CN109881575A - 采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁及其预制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了横截面呈π型的预制UHPC盖梁结构及其预制方法，盖梁包括顶板和两块腹板；腹板覆盖两根立柱墩之间的部分为加厚段，位于两根立柱墩两侧之外的部分为渐变段和等厚段；渐变段和等厚段在腹板占据的长度均相同，等厚段靠近腹板的端部，渐变段位于加厚段和等厚段之间；渐变段的厚度均呈线性渐变，两端的厚度分别与加厚段和等厚段相配；顶板内部和两块腹板内部分别设有若干顶板预应力钢筋和若干腹板预应力钢筋。在预制时，籍由附着式振捣器振捣密实，在采用蒸汽对预制件进行养护，最后两端对称张拉方式张拉若干顶板预应力钢筋和若干腹板预应力钢筋。本发明进一步降低了盖梁的整体重量，预期能相对于实心盖梁减重55％以上。

Description

采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁及其预制方法

技术领域

本发明涉及盖梁建造技术领域，特别涉及采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁及其预制方法。

背景技术

超高性能混凝土材料，简称UHPC(Ultra-High Performance Concrete)的广泛应用，使盖梁这类体积及载荷较大的构件的轻型化成为可能。

在现有技术中，采用UHPC材料的预制盖梁结构存在一定的缺陷，如公开号为：CN106869012A的发明专利公开文献，公开了一种采用体内预应力系统的预制薄壁盖梁，该技术文献中公开的技术通过将盖梁设计为断面呈“口”字形的空心薄壁构造，虽然有效地降低了盖梁的整体重量，降低了运输时对道路的影响，减小了吊装重量，节省了施工措施费。

但是，在实际应用中，根据上述技术文献中公开的技术，盖梁在制造的过程，存在内模加工工作量大、内模不能重复利用的问题，而且结构重量仍然偏大(相对实心盖梁的减重率约35％至40％)。

因此，需要对现有的采用材料的预制式盖梁进行改进，克服现有技术的缺陷，进一步降低盖梁重量，简化施工工艺，降低施工成本。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁及其预制方法，实现的目的之一是将盖梁设计为断面呈π型的形式，在空心薄壁构造的基础上，进一步降低了盖梁的整体重量，预期能相对于实心盖梁减重55％以上。

为实现上述目的，本发明公开了采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁，所述盖梁采用UHPC材料制成，所述盖梁设置于两根立柱墩上，所述盖梁上设有主梁。

其中，所述盖梁包括一水平设置的顶板，以及竖直设置于所述顶板下面，且互相平行的两块腹板；

所述顶板的两侧沿水平方向向外延伸，使所述顶板和两块所述腹板形成下方开口的π型横截面结构；

每一所述腹板覆盖两根所述立柱墩之间的部分为加厚段，位于两根所述立柱墩两侧之外的部分为渐变段和等厚段；

每一所述渐变段和相应的所述等厚段在相应的每一所述腹板占据的长度均相同，每一所述等厚段均靠近相应的所述腹板的端部，每一所述渐变段均位于相应的所述加厚段和相应的所述等厚段之间；

