一种采用UHPC湿接缝连接的空腹式拱桥体系的制作方法

一种采用uhpc湿接缝连接的空腹式拱桥体系
技术领域
1.本实用新型涉及一种拱桥技术领域，特别涉及一种采用uhpc湿接缝连接的空腹式拱桥体系。


背景技术：

2.拱桥为我国公路桥梁的主要结构形式之一，其中钢筋混凝土拱桥充分利用了混凝土与钢材的受力优势，有效的提高了拱桥的经济性能、扩大了拱桥的使用范围，在国内山区跨沟谷桥梁中应用较为广泛，然而由于主拱圈在合拢前不能受力，大部分主拱圈施工采用搭设支架现场浇筑或砌筑的方式进行，施工过程较为繁琐，常需要地基处理、支架搭设和支架预压等过程，在地质条件较差的地区对于地基处理较麻烦，且在落架时容易发生事故，且在需要跨越峡谷、河流等地区时无法搭设支架，使钢筋混凝土拱桥的使用范围受限，与梁桥施工相比，机械化程度低，粉尘和噪声污染严重，装配化施工发展进度落后，施工方式技术革新缓慢，不利于桥梁工业化、装配化的发展。
3.随着国民经济的持续快速发展，工程建设中节能环保要求的提高，劳动力成本的不断增长，我国在混凝土装配化施工技术方面的研究与应用逐渐升温，推进桥梁装配化施工已是大势所趋。桥梁装配化施工能够为建筑产业节约资源、减少污染、改善工人作业条件、减轻工人劳动强度，这也符合新型工业化、信息化和绿色化要求，是我国经济发展的内在需求。因此寻找一种施工快捷、承载力强并且适用范围广的预制拼装拱桥结构成为工程技术人员的重要任务。


