一种剪弯段填充部分UHPC的梁体结构及其预制方法技术

本发明专利技术提供了一种剪弯段填充部分UHPC的梁体结构及其预制方法，解决了目前梁体采用全部用UHPC浇筑时，不仅会带来较大的结构自重和自身较高的成本，而且会导致桥梁整体的建造成本增加，施工周期延长的问题。本发明专利技术包括普通混凝土段梁体和UHPC段梁体，UHPC段梁体与普通混凝土段梁体在沿梁体的长度方向上间隔设置。本发明专利技术结合钢筋混凝土梁的剪弯段的受力特点，仅在钢筋混凝土剪弯段关键部位填充一定长度的UHPC材料来改善主梁剪弯段的力学性能，可以大幅度提高主梁的抗剪承载力；同时在主梁剪弯段部分区段填充UHPC，有效降低了支点附近梁的横截面面积，减轻了结构的自重，同时还降低了UHPC的施工成本，具有较好的经济性与实用性。具有较好的经济性与实用性。具有较好的经济性与实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种剪弯段填充部分UHPC的梁体结构及其预制方法


[0001]本专利技术涉及建筑施工
，特别是指一种剪弯段填充部分UHPC的梁体结构及其预制方法。

技术介绍

[0002]超高性能混凝土(Ultra
‑
High Performance Concrete)结构质密孔隙率低，具有优异的抗腐蚀性和抗疲劳性以及较高的抗拉和抗压强度，如将其用于桥梁结构，则主梁的抗剪及抗弯能力均能得到有效的提高。
[0003]目前桥梁建设中采用UHPC的案例越来越多，但研究发现UHPC结构自重大，产品材料及建造成本偏高，如果整座桥梁的主梁全部用UHPC浇筑，不仅会带来较大的结构自重和自身较高的成本，而且为了平衡受力所需要增加桥梁支撑，会导致桥梁整体的建造成本增加，施工周期延长。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中所存在的目前梁体采用全部用UHPC浇筑时，不仅会带来较大的结构自重和自身较高的成本，而且会导致桥梁整体的建造成本增加，施工周期延长的问题，本专利技术提出了一种剪弯段填充部分UHPC的梁体结构及其预制方法。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种剪弯段填充部分UHPC的梁体结构，包括普通混凝土段梁体和UHPC段梁体，UHPC段梁体与普通混凝土段梁体在沿梁体的长度方向上间隔设置。
[0006]优选的，UHPC段梁体在上下方向上包括多层UHPC梁体浇筑层，普通混凝土段梁体在上下方向上包括多层普通混凝土梁体浇筑层，UHPC梁体浇筑层与普通混凝土梁体浇筑层一一对应衔接，且同一层的UHPC梁体浇筑层与普通混凝土梁体浇筑层的厚度相同。
[0007]优选的，UHPC梁体浇筑层与普通混凝土梁体浇筑层的衔接处在上下方向上呈左右参差交叉侵入结构。
[0008]优选的，每一层的左右参差交叉侵入结构的侵入长度为2/3的该层厚度值。
[0009]优选的，同一层的UHPC梁体浇筑层与普通混凝土梁体浇筑层为一体浇筑成型结构；
[0010]上下相邻的UHPC梁体浇筑层和普通混凝土梁体浇筑层为分层浇筑结构。
[0011]一种剪弯段填充部分UHPC的梁体结构的预制方法，包括以下步骤，S1～根据UHPC材料和普通混凝土的材料特性，建立剪弯段局部填充UHPC梁抗剪承载力模型；
[0012]S2～根据剪弯段局部填充UHPC梁抗剪承载力模型，建立剪弯段填充UHPC简支梁抗剪承载力公式：
[0013]式中，β为UHPC裂缝长度占比系数；
[0014]b为梁宽；
[0015]c为自纵向钢筋与斜裂缝底端相交点至斜裂缝顶端距离的水平投影长度；
[0016]f
cu,k
为混凝土立方体抗压强度标准值；
[0017]A
s
为纵筋面积；
[0018]f
s
为纵筋强度；
[0019]ρ
sv
为配箍率；
[0020]f
sv
为箍筋强度；
[0021]α取0.6；
[0022]ω为钢纤维随机分布系数；
[0023]σ
f
为钢纤维的抗拔强度；
[0024]V
f
为钢纤维体积掺量；
[0025]l
f
为钢纤维长度；
[0026]d
f
为钢纤维直径；
[0027]τ
f
为纤维与基体平均黏结应力，与UHPC单轴抗压强度有
[0028]系数A、B取值为
[0029]S3～根据主梁抗剪切承载力相关计算参数，以及剪弯段梁体所需承载的荷载，采用剪弯段填充UHPC梁抗剪承载力公式，计算出UHPC段梁体和普通混凝土梁体的长度、位置；
[0030]S4～安装主梁模板；
[0031]S5～在主梁模板内安装钢筋笼；
[0032]S6～根据UHPC段梁体和普通混凝土梁体的长度、位置，在主梁模板内的对应位置，分层浇筑UHPC和普通混凝土，形成相互衔接的UHPC梁体浇筑层和普通混凝土梁体浇筑层；
[0033]S7～浇筑完成，待主梁凝固成型后，拆除主梁模板，完成主梁的预制施工。
[0034]优选的，在进行步骤S6中的分层浇筑UHPC和普通混凝土时，每一层的UHPC梁体浇筑层和普通混凝土梁体浇筑层均同时、等厚度浇筑；
[0035]且UHPC梁体浇筑层和普通混凝土梁体浇筑层的衔接处采用交叉侵入方式进行浇筑处理，形成左右参差交叉侵入结构；
