一种适用于超高强预应力体系的纵向分段现浇混凝土梁的制作方法

1.本发明涉及道路桥梁领域，特别是涉及一种高强度预应力体系混凝土梁。


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简支梁与时速200公里客货共线铁路32m简支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现浇混凝土梁，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现浇混凝土梁，包括第一梁端节段、第二梁端节段和中部节段，中部节段两端连接第一梁端节段和第二梁端节段；中部节段采用普通强度混凝土整体浇筑，第一梁端节段和第二梁端节段均采用高强混凝土浇筑；第一梁端节段和中部节段的分段线与水平线夹角为30～45
°
，第二梁端节段和中部节段的分段线与水平线的夹角为30～45
°
，且两分段线相对设置，两夹角开口向梁端方向；第一梁端节段和第二梁端节段均占梁总长的八分之一；纵向分段现浇混凝土梁为简支梁。
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现浇混凝土梁，作为优选方式，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现浇混凝土梁，作为优选方式，第一梁端节段包括第一梁端底板、第一梁端第一肋板和第一梁端第二肋板，第一梁端
第一肋板和第一梁端第二肋板分别竖直设置于第一梁端底板两纵向侧面；第二梁端节段包括第二梁端底板、第二梁端第一肋板和第二梁端第二肋板，第二梁端第一肋板和第二梁端第二肋板分别竖直设置于第二梁端底板两纵向侧面；中部节段包括中部底板、中部第一肋板和中部第二肋板，中部第一肋板和中部第二肋板分别竖直设置于中部底板两纵向侧面。
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现浇混凝土梁，作为优选方式，第一梁端节段包括第一梁端翼板、第一梁端第一梁肋和第一梁端第一马蹄，第一梁端翼板垂直设置于第一梁端第一梁肋上端，第一梁端第一马蹄设置与第一梁端第一梁肋下端；第二梁端节段包括第二梁端翼板、第二梁端第一梁肋和第二梁端第一马蹄，第二梁端翼板垂直设置于第二梁端第一梁肋上端，第二梁端第一马蹄设置与第二梁端第一梁肋下端；中部节段包括中部翼板、中部第一梁肋和中部第一马蹄，中部翼板垂直设置于中部第一梁肋上端，中部第一马蹄设置与中部第一梁肋下端。
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现浇混凝土梁，作为优选方式，第一梁端第一梁肋设置于第一梁端翼板中部，第二梁端第一梁肋设置于第二梁端翼板中部，中部第一梁肋设置于中部翼板中部。
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现浇混凝土梁，作为优选方式，第一梁端节段还包括第一梁端第二梁肋和第一梁端第二马蹄，第一梁端第二梁肋上端纵向垂直连接第一梁端翼板，第一梁端第二马蹄设置于第一梁端第二梁肋下端，第一梁端第一梁肋和第一梁端第二梁肋对称设置；第二梁端节段还包括第二梁端第二梁肋和第二梁端第二马蹄，第二梁端第二梁肋上端纵向垂直连接第二梁端翼板，第二梁端第二马蹄设置于第二梁端第二梁肋下端，第二梁端第一梁肋和第二梁端第二梁肋对称设置；中部节段还包括中部第二梁肋和中部第二马蹄，中部第二梁肋上端纵向垂直连接中部翼板，中部第二马蹄设置于中部第二梁肋下端，中部第一梁肋和中部第二梁肋对称设置。
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现浇混凝土梁，作为优选方式，第一梁端底板、第二梁端底板和中部底板纵向设置有锚固孔。
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现浇混凝土梁，作为优选方式，第一梁端第一梁肋、第一梁端第一马蹄、第二梁端第一梁肋、第二梁端第一马蹄、中部第一梁肋和中部第一马蹄纵向设置有锚固孔。
14.本发明所述的一种适用于超高强预应力体系的纵向分段现浇混凝土梁，作为优选方式，第一梁端第一梁肋、第一梁端第一马蹄、第二梁端第一梁肋、第二梁端第一马蹄、中部第一梁肋、中部第一马蹄、第一梁端第二梁肋、第一梁端第二马蹄、第二梁端第二梁肋、第二梁端第二马蹄、中部第二梁肋和中部第二马蹄纵向设置有锚固孔。
15.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。
16.本发明有益效果如下：
17.(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％；
