一种UHPC板与混凝土组合式框架板桥及其施工方法与流程

一种uhpc板与混凝土组合式框架板桥及其施工方法
技术领域
1.本发明应用于结构工程技术领域，具体是一种uhpc板与混凝土组合 式框架板桥及其施工方法。


背景技术：

2.钢桥及钢混组合桥由于耐久性问题突出不适用于沿海地区桥梁建设， 因此沿海地区的桥梁多为混凝土桥梁。但是沿海浪溅区环境条件恶劣，工 况复杂，因此沿海浪溅区的混凝土桥梁建设与维护受到了严重威胁，具体 表现在如下几个方面：
3.(1)受力性能方面：沿海浪溅区的桥梁直接承受巨大的海浪冲击，过 大的海洋动力冲击作用甚至会超过桥梁活载作用，对结构受力产生不利影 响，梁体的抗裂性能难以满足要求。
4.(2)耐久性方面：常规混凝土结构在近海复杂工况作用下容易开裂， 海洋环境中的有害物质会对开裂混凝土结构产生侵蚀作用，进一步加速内 部钢筋锈蚀，耐久性问题堪忧。
5.(3)施工方面：沿海桥梁地处深厚淤泥滩涂区，支架搭设困难，桥梁 上部结构现浇施工复杂，施工成本高且施工周期长。
6.综上，常规混凝土结构难以满足沿海浪溅区复杂环境条件下桥梁的力 学性能及耐久性要求，因此提出一种受力合理、抗裂性能好、耐久性优异 的新型桥梁结构十分必要，这对促进沿海浪溅区桥梁的发展建设具有重要 的意义。
7.超高性能混凝土(uhpc，ultra high performance concrete)是一种新 型水泥基材料，被认为是过去三十年内最具创新性的材料，实现了土木工 程材料性能的创新突破，具有超高的力学性能、超高韧性及超高耐久性， 是一种非常理想的土木工程材料，使用全uhpc建造的桥梁相比常规混凝 土结构而言必然具有更好的力学性能及耐久性。但是目前uhpc生产、配 制工艺复杂且材料单价较高，故而uhpc广泛全面应用于桥梁结构是不现 实的，因此，如何将uhpc与混凝土结合制造适用于沿海浪溅区的连续框 架板桥成为急需解决的技术难题。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种uhpc 板与混凝土组合式框架板桥及其施工方法。
9.为解决上述技术问题，本发明的一种uhpc板与混凝土组合式框架板 桥，其包括多组等间距设置的桥墩，所述桥墩上设有盖梁，所述盖梁之间 均搭设有uhpc板桁，所述uhpc板桁上浇筑有混凝土并利用混凝土与盖 梁连接，相邻所述uhpc板桁的端部对应设有负弯矩区uhpc预制板，所 述负弯矩区uhpc预制板两端分别与两侧的uhpc板桁端部的混凝土连接。
10.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述uhpc板桁包括预制槽型 uhpc板，所述
预制槽型uhpc板上间隔设有钢桁加劲肋和角钢连接件， 所述钢桁加劲肋和角钢连接件均通过锚固螺栓与预制槽型uhpc板固定连 接。
11.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述钢桁加劲肋包括平行设置 的上弦杆和下弦杆，所述上弦杆和下弦杆之间设置有腹杆，所述腹杆两端 通过节点板分别与上弦杆和下弦杆固定连接。
12.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述下弦杆上均匀开设有用于 和锚固螺栓配合连接的预留螺栓孔。
13.作为一种可能的实施方式，进一步的，每组相邻的所述uhpc板桁的 端部设置的负弯矩区uhpc预制板的设置方式为多组平行设置，且所述负 弯矩区uhpc预制板一侧设有用于插入uhpc板桁上浇筑的混凝土的预制 板连接钢筋。
14.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述盖梁上设有用于插入盖梁 上浇筑混凝土的盖梁外伸连接钢筋。
15.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述角钢连接件上开设有螺栓 孔及构造孔。
16.一种uhpc板与混凝土组合式框架板桥的施工方法，具体包括如下步 骤：
