一种基于超高性能混凝土连接的整体化空心板桥梁结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种基于超高性能混凝土连接的整体化空心板桥梁结构及其施工方法。该桥梁结构是在桥梁横向方向由至少三个的预制空心板梁通过至少两个超高性能混凝土接缝和若干超高性能混凝土横向条带连接构成。上述超高性能混凝土接缝包括两空心板梁之间的铰缝和超高性能混凝土纵向条带；铰缝由两预制空心板梁腹板及由腹板伸出的预埋横向连接钢筋、纵向钢筋、箍筋形成基本框架，以超高性能混凝土填充；超高性能混凝土纵向条带包括预制梁顶板伸出钢筋、纵向钢筋、横向钢筋形成的钢筋骨架，与铰缝同时以超高性能混凝土填充。本发明专利技术公开的桥梁结构受力性能好、耐久性好、全寿命经济效益显著，施工步骤可采用传统施工设备和工艺，且简便、快捷、迅速。

An integrated hollow slab bridge structure based on super high performance concrete and its construction method

The invention discloses an integral hollow slab bridge beam structure based on super high performance concrete and its construction method. The bridge structure is composed of at least three prefabricated hollow slab beams in the transverse direction of the bridge, connected by at least two super high performance concrete joints and some extra high performance concrete transverse strips. The ultra high performance concrete joints including longitudinal band and ultra high performance concrete seam between two hollow slab hinge; hinge joint is composed of two hollow prefabricated girder webs and by extending the embedded web horizontal connecting bars, longitudinal reinforcement, stirrup formed the basic framework, with ultra high performance concrete filled with ultra high performance; concrete longitudinal strips consist of precast beam roof steel skeleton reinforced out, longitudinal reinforcement, transverse reinforcement is formed, and the hinge joints at the same time with ultra high performance concrete filled. The bridge structure has good mechanical performance, good durability and full life and remarkable economic benefits. The construction steps can be constructed by traditional construction equipment and technology, and it is simple, fast and rapid.

【技术实现步骤摘要】
一种基于超高性能混凝土连接的整体化空心板桥梁结构及其施工方法
本专利技术涉及桥梁工程
，具体而言，提供了一种基于超高性能混凝土连接的整体化空心板桥梁结构及其施工方法，所述整体化空心板桥梁结构具有可横向整体抗弯的整体化空心板接缝。
技术介绍
