预应力梯度截面UHPC梁桥制造技术

本发明专利技术涉及一种预应力梯度截面UHPC梁桥，包括上部构造、下部结构以及设置在上部构造、下部结构之间的支座；所述上部结构由底板以及位于底板两侧的腹板构成，所述上部结构是横截面为U型的一体化结构且采用UHPC预制而成，所述腹板上设有预应力管道。与传统的梁桥结构使用底板作为承重构件不同，本发明专利技术主梁采用U型梁，将腹板置于桥面以上，使竖直的腹板作为承重构件，这样可使底板的建筑高度大大降低，而且轻量化，便于预制、运输和吊装。

Prestressed Gradient Section UHPC Beam Bridge

【技术实现步骤摘要】
预应力梯度截面UHPC梁桥
本专利技术涉及一种预应力梯度截面UHPC梁桥，属于桥梁建造

技术介绍
梁桥以梁为主要承重构件的桥，目前在桥梁建设中，梁桥的预制桥面板通常采用工字梁、π形梁或板梁的结构形式，工字梁、π形梁或板梁多采用钢筋混凝土结构，具有结构重量偏重（自重大）、不利于运输、吊装难度较大等无法避免的缺点。另外，在现场施工时，预制桥面板之间均需通过现浇湿接缝的方式将各片梁或板连接为整体，通常做法是设置在桥面板内的上下层钢筋在预制桥面板端部外伸出一定的长度，外伸部分的上下层钢筋可做成整体封闭型，为保证现浇湿接缝连接受力的可靠性，一般相邻桥面板的外伸钢筋需互相紧靠并焊接在一起（实际上一根普通梁上的单侧外伸钢筋多达200根以上—），如此众多的钢筋均需定位成功，给大体量结构吊装的精度提出很高的要求，经常会发生吊装过程钢筋相互碰撞折断，甚至预制桥面板被钢筋碰撞后掉角缺损等病害问题，影响结构质量，而且现场需大量的焊接工人的人力成本投入，因此现场的施工周期较长。
技术实现思路
本专利技术要解决技术问题是：提供一种可省去钢筋件且结构简单、现场施工周期短的预应力梯度截面UHPC梁桥。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案是：一种预应力梯度截面UHPC梁桥，包括上部构造、下部结构以及设置在上部构造、下部结构之间的支座；所述上部结构由底板以及位于底板两侧的腹板构成，所述上部结构是横截面为U型的一体化结构且采用UHPC预制而成，所述腹板上设有预应力管道。UHPC（超高性能混凝土）是具有超高强度、高韧性、低孔隙率的超高强水泥基材料。它的基本原理是：通过提高组分的细度与活性，不使用粗骨料，使结构内部的缺陷（空隙和微裂缝）减到最少，以获得超高强度和高耐久性。本专利技术充分利用UHPC的优异性能，省去了钢筋等，也就避免了钢筋锈蚀带来的安全隐患。本专利技术通过采用UHPC预制为一体的上部结构，与传统的梁桥结构使用底板作为承重构件不同，本专利技术主梁采用U型梁，将腹板置于桥面以上，使竖直的腹板作为承重构件，这样可使底板的建筑高度大大降低，较常规梁桥建筑高度降低70%～80%，比如作为人行天桥时底板最薄可达20cm，而常规的钢筋混凝土天桥厚度通常在1米以上，这样就可以减少行人爬行天桥的高度。同时，本专利技术中结构构件尺寸都以大幅减小，而且轻量化，便于预制、运输和吊装。与同等跨度的钢桥相比，由于采用混凝土结构，结构刚度较大，结构自振频率很容易满足规范要求，无需设置阻尼器，也避免了后期阻尼器的检修。另外，通过调整配合比，UHPC可以通体做成不同的颜色（比如白色、红色、灰色，等等），做到内外颜色一致,混凝土表面也无需采用油漆涂装，避免了普通混凝土构件及钢构件外表面涂装后期容易剥落的问题，真正做到免维护。与常规混凝土梁桥相比，UHPC梁桥具有更高的极限强度、刚度和抗裂性能。在没有箍筋的情况下，UHPC梁板的抗冲击性能优异，在冲击荷载下UHPC粱仅产生很多细小的裂缝，发生延性弯曲破坏。与普通混凝土梁桥相比，UHPC梁桥不仅能较大的减小结构构件尺寸,混凝土用量减少近2/3，而且还可以减少结构构件的配筋率，甚至可以完全取消钢筋。与具有同等承载力的钢结构相比，UHPC结构的成本也相对便宜，由于UHPC的耐久性更好，使用寿命可以更长。与钢结构梁桥相比，UHPC梁桥结构的优势在于高耐久性和几乎没有维护费用，与传统的钢筋混凝土梁桥结构相比，UHPC梁桥结构寿命可成倍提高。根据理论分析、现有的暴露试验以及实际工程检验结果，预期UHPC结构寿命，在非腐蚀环境（如城市建筑）可以达到1000年，在正常使用环境条件下，UHPC结构的设计工作寿命超过100年。上述技术方案的进一步改进是：所述腹板的中间高、两端低，使其横断面呈梯度变化。