一种双层UHPC的组合结构

一种双层uhpc的组合结构
技术领域
1.本实用新型涉及桥梁技术领域，具体涉及一种双层uhpc的组合结构。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，混凝土的强度等级一直在不断地提高，其中高强以及超高强的水泥混凝土也开始广泛运用于结构工程当中。其中超高性能混凝土，简称uhpc(ultra-highperformance concrete)，也称作活性粉末混凝土(rpc，reactive powder concrete)，作为20 世纪后期诞生的新一代建筑材料，具有超高强，高韧性，高耐久性等优异性能。和普通水泥基材料相比，uhpc表现出更好的抗压性能，抗拉性能，抗折性能和抗冲击性能，因此特别适用于大跨径桥梁。
3.但是从目前的使用情况来看，由于uhpc材料制备成本相对较高，结构设计和施工相对复杂，目前应用技术发展的成熟程度还较低。在桥梁结构中，混凝土梁的主要受拉部位在梁体下部，因此上部结构不需要很强的力学性能，因此在桥梁结构中全部采用uhpc进行浇筑会很不经济，同时其超高的力学性能无法全部利用，造成uhpc性能的浪费，而普通混凝土的性能又无法与uhpc性能相比较。因此选择一种组合结构，在浇筑的上部uhpc 中加入发泡剂，使其上部抗压能力与抗拉能力相匹配，同时，由于加入了发泡剂，uhpc 内部形成许多细小的孔洞，可使其延性增加，用量减少，形成双层uhpc的组合结构。既充分利用了uhpc的超高性能，改善了桥梁的受力性能，同时降低了桥梁造价，达到经济，适用，耐久的效果。


技术实现要素：

4.本实用新型涉及一种双层uhpc的组合结构，由上层发泡uhpc，下层uhpc以及剪力钉组成，上下两层uhpc通过一排剪力钉连接。本实用新型通过利用上下两层不同的uhpc 充分利用了uhpc高强度，高耐久性的特性，并且避免了uhpc超高性能的浪费，同时节省了uhpc的用量，降低了工程造价。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种双层uhpc的组合结构，由上层发泡uhpc、下层uhpc以及剪力钉组成。上层发泡uhpc与下层uhpc通过一排剪力钉连接。剪力钉纵向插入下层uhpc的长度不应小于剪力钉长度的1/3，剪力钉间的间距不应大于剪力钉直径的10倍。剪力钉在下层uhpc浇筑时预埋于其中，待下层uhpc浇筑完成，再在模板中浇筑上层发泡uhpc，解决了长期以来uhpc性能的浪费及造价较高的问题，同时也能更好地研究双层uhpc组合结构的力学性能。
6.所述的一种双层uhpc的组合结构，根据一般垂直加载受弯构件上压下拉的受力特点，为了充分发挥uhpc的超高性能，合理地分配材料厚度，下层uhpc的厚度要小于或等于上部发泡uhpc的厚度，下部uhpc的厚度为20～30cm，上部发泡uhpc的厚度为 30～40cm。
7.所述的一种双层uhpc的组合结构，为了加强上层发泡uhpc与下层uhpc之间的连接，上下两层结构之间采用榫卯结构及剪力钉连接，剪力钉的长度为组合结构高度的 1/3～1/2，位于双下层uhpc的中部。
8.所述的一种双层uhpc的组合结构，为了控制成本，达到较好的连接效果，剪力钉直径为10～20mm。
9.本实用新型的有益效果：
10.本实用新型涉及一种双层uhpc的组合结构，为了降低造价，在上层uhpc中加入一定剂量的发泡剂，使得uhpc的用量减少，减轻了结构的自重；为了保证上下结构有更好的粘结作用，在下层uhpc中部布置了一排剪力钉；结构下部uhpc层，充分发挥了材料抗拉性能较好的特性，减少了布筋，协助结构达到更好的受拉效果；中部上下两层间的榫卯结构及剪力钉连接，则充分避免了结构发生错位，提高了结构的整体稳定性；结构上部发泡uhpc层，则减少了uhpc的用量，避免了使用纯uhpc造价高昂的缺点，更好地发挥了受力性能，节约了成本；上部的发泡uhpc层能充分发挥抗压性能，提高材料的利用率。在浇筑时，首先浇筑下层uhpc，并预埋一排剪力钉，同时可利用下层uhpc作为底模浇筑上层发泡uhpc，简化了浇筑步骤，缩短了浇筑周期。总体而言，达到了经济可观、适用、耐久的效果。
附图说明
11.图1是双层uhpc的组合结构横截面剖面示意图；
12.图2是双层uhpc的组合结构纵断面剖面示意图；
13.在附图中，1为上层发泡uhpc；2为下层uhpc；3为剪力钉
具体实施方式
14.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更深刻的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。请参阅附图1～附图2。
15.本实用新型实例中，一种双层uhpc的组合结构，由上层发泡uhpc1、下层uhpc2 以及剪力钉3组成。上层发泡uhpc1与下层uhpc2通过一排剪力钉3连接，下部uhpc2 的厚度为20～30cm，上部发泡uhpc1的厚度为30～40cm。剪力钉3纵向插入下层uhpc2 的深度不得小于剪力钉3长度的1/3，剪力钉3之间的间距不大于剪力钉直径的10倍。剪力钉3的直径为10～20mm。
16.本实用新型实例中，一种双层uhpc的组合结构，浇筑方式选择先在预制的模板中浇筑下层uhpc2，并将剪力钉3预埋于下层uhpc2中，待下层uhpc2初凝完成后，再在下层uhpc2基础上浇筑上层发泡uhpc1，最后达到完成组合构件的效果。
17.本发明并不限于以上具体实施例。对于桥梁领域的技术人员而言，任何对该发明进行的同等修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应包含在本发明的范围内。


