一种超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种超高性能混凝土‑部分钢梁组合盖梁及其施工方法，该组合盖梁包括超高性能混凝土浇筑的空心槽形本体和顶板钢梁，所述顶板钢梁铺设在空心槽形本体上方，所述顶板钢梁的高度≥组合盖梁总高度的1/10，使组合盖梁中性轴靠近顶板钢梁或位于顶板钢梁内。该组合盖梁的顶板钢梁和超高性能混凝土空心槽形本体一次成型，在工厂整体预制，使得组合盖梁具有更好的整体性，减少了在施工现场进行的程序，保证了构件的制造质量，同时可节省钢材的用量，经济性好。该组合盖梁的施工方法无需增加新的设备投入，也无需对施工人员进行新的技能培训，施工方法简便、快捷。

【技术实现步骤摘要】
一种超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁及其施工方法
本专利技术涉及一种桥梁构件及其施工
，特别是一种超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁及其施工方法。
技术介绍
中国城市化进程的加速推进，国内各大城市道路快速化改造方兴未艾，但也面临一些问题，其中用地面积紧张和交通拥堵是突出的问题。因此，城市高架桥作为一种可以充分利用城市空间的解决方案被广泛应用于城市道路的快速化改造。城市高架桥梁中，采用大悬臂盖梁可充分利用桥下空间，对桥下通车影响较小，保证桥下有足够的行车高度及视野，少占道路面积。目前，常用的大悬臂盖梁主要包括预应力混凝土盖梁和钢盖梁。对于预应力混凝土盖梁，施工方法包括现浇施工和预制装配施工。其中现浇施工大悬臂盖梁，需先搭设支架施工，再浇筑混凝土，施工周期长，施工效率低下，对桥下交通影响较大，增加交通拥堵点，粉尘和噪声污染较大；至于预制拼装施工大悬臂盖梁，若采用整体预制，由于普通混凝土大悬臂盖梁构件尺寸大，吊装重量较大，对吊装设备要求高，现场施工必须配置大型工程机具，施工措施费费较高，施工难度较大，与此同时对于途经道路的超载要求也高，若采用分块预制，现场吊装精度要求高，存在节段接缝的薄弱环节，易出现渗漏病害，且预应力筋需分批张拉。对钢盖梁，具有结构自重轻，方便吊装和现场连接，但存在现场焊接质量难以保证、结构造价偏高、后期养护涂装费用较高的问题。常规的钢-混凝土组合结构能够充分利用钢材受拉的性能、混凝土受压的性能，而得到了越来越广泛的应用。超高性能混凝土是一种高抗压强度、高抗拉强度、高延性、高耐久性的超高性能纤维增强水泥基复合材料。已有工程经验表明，超高性能混凝土可有效减轻结构自重、提高结构的利用效率。因此，在盖梁的受拉侧设置钢梁，受压侧利用轻质高强的超高性能混凝土替代普通混凝土，形成超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，可充分利用钢梁受拉性能和超高性能混凝土高抗压性能及高弯拉韧性，具有自重轻、强度高、耐久性好、结构高度低、装配化率高的优点。CN105803916A公开的钢-超高性能混凝土轻型组合箱式盖梁及其制作方法，其中盖梁包括超高性能混凝土浇筑的空心箱式本体，空心箱式本体的顶面预埋有钢板，钢板的下表面设有若干埋入空心箱式本体内部的抗剪连接件；该钢-超高性能混凝土轻型组合箱式盖梁为全预制结构。该组合箱式盖梁的自重仍然偏大，且盖梁的空心箱式本体受拉侧的超高性能混凝土的纵向拉应力和主拉应力偏大，存在一定的开裂风险。因此，为了充分利用钢材优异的抗拉性能和超高性能混凝土高抗压强度和高韧性等优点，并解决常规大悬臂预应力混凝土盖梁难以实现整体预制吊装、钢结构盖梁造价偏高的难题，开发一种新型超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁结构及其施工方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种抗拉性能强、重量轻、可实现整体化预制吊装、装配化率高、经济性好的超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，包括超高性能混凝土浇筑的空心槽形本体和顶板钢梁，所述顶板钢梁铺设在空心槽形本体上方，所述顶板钢梁的高度≥组合盖梁总高度的1/10，即顶板钢梁与组合盖梁任意一处的高度比≥1/10，使组合盖梁中性轴靠近顶板钢梁（即中性轴位于空心槽形本体内）或位于顶板钢梁内；其中组合盖梁总高度为顶板钢梁的高度与空心槽型本体的高度之和，优选地，顶板钢梁高度与组合盖梁高度的比值为1/5~4/5，这一设置可降低组合盖梁自重，充分超高性能混凝土抗压性能和钢材抗拉性能，降低受拉侧超高性能混凝土的拉应力或确保超高性能混凝土不出现拉应力，受力更为有利。本专利技术组合盖梁可充分发挥超高性能混凝土优异的抗压、抗拉性能和顶板钢梁的抗拉性能，不仅在整体受力上解决了大悬臂预应力混凝土盖梁自重过大、大悬臂钢盖梁造价偏大的难题，也在施工性能方面带来极大的便利，尽可能的减少了现场作业量，提高了超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的装配化率。所述空心槽形本体包括盖梁腹板和盖梁底板，所述顶板钢梁包括钢梁上翼缘板、钢梁腹板和钢梁下翼缘板，所述顶板钢梁设置于盖梁腹板上方，所述顶板钢梁下翼缘板设有若干埋入所述盖梁腹板内部的抗剪连接件；所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁为全预制结构。优选地，抗剪连接件形式为圆柱头焊钉，这一设置可使超高性能混凝土浇筑的空心槽形本体与顶板钢梁之间结合更加紧密避免发生脱层滑移和钢纤维不连续分布现象。