[发明专利]基于缓粘结预应力UHPC永久模板的双向预应力无配筋组合梁及施工方法

说明书

本发明公开了基于缓粘结预应力UHPC永久模板的双向预应力无配筋组合梁及施工方法，包括高性能混凝土预制的顶板、缓粘结预应力UHPC永久模板、自养护混凝土和竖向缓粘结预应力筋；缓粘结预应力UHPC永久模板包括腹模、端头插板以及底座板；竖向缓粘结预应力筋穿过顶板、向下延伸并插入底座板；底座板预埋有纵向缓粘结预应力筋；组合梁的梁腹内腔填充自养护混凝土，去掉了传统钢筋，充分发挥UHPC材料特性。本发明避免了传统梁预制过程中拆模的复杂工艺，发挥UHPC耐久性高的优势，解决了传统预应力混凝土梁结构耐久性不足和纯UHPC梁结构造价高的问题，解决了传统预应力混凝土梁底板开裂问题，简化了工艺，提高了效率。

技术领域

本发明涉及组合梁及施工方法，特别是涉及一种基于缓粘结预应力UHPC永久模板的双向预应力无配筋组合梁及施工方法。

背景技术

预应力混凝土梁在施工过程中通常使用模板预制，钢筋绑扎复杂、施工工序繁琐，且混凝土浇筑质量不易控制。现有预应力混凝土桥梁病害调查发现，在服役预应力混凝土梁的病害严重，结构开裂、钢筋锈蚀等问题不仅影响桥梁的安全性，而且会影响结构的耐久性和使用性能。超高性能混凝土(UHPC)是一种水泥基材料，具有优异的物理与力学性能，其拉压强度高，韧性和耐久性好，长期荷载作用下徐变小，不仅有利于桥梁朝轻质、大跨方向发展，而且可以避免结构开裂，增强桥梁严酷环境下的耐久性，降低后期维修养护成本，是土木工程桥梁领域极具应用前景的新型水泥基材料。现有研究表明，UHPC极限拉应变高和抗拉强度大，跨过裂缝的纤维桥联作用可替代部分钢筋，便于桥梁快速化施工。值得注意的是，UHPC虽然材料性能好，但是其材料的价格较高，自然养护条件下收缩大，这在一定程度上限制了其推广、应用。因此，要想实现UHPC在桥梁工程中的大规模推广，必须进行创新性应用。

发明内容

发明目的：本发明提供一种基于缓粘结预应力UHPC永久模板的双向预应力无配筋组合梁，以UHPC作为永久模板材料，自养护混凝土填充梁腹板，在纵向和竖向施加预应力，无需配置传统的钢筋，充分发挥UHPC和混凝土的材料特性，优化梁结构形式，省去混凝土人工养护环节，解决了传统预应力混凝土耐久性差，易开裂等问题，同时也解决了纯预应力UHPC梁造价高的问题；本发明还提供了一种施工方法，采用装配化施工，施工工艺简单，解决传统预应力混凝土梁施工周期长的问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的一种基于缓粘结预应力UHPC永久模板的双向预应力无配筋组合梁，包括采用高性能混凝土预制的顶板和均采用超高性能混凝土预制的、作为永久性模板的腹模、端头插板以及底座板；顶板、底座板分别位于组合梁的上、下端，腹模沿组合梁长边方向、对称置于底座板上，端头插板沿组合梁短边方向、对称置于底座板上，顶板和底座板的长度相同，端头插板与腹模的高度相同；竖向缓粘结预应力筋穿过顶板、向下延伸并插入底座板，顶板、底座板上均设有竖向缓粘结预应力筋穿过位置相应的竖向预应力孔；底座板预埋有沿其长度方向的纵向缓粘结预应力筋；所述组合梁的梁腹内腔填充自养护混凝土，并与底座板、腹模、端头插板、顶板、纵向缓粘结预应力筋、竖向缓粘结预应力筋形成组合梁整体。

其中底座板、腹模和端头插板采用超高性能混凝土材料预制，超高性能混凝土的强度为120～150MPa，纤维掺量为2％～4％；顶板采用高性能混凝土预制，高性能混凝土的强度为50MPa。

进一步地，所述顶板、底座板均预埋有连接钢筋，底座板两侧还设有锚固区间接钢筋，顶板上还预埋有顶板钢筋网。锚固区间接钢筋在底座板预制过程中预埋，布置满足局部区承载力和总体区抗裂设计的要求；连接钢筋连接自养护混凝土和顶板和底座板，连接钢筋的数量根据结构界面抗剪需求设置。

进一步地，所述顶板上设有供自养护混凝土浇入的浇筑孔；顶板和底座板上均分别设有与腹模、端头插板相适配的安装槽，安装槽包括底座板上的用于插入端头插板的横向插槽、用于插入腹模的纵向插槽以及顶板上的扣槽。