本发明属于桥梁设计领域，尤其涉及一种节段预制箱梁的接缝体系及其施工方法及箱梁桥。
背景技术：
超高性能混凝土(uhpc)具有高抗压、高抗拉强度等力学特性，高温蒸汽养护可以显著降低uhpc材料的徐变系数和后期收缩。uhpc材料在应用时一方面可以减少结构尺寸、减轻结构自重、增大结构的跨越能力，因此在大跨桥梁结构设计中具有广阔的应用前景。另一方面，uhpc材料可在工厂预制，可保证结构的质量和精度，并提供可靠的蒸汽养护，节段拼装施工可加快桥梁的施工进度。因此，uhpc箱梁桥宜采取工厂预制，现场拼装的施工方法。
在全uhpc节段预制拼装桥梁施工过程中，对于节段间接缝的处理是一个薄弱环节。现有技术中还未见有关于全uhpc节段预制箱梁之间接缝的相关报道。因此，开发出一种用于全uhpc节段预制箱梁之间的接缝体系是全uhpc节段预制拼装桥梁推广过程中急需解决的问题。
技术实现要素：
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，提供一种用于uhpc节段预制箱梁的接缝体系，该接缝体系可提高箱梁桥接缝间的受力性能、耐久性与抗裂能力，并可保证快速化施工，本发明还相应提供上述接缝体系的施工方法及利用上述接缝体系得到的uhpc节段预制箱梁桥。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种用于uhpc节段预制箱梁的接缝体系，所述接缝体系为干湿组合接缝，且干湿组合接缝设置于相邻的两个箱梁的拼接处，所述干湿组合接缝包括湿接缝和干接缝，相邻的两个箱梁的桥面板之间采用前述湿接缝进行拼接，相邻的两个箱梁的腹板与底板之间采用前述的干接缝进行拼接；其中，所述箱梁为全uhpc节段预制箱梁，且所述箱梁的桥面板、腹板与底板均为薄壁板件。
上述用于uhpc节段预制箱梁的接缝体系中，优选的，所述箱梁的桥面板采用薄层实体板与矮纵向加劲肋组合的形式，所述矮纵向加劲肋固设于所述薄层实体板的底部，所述薄层实体板的厚度为0.08-0.12m，所述的矮纵向加劲肋的厚度为0.14-0.18m，所述桥面板的总厚度为0.25-0.3m；所述腹板的厚度为0.18-0.25m；所述底板的厚度为0.2-0.3m。上述厚度的桥面板、腹板与底板的设计可以减轻箱梁的重量的同时，还可以达到箱梁设计强度的需求，但各箱梁之间的接缝体系需要与箱梁的厚度相匹配，以最大限度的发挥uhpc箱梁的优势。
上述用于uhpc节段预制箱梁的接缝体系中，优选的，所述桥面板的纵桥向两端采用与桥面板总厚度相同的全厚度桥面板，所述全厚度桥面板的纵桥向尺寸d为0.2-0.4m。考虑湿接缝构造的受力安全性和施工合理性，桥面板纵桥向两端部均采用0.2-0.4m的全厚度桥面板，此结构可增大桥面板的截面抵抗矩，降低接缝处弯曲应力。
上述用于uhpc节段预制箱梁的接缝体系中，优选的，所述箱梁的桥面板的纵桥向两端均设有半槽口，相邻箱梁的桥面板的半槽口在拼接处形成用于浇筑uhpc的湿接缝槽口。
上述用于uhpc节段预制箱梁的接缝体系中，优选的，所述半槽口处均预制有加强钢板，所述加强钢板的纵桥向端部与相邻箱梁接合处之间预留有2-4mm的间隙，所述加强钢板上固设有栓钉连接件。采用湿接缝，桥面板结构连续，湿接缝处有钢板加强，接缝处抗拉强度和抗剪强度与预制箱梁部分一样或更强。上述间隙的控制是考虑到构件制作中的精度误差和张拉预应力钢束造成的纵桥向压缩，导致相邻箱梁之间的钢板相互挤压，对结构受力不利。栓钉连接件利于保证现浇uhpc与加强钢板之间的结合力度。
上述用于uhpc节段预制箱梁的接缝体系中，优选的，所述湿接缝槽口的高度与桥面板的总厚度保持一致，所述湿接缝槽口的纵桥向宽度为0.15-0.3m。湿接缝槽口的纵桥向宽度的控制要保证湿接缝施工的便利性和相应的构造空间，宽度太小会导致施工空间不足，太大会导致现浇工程量大，影响经济性。
上述用于uhpc节段预制箱梁的接缝体系中，优选的，所述湿接缝槽口处设有预埋钢筋(优选为桥面板延伸至湿接缝槽口内的钢筋)，所述预埋钢筋为直径不小于12mm的带肋钢筋，所述预埋钢筋的强度等级不低于三级，所述预埋钢筋纵横交错的分布于所述湿接缝槽口内，且纵向预埋钢筋与横向预埋钢筋接触处相互焊接，焊缝的长度不小于所述预埋钢筋的直径的10倍。预埋钢筋直径与强度的选择可保证接缝体系的强度，焊缝长度的控制可保证钢筋受拉参与受力的最小锚固长度。