顶板钢梁、超高性能混凝土梁浇筑的空心槽形本体均在工厂一次成型，整体预制形成，结构具有较好的整体性，节省了用钢量，而且大大减少了施工过程中的现场作业量，保证了构件的制造质量，进而为该超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的受力性能提供保证。所述顶板钢梁的各部分（即钢梁上翼缘板、钢梁腹板和钢梁下翼缘板，或者钢梁上翼缘板、钢梁腹板、钢梁下翼缘板和钢梁横隔板）通过焊接形成或由若干型钢组合而成，高度为100mm~1000mm，顶板钢梁优选为等高度。优选地，顶板钢梁各部分采用焊接形成，并设置钢梁横隔板，各部分钢板厚度≥8mm，钢梁横隔板间距为2000mm~8000mm，这一设置可有效节省组合盖梁的用钢量，受力更为有效。进一步，所述顶板钢梁的顶面设有支撑上部结构的支座系统。所述盖梁为双悬臂盖梁，双悬臂盖梁与两个墩柱通过连接部连接，连接部上方设有横隔板，连接部底部预埋有用于与墩柱连接的墩柱连接件。墩柱连接件为预埋灌浆套筒或湿接缝预埋钢筋，墩柱连接件可使盖梁与墩柱之间连接更加可靠，提高结构的整体性。进一步，所述空心槽形本体最小壁厚不小于100mm，高度为200mm~4000mm，所述空心槽形本体的空心率为30%~70%。进一步，所述空心槽形本体中未配置预应力筋。进一步，所述空心槽形本体为变截面结构，且沿墩柱连接处向盖梁两端的方向所述空心槽形本体的高度逐渐减小。进一步，超高性能混凝土为抗压强度不小于100MPa的活性粉末混凝土、超高性能纤维增强混凝土或密实配筋复合材料等。超高性能混凝土更易于实现超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的轻量化、高强度、高刚度。本专利技术进一步要解决的技术问题是：提供一种施工操作简单、设备投资成本低的超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的施工方法。本专利技术进一步解决其技术问题所采用的技术方案是：一种上述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁的施工方法，包括以下步骤：S1：在工厂预制超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁预制单元，其具体步骤为：S1.1：在工厂焊接钢梁上翼缘板、钢梁腹板和钢梁下翼缘板或者钢梁横隔板和前述三部分形成顶板钢梁，或直接采用市场成品热轧型钢加工形成指定的顶板钢梁结构形式；S1.2：根据设计要求，在顶板钢梁下翼缘焊接抗剪连接件；S1.3：将焊接有抗剪连接件的顶板钢梁的下翼缘板朝上，并在所述顶板钢梁的上方立模和绑扎超高性能混凝土梁钢筋，并注意预埋墩柱连接件，然后浇筑超高性能混凝土，并及时进行养护；；S1.4：在浇筑超高性能混凝土达到设计要求时，拆除模板，存放至指定位置，形成预制超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁预制单元。S2：在施工现场架设由所述S1预制得到的组合盖梁预制单元，完成墩柱连接部的连接施工；S3：按照设计要求进行养护，达到设计要求后安装支座系统，然后进入下一阶段施工，即完成所述超本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.超高性能混凝土‑部分钢梁组合盖梁，包括超高性能混凝土浇筑的空心槽形本体和顶板钢梁，所述顶板钢梁铺设在空心槽形本体上方，其特征在于，所述顶板钢梁的高度≥组合盖梁总高度的1/10，使组合盖梁中性轴靠近顶板钢梁或位于顶板钢梁内。

【技术特征摘要】
1.超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，包括超高性能混凝土浇筑的空心槽形本体和顶板钢梁，所述顶板钢梁铺设在空心槽形本体上方，其特征在于，所述顶板钢梁的高度≥组合盖梁总高度的1/10，使组合盖梁中性轴靠近顶板钢梁或位于顶板钢梁内。2.如权利要求1所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，其特征在于，所述空心槽形本体包括盖梁腹板和盖梁底板，所述顶板钢梁包括钢梁上翼缘板、钢梁腹板和钢梁下翼缘板，所述顶板钢梁设置于盖梁腹板上方，所述顶板钢梁下翼缘板设有若干埋入所述盖梁腹板内部的抗剪连接件；所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁为全预制结构。3.如权利要求1或2所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，其特征在于，所述顶板钢梁的各部分通过焊接形成或由若干型钢组合而成，高度为100mm~1000mm，其高度为组合盖梁高度的1/5~4/5。4.如权利要求3所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，其特征在于，所述顶板钢梁内设有钢梁横隔板，相邻钢梁横隔板的间距为2000mm~8000mm；顶板钢梁的各部分钢板厚度≥8mm。5.如权利要求1或2所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，其特征在于，所述顶板钢梁的顶面设有支撑上部结构的支座系统。6.如权利要求1或2所述超高性能混凝土-部分钢梁组合盖梁，其特征在于，所述组合盖梁为双悬臂盖梁，双悬臂盖梁与两个墩柱通过连接部连接，连接部上方设有横隔板，连接部底部预埋有用于与墩柱连接的墩柱连接件；所述墩柱连接件为预埋灌浆套筒或湿接缝预埋钢筋。7.如权利要求1或2所述超高性能混凝土-部分钢梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵旭东，邱明红，李立峰，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43