装配式钢-UHPC组合结构的制作方法

本实用新型属于建筑工程技术领域，涉及一种适用于桥面板、组合梁、组合板等承重构件的装配式钢-UHPC组合结构件。

背景技术：

目前，常规的钢-混凝土组合梁是由外露钢梁或钢桁梁通过连接件(剪力键)与钢筋混凝土板组合而成的结构，该类型桥以其施工速度快，建筑高度小，抗震性能好等优点，在房屋建筑及公路和城市桥梁建设中得到广泛的应用。

众所周知，桥面板直接承受车辆荷载的反复作用，是桥梁结构中的重要构件。在现阶段，传统的桥面板形式有正交异性钢板和混凝土桥面板两种。然而，前者在使用过程中由于车辆荷载的反复作用，存在严重的疲劳问题和桥面铺装损伤问题；而后者则由于重量大，限制了桥梁跨径的发展，降低了结构的耐久性，进而，在损伤破坏之后难于替换，严重影响大跨度桥梁的寿命和周期性能。

超高性能混凝土(UHPC)是以水泥、矿物掺合料、粒径小于1mm的细骨料、高效减水剂和微细钢纤维形成的一种超高强度、超高韧性(类金属拉伸应变强化特性)、超高耐久性及良好的施工性能等优异性能的新品种水泥基结构材料，与普通的混凝土相比，UHPC最大的优势在于其高抗韧性和耐久性，且抗压强度及抗拉强度均比普通的混凝土要高出很多。

在此基础上，如何将超高性能混凝土经济合理地结合到现有桥梁(桥面板)的结构中，成为该技术领域有待突破解决的问题。

技术实现要素：

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种装配式钢-UHPC组合结构，以解决现有钢-混凝土组合结构使用寿命低的问题，进一步使构件各组成部分实现可拆卸循环使用，并消除传统结构中的焊接应力。

为实现上述目的，本实用新型的解决方案是：提供一种装配式钢-UHPC组合结构，包括钢梁，所述钢梁上铺设有超高性能混凝土面板，所述超高性能混凝土面板与所述钢梁之间通过预制抗剪力连接件可拆卸连接。

优选地，所述预制抗剪力连接件为带有螺纹段的抗剪栓钉，所述抗剪栓钉穿设于所述超高性能混凝土面板内，所述螺纹段穿过所述钢梁并通过螺帽与所述钢梁紧固连接。

优选地，所述抗剪栓钉的一端具有扩大锚固头，所述螺纹段位于所述抗剪栓钉的另一端。

优选地，所述螺纹段的长度随所述抗剪栓钉穿入所述超高性能混凝土面板内部的长度增加而增加，所述钢梁的上翼缘板的两侧分别开设螺栓孔或长圆孔以供所述抗剪栓钉的螺纹段穿设紧固。

优选地，所述钢梁为H型钢或钢板。

本实用新型装配式钢-UHPC组合结构的有益效果包括：

1)结构简单、受力明确、材料新颖且力学性能好，充分利用了UHPC的高抗拉和高抗压强度，结构中可不配置钢筋或预应力筋；

2)UHPC板构件和钢梁可在工厂可分节段预制后，运输到施工现场进行拼装，适宜标准化和工业化生产；

3)钢与UHPC板通过特制栓钉螺纹连接，可拆卸，可消除栓钉与钢焊接等传统制作方法产生的焊接应力；

附图说明

图1为本实用新型装配式钢-UHPC组合结构的整体结构示意图；

图2为对应于图1中预先特制螺栓的结构示意图；

图3为在图1基础上另一种实施方式的整体结构图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本实用新型进一步加以说明。

实施例一：

如图1所示，本实用新型首先提供了一种装配式钢-UHPC组合结构，包括H型钢梁1、预制UHPC面板2、装配式栓钉抗剪连接件3。其中：

如图2所示，具体地，装配式栓钉抗剪连接件3包括带螺纹段栓钉31、螺帽32和螺纹311。实际应用过程时，栓钉31的上部固定在UHPC面板2内，栓钉的顶部设有锚固扩大头312以更有助于栓钉锚固，而位于栓钉31下部的螺纹段311则穿设于H型钢梁1上预留的圆形通孔或长圆孔，再旋紧螺帽32即可。

在施工过程中，具体操作方法有两种：

一、是为了便于现场施工，可先在工厂中将栓钉31固定在UHPC面板2上，并露出底部螺纹311，H型钢梁1上开圆形通孔以配套栓钉31，接着将预制UHPC面板整体(包括栓钉31和UHPC面板2)和开孔H型钢梁1运输到施工现场，进行吊装对接之后旋上螺帽32即可；

二、是可先在工厂中将H型钢梁1开孔，将装配式栓钉抗剪连接件3通过螺帽32固定在钢梁上，接着将钢梁整体(包括装配式栓钉抗剪连接件3和钢梁1)运输到施工现场，接着在现场定位、固定好钢梁整体后浇筑UHPC面板2，完成施工，由于本材料仅需常温养护，故现场养护工艺简单。

实施例二：

如图3所示，在实施例一的基础上，将钢板替换H型钢作为钢梁1，同时，缩短栓钉31下部螺纹段311的长度。

完成上述实施过程后，应能体现出本实用新型的以下特点：

1)超高性能混凝土(UHPC)具有超高强度、超高韧性和高耐久性等特点，但目前国内大部分研究和产品采用高温蒸养来实现上述性能，施工工艺复杂，本实用新型所采用的UHPC材料仅需常温养护便能实现上述性能。

2)钢与混凝土两种不同性能的材料之所以能够组合在一起，发挥各自的长处，其关键在于剪力连接件的连接作用，只有将两种不同的材料组合成一体才能显示其优越性。目前常用的抗剪连接件有栓钉连接件、槽钢连接件、PBL连接件等，均是将连接件焊接在钢材上，再浇筑混凝土。这种连接方式存在连接后不可拆卸，拆卸时必须损坏部分结构，连接时需要专门设备加热、加压、钎焊等工艺完成等缺点。本实用新型中的剪力连接件由栓钉、螺帽两部分组成，其中栓钉栓杆的一部分需车制成螺纹段以配套螺帽。采用此连接件有两大优势：一是构件各组成部分均可拆卸更换，循环使用；二是所有构件均可工厂预制，施工现场只需进行简单的拼接组装。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。