装配式空心板桥梁普遍存在铰缝脱落、渗水，空心板横向整体性低，桥面铺装破损、开裂、推移等典型病害，其根本原因是铰缝薄弱，即铰缝尺寸小，与预制板之间横向联系钢筋过少，普通混凝土强度低、耐久性差。此外，空心板设计计算基于铰接板理论，其假定是理想“铰”只承受剪力，忽略其受拉；实际上，空心板铰缝除受剪力外，还受绕梁纵向的弯矩，各空心板协同工作时的横向弯矩；空心板计算理论与铰缝实际工作状态存在偏差。现有技术中一般通过优化铰缝形状，板顶预埋钢板等结构措施来改善，但受混凝土自身材料性能和空心板桥梁结构本身的限制，由铰缝引起的病害未得到根本性解决。此外，随着经济社会发展，交通量特别是超载车辆迅速增加，与长期不利因素相互作用，促进了桥梁病害的发展。超高性能混凝土由活性粉末混凝土和钢纤维组成，是一种具有超高强度、超高韧性和高耐久性的水泥基复合材料。空心板铰缝采用超高性能混凝土填充，且在桥面设置纵向、横向超高性能混凝土条带，可有效提高空心板横向连接性能，改善空心板接缝受力性能，提高桥梁整体刚度及长期使用性能和耐久性能，充分发挥了超高性能混凝土优越力学性能，降低空心板桥梁全寿命造价。与传统铰缝设计时只传递剪力不同，因此称之为接缝。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于超高性能混凝土连接的整体化空心板桥梁结构，超高性能混凝土接缝具有较好的受力和性能，可同时承受剪力、扭矩、横向弯矩且防渗水，且接缝和横向条带空间成网状一体化，提高了桥梁整体刚度，且该整体化桥梁结构具有较好的全寿命经济性。本专利技术提出的技术方案如下：一种基于超高性能混凝土连接的整体化空心板桥梁结构，所述桥梁结构是在桥梁横向方向由至少三个的预制空心板梁(1)通过至少两个超高性能混凝土接缝和多个超高性能混凝土横向条带(13)连接构成。优选的，所述超高性能混凝土接缝，包括两预制空心板梁之间的铰缝(11)和超高性能混凝土纵向条带(12)；其中，所述铰缝(11)包括铰缝框架和填充所述铰缝框架的超高性能混凝土；所述铰缝框架由两预制空心板梁(1)的腹板、从腹板伸出的铰缝横向连接钢筋(2)和铰缝纵向钢筋(4)、铰缝箍筋(5)构成；所述铰缝横向连接钢筋(2)为门字形钢筋并且以阵列形布置；铰缝(11)的底层横向对称设置2～3根铰缝纵向钢筋(4)，其它位置设置1根铰缝纵向钢筋(4)；所述超高性能混凝土纵向条带(12)包括纵向条带钢筋骨架和填充所述纵向条带钢筋骨架的超高性能混凝土；所述纵向条带钢筋骨架由预制梁顶板伸出钢筋(3)、纵向条带纵向钢筋(6)和纵向条带横向钢筋(7)构成，所述纵向条带纵向钢筋(6)位于纵向条带横向钢筋(7)下层；所述纵向条带钢筋骨架与所述铰缝框架构成接缝整体钢筋骨架。优选的，所述铰缝横向连接钢筋(2)的直径为10mm～12mm，门字形的两分枝距离为10cm～20cm；所述铰缝横向连接钢筋(2)之间的竖向距离为12cm～16cm，纵向距离为30cm～42cm；所述铰缝横向连接钢筋(2)的竖向高程差至少为1cm～1.5cm；所述铰缝纵向钢筋(4)的直径为6mm～12mm，竖向距离为12cm～16cm；所述铰缝箍筋(5)的直径为6mm～12mm，纵向距离为30cm～42cm。通过上述铰缝横向连接钢筋设置，不仅可以提高接缝结合面抗剪强度，同时使得结合面抗剪延性增加，且施工方便。优选的，所述超高性能混凝土纵向条带(12)的宽度为0.3m～0.8m，厚度为3.5cm～5.0cm，所述超高性能混凝土纵向条带(12)的宽度为铰缝(11)的宽度的2～3倍。按此纵向条带构造方案，既能满足强度和刚度要求，由于超高性能混凝土优越的耐久性能，还实现了接缝的防渗水功能。优选的，所述预制梁顶板伸出钢筋(3)在超高性能混凝土纵向条带(12)宽度范围内，直径为10mm～20mm，伸出长度为5cm～7cm，纵向和横向距离均12cm～22cm。优选的，所述纵向条带纵向钢筋(6)和纵向条带横向钢筋(7)的直径均为6mm～12mm，间距均为3cm～20cm；且纵向条带横向钢筋(7)从超高性能混凝土纵向条带(12)伸出10cm～20cm。按此纵向条带钢筋设置方案，可以很好的满足接缝的强度和刚度要求。优选的，所述超高性能混凝土横向条带(13)沿桥梁纵向设置3～7道，长度与桥面宽度相同；厚度与超高性能混凝土纵向条带(12)相同，为3.5cm～5.0cm，宽度为超高性能混凝土纵向条带(12)宽度的1.5～3倍，为0.5m～2.4m；所述预制梁顶板伸出钢筋(3)在超高性能混凝土横向条带(13)宽度范围内，直径为10mm～20mm，伸出长度为5cm～7cm，纵向和横向距离均12cm～22cm。按此优选的横向条带构造方案，既能满足自身强度和刚度要求，还提高了空心板桥梁横向整体性。优选的，所述超高性能混凝土横向条带(13)设置有横向条带横向钢筋(9)和横向条带纵向钢筋(10)，且横向条带纵向钢筋(10)位于横向条带横向钢筋(9)下层；横向条带横向钢筋(9)和横向条带纵向钢筋(10)的直径均为6mm～12mm，间距均为3cm～20cm；且横向条带纵向钢筋(10)从超高性能混凝土横向条带(13)伸出10cm～20cm。优选的，超高性能混凝土纵向条带(12)与超高性能混凝土横向条带(13)互相交错，形成网状结构；在交叉区域内，不存在纵向条带横向钢筋(7)或横向条带纵向钢筋(10)。