上述用于uhpc节段预制箱梁的接缝体系中，优选的，相邻箱梁的腹板与底板之间的干接缝为密键式剪力键连接干接缝，且腹板与底板上均涂抹有环氧树脂涂层。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述用于uhpc节段预制箱梁的接缝体系的施工方法，包括以下步骤：
(1)架设安放相邻uhpc节段预制箱梁；
(2)在箱梁的腹板与底板的纵桥向两端涂抹环氧树脂涂层，再张拉相邻节段预制箱梁的腹板与底板之间临时预应力钢束，使得腹板与底板之间干接缝正常工作；
(3)焊接相邻箱梁之间的加强钢板；
(4)焊接湿接缝槽口处的预埋钢筋；
(5)向湿接缝槽口内浇注uhpc，养护使得桥面板形成连续结构；
(6)张拉uhpc节段预制箱梁中永久预应力钢束，即完成施工。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种uhpc节段预制箱梁桥，包括多个uhpc节段预制箱梁，所述箱梁按上述接缝体系连接而成。另外，本发明的uhpc节段预制箱梁桥的箱梁形式并不局限于前述的uhpc矮肋箱梁，箱梁形式还可以为uhpct梁、uhpcπ梁等，具体箱梁的选择以实际情况需要为准。
在普通混凝土节段拼装应用中，常规做法是桥面板、腹板与底板之间均采用干接缝(普通混凝土箱梁桥不会选用湿接缝，因为湿接缝现浇需要养护很长时间，还需提供相应的施工机具和模板)，其原因为普通混凝土箱梁桥面板、底板、腹板均较厚，其受力状态为横向受力为主，可以在纵向、竖向、横向均张拉预应力钢束，对影响纵向受力的横桥向接缝并无需多大关注。全uhpc箱梁的受力性能和受力状态与普通混凝土箱梁完全不同，全uhpc节段预制箱梁桥采用密集横隔板的薄壁结构形式，在大幅减轻结构自重的基础上，可将三向预应力变为纵向单向预应力。桥面板的局部受力形式从常规混凝土箱梁的横向受力为主转变为纵向受力为主，桥面板承担较大的第一体系与二、三体系叠加的纵向应力，因此，保证节段之间的连接和内力传递更加重要。若桥面顶板仍采用干接缝，需保证干接缝在正常使用状态下(第一体系与二、三体系应力叠加)不能出现拉应力，为此需要张拉更多纵向预应力，但桥面板厚度较薄，无法方便有效的布置预应力钢束，导致预应力钢束的布置与锚固构造十分复杂，且由于锚固空间的不足，限制箱梁桥的跨径范围。
本发明中，全uhpc箱梁之间的接缝采用干湿组合接缝，干接缝与湿接缝在发挥各自己效果的同时，还有协同作用，二者结合可减少现场临时措施的影响，可提升现场施工的便利性和可操作性，可以很好的实现全uhpc箱梁之间的连接，可提高箱梁桥接缝间的受力性能、耐久性与抗裂能力，并可保证快速化施工，可促进全uhpc箱梁桥的发展。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明箱梁全部采用uhpc材料，可在工厂预制成箱梁，可保证箱梁结构的质量和精度，并提供可靠的蒸汽养护，再节段拼装施工可加快桥梁的施工进度。
(2)本发明的uhpc节段预制箱梁的连接采用干湿组合接缝结构，在保证预制化质量、快速化施工的基础上，能提高接缝的抗拉强度和抗剪强度，提升接缝处构造的耐久性和使用性能，增强桥面板的连续性。
(3)本发明的uhpc节段预制箱梁的连接采用干湿组合接缝结构，可提高uhpc桥面板的抗裂能力，抵抗其第一体系与二、三体系应力叠加，适当降低桥梁第一体系压应力储备，减少预应力用量，简化设计构造。
(4)本发明的接缝体系的施工方法简单，易于施工。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例中用于uhpc节段预制箱梁的接缝体系的断面图。
图2为图1中a-a处的剖视图(图中省略了剖切线与横向预埋钢筋)。
图3为图1中b-b处的剖视图(图中省略了剖切线，且只视出箱梁的一半)。
图4为图1中c-c处的剖视图(图中省略了剖切线，且只视出箱梁的一半)。
图例说明：
1、箱梁；2、桥面板；3、腹板；4、底板；6、湿接缝槽口；7、加强钢板；8、栓钉连接件；9、预埋钢筋；10、剪力键；11、矮纵向加劲肋；100、湿接缝；101、干接缝。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
实施例：
