一种变截面复杂异形预应力楼梯梁板一体化构件及其制作方法与流程

1.本发明涉及预应力预制uhpc构件技术领域，具体涉及一种变截面复杂异形预应力楼梯梁板一体化构件及其制作方法。


背景技术：

2.uhpc异形构件的模具结构复杂，占地面积和重量较大，针对不同尺寸的异形构件，需要定制不同规格的模具，导致模具的成本高居不下，模具的使用率低，增加了生产的成本。
3.专利cn110331648a公开了一种钢-超高性能混凝土组合连续梁桥结构及其施工方法，该组合连续梁桥结构包括由m个钢-超高性能混凝土组合梁段和m 1个钢-高强混凝土组合梁段拼接形成的连续梁,钢-超高性能混凝土组合梁段和钢-高强混凝土组合梁段呈交错布设个钢-超高性能混凝土组合梁段分别支撑于m个桥墩上；钢-超高性能混凝土组合梁段包括第二钢梁节段和超高性能混凝土板；该施工方法包括步骤：一、预制加工；二、下部梁体与第一钢梁节段安装；三、高强混凝土板吊装；四、钢-超高性能混凝土结合段安装；五、湿接缝施工。该方案能解决现有钢-混凝土连续梁桥的负弯矩区开裂问题和预应力效率低下问题。
4.专利cn110409283a公开了一种基于缓粘结预应力uhpc永久模板的无腹筋预应力自养护组合梁及施工方法，其组合梁包括顶板、套装模板和自养护混凝土，套装模板包括底座板、腹模板和端头插板，底座板、腹模板和端头插板均由超高性能混凝土预制形成，底座板的上表面预制有回形插槽。该发明适用于装配式施工，可以适用于i型梁，箱梁等结构，解决传统预应力混凝土梁施工周期长的问题。
5.综上，现有技术中已有预制uhpc构件及预应力构件的制作工艺技术，但未公开大型复杂预应力构件的生产，尤其是异形变截面预应力构件的生产。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种变截面复杂异形预应力楼梯梁板一体化构件，本发明通过优化构件结构及构件浇筑材料，实现了大型变截面复杂异形预应力构件轻量化设计。此外，本发明还提供一种变截面复杂异形预应力楼梯梁板一体化构件的制作方法，通过采用可调节使用的模具，解决了大尺寸预应力悬挑构件自重大、刚度差，以及复杂异形构件成型困难、模具费用高等问题。
7.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
8.本发明的第一方面，提供一种变截面复杂异形预应力楼梯梁板一体化构件，包括预应力梁、高边翼板、低边翼板、预应力筋，所述高边翼板、所述低边翼板分别沿所述预应力梁的长度方向设置于所述预应力梁的两侧，所述预应力梁的截面面积沿其长度方向逐渐增大，所述预应力梁的大截面端为张拉端，小截面端为悬挑端，所述预应力筋的一端锚固于预
应力梁的内部，另一端伸出梁端后张拉锚固于两个构件之间的现浇连接段中，沿张拉端至悬挑端的方向预应力筋的数量逐渐减少。
9.作为优选的技术方案，所述预应梁的底面设置有空腔。
10.作为优选的技术方案，所述预应力筋为缓粘结预应力筋，所述构件采用uhpc材料浇筑而成。
11.本发明的第二方面，提供一种变截面复杂异形预应力楼梯梁板一体化构件的制作方法，用于制作上述的变截面复杂异形预应力楼梯梁板一体化构件，其特征在于，包括以下步骤：
12.步骤一、安装可调型浇筑模具；
13.步骤二、安装预埋件、敷设预应力筋、绑扎梁钢筋；
14.步骤三、浇筑uhpc浆料；
15.步骤四、构件养护；
16.步骤五、构件脱模。