18.(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
19.图1为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段现浇混凝土梁示意图；
20.图2为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段现浇混凝土梁实施例1槽型梁第一梁端节段示意图；
21.图3为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段现浇混凝土梁实施例1槽型梁第二梁端节段示意图；
22.图4为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段现浇混凝土梁实施例1槽型梁中部节段示意图；
23.图5为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段现浇混凝土梁实施例2t梁第一梁端节段示意图；
24.图6为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段现浇混凝土梁实施例2t梁第二梁端节段示意图；
25.图7为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段现浇混凝土梁实施例2t梁中部节段示意图；
26.图8为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段现浇混凝土梁实施例3π梁第一梁端节段示意图；
27.图9为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段现浇混凝土梁实施例3π梁中部节段示意图；
28.图10为一种适用于超高强预应力体系的纵向分段现浇混凝土梁实施例3π梁中部节段示意图。
29.附图标记：
30.1、第一梁端节段；11、第一梁端底板；12、第一梁端第一肋板；13、第一梁端第二肋板；14、第一梁端翼板；15、第一梁端第一梁肋；16、第一梁端第一马蹄；17、第一梁端第二梁肋；18、第一梁端第二马蹄；2、第二梁端节段；21、第二梁端底板；22、第二梁端第一肋板；23、第二梁端第二肋板；24、第二梁端翼板；25、第二梁端第一梁肋；26、第二梁端第一马蹄；27、第二梁端第二梁肋；28、第二梁端第二马蹄；3、中部节段；31、中部底板；32、中部第一肋板；33、中部第二肋板；34、中部翼板；35、中部第一梁肋；36、中部第一马蹄；37、中部第二梁肋；38、中部第二马蹄。
具体实施方式
31.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。
32.实施例1
33.如图1所示，一种适用于超高强预应力体系的纵向分段现浇混凝土梁，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3两端连接第一梁端节段1和第二梁端节段2；中部节段3采用普通强度混凝土整体浇筑，第一梁端节段1和第二梁端节段2均采用高强混凝土浇筑；第一梁端节段1和中部节段3的分段线与水平线夹角为30～45
°
，第二梁端节段2和中部节段3的分段线与水平线的夹角为30～45
°
，且两分段线相对设置，夹角开口向梁端方向；第一梁端节段1长度和第二梁端节段2长度均为梁总长的八分之一；纵向分段现浇混凝土梁为简支梁。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。
34.端部预制uhpc块可以作为中部现浇段的端模板，施工方法为将梁端预制端放置于待浇筑中部段两端(位置调整准确)，立模并绑扎中部段普通钢筋，完成后浇筑中部段混凝土，再开展梁体预应力张拉，完成梁体制作。
35.第一梁端节段1和第二梁端节段2的混凝土强度大于中部节段3的混凝土强度，第一梁端节段1和第二梁端节段2采用rpc、uhpc或强度大于c60的混凝土，中部节段3采用强度大于等于c40小于等于c60普通强度混凝土或rpc。
36.如图2所示，第一梁端节段1包括第一梁端底板11、第一梁端第一肋板12和第一梁端第二肋板13，第一梁端第一肋板12和第一梁端第二肋板13分别竖直设置于第一梁端底板11两纵向侧面。
37.如图3所示，第二梁端节段2包括第二梁端底板21、第二梁端第一肋板22和第二梁端第二肋板23，第二梁端第一肋板22和第二梁端第二肋板23分别竖直设置于第二梁端底板21两纵向侧面。
38.如图4所示，中部节段3包括中部底板31、中部第一肋板32和中部第二肋板33，中部第一肋板32和中部第二肋板33分别竖直设置于中部底板31两纵向侧面。
39.第一梁端底板11、第二梁端底板21和中部底板31纵向设置有锚固孔。
40.实施例2