17.s1、在现场将桥墩及盖梁施工完成，并在盖梁顶部预留盖梁外伸连接 钢筋；
18.s2、在工厂分别预制槽型uhpc板、负弯矩区uhpc预制板，并用型 钢和钢板焊接形成钢桁加劲肋，在槽型uhpc板上预埋锚固螺栓，在钢桁 加劲肋下弦杆上预留螺栓孔，在角钢连接件上预留螺栓孔及构造孔，在负 弯矩区uhpc预制板上预埋预制板连接钢筋；
19.s3、将预制槽型uhpc板与钢桁加劲肋通过锚固螺栓组装在一起，形 成uhpc板桁，然后将角钢连接件用锚固螺栓锚固在uhpc板桁底部，再 将uhpc板桁单跨整体吊装放置于相邻桥墩的盖梁上，然后以uhpc板桁 作为永久模板，无需再搭设支架，在uhpc板桁内浇筑普通混凝土并通过 盖梁外伸连接钢筋与盖梁固结，同时uhpc板桁与其内的普通混凝土形成 组合结构，在运营过程中共同受力；
20.s4、待主梁现浇普通混凝土未凝固时，将多块uhpc预制板放置于组 合桥负弯矩区并紧密排列，用外力挤压负弯矩区uhpc预制板使连接钢筋 插入主梁现浇普通混凝土内，并充分振捣使负弯矩区uhpc预制板与主梁 现浇普通混凝土之间紧密贴合无气泡，待主梁现浇普通混凝土凝固并充分 养护后全桥即形成了整体，完成施工。
21.本发明采用以上技术方案，具有以下有益效果：
22.(1)抗裂性能好、受力性能优：本发明的结构受力关键部位均采用了 一定厚度的uhpc包裹，并参与结构共同受力，uhpc远超普通混凝土的 抗裂性能及力学性能可以有效增强结构整体的抗裂性能和力学性能。
23.(2)耐久性强：uhpc结构致密，可以有效防止外部有害物质进入其 基体，本发明受力易开裂的部位均受到uhpc的保护，从而使得结构整体 耐久性得到有效提升。
24.(3)结构整体性强：uhpc与普通混凝土(nc)间具有优异的粘接强 度和防渗耐久性，角钢连接件上设计有构造孔，且钢桁加劲肋设计为桁架 形式，与主梁现浇普通混凝土的结合更可靠，可以确保uhpc层与nc结 构较好地共同工作、避免剥离破坏。
25.(4)施工方便快捷：本发明以uhpc板桁作为免拆模板浇筑主梁普通 混凝土，无需搭设支架，uhpc板桁可单跨整体吊装，且可参与结构整体 受力，无需拆卸，施工十分方便快
捷。
26.(5)经济性良好：本发明采用的uhpc材料单价虽然偏高，但是相对 于整体结构而言用量较少，因此对整体结构的造价影响不大，此外本发明 采用的施工方法便捷，无需搭设支架，因此可大幅节省由于搭设支架及支 架底部软土地基处理所产生的的施工成本，总的来说全桥工程造价会减小。
27.综上所述，本发明设计的uhpc板与混凝土组合式框架板桥相比现浇 普通混凝土结构受力性能更优、耐久性更好、施工工艺更便捷，施工成本 更低，具有十分显著的优势，对于沿海浪溅区桥梁的建设适用性非常强。
附图说明
28.下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：
29.图1为本发明uhpc板与混凝土组合式框架板桥平面示意图；
30.图2为本发明uhpc板与混凝土组合式框架板桥立面示意图；
31.图3为本发明主梁墩顶负弯矩区连接大样图；
32.图4为本发明uhpc板与混凝土组合式框架板桥主梁横截面示意图；
33.图5为本发明预制槽型uhpc板示意图；
34.图6为本发明钢桁加劲肋立面示意图；
35.图7为本发明钢桁加劲肋横截面示意图；
36.图8为本发明角钢连接件立体示意图；
37.图9为本发明槽型uhpc板与钢桁加劲肋拼接处立面大样图；
38.图10为本发明槽型uhpc板与钢桁加劲肋拼接处横截面大样图。
具体实施方式
39.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合 本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完 整地描述。