每一所述加厚段厚度均大于相应所述等厚段的厚度；每一所述渐变段的厚度均呈线性渐变，两端的厚度分别与相应的所述加厚段和相应的所述等厚段相配；

所述顶板内部和两块所述腹板内部分别设有若干顶板预应力钢筋和若干腹板预应力钢筋。

优选的，所述顶板和两块所述腹板的两端，以及与所述立柱墩连接的位置分别设有若干横隔板；

若干所述横隔板包括位于所述顶板和两块所述腹板两端的端部横隔板，以及位于所述加厚段的中间横隔板；

每两块所述中间横隔板均与两块所述腹板和所述顶板围成一个外形呈长方体，下方开口的腔体结构，且每一所述腔体结构下方的开口处均与相应的所述立柱墩上端连接部相配。

更优选的，每一所述端部横隔板内均设有预应力槽口，对应若干所述顶板预应力钢筋和若干所述腹板预应力钢筋。

更优选的，每一所述腔体结构均籍由若干锚固钢筋，以及相配的若干预埋套筒与相应的所述立柱墩连接。

优选的，所述顶板上面沿长度方向设有若干支座系统；

每一所述支座系统均包括支座垫石和主梁支座。

更优选的，所述盖梁位于交接墩时，每一所述支座垫石的横截面均呈“凹”字形，每一所述支座垫石上均设有两个所述主梁支座。

更优选的，所述盖梁位于连续墩时，每一所述支座垫石的横截面均呈“凸”字形，每一所述支座垫石上均设有一个所述主梁支座。

优选的，每一所述腹板沿长度方向均设有若干道抗剪钢筋，每一道所述抗剪钢筋均由两“[”形钢筋对拼呈“口”字形；

所述顶板沿长度方向设有若干沿水平设置的定位钢筋，每一道所述定位钢筋为“一”字形。

优选的，若干所述顶板预应力钢筋和若干所述腹板预应力钢筋均为无粘结高强度低松弛钢绞线，并采用夹片锚锚具实施锚固。

本发明还提供采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁的预制方法，步骤如下：

A、钢筋安装；先在台座上依次安装：若干抗剪钢筋、若干定位钢筋、若干锚固钢筋以及若干预埋套筒；再依次安装：若干腹板预应力钢筋、若干腹板预应力钢筋的夹片锚锚具、若干顶板预应力钢筋及其夹片锚锚具，绑扎呈钢筋笼；

B、钢筋入模；在若干模板与UHPC的接触面上涂刷脱模剂，并将若干模板中的底模、侧模和端模安装完毕；将附着式振捣器安装于每一所述底模和每一所述侧模；将所述钢筋笼整体通过吊装方式入模；

C、UHPC浇筑；浇筑顺序为：先浇筑若干横隔板及腹板；待浇筑完所述横隔板及所述腹板后，再浇筑所述顶板和支座垫石；每个部位浇筑完成后，立即实施振捣；在所述顶板振捣完毕后，在所述顶面覆膜；

D、构件脱模；当所述UHPC浇筑及振捣完全结束后，静置12小时以上，并保持表面湿润；静置完毕后，拆除所述侧模及所述端模；

E、构件蒸汽养护；籍由棚架及蒸汽发生系统进行蒸汽养护，且持续时间不少于72h；然后降温至环境温度；

F、预应力钢筋张拉；先张拉所述腹板的若干所述腹板预应力钢筋，再张拉所述顶板的若干所述顶板预应力钢筋；所述张拉采用两端对称张拉方式；待完成所述张拉后，采用UHPC将预应力槽口填充满，并制作成预定的外形。

本发明的有益效果：

本发明籍由将盖梁设计为断面呈π型的形式，在空心薄壁构造的基础上，进一步降低了盖梁的整体重量，预期能相对于实心盖梁减重55％以上。降低了运输时对道路的影响，减小了吊装重量，节省了施工措施费。

本发明中盖梁预应力钢筋采用无粘结预应力钢筋，能减小预应力钢筋的外直径，达到减小盖梁尺寸、保证UHPC流动性的目标。

本发明中两道腹板平行设置，在内侧的水平净距不变，便于底模加工、底模安装、底模脱模。

本发明中的盖梁表面完全为外表面，不再有内表面，彻底取消内模，降低了模板系统的设计及施工难度，提高了施工效率。

本发明极大程度减少了混凝土构件普通钢筋的数量，充分降低了对UHPC浇筑的干扰，保证了施工质量。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1示出本发明一实施例的结构示意图。

图2示出本发明中主梁为简支梁时，图1中AA处剖面结构示意图。

图3示出本发明中主梁为连续梁时，图1中AA处剖面结构示意图。

图4示出本发明中主梁为简支梁时，图1中BB处剖面结构示意图。

图5示出本发明中主梁为连续梁时，图1中BB处剖面结构示意图。

图6示出本发明图1中CC处剖面结构示意图。

图7示出本发明图1中DD处剖面结构示意图。

图8示出本发明图1中EE处剖面结构示意图。

图9示出本发明一实施例横截面钢筋布置示意图。

图10示出本发明一实施例纵向钢筋布置示意图。

具体实施方式

实施例

如图1至图10所示，采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁，盖梁1采用UHPC材料制成，盖梁1设置于两根立柱墩2上，盖梁1上设有主梁3。

盖梁结构为上部跨径30米至35米、桥宽23米至26米的大挑臂预应力混凝土盖梁附加双立柱墩结构。

其中，盖梁1包括一水平设置的顶板12，以及竖直设置于顶板12下面，且互相平行的两块腹板14；

顶板12的两侧沿水平方向向外延伸，使顶板12和两块腹板14形成下方开口的π型横截面结构；

盖梁1横截面总高1.0米至2.3米；顶板12总宽2.0米至2.2米，厚0.15米至0.2米；腹板12厚0.2米至0.35米，横截面上的两道腹板12平行设置，在内侧的水平净距不变。腹板12与顶板交接部设圆形倒角，倒角半径0.1米至0.15米。

