一种高承载力和耐高温的钢壳-ECC-混凝土组合结构制造技术

本实用新型专利技术一种高承载力和耐高温的钢壳

【技术实现步骤摘要】
一种高承载力和耐高温的钢壳
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ECC
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混凝土组合结构


[0001]本技术涉及隧道抗火及耐火领域，特别涉及一种高承载力和耐高温的钢壳
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ECC
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混凝土组合结构。

技术介绍

[0002]钢壳混
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凝土组合结构多用于隧道结构，特别在深海沉管隧道中有诸多应用。隧道作为交通的关键线路和控制节点，其发生火灾将会造成较大的经济损失。隧道内失火原因多为卡车相撞、卡车发动机自燃、卡车燃油泄漏起火。由于隧道主体结构空间封闭且狭长，通风效果差，导致火灾后温度升高速度快，在几分钟内便可升温至1000℃左右。由于隧道内发生火灾时温度一般都高于 1000℃，远超钢材与混凝土材料的极限温度，钢壳内的混凝土在高温作用下易产生爆裂。这不仅会导致隧道衬砌结构的损坏，降低其承载力和安全性能，还会影响灾后抢险保通与长期安全运营。
[0003]除此之外，钢壳
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混凝土组合梁承受荷载后，混凝土容易产生裂缝，为腐蚀物质的侵入创造了条件。腐蚀介质的侵入将使得T型肋及剪力键锈蚀从而造成结构刚度减小、承载力降低，影响结构的耐久性。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本技术提供一种高承载力和耐高温的钢壳
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ECC
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混凝土组合结构，可用于沉管隧道管节顶板中，可有效降低隧道内火灾的蔓延。
[0005]为达到上述目的，所采用的技术方案为：
[0006]一种高承载力和耐高温的钢壳
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ECC
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混凝土组合结构，包括混凝土层、结合层、ECC层和ALC板；
[0007]所述ALC板的上表面固定有底板，底板的中心轴线上固定有纵隔板，纵隔板上固定有与底板位置相对的顶板，纵隔板的宽度方向设置有若干个横隔板，底板的上表面沿轴向设置有若干个纵肋，每个纵肋宽度方向的一侧均固定有剪力键，若干个纵肋的宽度方向固定有T型肋，顶板的下表面固定有T型肋，顶板、底板、纵隔板、横隔板、T型肋、纵肋和剪力键形成钢壳结构；
[0008]所述底板的翼缘上浇筑有ECC层，ECC层包裹有纵肋、T型肋和剪力键， ECC层上浇筑有结合层，结合层包括胶粘剂和位于胶粘剂上的若干摩擦力增加块，结合层和顶板之间浇筑有混凝土层。
[0009]优选的，所述的横隔板均匀分布在纵隔板的宽度方向，形成若干个舱室，每个舱室中纵隔板的中心开设有用于混凝土浇筑的预留孔。
[0010]优选的，所述的剪力键均匀固定在每个纵肋的一侧，所有的剪力键在底板上呈阵列式分布。
[0011]进一步，所述的剪力键为栓钉。
[0012]优选的，所述结合层的厚度为5～6mm。
[0013]进一步，所述胶粘剂的厚度为2～3mm，摩擦力增加块为碎石子，碎石子的粒径为5～10mm。
[0014]优选的，所述的底板通过螺栓固定在ALC板上。
[0015]优选的，所述ECC层的厚度小于或等于10cm，混凝土层的厚度大于或等于30cm。
[0016]优选的，所述的T型肋为若干个，每个T型肋沿纵肋的宽度方向插接在所有的纵肋中，T型肋沿纵肋的长度方向均匀分布。
[0017]进一步，所述T型肋在顶板的下表面均匀排布，顶板上的T型肋与底板上的T型肋交错设置。
[0018]与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：
[0019]本技术一种高承载力和耐高温的钢壳
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ECC
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混凝土组合结构，在ALC 板的上表面设计了包含底板、纵隔板和顶板的工字型钢壳结构，之后进一步在纵隔板宽度方向设置横隔板，在底板上固定纵肋、剪力键和T型肋，以及在顶板下表面固定T型肋，这样的钢壳结构可以保证很高的稳定性，便于之后依次在其中自下而上浇筑有ECC层、结合层和混凝土层，结合层中由于有胶粘剂和摩擦力增加块，使得两者的结合更加紧密，避免了ECC层与混凝土层之间产生滑移，进而增强了组合结构的刚度、稳定性和承载力，从而避免组合梁提前失效。普通混凝土在高温作用下容易产生爆裂剥落，降低结构的承载力，而ECC 材料的抗爆裂剥落能力优于普通混凝土，低导热性将显著改善组合结构的耐高温性能，而且ECC具有良好的耐久性能，不含粗骨料，其细骨料的密实型好。受力破坏时，细而密的微裂缝能够有效阻止腐蚀性介质的渗入，从而极大延长结构构件的寿命。ECC中掺入了乱向分布的纤维，其桥接作用有效提高了结构的开裂强度。本技术的组合结构兼具两者优点，可以有效的解决传统钢壳混凝土结构的耐火性差、耐久性差、易开裂等问题。组合结构在承受荷载后， ECC层产生的裂缝为多个细小裂缝而不是宽大的单个裂缝，从而有效阻止了腐蚀物质的入侵，很好地保护了其内部的剪力键、T型肋及纵肋，使得剪力键更好的传递剪力。并且ECC层具有优越的抗疲劳性能，不易发生疲劳破坏，对提高组合结构的疲劳寿命产生了有益影响，从而避免组合梁提前失效。在组合结构受高温传热过程中，由于钢材的导热系数约为普通混凝土的20～30倍，热量传递速率明显高于普通混凝土，其对温度十分敏感。随着温度的升高，钢材的力学性能发生明显的退化。作为一种不燃的无机材料，ALC板材具有很好的耐火性能，在钢壳底板上安装ALC板可显著降低温度对钢材力学性能的影响。