40.如图1、2、3、4所示，本发明所提出的uhpc板与混凝土组合式框架 板桥由预制槽型uhpc板1、钢桁加劲肋8、角钢连接件11、负弯矩区uhpc 预制板3、主梁现浇普通混凝土2、桥墩6和盖梁5等部分组成；其中桥墩 6和盖梁5为普通混凝土构件，在现场现浇施工完成，盖梁5顶部预留盖梁 外伸连接钢筋7，用于加强主梁现浇普通混凝土2与盖梁5的连接；预制槽 型uhpc板1、钢桁加劲肋8及角钢连接件11均为预制构件，在工厂预制 而成；如图5、6、7、8、9、10所示，预制槽型uhpc板1由底板和侧板 组成，在工厂预制时在底板上预埋锚固螺栓9，用于连接钢桁加劲肋8和角 钢连接件11；钢桁加劲肋8由上弦杆12、下弦杆13、腹杆14、节点板15 焊接组成，在工厂预制时在其下弦杆上预留一系列的螺栓孔10，预制槽型 uhpc板1与钢桁加劲肋8通过锚固螺栓9拼装组成uhpc板桁，拼装时 对齐锚固螺栓9与加劲肋预留螺栓孔10并拧紧锚固螺栓9即可；角钢连接 件11上预留有螺栓孔17和构造孔16，通过锚固螺栓9锚固连接在uhpc 板桁底部；主梁现浇普通混凝土2以uhpc板桁为模板进行浇筑，无需额 外搭设支架，将uhpc板桁单跨整体吊装架设在相邻桥墩6的盖梁5上， 然后将钢筋绑扎好后，在uhpc板桁内及盖梁顶部浇筑主梁现浇普通混凝 土2即可形成主梁并将主梁于下部结构固结成整体；负弯矩区uhpc预制 板3在横桥向分为多块板，在工厂预制时并在板上预留预
制板连接钢筋4， 负弯矩区uhpc预制板3是为了提高组合式连续框架板桥负弯矩区的抗裂 性能，预制板连接钢筋4可以使负弯矩区uhpc预制板3与主梁现浇普通 混凝土2的界面粘结更加可靠。
41.本发明还进一步包括uhpc板与混凝土组合式框架板桥的施工方法， 参照图1至图10，其具体施工步骤如下：
42.s1、在现场将桥墩6及盖梁5施工完成，并在盖梁5顶部预留盖梁外 伸连接钢筋7。
43.s2、在工厂分别预制槽型uhpc板1、负弯矩区uhpc预制板3，用型 钢和钢板焊接形成钢桁加劲肋8，在槽型uhpc板1上预埋锚固螺栓9，在 钢桁加劲肋8下弦杆上预留螺栓孔10，在角钢连接件11上预留螺栓孔17 及构造孔16，在负弯矩区uhpc预制板3上预埋预制板连接钢筋4。
44.s3、将预制槽型uhpc板1与钢桁加劲肋8通过锚固螺栓9组装在一 起，组装时将钢桁加劲肋8上预留的螺栓孔10与槽型uhpc板1上的锚固 螺栓9对齐，并拧紧锚固螺栓9即可完成组装，形成uhpc板桁，然后将 角钢连接件11用锚固螺栓9锚固在uhpc板桁底部，组装方式与钢桁加劲 肋相同，再将uhpc板桁单跨整体吊装放置于相邻桥墩的盖梁上，uhpc 板桁与盖梁5的搭接长度为10～20cm，然后以uhpc板桁作为永久模板， 无需再搭设支架，在uhpc板桁内浇筑普通混凝土2并通过盖梁外伸连接 钢筋7与盖梁5固结，同时uhpc板桁与其内的普通混凝土2形成组合结 构，在运营过程中共同受力。
45.在步骤s3中，浇筑主梁现浇普通混凝土2时，为了保证uhpc板桁在 施工过程具有足够的承载能力及稳定性，可将主梁现浇普通混凝土2分成 两层依次浇筑，即先浇筑一层一定厚度的普通混凝土，待这层混凝土形成 强度并uhpc板桁形成组合结构后，再浇筑第二层普通混凝土，采用该浇 筑方式可以使得uhpc板桁不至于因普通混凝土湿重过大发生破坏，可以 有效保证施工过程安全性。
46.s4、待主梁现浇普通混凝土2还未凝固时，将分块预制的uhpc预制 板3放置于组合桥负弯矩区并紧密排列，用外力挤压负弯矩区uhpc预制 板3使连接钢筋4插入主梁现浇普通混凝土2内，并充分振捣使负弯矩区 uhpc预制板3与主梁现浇普通混凝土2之间紧密贴合无气泡，待主梁现 浇普通混凝土2凝固并充分养护后，uhpc板桁、负弯矩区uhpc预制板3、 盖梁5三者便通过主梁现浇普通混凝土2连接在一起，全桥即形成了整体， 共同承受外荷载作用，完成施工。
47.以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据 本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专 利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。