接缝与横向条带同时浇筑，相互之间没有接缝，在空间上形成一体，且与预制空心板梁之间分别采取有效连接，提高了空心板桥梁的刚度，整体性能更优。上述基于超高性能混凝土连接的整体化空心板桥梁结构的施工方法，包括以下步骤：(a)制作预制空心板梁模板，绑扎铰缝横向连接钢筋，伸出空心板梁腹板表面的部分折弯成与腹板斜度相同，贴合腹板模板，浇筑普通混凝土，养护，存梁；(b)将折弯的铰缝横向连接钢筋周边混凝土凿除，空心板梁腹板表面凿毛，使空心板顶面表面粗糙；(c)将折弯段铰缝横向连接钢筋扳直，使预制梁左侧钢筋向上倾斜，右侧钢筋向下倾斜，倾斜角度α＝1.2×(φ/2)/D，其中φ为钢筋直径，D为铰缝横向连接钢筋伸出空心板梁腹板表面的距离，误差不超过α/2；(d)将铰缝纵向钢筋绑扎或点焊于铰缝横向连接钢筋上部；(e)将铰缝箍筋绑扎或点焊于纵向钢筋；(f)吊装预制空心板梁，先吊装左侧第一片梁，当第二片梁吊装至比已安装完成第一片梁竖向高程高出铰缝横向连接钢筋竖向距离时，使梁体缓慢向左侧移动到位，然后缓慢向下移动到位，所述铰缝横向连接钢筋竖向距离为12cm～16cm，依照上述方法从左侧向右侧依次安装其它预制梁体；(g)制作纵向条带、横向条带模板，并分别绑扎纵向条带、横向条带的纵向钢筋和横向钢筋；(h)新旧混凝土结合面润湿，浇筑铰缝、纵向条带、横向条带超高性能混凝土，并完成养护；(i)绑扎桥面钢筋，浇筑桥面普通混凝土。上述本专利技术的基于超高性能混凝土连接的整体化空心板桥梁结构的施工过程中，均可采用传统空心板桥梁结构的施工设备和施工工艺，无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超高性能混凝土连接的整体化空心板桥梁结构，其特征在于，所述桥梁结构是在桥梁横向方向由至少三个的预制空心板梁(1)通过至少两个超高性能混凝土接缝和多个超高性能混凝土横向条带(13)连接构成。

【技术特征摘要】
1.一种基于超高性能混凝土连接的整体化空心板桥梁结构，其特征在于，所述桥梁结构是在桥梁横向方向由至少三个的预制空心板梁(1)通过至少两个超高性能混凝土接缝和多个超高性能混凝土横向条带(13)连接构成。2.根据权利要求1所述的基于超高性能混凝土连接的整体化空心板桥梁结构，其特征在于，所述超高性能混凝土接缝，包括两预制空心板梁之间的铰缝(11)和超高性能混凝土纵向条带(12)；其中，所述铰缝(11)包括铰缝框架和填充所述铰缝框架的超高性能混凝土；所述铰缝框架由两预制空心板梁(1)的腹板、从腹板伸出的铰缝横向连接钢筋(2)和铰缝纵向钢筋(4)、铰缝箍筋(5)构成；所述铰缝横向连接钢筋(2)为门字形钢筋并且以阵列形布置；铰缝(11)的底层横向对称设置2～3根铰缝纵向钢筋(4)，其它位置设置1根铰缝纵向钢筋(4)；所述超高性能混凝土纵向条带(12)包括纵向条带钢筋骨架和填充所述纵向条带钢筋骨架的超高性能混凝土；所述纵向条带钢筋骨架由预制梁顶板伸出钢筋(3)、纵向条带纵向钢筋(6)和纵向条带横向钢筋(7)构成，所述纵向条带纵向钢筋(6)位于纵向条带横向钢筋(7)下层；所述纵向条带钢筋骨架与所述铰缝框架构成接缝整体钢筋骨架。3.根据权利要求2所述的基于超高性能混凝土连接的整体化空心板桥梁结构，其特征在于，所述铰缝横向连接钢筋(2)的直径为10mm～12mm，门字形的两分枝距离为10cm～20cm；所述铰缝横向连接钢筋(2)之间的竖向距离为12cm～16cm，纵向距离为30cm～42cm；所述铰缝横向连接钢筋(2)的竖向高程差至少为1cm～1.5cm；所述铰缝纵向钢筋(4)的直径为6mm～12mm，竖向距离为12cm～16cm；所述铰缝箍筋(5)的直径为6mm～12mm，纵向距离为30cm～42cm。4.根据权利要求3所述的基于超高性能混凝土连接的整体化空心板桥梁结构，其特征在于，所述超高性能混凝土纵向条带(12)的宽度为0.3m～0.8m，厚度为3.5cm～5.0cm，所述超高性能混凝土纵向条带(12)的宽度为铰缝(11)的宽度的2～3倍。5.根据权利要求4所述的基于超高性能混凝土连接的整体化空心板桥梁结构，其特征在于，所述预制梁顶板伸出钢筋(3)在超高性能混凝土纵向条带(12)宽度范围内，直径为10mm～20mm，伸出长度为5cm～7cm，纵向和横向距离均12cm～22cm。6.根据权利要求5所述的基于超高性能混凝土连接的整体化空心板桥梁结构，其特征在于，所述纵向条带纵向钢筋(6)和纵向条带横向钢筋(7)的直径均为6mm～12mm，间距均为3cm～20cm；且纵向条带横向钢筋(7)从超高...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佳佳，韩之江，邵旭东，吴焱，曹君辉，王磊，刘志华，赵雷，汪永强，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，
类型：发明
国别省市：山西,14