高速铁路大跨度叠合梁及其施工方法技术

本发明专利技术涉及桥梁工程，特别设计一种高速铁路大跨度叠合梁及其施工方法。高速铁路大跨度叠合梁，包括由混凝土浇筑形成上部和超高性能混凝土材质的下部，上部支撑于下部上，下部与上部之间设置有抗剪抗拉拔构件，抗剪抗拉拔构件上端伸入于上部内并与上部固定连接，下端伸入于下部内并与下部固定连接；下部的上端或/和上部的下端设置有剪力槽；下部内部设置有在浇筑该下部时预埋的支架，抗剪抗拉拔构件设置于该支架上端。本发明专利技术可以显著提升梁体结构刚度、减小梁体结构自重，增大了桥梁的跨越能力，保证高速铁路运行的平稳性，并减少预应力钢筋的布置，进而缩短了施工周期；相比于超高性能混凝土梁，该叠合梁能大幅减少超高性能混凝土用量。

【技术实现步骤摘要】
高速铁路大跨度叠合梁及其施工方法
本专利技术涉及桥梁工程，特别设计一种高速铁路大跨度叠合梁及其施工方法。
技术介绍
目前，我国高铁运营里程约占世界高铁运营里程的66.9％，中国已经拥有全世界最大规模以及最高运营速度的高速铁路网，且我国铁路建设继续保持高位运行态势。由于地形限制，且高速铁路对运营平稳性、舒适性有极高要求，高速铁路网线路通常采用“以桥代路”的方式，以跨度24、32m预应力混凝土简支梁为主要工程载体建设线路。目前采用的高速铁路桥梁为一般的混凝土钢筋结构，随着我国高速铁路的发展，为了满足高速铁路网建设、运维需求，桥梁的跨度及其性能需要满足更高的要求。现在的高速铁路预应力混凝土梁造价相对便宜，但存在自重大、徐变效应大、易开裂、耐久性差等问题，因此预应力混凝土梁的跨越能力受到很大限制，结构的安全性能和使用寿命满足不了高速铁路的运营需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种强度高、耐久性好的高速铁路大跨度叠合梁。为了实现上述目的，本申请采用的技术方案是高速铁路大跨度叠合梁，包括由混凝土浇筑形成上部和超高性能混凝土材质的下部，所述上部支撑于下部上，所述下部与上部之间设置有抗剪抗拉拔构件，所述抗剪抗拉拔构件上端伸入于上部内并与上部固定连接，下端伸入于下部内并与下部固定连接；所述下部的上端或/和所述上部的下端设置有剪力槽；所述下部内部设置有在浇筑该下部时预埋的支架，所述抗剪抗拉拔构件设置于该支架上端。超高性能混凝土UHPC是一种新型纤维增强水泥基复合材料，较于传统混凝土，UHPC具有强度高、耐久性好、抗腐蚀性能优良等一系列优点，但其造价要远高于普通混凝土材料，通过设置上述的由混凝土浇筑形成上部和超高性能混凝土材质的下部，并且采用本抗剪抗拉拔构件将上部和下部进行有效连接，通过本叠合梁的结构充分利用了两种材料的性能。即本叠合梁采用多种措施保证叠合面处UHPC与普通混凝土粘结的整体性，叠合面预设抗剪抗拉拔构件，UHPC浇筑时模具预压剪力槽，并根据实际需求布置合适的贯穿截面的预应力束筋，以形成整体受力结构。超高性能混凝土UHPC与普通混凝土NC的布置形式能充分利用NC的抗压性能、UHPC的力学性能和抗裂性，使材料的利用率达到最大。相比于混凝土梁结构，本专利技术可以显著提升梁体结构刚度、减小梁体结构自重，增大了桥梁的跨越能力，保证高速铁路运行的平稳性，并减少预应力钢筋的布置，进而缩短了施工周期；相比于超高性能混凝土梁，该叠合梁能大幅减少超高性能混凝土用量，降低制造成本。较于传统的混凝土梁结构，本专利技术跨度大、耐久性好、刚度大、承载力大，且后期养护维修工作量亦明显减少。进一步地是，所述下部内部设置有沿下部长度方向延伸的第一钢筋、第二钢筋；所述第一钢筋分布于第二钢筋外围并作为第二钢筋定位固定的立架。进一步地是，所述下部内部设置有沿下部长度方向延伸的第一钢筋、第二钢筋；所述第一钢筋与第二钢筋沿下部宽度方向间隔排列。进一步地是，所述第二钢筋的直径＞第一钢筋的直径。进一步地是，所述第二钢筋为倾斜设置的、弯曲的预应力钢筋。张拉预应力钢筋，承受较大的拉应力，而辅助钢筋受力一般较小，预应力钢筋＞第一钢筋的直径较为适宜。通过预应力钢筋的设置，减少了配筋量，预应力钢筋布置有较高的灵活性。由于UHPC的高力学性能，可大大减少预应力钢筋的布置、简化细节构造；由于UHPC的高延性，该结构形式的梁体可分别在体内和体外布置预应力钢筋，减小截面尺寸。体外预应力结构的预应力筋布置在柱体结构(即下部)之外，预应力钢筋仅在有限的转向点及锚固处与下部相连接，预应力完全靠锚具传递给结构，因此锚具的锚固强度对预应力的有效性至关重要。体外预应力将会导致锚具区域的混凝土产生变形，因此体外预应力对材料的延性要求较高。这里预应力钢筋的倾斜角度根据实际情况进行调整。梁体受力是下部结构受拉、上部受压，而混凝土的抗压性能远高于抗拉，因此预应力给下部结构一个预压力，以(部分)抵消实际受力时自重及荷载产生拉力。但梁每个截面的弯矩不一样，产生的拉应力也就不一样，支座区段截面拉应力最小。若此处有较大的预压力，则有可能会出现梁顶开裂。因此需要根据实际的截面弯矩大小布置曲线型的预应力钢筋。曲线预应力钢筋施工方式是后张拉，预应力钢筋将穿入预埋于梁内部的波纹管中，即完成浇筑后再张拉钢筋、锚固，再注浆填实波纹管，待达到一定强度后封装锚固结构，做好防腐措施。进一步地是，所述下部上端面在浇筑UHPC时使用模具预压出剪力槽口，UHPC成型后对上表面进行凿毛处理。进一步地是，所述上部包括板状的横部、与该横部下侧连接的纵部，所述下部的上端通过抗剪抗拉拔构件与所述纵部连接；或者，所述上部的截面为T字形，所述下部的截面为倒T字形，所述上部底端通过抗剪抗拉拔构件与下部的上端连接。进一步地是，所述上部为板状结构，所述下部设置有开口向上的U型槽。进一步地是，所述上部下侧设置有开口向下的凹槽，所述下部上端伸入于该凹槽内，该下部的外侧壁与凹槽的内侧壁、下部的上端面与凹槽的底面均通过抗剪抗拉拔构件与上部抵接。作为本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供了一种高速铁路大跨度叠合梁施工方法，包括以下操作步骤：S1、进行叠合梁模板设计并制作梁底模板；S2、计算辅助钢筋配筋量后绑扎钢筋笼；S3、以钢筋笼为立架固定抗剪抗拉拔构件；S4、以钢筋笼为立架固定预应力波纹管，并穿入预应力钢筋；S5、制作梁的侧模板，完成合模；S6、制备并浇筑超高性能混凝土，并在上表面预压剪力槽口，进行3天室温养护；这里的温室养护温度可为15℃～35℃；S7、超高性能混凝土上表面进行凿毛处理，用清水浸润后浇筑混凝土；S8、混凝土浇筑完成后，进行3天室温养护后拆模，浇水养护7天后进行自然养护；S9、分级张拉钢绞线，完成后向波纹管内压浆，并做好外漏的金属构件的养护措施后进行自然养护。本专利技术具有以下有益效果：1、材料利用率高。本专利技术的叠合梁结构下部由UHPC浇筑、上部由NC浇筑，可充分发挥UHPC良好的力学性能和抗裂性、NC良好的抗压性能，材料得到充分利用，经济效益较好。2、梁结构施工周期缩短。由于钢筋用量减少，且截面尺寸减小，且由于UHPC是粉末性混凝土，复杂结构的可施工性增强，梁结构的施工过程简化、施工难度减小。3、强度承载力高、结构自重轻、跨度大。本专利技术中所用到的UHPC材料是一种具有高强度、高耐久性、高延性的高性能混凝土材料，相同承载力下UHPC结构的自重是NC结构的1/2～1/3，从而大大提高了梁结构的强度承载力，并提升了梁结构的跨越能力。4、耐久性好，后期养护工作量小。UHPC对于抵抗冻融循环、干湿循环、渗透性、盐蚀和碳化有着非常显著的效果，本专利技术可大大提高梁结构的耐久性能、延长结构的使用周期，并且减少后期检测的维护费用。5、全寿命周期内，采用本叠合梁的桥梁结构的刚度大。本专利技术较于普通混凝土梁结构，在减小梁结构变形的同时能够大幅提高梁的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高速铁路大跨度叠合梁，其特征在于，包括由混凝土浇筑形成上部和超高性能混凝土材质的下部，所述上部支撑于下部上，所述下部与上部之间设置有抗剪抗拉拔构件，所述抗剪抗拉拔构件上端伸入于上部内并与上部固定连接，下端伸入于下部内并与下部固定连接；所述下部的上端或/和所述上部的下端设置有剪力槽；所述下部内部设置有在浇筑该下部时预埋的支架，所述抗剪抗拉拔构件设置于该支架上端。/n

