[发明专利]预制超高性能混凝土π形梁单元、桥梁结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁构件、桥梁本体结构及其施工，尤其涉及一种预制超高性能混凝土梁单元、桥梁结构及其施工方法。

背景技术

预制预应力混凝土梁具有结构简单、受力明确、造价低廉、架设方便等优点，在桥梁结构中得到了广泛的应用。但由于普通混凝土材料抗拉强度低、收缩徐变大，在车辆荷载长期作用下，梁体容易产生裂缝，湿接缝处钢筋混凝土或沥青混凝土桥面及防水层容易开裂、破坏，桥面渗水侵蚀主梁，耐久性大打折扣。此外，在常用的箱梁、T梁、工字梁及空心板等预制构件中，张拉预应力钢束后主梁会产生反拱度，当反拱度值产生偏差时常常会影响钢筋的精确定位和梁体的准确架设，使得梁体间横向连接困难，严重时甚至会形成局部错台，影响桥梁功能和美观。

现有技术中，为了节省材料，梁体常采用变截面的形式，通过减少主梁腹板的厚度来减轻重量，同时为了提高桥梁的横向刚度，预制混凝土梁段在端部和中部按一定的间距设置有多道横隔板，这使得钢筋制作的难度增加，模板系统也更为复杂，混凝土浇筑质量难以保证。而对于裂缝这一类病害，一般都是通过提高施工质量和优化结构设计来改善，但受到普通混凝土自身材料性质的限制，开裂问题未得到根本性解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种自重较轻、耐久性好、能有效降低梁体开裂风险的预制超高性能混凝土(UHPC)π形梁单元，以及由该预制超高性能混凝土π形梁单元构成的π形桥梁结构，还相应提供一种工艺简单、操作方便、施工速度快、经济性好的预制超高性能混凝土π形桥梁结构的施工方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种可应用于桥梁构造中的预制超高性能混凝土π形梁单元，所述π形梁单元由T形双主梁和由T形双主梁支承的桥面板整体预制而成；所述T形双主梁包括沿桥梁纵向相互平行布置的两主梁腹板，所述桥面板采用下部带有纵肋和横肋的网格状薄型板件，所述桥面板沿桥梁纵向的一侧或两侧设为连接部，该连接部向外延伸出与另一相邻接的π形梁单元进行接缝式连接的连接钢筋。

上述的预制超高性能混凝土π形梁单元中，优选的：所述纵肋和/或横肋的顶面宽度大于底面宽度，且宽度由顶面到底面采用渐进式变小。预制混凝土异形构件的脱模一直是本领域人员面临的一个技术障碍，虽然可以通过脱模剂等传统手段进行脱模，但不仅成本高、效率低，而且脱模效果始终不够理想。在本发明上述的技术方案中，下部带有纵肋和横肋的网格状薄型板件给整个预制混凝土桥面板的脱模带来了障碍，优选的方案中通过巧妙地设计纵肋和横肋的形状及结构，不仅可以节省材料，更重要的是能够方便脱模，提高工艺效率。

上述的预制超高性能混凝土π形梁单元中，优选的：所述纵肋和横肋的顶面宽度均为0.10m～0.20m，所述纵肋和横肋的底面宽度均为0.10m～0.20m，相邻两纵肋的间距、相邻两横肋的间距均为0.45m～1.50m，这样优选的尺寸设计方案可以充分发挥超高性能混凝土强度高、无粗骨料易密实的技术优势，减轻主梁自重。

上述的预制超高性能混凝土π形梁单元中，优选的：所述桥面板的板件总厚度(包括纵肋、横肋在内)为0.18m～0.25m，其中，固接于所述纵肋和横肋上方的面板本体的厚度为0.05m～0.10m，所述两主梁腹板的厚度均为0.10m～0.20m，按此优选的厚度设计方案，既能满足强度和刚度的要求，同时梁体自重仅为传统混凝土梁自重的一半。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种由上述的预制超高性能混凝土π形梁单元构成的π形桥梁结构，所述π形桥梁结构是由至少两个的所述π形梁单元连接构成，所述π形梁单元是沿桥梁横向进行拼接，且通过相邻两个π形梁单元的所述连接部对接，对接处设置现浇接缝，相邻两个π形梁单元的连接钢筋在现浇接缝处绑扎，现浇接缝中配置有纵向钢筋。

上述的π形桥梁结构中，优选的：所述π形桥梁结构的端部和/或跨中处设有横隔板，横隔板的数量为2～3道。更优选的，每道横隔板沿桥梁横向为非连续分布，且间隔开的横隔板是预制在各π形梁单元的两主梁腹板之间。这与传统的混凝土T形梁相比，本发明中横隔板的数量和面积可大幅度减少，减轻自重，且可直接在前期预制成型，方便施工。

上述的π形桥梁结构中，优选的：相邻两个的所述π形梁单元的桥面板连接部均设置有一纵肋，所述连接部对接处的两纵肋围成一凹槽，所述现浇接缝设置于该凹槽中。这样的优选方案可以增大截面抵抗矩，降低接缝处的应力。