本专利技术通过上述改进，与常规变高梁相反，采用桥面在下、弧线在上（向上圆弧线）的方案，不但造型美观，降低了行人行走在桥面上的压抑感，而且也更符合受力特性，即跨中弯矩最大、剪力最小，此处腹板取薄，腹板的梁高取大值；腹板两端剪力大，弯矩小，腹板加厚，腹板的梁高取小值。优选的，所述腹板的横断面呈工字形。考虑到UHPC的特殊材料性能，腹板厚度得以减小一半以上，结构显得更加轻薄。因此上述技术方案的再进一步改进是：桥梁不另外设置栏杆，在变截面的腹板顶面设置变高度栏杆，使得栏杆与腹板合二为一，既节省了桥面空间，同时也形成了一道独特的风景线。优选的，考虑到腹板高度为40～80cm，行人行走在两块腹板之间通透感稍差，同时也为了降低大面块体带来的单调感，本专利技术采用在腹板上开设孔洞以增加结构的通透感，同时也突出了腹板之纤薄。所述栏杆有两种优选实施方式，一种是采用UHPC制成，并与腹板预制为一体化结构，另外一种是采用金属制成，所述栏杆的外周涂敷有陶瓷涂层。陶瓷涂层指涂层材料为陶瓷的喷涂层，其主要的成分有氧化硅、氧化钙、氧化镁、氧化钛、氧化铝、氧化钠等物质材料。陶瓷涂层是覆盖在基材表面的无机保护层或膜的总称，它能改变基体表面的形貌、结构及其化学成分的组成，同时也使得基底材料具有耐磨、耐腐蚀、防粘、高硬度、耐高温、绝缘等特点。陶瓷涂层可以说改变了很多涂料的运用格局，相对于传统油漆在环保上有很大的欠缺，陶瓷涂层环保无毒。其次，陶瓷涂层具有耐酸碱腐蚀、耐盐雾、耐温高、耐磨、防脏、绝缘等特点。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术实施例的结构示意图。图2是图1中的A-A向截面示意图。附图标记：上部构造1，下部结构2，支座3，底板4，腹板5，栏杆6，梯道7，孔洞8。具体实施方式实施例本实施例以某市的一座人行天桥为例进行说明，由于该桥位于城市中心区域，为减小对城市交通的影响，因此采用在工厂预制桥梁，现场整体吊装安装的施工方式。如图1和图2所示，本实施例的预应力梯度截面UHPC梁桥作为天桥的中间梁桥，包括上部构造1、下部结构2以及设置在上部构造1、下部结构2之间的支座3；所述上部结构1由底板4以及位于底板4两侧的腹板5构成，所述上部结构1是横截面为U型的一体化结构且采用UHPC预制而成，所述腹板1上设有预应力管道（图中未示出）。天桥的中间梁桥两侧还设有梯道7，梯道7可采用现有技术，比如钢结构梯道等，下部结构2和支座3也为现有技术，可参考相关文献，不再赘述。本实施例通过利用UHPC的超高性能，可以通过减小U型粱腹板和底板的厚度，最大程度的降低结构自重，最终减小吊装重量，而且具有高耐久性和几乎免维护的优点。UHPC没有冻融循环、碱-骨料反应（AAR）和延迟钙矾石生成（DEF）破坏的问题；在无裂缝状态，UHPC的抗碳化、抗氯离子侵入、抗硫酸盐侵蚀、抗化学腐蚀、耐磨等耐久性能指标，与传统高强高性能混凝土相比，有数量级或倍数的提高。UHPC具有非常好的微裂缝自愈能力。由于水胶比非常低，UHPC拌和水量仅能供部分水泥水化。绝大多数水泥颗粒的内部处于没有水化状态。因此，水或水汽进入UHPC的裂缝，暴露在裂缝表面的水泥颗粒未水化部分就会“继续”水化；结合了外界水分的水化产物体积大于水泥熟料体积，多出来的体积能够填堵裂缝，试验和工程验证表明，UHPC的裂缝自愈不仅能够封闭微裂缝降低渗透性和保持良好耐久性，同时还起“胶结”裂缝作用，可在一定程度上恢复混凝土因裂缝降低的力学性能。UHPC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预应力梯度截面UHPC梁桥，包括上部构造、下部结构以及设置在上部构造、下部结构之间的支座；其特征在于：所述上部结构由底板以及位于底板两侧的腹板构成，所述上部结构是横截面为U型的一体化结构且采用UHPC预制而成，所述腹板上设有预应力管道。

【技术特征摘要】
1.一种预应力梯度截面UHPC梁桥，包括上部构造、下部结构以及设置在上部构造、下部结构之间的支座；其特征在于：所述上部结构由底板以及位于底板两侧的腹板构成，所述上部结构是横截面为U型的一体化结构且采用UHPC预制而成，所述腹板上设有预应力管道。2.根据权利要求1所述的预应力梯度截面UHPC梁桥，其特征在于：所述腹板的中间高、两端低，使其横断面呈梯度变化。3.根据权利要求1所述的预应力梯度截面UHPC梁桥，其特征在于：所述腹板...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏瑾，
申请(专利权)人：江苏东南结构防灾工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32