3316同侧一端。
35.如图5所示，第一梁端节段1包括第一梁端底板11、第一梁端第一腹板12、第一梁端第二腹板13、第一梁端顶板14、第一梁端第一翼缘板15和第一梁端第二翼缘板16，第一梁端底板11和第一梁端顶板14平行设置，第一梁端第一翼缘板15和第一梁端第二翼缘板 16分别设置于第一梁端顶板14两侧，第一梁端第一翼缘板15上表面、第一梁端第二翼缘板16上表面和第一梁端顶板14上表面位于同一平面，第一梁端第一腹板12一端连接第一梁端第一翼缘板15与第一梁端顶板14连接处，另一端连接第一梁端底板11与第一梁端第一翼缘板15同侧一端，第一梁端第二腹板13一端连接第一梁端第二翼缘板16与第一梁端顶板14连接处，另一端连接第一梁端底板11与第一梁端第二翼缘板16同侧一端。
36.如图6所示，第二梁端节段2包括第二梁端底板21、第二梁端第一腹板22、第二梁端第二腹板23、第二梁端顶板24、第二梁端第一翼缘板25和第二梁端第二翼缘板26，第二梁端底板21和第二梁端顶板24平行设置，第二梁端第一翼缘板25和第二梁端第二翼缘板26分别设置于第二梁端顶板24两侧，第二梁端第一翼缘板25上表面、第二梁端第二翼缘板26上表面和第二梁端顶板24上表面位于同一平面，第二梁端第一腹板22一端连接第二梁端第一翼缘板25与第二梁端顶板24连接处，另一端连接第二梁端底板21与第二梁端第一翼缘板25同侧一端，第二梁端第二腹板23一端连接第二梁端第二翼缘板26与第二梁端顶板24连接处，另一端连接第二梁端底板21与第二梁端第二翼缘板26同侧一端。
37.如图7所示，第一连接段节段31包括第一连接段底板311、第一连接段第一腹板312、第一连接段第二腹板313、第一连接段顶板 314、第一连接段第一翼缘板315和第一连接段第二翼缘板316，第一连接段底板311和第一连接段顶板314平行设置，第一连接段第一翼缘板315和第一连接段第二翼缘板316分别设置于第一连接段顶板 314两侧，第一连接段第一翼缘板315上表面、第一连接段第二翼缘板316上表面和第一连接段顶板314上表面位于同一平面，第一连接段第一腹板312一端连接第一连接段第一翼缘板315与第一连接段顶板314连接处，另一端连接第一连接段底板311与第一连接段第一翼缘板315同侧一端，第一连接段第二腹板313一端连接第一连接段第二翼缘板316与第一连接段顶板314连接处，另一端连接第一连接段底板311与第一连接段第二翼缘板316同侧一端。
38.如图8所示，第二连接段节段32包括第二连接段底板321、第二连接段第一腹板322、第二连接段第二腹板323、第二连接段顶板 324、第二连接段第一翼缘板325和第二连接段第二翼缘板326，第二连接段底板321和第二连接段顶板324平行设置，第二连接段第一翼缘板325和第二连接段第二翼缘板326分别设置于第二连接段顶板 324两侧，第二连接段第一翼缘板325上表面、第二连接段第二翼缘板326上表面和第二连接段顶板324上表面位于同一平面，第二连接段第一腹板322一端连接第二连接段第一翼缘板325与第二连接段顶板324连接处，另一端连接第二连接段底板321与第二连接段第一翼缘板325同侧一端，第二连接段第二腹板323一端连接第二连接段第二翼缘板326与第二连接段顶板324连接处，另一端连接第二连接段底板321与第二连接段第二翼缘板326同侧一端。
39.如图9所示，适用于超高强预应力体系的纵向分段预制混凝土箱梁还包括贯穿第
一梁端节段1、第二梁端节段2和中部节段3的锚固孔4，锚固孔4包括第一腹板锚固孔41、第二腹板锚固孔42和底板锚固孔43，第一腹板锚固孔41贯穿第一梁端第一腹板12、第一梁端第二腹板13、第一连接段第一腹板312、第二连接段腹板和预制第一腹板3312，第二腹板锚固孔42贯穿第一梁端第二腹板13、第二梁端第二腹板23、第一连接段第二腹板313、第二连接段第一腹板323和预制第二腹板3313，底板锚固孔43贯穿第一梁端底板11、第二梁端底板21、第一连接段底板311、第二连接段底板321和预制底板3311。
40.该结构主要为适应2100mpa～2500mpa的预应力体系，该预应力体系的锚固区域受力要求高，梁端预制段采用uhpc超高性能混凝土或 c70以上高强度混凝土，一方面适应锚固受力要求，同时可使梁端构造尺寸优化20％、梁端锚固区域配筋优化20～30％，减轻了结构自重，提高了结构受力性能，实现强度更加匹配的设计。
41.本结构可应用简支梁的制作，全阶段拼装模式也可应用于连续梁，实现桥梁结构的2100mpa～2500mpa超高强度预应力体系的应用及混凝土强度的匹配设计。
42.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。