每一腹板14覆盖两根立柱墩2之间的部分为加厚段141，位于两根立柱墩2两侧之外的部分为渐变段142和等厚部143；

每一渐变段142和相应的等厚部143在相应的每一腹板14占据的长度均相同，每一等厚部143均靠近相应的腹板14的端部，每一渐变段142均位于相应的加厚段141和相应的等厚部143之间；

每一加厚段141厚度均大于相应等厚部143的厚度；每一渐变段142的厚度均呈线性渐变，两端的厚度分别与相应的加厚段141和相应的等厚部143相配；

盖梁1的腹板14采用变厚度设计，含：等厚部143、渐变段142、加厚段141。等厚部143设置于盖梁1的端部横隔板131至盖梁悬臂中部；渐变段142设置于盖梁1悬臂中部至盖梁悬臂根部；加厚段141设置于两根立柱墩2的水平投影范围之内。

顶板12内部和两块腹板14内部分别设有若干顶板预应力钢筋122和若干腹板预应力钢筋145。

在某些实施例中，顶板12和两块腹板14的两端，以及与立柱墩2连接的位置分别设有若干横隔板13；

若干横隔板13包括位于顶板12和两块腹板14两端的端部横隔板131，以及位于加厚段141的中间横隔板132；

每两块中间横隔板132均与两块腹板14和顶板12围成一个外形呈长方体，下方开口的腔体结构11，且每一腔体结构11下方的开口处均与相应的立柱墩2上端连接盖梁1的连接部相配。

盖梁1在与每根立柱墩2结合部设置两道中间横隔板132。中间横隔板132厚0.35米至0.45米。中间横隔板132与腹板14、顶板12的交接部设直倒角，倒角投影边长0.1米至0.15米。

在某些实施例中，每一端部横隔板131内均对应若干顶板预应力钢筋122和若干腹板预应力钢筋145设有预应力槽口133。

盖梁1在悬臂端部设置端部横隔板131。端部横隔板131厚0.4米至0.5米。端部横隔板131与腹板14、顶板12的交接部设直倒角，倒角投影边长0.15米至0.45米。

在某些实施例中，每一腔体结构11均籍由若干锚固钢筋111，以及相配的若干预埋套筒112与相应的立柱墩2连接。

盖梁1的中间横隔板132、与中间横隔板132交接的腹板局部区域内，设置若干锚固钢筋111和相配的若干预埋套筒112。

其中，预埋套筒112的连接口朝下，在盖梁1预制前应与若干锚固钢筋111一同安装；在盖梁1完成预制后，连接口应从盖梁1底板底缘露出，用于与立柱墩2进行连接。预埋套筒112在水平面上的布置应根据立柱墩2的主要受力钢筋在水平面上的布置而一一对应。

在某些实施例中，顶板12上面沿长度方向设有若干支座系统15；

每一支座系统15均包括支座垫石151和主梁支座152。

在某些实施例中，盖梁1位于交接墩，每一支座垫石151的横截面均呈“凹”字形，每一支座垫石151上均设有两块主梁支座152。

在某些实施例中，盖梁1位于连续墩，每一支座垫石151的横截面均呈“凸”字形，每一支座垫石151上均设有一块主梁支座152。

盖梁1的顶板12顶缘，设置支座系统15，用于传递上部结构传来的荷载作用。支座系统15，在盖梁1轴线方向上为矩形，在盖梁1断面上为凸字形或凹字形。

在盖梁1断面上为凸字形的支座垫石151，适用于主梁3连续的情况，即桥墩类型为连续墩、每个盖梁1上设若干主梁支座152，主梁支座152放置于凸字形的支座垫石151之上；

在盖梁1断面上为凹字形的支座垫石151，适用于主梁3设置伸缩缝的情况，即桥墩类型为交接墩、每个盖梁上设两排平行的主梁支座152，主梁支座152放置于凹字形的支座垫石151之上。

凸字形的支座垫石151的底座最低处的高度不应小于0.1米，凹字形的支座垫石15的底座最低处的高度不应小于0.1米。

在某些实施例中，每一腹板14沿长度方向均设有若干道抗剪钢筋144，每一道抗剪钢筋144均由两“[”形钢筋对拼呈“口”字形；

盖梁1内部的抗剪钢筋144，设置于盖梁1的腹板14中，有两个形状呈“[”形的钢筋拼接呈“口”字形，含竖直段和直角钩。竖直段为盖梁1提供抗剪承载力，端部的直角钩为竖直段提供锚固。