41.如图1所示，一种适用于超高强预应力体系的纵向分段现浇混凝土梁，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3两端连接第一梁端节段1和第二梁端节段2；中部节段3采用普通强度混凝土整体浇筑，第一梁端节段1和第二梁端节段2均采用高强混凝土浇筑；第一梁端节段1和中部节段3的分段线与水平线夹角、第二梁端节段2和中部节段3的分段线与水平线的夹角均为30～45
°
，且两分段线相对设置，夹角开口向梁端方向；第一梁端节段1和第二梁端节段2均占梁总长的八分之一；纵向分段现浇混凝土梁为简支梁。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。
42.第一梁端节段1和第二梁端节段2的混凝土强度大于中部节段3的混凝土强度，第一梁端节段1和第二梁端节段2采用rpc、uhpc或强度大于c60的混凝土，中部节段3采用强度大于等于c40小于等于c60普通强度混凝土或rpc。
43.如图5所示，第一梁端节段1包括第一梁端翼板14、第一梁端第一梁肋15和第一梁
端第一马蹄16，第一梁端翼板14垂直设置于第一梁端第一梁肋15上端，第一梁端第一马蹄16设置与第一梁端第一梁肋15下端。
44.如图6所示，第二梁端节段2包括第二梁端翼板24、第二梁端第一梁肋25和第二梁端第一马蹄26，第二梁端翼板24垂直设置于第二梁端第一梁肋25上端，第二梁端第一马蹄26设置与第二梁端第一梁肋25下端。
45.如图7所示，中部节段3包括中部翼板34、中部第一梁肋35和中部第一马蹄36，中部翼板34垂直设置于中部第一梁肋35上端，中部第一马蹄36设置与中部第一梁肋35下端。
46.第一梁端第一梁肋15设置于第一梁端翼板14中部，第二梁端第一梁肋25设置于第二梁端翼板24中部，中部第一梁肋35设置于中部翼板34中部。
47.第一梁端第一梁肋15、第一梁端第一马蹄16、第二梁端第一梁肋25、第二梁端第一马蹄26、中部第一梁肋35和中部第一马蹄36纵向设置有锚固孔。
48.实施例3
49.如图1所示，一种适用于超高强预应力体系的纵向分段现浇混凝土梁，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3两端连接第一梁端节段1和第二梁端节段2；中部节段3采用普通强度混凝土整体浇筑，第一梁端节段1和第二梁端节段2均采用高强混凝土浇筑；第一梁端节段1和中部节段3的分段线与水平线夹角、第二梁端节段2和中部节段3的分段线与水平线的夹角均为30～45
°
，且两分段线相对设置，两夹角开口向梁端方向；第一梁端节段1和第二梁端节段2均占梁总长的八分之一；纵向分段现浇混凝土梁为简支梁。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。
50.第一梁端节段1和第二梁端节段2的混凝土强度大于中部节段3的混凝土强度，第一梁端节段1和第二梁端节段2采用rpc、uhpc或强度大于c60的混凝土，中部节段3采用强度大于等于c40小于等于c60普通强度混凝土或rpc。
51.如图8所示，第一梁端节段1包括第一梁端翼板14、第一梁端第一梁肋15、第一梁端第一马蹄16、第一梁端第二梁肋17和第一梁端第二马蹄18，第一梁端翼板14垂直设置于第一梁端第一梁肋15上端，第一梁端第一马蹄16设置与第一梁端第一梁肋15下端，第一梁端第二梁肋17上端纵向垂直连接第一梁端翼板14，第一梁端第二马蹄18设置于第一梁端第二梁肋17下端，第一梁端第一梁肋15和第一梁端第二梁肋17对称设置。
52.如图9所示，第二梁端节段2包括第二梁端翼板24、第二梁端第一梁肋25、第二梁端第一马蹄26、第二梁端第二梁肋27和第二梁端第二马蹄28，第二梁端翼板24垂直设置于第二梁端第一梁肋25上端，第二梁端第一马蹄26设置与第二梁端第一梁肋25下端，第二梁端第二梁肋27上端纵向垂直连接第二梁端翼板24，第二梁端第二马蹄28设置于第二梁端第二梁肋27下端，第二梁端第一梁肋25和第二梁端第二梁肋27对称设置。
53.如图10所示，中部节段3包括中部翼板34、中部第一梁肋35、中部第一马蹄36、中部第二梁肋37和中部第二马蹄38，中部翼板34垂直设置于中部第一梁肋35上端，中部第一马蹄36设置与中部第一梁肋35下端，中部第二梁肋37上端纵向垂直连接中部翼板34，中部第二马蹄38设置于中部第二梁肋37下端，中部第一梁肋35和中部第二梁肋37对称设置。
54.第一梁端第一梁肋15、第一梁端第一马蹄16、第二梁端第一梁肋25、第二梁端第一马蹄26、中部第一梁肋35、中部第一马蹄36、第一梁端第二梁肋17、第一梁端第二马蹄18、第
二梁端第二梁肋27、第二梁端第二马蹄28、中部第二梁肋37和中部第二马蹄38纵向设置有锚固孔。
55.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。