【技术特征摘要】
1.高速铁路大跨度叠合梁，其特征在于，包括由混凝土浇筑形成上部和超高性能混凝土材质的下部，所述上部支撑于下部上，所述下部与上部之间设置有抗剪抗拉拔构件，所述抗剪抗拉拔构件上端伸入于上部内并与上部固定连接，下端伸入于下部内并与下部固定连接；所述下部的上端或/和所述上部的下端设置有剪力槽；所述下部内部设置有在浇筑该下部时预埋的支架，所述抗剪抗拉拔构件设置于该支架上端。


2.如权利要求1所述的高速铁路大跨度叠合梁，其特征在于，所述下部内部设置有沿下部长度方向延伸的第一钢筋、第二钢筋；所述第一钢筋分布于第二钢筋外围并作为第二钢筋定位固定的立架。


3.如权利要求1所述的高速铁路大跨度叠合梁，其特征在于，所述下部内部设置有沿下部长度方向延伸的第一钢筋、第二钢筋；所述第一钢筋与第二钢筋沿下部宽度方向间隔排列。


4.如权利要求2或3所述的高速铁路大跨度叠合梁，其特征在于，所述第二钢筋的直径＞第一钢筋的直径。


5.如权利要求2或3所述的高速铁路大跨度叠合梁，其特征在于，所述第二钢筋为倾斜设置的、弯曲的预应力钢筋。


6.如权利要求1所述的高速铁路大跨度叠合梁，其特征在于，所述下部上端面为经过凿毛处理的表面。


7.如权利要求1所述的高速铁路大跨度叠合梁，其特征在于，所述上部包括板状的横...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳，张清华，劳武略，崔闯，卜一之，程震宇，
申请(专利权)人：成都市路桥经营管理有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51