抗剪钢筋144直径为12毫米至16毫米，在每道盖梁1的腹板14断面上布置，在盖梁1轴向的间距为100毫米至150毫米。

顶板12沿长度方向设有若干沿水平设置的定位钢筋121。

盖梁1内部的定位钢筋121，设置于盖梁1的顶板12中，其形状呈“-”形，设置于若干顶板预应力钢筋122下方，与若干顶板预应力钢筋122轴向垂直，与腹板14的抗剪钢筋144的竖直段交叉，并采用钢丝绑扎固定。

定位钢筋121直径为10毫米至12毫米。在盖梁1轴向的间距与抗剪钢筋144相同。

在某些实施例中，若干顶板预应力钢筋122和若干腹板预应力钢筋145均为无粘结高强度低松弛钢绞线，并采用夹片锚锚具固定。

本发明还提供采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁的预制方法，步骤如下：

A、钢筋安装；先在台座上依次安装：若干抗剪钢筋144、、若干定位钢筋121、若干锚固钢筋111以及若干预埋套筒112；再依次安装：若干腹板预应力钢筋145、若干腹板预应力钢筋145的夹片锚锚具、若干顶板预应力钢筋122及其夹片锚锚具，绑扎呈钢筋笼；

B、钢筋入模；在若干模板与UHPC的接触面上涂刷脱模剂，并将若干模板中的底模、侧模和端模安装完毕；将附着式振捣器安装于每一底模和每一侧模；将钢筋笼整体通过吊装方式入模；

C、UHPC浇筑；浇筑顺序为：先浇筑若干横隔板13及腹板14；待浇筑完横隔板13及腹板14后，再浇筑顶板12和支座垫石151；每个部位浇筑完成后，立即实施振捣；在顶板12振捣完毕后，在顶面覆膜；

D、构件脱模；当UHPC浇筑及振捣完全结束后，静置12小时以上，并保持表面湿润；静置完毕后，拆除侧模及端模；

E、构件蒸汽养护；籍由棚架及蒸汽发生系统进行蒸汽养护，持续时间不少于72h；然后降温至环境温度；

F、预应力钢筋张拉；先张拉腹板14的若干腹板预应力钢筋145，再张拉顶板12的若干顶板预应力钢筋122；张拉采用两端对称张拉方式；待完成张拉后，采用UHPC将预应力槽口133填充满，并制作成预定的外形。

立柱墩2的顶部采用预留钢筋21伸出作为接头，立柱墩2与盖梁1密贴拼合后，立柱墩2顶部的预留钢筋21插入盖梁1的若干预埋套筒112内，立柱墩2的顶部的预留钢筋21与盖梁1的预埋套筒112之间的空隙采用无机无收缩灌浆料灌注密实，待灌注的无机无收缩灌浆料达到预定时间且达到设计强度后，可认为立柱墩与盖梁连接完毕。无机无收缩灌浆料的性能应满足上海市工程建设规范《预制拼装桥墩技术规程》(DG/TJ 08-2160-2015)的相关要求。

预留钢筋21应为立柱墩2在某一受力方向的主要受力钢筋，应可靠地锚固于立柱墩2内。在立柱墩2与盖梁1连接完毕后，预留钢筋21与预埋套筒112形成的连接接头应具备I级接头的力学性能(按照《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)附录A2的相关要求执行)。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁，所述盖梁(1)采用UHPC材料制成，所述盖梁(1)设置于两根立柱墩(2)上，所述盖梁(1)上设有主梁(3)；其特征在于：

所述盖梁(1)包括一水平设置的顶板(12)，以及竖直设置于所述顶板(12)下面，且互相平行的两块腹板(14)；

所述顶板(12)的两侧沿水平方向向外延伸，使所述顶板(12)和两块所述腹板(14)形成下方开口的π型横截面结构；

每一所述腹板(14)覆盖两根所述立柱墩(2)之间的部分为加厚段(141)，位于两根所述立柱墩(2)两侧之外的部分为渐变段(142)和等厚段(143)；

每一所述渐变段(142)和相应的所述等厚段(143)在相应的每一所述腹板(14)占据的长度均相同，每一所述等厚段(143)均靠近相应的所述腹板(14)的端部，每一所述渐变段(142)均位于相应的所述加厚段(141)和相应的所述等厚段(143)之间；