技术特征：
1.一种双层uhpc的组合结构，其特征在于，由上层发泡uhpc(1)，下层uhpc(2)以及剪力钉(3)组成，上层发泡uhpc(1)与下层uhpc(2)形成榫卯结构并通过一排剪力钉(3)连接，剪力钉(3)纵向插入下层uhpc(2)的深度不得小于剪力钉长度的1/3，剪力钉(3)间间距不大于剪力钉(3)直径的10倍。2.根据权利要求1所述的一种双层uhpc的组合结构，其特征在于，所述上层发泡uhpc(1)的厚度要大于下层uhpc(2)的厚度，上层发泡uhpc(1)的厚度为30～40cm，下层uhpc(2)的厚度为20～30cm。3.根据权利要求1所述的一种双层uhpc的组合结构，其特征在于，所述上层发泡uhpc(1)与下层uhpc(2)之间通过一排剪力钉(3)连接，剪力钉(3)的长度为组合结构的1/3～1/2，位于组合结构的中部。4.根据权利要求1所述的一种双层uhpc的组合结构，其特征在于，所述下层uhpc(2)中部预留10～15cm的梯形凹槽，与上层发泡uhpc(1)形成榫卯结构，高度为下层结构高度的1/3～1/2。5.根据权利要求1所述的一种双层uhpc的组合结构，其特征在于，所述剪力钉(3)直径为10～20mm。

技术总结
本实用新型属于结构工程领域，具体涉及一种双层UHPC的组合结构，由上层发泡UHPC(1)，下层UHPC(2)，以及剪力钉(3)组成，上层发泡UHPC(1)与下层UHPC(2)通过预埋剪力钉(3)连接，本实用新型通过利用两层不同的UHPC进行组合，通过在上层UHPC中加入发泡剂，使其内部产生细小的孔洞，减少了UHPC的用量，增强了UHPC的延性，同时使上部结构抗压性能与抗拉性能相匹配。该组合结构构造简单，施工方便，通过剪力钉(3)连接上下两层UHPC，加强了二者之间的连接，防止发生错位，同时增强了结构的整体稳定性及抗剪切性能，有利于充分发挥UHPC的超强力学性能，节省材料用量，降低工程造价。降低工程造价。降低工程造价。


技术研发人员：陶浩 吴雨天 王飞 端茂军 张丹萍
受保护的技术使用者：南京林业大学
技术研发日：2021.11.19
技术公布日：2022/6/10