17.作为优选的技术方案，所述步骤一中，可调型浇筑模具包括底模、端模、高边侧模、第一顶部侧模、低边侧模、侧边模、盖板、第二顶部侧模，所述底模沿梁长度方向设置，并安装于地梁上；所述端模安装于所述底模的两端；所述高边侧模、低边侧模分别安装于底模的两侧并沿底模长度方向设置，所述高边侧模、低边侧模的横向截面为l形，所述高边侧模、低边侧模在两端与端模连接；所述第一顶部侧模沿所述底模的长度方向设置且安装于所述高边侧模的外端；所述第二顶部侧模沿所述底模的长度方向设置且安装于所述低边侧模的外端；所述侧边模沿所述底模的长度方向设置，所述侧边模在两端与端模连接；所述盖板沿所述底模的长度方向设置，所述盖板的一侧面与所述侧边模连接，另一侧面与所述第二顶部侧模连接，所述盖板在两端与端模连接；所述端模、所述第一顶部侧模、所述第二顶部侧模、所述盖板可替换，所述底模、所述端模、所述高边侧模、所述第一顶部侧模、所述低边侧模、所述侧边模、所述盖板、所述第二顶部侧模形成浇筑腔；所述底模上设置有内芯模，所述内芯模位于所述高边侧模与所述低边侧模之间，所述内芯模的内部设置有旋转撑；
18.所述可调型浇筑模具的安装包括以下步骤：
19.s1、将底模安装在地梁上；
20.s1、根据构件型号选择对应尺寸的端模与第一顶部侧模、第二顶部侧模；
21.s3、将内芯模通过螺栓固定安装在底模上；
22.s4、依次安装端模、高边侧模、第一顶部侧模、低边侧模、侧边模、第二顶部侧模；
23.s5、根据构件型号选择相应尺寸大小的子盖板，子盖板之间通过螺栓连接成盖板，子盖板两个侧面分别与第二顶部侧模和侧边模固定连接
24.作为优选的技术方案，所述步骤五具体为：依次拆除侧边模、第二顶部侧模、可调型拼接盖板、第一顶部侧模、高边侧模、低边侧模、端模、内芯模。
25.作为优选的技术方案，所述高边侧模、所述低边侧模的底部通过竖直撑杆、固定支架与地坪连接，所述竖直撑杆、固定支架的底部与所述地坪之间设置有木块垫层。
26.作为优选的技术方案，所述端模在构件张拉端有预留出筋孔，该端模由两个结构相同的子端模通过螺栓连接而成，两个子端模之间形成空腔，所述空腔内放置防漏材料。
27.与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
28.(1)本发明预应力梁沿张拉端至悬挑端的方向预应力筋的数量逐渐减少，在满足结构承载需求的前提下，减少钢筋用量及对混凝土锚固空间的需求，从而减小构件截面，实现构件轻量化设计。
29.(2)本发明预应梁的底面设置有空腔，以实现构件轻量化设计，节约材料、方便吊装，降低构件制作和施工成本，同时减轻结构负荷和地基承载力，增加结构稳定性。
30.(3)本发明针对构件变截面、复杂异形的特点，以及工程中对悬挑结构梁强度及变形性能要求高的情况，采用适用于变截面复杂造型构件的高流动度、高强高韧性的uhpc材料作为构件浇筑基体材料，实现复杂异形构件微振捣或免振捣下自流平和自密实、梁成型后整体强度和刚度高的效果。
31.(4)本发明的盖板为一块块尺寸不同的小盖板通过螺栓连接拼接而成，根据生产的uhpc构件高边翼板、低边翼板的截面形状替换相应尺寸的盖板、端模、第一顶部侧模和第二顶部侧模，其他部位模具通用，实现只需替换盖板、端模、第一顶部侧模和第二顶部侧模就可完成不同uhpc异形构件的生产，提高了模具的使用率，降低生产成本。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明预应力楼梯梁板一体化构件的结构示意图之一。
34.图2为本发明预应力楼梯梁板一体化构件的结构示意图之二。
35.图3为本发明预应力楼梯梁板一体化构件的俯瞰透视图。
36.图4为本发明预应力楼梯梁板一体化构件的侧面透视图。
37.图5为图3沿a-a截面的剖视图。
38.图6为图3沿d1-d1截面的剖视图。
39.图7为图3沿e1-e1截面的剖视图。