每一所述加厚段(141)厚度均大于相应所述等厚段(143)的厚度；每一所述渐变段(142)的厚度均呈线性渐变，两端的厚度分别与相应的所述加厚段(141)和相应的所述等厚段(143)相配；

所述顶板(12)内部和两块所述腹板(14)内部分别设有若干顶板预应力钢筋(122)和若干腹板预应力钢筋(145)。

2.根据权利要求1所述的采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁，其特征在于，所述顶板(12)和两块所述腹板(14)的两端，以及与所述立柱墩(2)连接的位置分别设有若干横隔板(13)；

若干所述横隔板(13)包括位于所述顶板(12)和两块所述腹板(14)两端的端部横隔板(131)，以及位于所述加厚段(141)的中间横隔板(132)；

每两块所述中间横隔板(132)均与两块所述腹板(14)和所述顶板(12)围成一个外形呈长方体，下方开口的腔体结构(11)，且每一所述腔体结构(11)下方的开口处均与相应的所述立柱墩(2)上端连接部相配。

3.根据权利要求2所述的采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁，其特征在于，每一所述端部横隔板(131)内均对应若干所述顶板预应力钢筋(122)和若干所述腹板预应力钢筋(145)设有预应力槽口(133)。

4.根据权利要求2所述的采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁，其特征在于，每一所述腔体结构(11)均籍由若干锚固钢筋(111)，以及相配的若干预埋套筒(112)与相应的所述立柱墩(2)连接。

5.根据权利要求1所述的采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁，其特征在于，所述顶板(12)上面沿长度方向设有若干支座系统(15)；

每一所述支座系统(15)均包括支座垫石(151)和主梁支座(152)。

6.根据权利要求5所述的采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁，其特征在于，所述盖梁(1)位于交接墩时，每一所述支座垫石(151)的横截面均呈“凹”字形，每一所述支座垫石(151)上均设有两块所述主梁支座(152)。

7.根据权利要求5所述的采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁，其特征在于，所述盖梁(1)位于连续墩时，每一所述支座垫石(151)的横截面均呈“凸”字形，每一所述支座垫石(151)上均设有一块所述主梁支座(152)。

8.根据权利要求1所述的采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁，其特征在于，每一所述腹板(14)沿长度方向均设有若干道抗剪钢筋(144)，每一道所述抗剪钢筋(144)均由两“[”形钢筋对拼呈“口”字形；

所述顶板(12)沿长度方向设有若干沿水平设置的定位钢筋(121)，每一道所述定位钢筋(121)呈“一”字形。

9.根据权利要求1所述的采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁，其特征在于，若干所述顶板预应力钢筋(122)和若干所述腹板预应力钢筋(145)均为无粘结高强度低松弛钢绞线，并采用夹片锚锚具固定。

10.采用体内预应力筋的π型横截面预制盖梁的预制方法，步骤如下：

A、钢筋安装；先在台座上依次安装：若干抗剪钢筋(144)、、若干定位钢筋(121)、若干锚固钢筋(111)以及若干预埋套筒(112)；再依次安装：若干腹板预应力钢筋(145)、若干所述腹板预应力钢筋(145)的夹片锚锚具、若干顶板预应力钢筋(122)及其夹片锚锚具，绑扎呈钢筋笼；

B、钢筋入模；在若干模板与UHPC的接触面上涂刷脱模剂，并将若干模板中的底模、侧模和端模安装完毕；将附着式振捣器安装于每一所述底模和每一所述侧模；将所述钢筋笼整体通过吊装方式入模；

C、UHPC浇筑；浇筑顺序为：先浇筑若干横隔板(13)及腹板(14)；待浇筑完所述横隔板(13)及所述腹板(14)后，再浇筑所述顶板(12)和支座垫石(151)；每个部位浇筑完成后，立即实施振捣；在所述顶板(12)振捣完毕后，在所述顶面覆膜；

D、构件脱模；当所述UHPC浇筑及振捣完全结束后，静置12小时以上，并保持表面湿润；静置完毕后，拆除所述侧模及所述端模；

E、构件蒸汽养护；籍由棚架及蒸汽发生系统进行蒸汽养护，持续时间不少于72h；然后降温至环境温度；

F、预应力钢筋张拉；先张拉所述腹板(14)的若干所述腹板预应力钢筋(145)，再张拉所述顶板(12)的若干所述顶板预应力钢筋(122)；所述张拉采用两端对称张拉方式；待完成所述张拉后，采用UHPC将预应力槽口(133)填充满，并制作成预定的外形。