[0036]每一层的左右参差交叉侵入结构的侵入长度为2/3的该层厚度值。
[0037]优选的，步骤S1中的剪弯段局部填充UHPC梁抗剪承载力模型的斜裂缝截面的平衡方程为：
[0038][0039][0040][0041]式中，σ为剪压区混凝土承受的压应力；
[0042]τ为剪压区UHPC承受的剪应力；
[0043]b为梁宽；
[0044]F为混凝土剪面上的竖向剪力；
[0045]D为混凝土剪面上的水平压力剪力；
[0046]T
s
为纵筋拉力；
[0047]A
s
为纵筋面积；
[0048]f
s
为纵筋应力；
[0049]T
sv
为箍筋拉力；
[0050]ρ
sv
为配箍率；
[0051]f
sv
为箍筋应力；
[0052]d为V
w
距离O点的力臂长度；
[0053]z为减压面混凝土高度；
[0054]a为剪压面至支座的距离；
[0055]c为自纵向钢筋与斜裂缝底端相交点至斜裂缝顶端距离的水平投影长度；
[0056]V
w
为钢纤维拉拔力；
[0057]V
w1
为钢纤维拉拔力的竖向分力；
[0058]V
w2
为钢纤维拉拔力的水平分力；
[0059]h0为梁截面有效高度；
[0060]θ为主斜裂缝与梁轴线的夹角。
[0061]优选的，UHPC裂缝长度占比系数β计算方式如下，设剪弯段UHPC填充长度为l，斜裂缝下端位置为p，剪弯段UHPC填充的起点至斜裂缝下端位置的长度为l
p
，斜裂缝在水平面上的投影长度为c，则，
[0062]当剪弯段UHPC填充长度l＜l
p
，此时斜裂缝未穿过UHPC段梁体，斜裂缝穿过UHPC的水平投影长度为0，此时β＝0；
[0063]当剪弯段UHPC填充长度l
p
＜l＜(l
p
+c)时，斜裂缝同时穿过两种材料，根据图7b中斜裂缝在两种材料中的占比关系可以计算出具体的β值，
[0064]当剪弯段UHPC填充长度l＞(l
p
+c),斜裂缝部分穿过UHPC，此时β＝1。
[0065]优选的，斜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种剪弯段填充部分UHPC的梁体结构，其特征在于：包括普通混凝土段梁体和UHPC段梁体，UHPC段梁体与普通混凝土段梁体在沿梁体的长度方向上间隔设置。2.如权利要求1所述的一种剪弯段填充部分UHPC的梁体结构，其特征在于：UHPC段梁体在上下方向上包括多层UHPC梁体浇筑层(2)，普通混凝土段梁体在上下方向上包括多层普通混凝土梁体浇筑层(1)，UHPC梁体浇筑层(2)与普通混凝土梁体浇筑层(1)一一对应衔接，且同一层的UHPC梁体浇筑层(2)与普通混凝土梁体浇筑层(1)的厚度相同。3.如权利要求2所述的一种剪弯段填充部分UHPC的梁体结构，其特征在于：UHPC梁体浇筑层(2)与普通混凝土梁体浇筑层(1)的衔接处在上下方向上呈左右参差交叉侵入结构。4.如权利要求3所述的一种剪弯段填充部分UHPC的梁体结构，其特征在于：每一层的左右参差交叉侵入结构的侵入长度为2/3的该层厚度值。5.如权利要求2
‑
4中任一项所述的一种剪弯段填充部分UHPC的梁体结构，其特征在于：同一层的UHPC梁体浇筑层(2)与普通混凝土梁体浇筑层(1)为一体浇筑成型结构；上下相邻的UHPC梁体浇筑层(2)和普通混凝土梁体浇筑层(1)为分层浇筑结构。6.如权利要求5所述的一种剪弯段填充部分UHPC的梁体结构的预制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1～根据UHPC材料和普通混凝土的材料特性，建立剪弯段局部填充UHPC梁抗剪承载力模型；S2～根据剪弯段局部填充UHPC梁抗剪承载力模型，建立剪弯段填充UHPC简支梁抗剪承载力公式：式中，β为UHPC裂缝长度占比系数；b为梁宽；c为自纵向钢筋与斜裂缝底端相交点至斜裂缝顶端距离的水平投影长度；f
cu,k
为混凝土立方体抗压强度标准值；A
s
为纵筋面积；f
s
为纵筋强度；ρ
sv
为配箍率；f
sv
为箍筋强度；α取0.6；ω为钢纤维随机分布系数；σ
f
为钢纤维的抗拔强度；V
f
为钢纤维体积掺量；l
f
为钢纤维长度；d
f
为钢纤维直径；τ
f
为纤维与基体平均黏结应力，与UHPC单轴抗压强度有系数A、B取值为S3～根据主梁抗剪切承载力相关计算参数，以及剪弯段梁体所需承载的荷载，采用剪
弯段填充UHPC梁抗剪承载力公式，计算出UHPC段梁体和普通混凝土梁体的长度、位置；S4～安装主梁模板；S5～在主梁模板内安装钢筋笼；S6～根据UHPC段梁体和普通混凝土梁体的长度、位置，在主梁模板内的对应位置，分层浇筑UHPC和普通混凝土，形成相互衔接的UHPC梁体浇筑层(2)和普通混凝土梁体浇筑层(1)；S7～浇筑完成，待主梁凝固成型后，拆除主梁模板，完成主梁的预制施工。7.如权利要求6所述的一种剪弯段填充...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春良，达娃扎西，李芒原，刘翔，沈艳兵，徐平，
申请(专利权)人：中建七局第一建筑有限公司，
类型：发明
国别省市：