40.图8为图3沿f-f截面的剖视图。
41.图9为图3沿g-g截面的剖视图。
42.图10为本发明可调型浇筑模具的整体结构示意图。
43.图11为本发明可调型浇筑模具的正视图。
44.图12为本发明可调型浇筑模具中盖板的结构示意图。
45.图13为本发明可调型浇筑模具的局部俯视图。
46.图14为本发明可调型浇筑模具中内芯模的结构示意图。
47.其中，附图标记具体说明如下：地梁1、底模2、端模3、高边侧模4、低边侧模5、侧边模6、第一顶部侧模7、盖板8、工装架9、内芯模10、斜撑11、固定支架12、旋转支架13、c型夹14、旋转撑杆15、第二顶部侧模16、竖直撑杆17、预应力梁18、低边翼板19、空腔20、缓粘结预应力筋21、预埋工字钢连接件22、高边翼板23、预应力筋张拉端锚具24、预应力筋悬挑端锚具25。
具体实施方式
48.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
49.实施例1
50.如图1-图9所示，本实施例提供一种变截面复杂异形预应力楼梯梁板一体化构件，采用高强、高韧性的uhpc材料浇筑，构件整体强度和刚度高。构件截面中间核心部位为预应力梁18，左右各伸出一条翼板，按高度不同命名为低边翼板19和高边翼板23，作为水平承重构件，形成梁板一体化构件；预应力梁18大截面端为张拉端，小截面端为悬挑端。预应力梁18截面面积大小由张拉端向悬挑端逐渐变小，以满足受力的同时优化构件自重。预应力梁18采用缓粘结预应力筋21，预应力筋张拉端锚具24伸出构件，在施工现场张拉后预应力筋张拉端锚具24锚固于现浇连接段内，预应力筋悬挑端锚具25预埋在构件内部；
51.预应力梁18底面设置空腔20，以实现构件轻量化设计，节约材料、方便吊装，降低构件制作和施工成本，同时减轻结构负荷和地基承载力，增加结构稳定性；缓粘结预应力筋21根数布置由梁张拉端向悬挑端减少，在满足结构承载需求的前提下，减少钢筋用量及对混凝土锚固空间的需求，从而减小构件截面，实现构件轻量化设计。预应力楼梯梁板一体化构件通过预埋工字钢连接件22与施工现场现浇施工段连接。
52.实施例2
53.如图10-图14所示，本实施例提供一种可调型浇筑模具，包括底模2、端模3、高边侧模4、第一顶部侧模7、低边侧模5、侧边模6、盖板8、第二顶部侧模16，底模2设置于地梁1上，端模3安装于底模2的两端，端模3的两侧向外延伸分别设置有高边、低边，高边设置于端模3的顶部，低边设置于端模3的中部，第一顶部侧模7沿底模2的长度方向设置且安装于高边的端部，高边侧模4沿底模2的长度方向设置，高边侧模4安装于高边的下部，高边侧模4的横向截面为l形，其一侧端面与底模2、端模3的主体连接，另一侧端面与高边的下端面连接，第二顶部侧模16沿底模2的长度方向设置且安装于低边的端部，低边侧模5沿底模2的长度方向设置，低边侧模5安装于低边的下部，低边侧模5的横向截面为l型，其一侧端面与底模2、端模3的主体连接，另一侧端面与低边的下端面连接，侧边模6沿底模2的长度方向设置，侧边模6的底部与低边连接，侧边模6的侧端面与端模3的主体连接，盖板8沿底模2的长度方向设置，盖板8的一侧端面与侧边模6连接，另一端与第二顶部侧模16连接，盖板8长度方向的两端与低边连接，端模3、第二顶部侧模16、盖板8可替换，底模2、端模3、高边侧模4、第一顶部侧模7、低边侧模5、侧边模6、盖板8、第二顶部侧模16形成浇筑腔。在模具拼装时，除了盖板8和端模3的尺寸对应改变，其他结构不变，拼装模具时盖板8和端模3可随时根据所要生产异形构件的尺寸进行改变。盖板8为一块块尺寸不同的子盖板8拼接而成，盖板8的一侧与侧边模6螺栓连接，另一侧与第二顶部侧模16通过c型夹14固定。第一顶部侧模7的顶部与侧边模6的顶部通过拉杆固定。在底模2上设置有内芯模10，内芯模10位于高边侧模4与低边侧模5之间，内芯模10的内部设置有旋转撑杆15。高边侧模4、低边侧模5的底部通过固定支架12、竖直撑杆17与地坪连接，固定支架12和竖直撑杆17的底部与地坪之间设置有木块垫层。高
