组合梁补偿收缩混凝土及其施工方法技术

本发明专利技术涉及组合梁补偿收缩混凝土领域，公开了组合梁补偿收缩混凝土，包括硅酸盐水泥、I级粉煤灰、膨胀剂、缓凝型聚羧酸类减水剂和集料，集料包括机制砂和5

【技术实现步骤摘要】
组合梁补偿收缩混凝土及其施工方法


[0001]本专利技术涉及组合梁补偿收缩混凝土领域，具体涉及组合梁补偿收缩混凝土及其施工方法。

技术介绍

[0002]组合梁结构是通过剪力连接件将钢梁与混凝土(桥面板)连接起来协同受力的结构形式，该结构充分发挥了钢材和混凝土各自的优点，使两种材料组合后结构的整体工作性能明显优于二者性能的简单叠加，具有很高的经济技术优势。而混凝土收缩是影响组合梁长期性能的关键因素，若不进行混凝土收缩控制，将引起的钢梁应力显著增大，甚至超过材料强度，从而降低桥梁结构承载力。
[0003]混凝土收缩主要表现为自收缩和干燥收缩，自收缩和干缩的区别在于，其并不是在其表面，而是在混凝胶结体中比较均匀的进行，主要发生在收缩的前期，在普通混凝土中，自收缩时间短，混凝土收缩主要以干缩的形式出现，因此施工时往往将自收缩情况忽视；然而为降低混凝土收缩引起的钢梁应力变化，收缩前期的自收缩也应该考虑。
[0004]此外，对于小半径大跨度的组合梁，负弯矩区混凝土承受拉力，由于混凝土抗拉性能较差，容易开裂，导致组合梁耐久性差，仅使用组合梁补偿收缩混凝土依旧无法防止开裂。目前常采用张拉预应力法和跨中施加配重法来控制桥面板的混凝土出现裂纹。然而，施加体外预应力易对钢主梁造成不利影响，若在桥面板内设置钢束并进行张拉，需要在桥面板端部进行张拉，张拉效果不明显，同时存在混凝土收缩徐变引起的预应力损失；跨中施加配重法需要大量配重设备，且配重会造成钢主梁受压屈曲，增大施工难度和成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术意在提供组合梁补偿收缩混凝土，以减小组合梁混凝土收缩带来的钢梁应力变化。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案。组合梁补偿收缩混凝土，包括硅酸盐水泥、I级粉煤灰、膨胀剂、缓凝型聚羧酸类减水剂和集料，集料包括机制砂和5
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25mm连续级配的碎石，机制砂的砂率为40
‑
42％。
[0007]本方案的有益效果为：
[0008]1.混凝土的早期自收缩发展很快，14d之前膨胀剂的效果不显著，随着混凝土水化作用的进行，膨胀剂的效果开始显现；而由于粉煤灰形态和细颗粒的影响，可以显著减少水泥水化热，改善其工作性能，显著改善其细微孔隙及与骨料界面区的构造特征，在掺入粉煤灰后，水化速度相对较慢，可显著降低早期自收缩，以弥补膨胀剂前期膨胀效果不显著的问题，进而减小组合梁混凝土收缩带来的钢梁应力变化。
[0009]2.由于II、III级粉煤灰的活性低，在相同的坍塌程度下，其所需的水要比Ⅰ级粉煤灰多得多。当用量达到一定量时，所需的减水剂也随之增多，使水泥石的空隙率增大，胶凝材料的蒸发速率显著增加。孔隙率越大，水分就越容易扩散，从而表现为混凝土干缩的增
加。因此本方案中采用Ⅰ级粉煤灰，以减少干缩。
[0010]3.采用缓凝型聚羧酸类减水剂，可有效地推迟补偿收缩水泥混凝土温峰，降低温度收缩，使温峰在膨胀剂效果开始显现之后到来。
[0011]4.选用5
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25mm连续级配碎石，减少组合梁补偿收缩混凝土单位用水量，提高工作性和耐久性。
[0012]5.相较于天然砂，机制砂表面粗糙，与胶凝材料有效结合在一起的效果更好。配制机制砂混凝土时，合理的砂率应当控制在40
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42％，有助于提高混凝土的强度和耐久性。
[0013]优选的，作为一种改进，膨胀剂质量为硅酸盐水泥的10％。如此设置，随着膨胀剂用量的增大，其早期的自缩随之增大、长期的干缩在膨胀剂增多时会出现先增大后减小，当膨胀剂用量为10％时，自缩量和干缩量均能维持在较小的水平。
[0014]本专利技术意在提供组合梁补偿收缩混凝土的施工方法，方便快捷地为负弯矩区的混凝土提供预应力。
[0015]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案。组合梁补偿收缩混凝土的施工方法，包括以下步骤：
[0016]步骤一、钢梁为连续梁，钢梁中轴线为曲线，将钢梁吊装到桥墩上，在钢梁中部的桥墩上调试并安装顶推设备；
[0017]步骤二、顶推设备顶升钢梁，使钢梁的负弯矩区向上拱起；