如图1-图4所示，本实施例的用于uhpc节段预制箱梁的接缝体系，该接缝体系为干湿组合接缝，且干湿组合接缝设置于相邻的两个箱梁1的拼接处，干湿组合接缝包括湿接缝100和干接缝101，相邻的两个箱梁1的桥面板2之间采用前述湿接缝100进行拼接，相邻的两个箱梁1的腹板3与底板4之间采用前述的干接缝101进行拼接；其中，箱梁1为全uhpc节段预制箱梁，且箱梁1的桥面板2、腹板3与底板4均为薄壁板件。
本实施例中，箱梁1的桥面板2采用薄层实体板与矮纵向加劲肋11组合的形式，矮纵向加劲肋11固设于薄层实体板的底部，薄层实体板的厚度为0.08-0.12m(此范围内均可)，的矮纵向加劲肋11的厚度为0.14-0.18m(此范围内均可)，桥面板2的总厚度为0.25-0.3m(此范围内均可)；腹板3的厚度为0.18-0.25m(此范围内均可)；底板4的厚度为0.2-0.3m(此范围内均可)。
本实施例中，如图1所示，桥面板2的纵桥向两端采用与桥面板2总厚度相同的全厚度桥面板，全厚度桥面板的纵桥向尺寸d为0.2-0.4m(此范围内均可)。湿接缝槽口6处采用桥面板2局部加厚构造措施，可增大桥面板2的截面抵抗矩，降低接缝处弯曲应力。
本实施例的uhpc节段预制箱梁1的连接采用干湿组合接缝结构，在保证预制化质量、快速化施工的基础上，能提高接缝的抗拉强度和抗剪强度，提升接缝处构造的耐久性和使用性能，增强桥面板2的连续性。另外，本实施例的uhpc节段预制箱梁1的连接采用干湿组合接缝结构还可提高uhpc桥面板2的抗裂能力，抵抗其第一体系与二、三体系应力叠加，适当降低桥梁第一体系压应力储备，减少预应力用量，简化设计构造。
本实施例中，箱梁1的桥面板2的纵桥向两端均设有半槽口，相邻箱梁1的桥面板2的半槽口在拼接处形成用于浇筑uhpc的湿接缝槽口6。
本实施例中，半槽口处均预制有加强钢板7(通过图1中最左边或最右边的一排栓钉连接件8与桥面板2预制一整体)，加强钢板7的纵桥向端部与相邻箱梁1接合处之间预留有2-4mm的间隙，加强钢板7上固设有栓钉连接件8。本实施例中，首先将栓钉连接件8焊接于加强钢板7上，再将加强钢板7预制固接于半槽口处。湿接缝槽口6内采用加强钢板可作为现场浇筑模板，无需搭设施工支架，方便施工。栓钉连接件8的存在，有利于uhpc材料更紧密的与湿接缝槽口6结合。
本实施例中，湿接缝槽口6的高度与桥面板2的总厚度保持一致，湿接缝槽口6的纵桥向宽度为0.15-0.3m。湿接缝槽口6的纵桥向宽度的控制要保证湿接缝施工的便利性和相应的构造空间，宽度太小会导致施工空间不足，太大会导致现浇工程量大，影响经济性。
本实施例中，湿接缝槽口6处预埋有由桥面板2延伸至湿接缝槽口6内的预埋钢筋9，预埋钢筋9为直径不小于12mm的带肋钢筋，预埋钢筋9的强度等级不低于三级，预埋钢筋9纵横交错的分布于湿接缝槽口6内，且纵向预埋钢筋与横向预埋钢筋接触处相互焊接，焊缝的长度不小于预埋钢筋9的直径的10倍。预埋钢筋9采用带肋钢筋有利于uhpc材料更紧密的与湿接缝槽口6结合。预埋钢筋9的直径与强度等级的限定可保证现浇湿接缝中uhpc材料的强度。
本实施例中，相邻箱梁1的腹板3与底板4之间的干接缝为密键式剪力键10连接干接缝，且腹板3与底板4上均涂抹有环氧树脂涂层。腹板3与底板4上均涂抹环氧树脂涂层，可保证箱梁1节段之间的剪力传递。剪力键10可采用密键式阴阳齿键，交错布置。另外，本实施例中，剪力键10也可采用其他常用形式。
本实施例还提供一种用于uhpc节段预制箱梁的接缝体系的施工方法，包括以下步骤：
(1)架设安放相邻uhpc节段预制箱梁1；
(2)在箱梁1的腹板3与底板4的纵桥向两端涂抹环氧树脂涂层，再张拉相邻节段预制箱梁1的腹板3与底板4之间临时预应力钢束，使得腹板3与底板4之间干接缝101正常工作；
(3)焊接相邻箱梁1之间的加强钢板7；
(4)焊接湿接缝槽口6处的预埋钢筋9；
(5)向湿接缝槽口6内浇注uhpc，养护使得桥面板2形成连续结构；
(6)张拉uhpc节段预制箱梁1中永久预应力钢束，即完成施工。
本实施例还提供一种uhpc节段预制箱梁桥，包括多个uhpc节段预制箱梁1，且箱梁1按本实施例提及的上述接缝体系连接而成。本实施例中，箱梁1可为上述提及的uhpc矮肋箱梁，也可为其他形式的箱梁，如为uhpct梁、uhpcπ梁中等，具体选择可根据实际情况选取。