附图说明
[0020]图1为本技术所述钢壳
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ECC
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混凝土组合结构的整体示意图；
[0021]图2为图1的剖视图；
[0022]图3为图1中钢壳的结构示意图。
[0023]图中：1
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混凝土层；2
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结合层；3
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ECC层；4
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ALC板；5
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顶板；6
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T型肋； 7
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纵肋；8
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预留孔；9
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剪力键；10
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横隔板；11
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底板；12
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纵隔板。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本技术中的实施例，
本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0025]本技术一种高承载力和耐高温的钢壳
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ECC
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混凝土组合结构，该结构可用于组合梁，参见图1和图2，包括混凝土层1、结合层2、ECC层3、ALC 板4，以及图3中的顶板5、T型肋6、纵肋7、剪力键9、横隔板10、底板11 和纵隔板12，其中ECC即工程水泥基复合材料，其作为一种高性能混凝土， ECC导热系数远低于混凝土，其导热系数约为0.5W/m
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K，约为普通混凝土的 1/4～1/3。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高承载力和耐高温的钢壳
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ECC
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混凝土组合结构，其特征在于，包括混凝土层(1)、结合层(2)、ECC层(3)和ALC板(4)；所述ALC板(4)的上表面固定有底板(11)，底板(11)的中心轴线上固定有纵隔板(12)，纵隔板(12)上固定有与底板(11)位置相对的顶板(5)，纵隔板(12)的宽度方向设置有若干个横隔板(10)，底板(11)的上表面沿轴向设置有若干个纵肋(7)，每个纵肋(7)宽度方向的一侧均固定有剪力键(9)，若干个纵肋(7)的宽度方向固定有T型肋(6)，顶板(5)的下表面固定有T型肋(6)，顶板(5)、底板(11)、纵隔板(12)、横隔板(10)、T型肋(6)、纵肋(7)和剪力键(9)形成钢壳结构；所述底板(11)的翼缘上浇筑有ECC层(3)，ECC层(3)包裹有纵肋(7)、T型肋(6)和剪力键(9)，ECC层(3)上浇筑有结合层(2)，结合层(2)包括胶粘剂和位于胶粘剂上的若干摩擦力增加块，结合层(2)和顶板(5)之间浇筑有混凝土层(1)。2.根据权利要求1所述的高承载力和耐高温的钢壳
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ECC
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混凝土组合结构，其特征在于，所述的横隔板(10)均匀分布在纵隔板(12)的宽度方向，形成若干个舱室，每个舱室中纵隔板(12)的中心开设有用于混凝土浇筑的预留孔(8)。3.根据权利要求1所述的高承载力和耐高温的钢壳
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ECC
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混凝土组合结构，其特征在于，所述的剪力键(9)均匀固定在每个纵肋(7)的一侧，所有的剪力键(9)在底板(11)上呈阵列式分布。4.根据权利要求3所述的高承载力和...

【专利技术属性】
技术研发人员：武芳文，买少轩，曾科洋，崔璇，陈中村，樊州，何岚清，左剑，刘壮壮，贺润斌，唐文龙，冯彦鹏，王广倩，赵洋洋，周静雯，刘硕，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：