[0018]步骤三、在钢梁上正弯矩区浇筑组合梁补偿收缩混凝土，使待浇筑的负弯矩区呈扇形；
[0019]步骤四、正弯矩区的混凝土达到设计强度后，在负弯矩区浇筑组合梁补偿收缩混凝土；
[0020]步骤五、负弯矩区的混凝土达到设计强度后，启动顶推设备，钢梁回落至设计标高。
[0021]为了防止负弯矩区混凝土的开裂，专利技术人研发时尝试了多种方式：
[0022]方式一，专利技术人尝试将桥面板分成多个负弯矩区进行施工，对每个负弯矩区内的桥面板依次进行张拉，然而这需要多次张拉，张拉后需要对多个张拉端进行封堵，施工工序复杂，难以满足标准化、快速化的施工要求。
[0023]方式二，专利技术人考虑到，钢结构具有良好的延展性，如果能利用钢梁的延展性对桥面板施加预应力，不仅不需要进行张拉，而且施工简便。于是专利技术人在中支点对钢梁进行顶升，使钢梁向上拱起，从而使钢梁上弧线的长度大于下弧线，此时在钢梁上侧浇筑混凝土，待混凝土凝固后，钢梁回落，钢梁上弧线的长度等于下弧线，钢梁和混凝土的结合力对桥面板形成压力预应力，从而达到防止桥面板开裂的目的。若对钢梁顶升高度过大，则钢梁破坏，失去结构稳定性；若对钢梁顶升高度较小，无法对桥面板施加足够的预应力，不能有效防止开裂。
[0024]方式三，结合方式一和方式二，将桥面板分成多个负弯矩区施工，在中支点对钢梁进行顶升后，先浇筑正弯矩区的混凝土，待正弯矩区的混凝土凝固收缩并和钢梁紧密结合之后，再浇筑负弯矩区混凝土，负弯矩区混凝土为扇形，钢梁回落后，正弯矩区的混凝土对负弯矩区的混凝土挤压形成压力预应力，由于负弯矩区在顶升位置附近，负弯矩区钢梁上弧线长度变化最大，而由于正弯矩和负弯矩区分开浇筑，因此大部分压力预应力集中在负
弯矩区，进而达到防止负弯矩区桥面板开裂的目的。
[0025]本方案的有益效果为：
[0026]1.在浇筑正弯矩区的混凝土后，正弯矩区的混凝土经过一段时间的自收缩后，浇筑呈扇形的负弯矩区的混凝土，由于负弯矩区的混凝土上侧弧长大于下侧弧长，因此在钢梁回落后，负弯矩区的上侧弧长的变化比下侧弧长更大，对混凝土上侧施加的压力预应力更多；对于常规的受弯组合梁，负弯矩区的混凝土越靠上的部分，受到的拉力越大，而本方案中，受到拉力越大的地方，施加的压力预应力越多，拉力受力曲线和施加预应力的曲线相近，最大化避免了预应力的浪费。
[0027]2.负弯矩区的组合梁补偿收缩混凝土膨胀，正弯矩区的混凝土对负弯矩区的混凝土产生的反作用力对应地增大，进而加大对负弯矩区的混凝土施加的压力预应力。
[0028]3.现有技术中，连续钢箱组合梁负弯矩区桥面板受拉，易开裂；本方案，通过改变施工工艺，可增加负弯矩区桥面板压应力储备，方便快捷地优化负弯矩区的混凝土结构受力，从而起到防止混凝土开裂目的；而本方案落梁之后即可对混凝土施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.组合梁补偿收缩混凝土，其特征在于，包括硅酸盐水泥、I级粉煤灰、膨胀剂、缓凝型聚羧酸类减水剂和集料，集料包括机制砂和5
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25mm连续级配的碎石，机制砂的砂率为40
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42％。2.根据权利要求1所述的组合梁补偿收缩混凝土，其特征在于：膨胀剂质量为硅酸盐水泥的10％。3.根据权利要求1或2所述的组合梁补偿收缩混凝土的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、钢梁为连续梁，钢梁中轴线为曲线，将钢梁吊装到桥墩上，在钢梁中部的桥墩上调试并安装顶推设备；步骤二、顶推设备顶升钢梁，使钢梁的负弯矩区向上拱起；步骤三、在钢梁上正弯矩区浇筑组合梁补偿收缩混凝土，使待浇筑的负弯矩区呈扇形；步骤四、正弯矩区的混凝土达到设计强度后，在负弯矩区浇筑组合梁补偿收缩混凝土；步骤五、负弯矩区的混凝土达到设计强度后，启动顶推设备，钢梁回落至设计标高。4.根据权利要求3所述的组合梁补偿收缩混凝土的施工方法，其特征在于：步骤二中，顶推设备包括两个千斤顶和若干垫板，垫板包括第一垫板和第二垫板，两个千斤顶设置在支座两侧，若干第一垫板分别垫在千斤顶的上下两端，若干第二垫板填充在支座和钢梁底部之间，步骤三中，每顶升一个垫板厚度的高度，往支座和钢梁底部之间增加一块第二垫板。5.根据权利要求4所述的组合梁补偿收缩混凝土及其施工方法，其特征在于：步骤三中，将顶升的总高度...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹明瑞，柴少强，赵延露，廖培岭，杨政，
申请(专利权)人：中交一公局第七工程有限公司，
类型：发明
国别省市：