边侧模4与固定支架12之间、低边侧模5与固定支架12之间通过旋转支架13连接。第二顶部侧模16与盖板8通过紧固件固定，紧固件安装于装架上，工装架9位于浇筑腔的上部。其中，底模2的一端的端模3由两个结构相同的子端模3通过螺栓连接而成，两个子端模3之间形成空腔，空腔内放置防漏材料。
54.在模具拼装时，底模2，高边侧模4、侧边模6、低边侧模5、第一顶部侧模7、第二顶部侧模16等的尺寸固定不变，根据需要生产的低边翼板19尺寸，选择相应尺寸的子盖板8和端模3，完成模具的拼装，实现只需替换盖板8和端模3就可完成不同uhpc异行构件的生产，解决因构件尺寸的不同而增加模具制作的问题，提高模具的通用率，节约了成本，提高了生产效率。在生产不同构件时，改变的是低边翼板19的形状及位置，因此，只需要调整两端端模3的低边的长度，再对应调整盖板8的大小，即可满足浇筑要求。
55.实施例3
56.本实施例提供一种变截面复杂异形预应力楼梯梁板一体化构件的制作方法，包括以下步骤：
57.步骤一、底模2安装在地梁1上，内芯模10通过螺栓与底模2连接，内芯模10安装固定在底模2上；
58.步骤二、高边侧模4、低边侧模5、端模3、侧边模6、第一顶部侧模7、第二顶部侧模16有序安装连接固定，支架12、竖直撑杆17底部放置木块垫层，具体包括如下步骤：
59.(a)高边侧模4和低边侧模5放置在底模2两侧，两侧模通过支架12、竖直撑杆17与地坪固定连接，与两侧模连接的固定支架12和竖直撑杆17底部放置木块垫层；
60.(b)两个端模3分别固定在底模2的前后两端；
61.(c)侧边模6两端与端模3紧密相连；
62.(d)低边侧模5上安装第二顶部侧模16，第二顶部侧模16两端与端模3紧密相连；高边侧模4上安装第一顶部侧模7，第一顶部侧模7两端与端模3紧密相连；
63.步骤三、按照构件尺寸调整相应尺寸大小的小盖板8，小盖板8互相连接成大盖板8，盖板8与第二顶部侧模16和侧边模6固定连接；
64.步骤四、安装预埋工字钢连接件22、敷设缓粘结预应力筋21、绑扎梁钢筋；
65.步骤五、安装工装架9，确保各个部位紧固件紧密连接；具体为：工装架9两侧分别与斜撑11螺栓连接；工装架9中部通过c型夹14与侧边模6紧密连接，工装架9中部与盖板8上端通过螺栓连接；
66.步骤六、混凝土浇筑：一次性完成混凝土的浇筑并实施振捣；
67.步骤七、构件养护完成后脱模操作，其包括如下步骤：
68.(1)拆除工装架9和连接第一顶部侧模7和侧边模6的拉杆；
69.(2)从模具底部拆除内芯模10和底模2连接的螺栓；
70.(3)拆掉侧边模6、盖板8和第一顶部侧模7、第二顶部侧模16；
71.(4)拆掉撑杆11，拆掉与地坪和固定支架12、竖直撑杆17之间的木头垫层；
72.(5)高边侧模4和低边侧模5可通过旋转支架13翻转一定角度，拆掉两侧高边侧模4和低边侧模5，拆掉端模3；
73.(6)起吊构件，拆掉构件底部的内芯模10。
74.上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应
该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。