技术实现要素：

4.为解决拱桥施工工艺复杂，施工周期长的问题，本实用新型的目的在于提供一种采用uhpc湿接缝连接的空腹式拱桥体系，将超高性能混凝土uhpc运用到拱桥体系中，能够减少湿接缝段长度以及连接处钢筋的锚固长度，增强接缝的抗弯性能，减少现场施工时间，优化中小跨径下传统的空腹式拱桥结构及施工方法。
5.为实现上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一种采用uhpc湿接缝连接的空腹式拱桥体系，包括设置在地基土层上的混凝土基础1，基础1上设置的拱座2以及桥台3，钢筋混凝土预制拼装的拱圈4设置在两个拱座2上，拱座2上设置有腹孔墩6以及桥道板7；
7.所述的拱圈4分为3段，由两侧的边段10与中间段11通过uhpc湿接缝5拼接而成，边段10与中间段11均由两条拱肋8与一条横系梁9组成，其中拱肋8截面为矩形。
8.所述的uhpc湿接缝5通过浇筑超高性能混凝土形成，湿接缝5两侧的连接构造为菱形，边段10和中间段11主筋伸出并单面焊接，uhpc材料抗压强度不小于130mpa，钢纤维含量不低于0.02％，为保证湿接缝承载力和耐久性要求，uhpc湿接缝5长度l按下列公式计算确定：
[0009][0010]
式中：
[0011]
l为uhpc湿接缝长度(mm)；
[0012]
f为纵向钢筋极限抗拉强度(mpa)；
[0013]
c为混凝土保护层厚度(mm)；
[0014]
d为钢筋直径(mm)；
[0015]
当按上述公式计算所得湿接缝长度小于10d时，取10d作为uhpc湿接缝长度。
[0016]
所述桥台3和拱座2结构为普通钢筋混凝土材料浇筑而成，拱座2预埋钢筋12在与边段10对接处伸出并焊接，待拱圈4合拢后与两侧的边段10钢筋焊接并浇筑普通混凝土进行连接。
[0017]
所述腹孔墩6为普通钢筋混凝土材料浇筑而成，与拱圈4通过底梁14连接，腹孔墩6下端设置底梁磨芯16，纵向钢筋从底梁磨芯周边伸出，与底梁14伸出钢筋焊接后浇筑混凝土；腹孔墩6上端预制有槽口19，槽口19内的立柱纵向钢筋与盖梁17底面伸出钢筋焊接后使用高强度砂浆封固。
[0018]
本实用新型将uhpc材料应用于空腹式拱桥接缝构造中，充分利用uhpc高抗压和抗压强度、超韧性、耐久性好、收缩较小等优点，减少了传统拱桥节段间接缝处由于现浇混凝土与原有混凝土截面粘结强度不高造成的接缝处易发生开裂破坏等问题，有效保证了界面连接强度及截面抗渗透性；且uhpc材料可以在较短养护时间内达到足够的强度，结合预制拼装的施工方法，能极大提高施工效率，缩短施工周期，获得较大的经济效益。因此，该实用新型具有重大的实用价值和良好的经济效益，尤其是在拱桥施工技术领域具有广阔的应用前景。
附图说明
[0019]
图1为本实用新型采用uhpc湿接缝连接的空腹式拱桥体系的结构示意图。
[0020]
图2为本实用新型主拱圈各预制节段示意图。
[0021]
图3为本实用新型采用预制拱圈节段的拱肋横截面示意图。
[0022]
图4为本实用新型预制拱圈节段湿接缝构造示意图。
[0023]
图5为本实用新型拱脚段接头构造示意图。
[0024]
图6a为本实用新型预制立柱与底梁接头构造示意图。
[0025]
图6b为本实用新型预制立柱与底梁接头横截面图。
[0026]
图7为本实用新型预制立柱与盖梁接头构造示意图。
[0027]
图8a-图8f为本实用新型一种采用uhpc湿接缝连接的空腹式预制拼装拱桥体系施工工序示意图。
[0028]
其中：1、混凝土基础；2、拱座；3、桥台；4、拱圈；5、uhpc湿接缝；6、腹孔墩；7、桥道板；8、拱肋；9、横系梁；10、边段；11、中间段；12、钢筋；13、拱脚混凝土；14、底梁；15、底梁与腹孔墩湿接缝；16、底梁磨芯；17、盖梁；18、盖梁底面伸出钢筋；19、槽口。
具体实施方式
[0029]
下面结合附图对本实用新型做详细叙述。
[0030]
如图1所示，一种采用uhpc湿接缝连接的空腹式拱桥体系，包括设置在地基土层上的混凝土基础1，基础1上设置的拱座2以及桥台3，钢筋混凝土预制拼装的拱圈4设置在两个拱座2上，拱座2上设置有腹孔墩6以及桥道板7。
[0031]
如图2、图3所示，所述的拱圈4分为3段，由两侧的边段10与中间段11通过uhpc湿接缝5拼接而成，边段10与中间段11均由两条拱肋8与一条横系梁9组成，其中拱肋8截面为矩形。
[0032]
如图4所示，所述的uhpc湿接缝5通过浇筑超高性能混凝土形成，湿接缝5两侧的连接构造为菱形，边段10和中间段11主筋伸出并单面焊接，uhpc材料抗压强度不小于130mpa，钢纤维含量不低于0.02％，为保证湿接缝承载力和耐久性要求，uhpc湿接缝5长度可l按下列公式计算确定：
[0033][0034]
式中：
[0035]
l为uhpc湿接缝长度(mm)；
[0036]
f为纵向钢筋极限抗拉强度(mpa)；
[0037]
c为混凝土保护层厚度(mm)；
[0038]
d为钢筋直径(mm)；
[0039]
当按上述公式计算所得湿接缝长度小于10d时，取10d作为uhpc湿接缝长度。
[0040]
如图5所示，所述桥台3和拱座2结构为普通钢筋混凝土材料浇筑而成，拱座2预埋钢筋12在与边段10对接处伸出并焊接，待拱圈4合拢后与两侧的边段10钢筋焊接并浇筑普通混凝土进行连接。
[0041]
如图6a,图6b，图7所示，所述腹孔墩6为普通钢筋混凝土材料浇筑而成，与拱圈4通过底梁14连接，腹孔墩6下端设置底梁磨芯16，纵向钢筋从底梁磨芯周边伸出，与底梁14伸出钢筋焊接后浇筑混凝土；腹孔墩6上端预制有槽口19，槽口19内的立柱纵向钢筋与盖梁17底面伸出钢筋焊接后使用高强度砂浆封固。
[0042]
参照图8a-图8f，基于上述的一种采用超高性能混凝土(uhpc)湿接缝连接的空腹式预制拼装拱桥体系的施工方法，包括以下步骤：
[0043]
步骤一：清除建造桥址周围的障碍物，腾出工作面以便施工；基坑开挖，进行基础1施工，浇筑拱座2与桥台3；地锚试拉，扣锁对拉，对主索系统进行试吊；同步预制拱肋8。
[0044]
步骤二：将预制拱肋8通过运输设备移至场地，将边段10吊至安装位置，并利用扣锁对拱肋8进行临时固定，吊装中间段11，调整拱轴线和高程，凿去接缝处表层混凝土5～10mm，清洗干净，保持表面润湿，焊接湿接缝主筋，单面焊接长度不小于10d，d为钢筋直径(mm)，支模并浇筑uhpc湿接缝5，完成合拢后浇筑横系梁9；焊接拱座2预留的钢筋12与拱圈4主筋，并浇筑拱脚混凝土13，完成封铰。
[0045]
步骤三：焊接底梁14钢筋与腹孔墩6钢筋，底梁与腹孔墩湿接缝15处浇筑混凝土；焊接槽口19内钢筋与盖梁17底面伸出钢筋18，使用高强度砂浆封固槽口19。
[0046]
步骤四：吊装桥道板7，完成桥面系施工并增设栏杆。