先张法超高性能混凝土组合梁的制作方法

本实用新型涉及组合梁结构设计技术领域，特别涉及先张法超高性能混凝土组合梁。

背景技术：

超高性能混凝土(即uhpc材料)不同于传统的高强混凝土和钢纤维混凝土，也不是传统意义“高性能混凝土”的高强化，而是性能指标明确的新品种水泥基结构工程材料，具有超高强度、超高韧性和超高耐久性等特性。将超高性能混凝土应用于结构工程中，可实现结构的轻型化，同时可提高结构的使用寿命。

由于超高性能混凝土的制作成本较高，因此采用超高性能混凝土与普通混凝土进行组合的结构形式是较理想的一种应用方式------即在受拉区采用超高性能混凝土，在受压区采用普通混凝土，以期充分的利用超高性能混凝土较强的抗拉性能。

例如，公开号cn108118610a公开的一种超高性能混凝土与普通钢筋砼组合梁，包括uhpc预制主梁及后浇普通钢筋混凝土桥面板，uhpc主梁先期预制，并在所述uhpc预制梁顶预设剪力连接件，所述uhpc预制梁架设就位后做为施工平台，在所述uhpc预制梁顶缘设置钢筋网片后浇筑普通砼，通过所述uhpc预制梁顶剪力连接件结合形成组合梁。这种组合梁是超高性能混凝土与普通钢筋砼组合，强调的仅仅是采用uhpc材料预制主梁，架设后顶板作为施工平台，后浇筑混凝土桥面板；但这种简单的组合形式实际上并没有充分利用和发挥出uhpc材料的性能。

对于超高性能混凝土而言，虽然其具有超高的强度，但其抗压强度远远大于其抗拉强度。一般而言，超高性能混凝土的抗压强度能达到120mpa以上，但其轴心抗拉强度也仅为7-10mpa左右，虽比普通混凝土有大幅的提高，但与钢材相比相差较大。

在结构应用中，即使采用了组合结构形式，在极限状态时经常是抗拉强度已经接近抗拉设计强度值，但抗压强度却远远小于其抗压设计强度值，即抗压强度的利用远远不足，并未充分发挥其材料性能。

在实际应用中，现有技术通常采用后张法来利用uhpc材料的特性，而uhpc预制后张组合梁存在如下缺陷：

1、uhpc预制后张组合梁需要预埋波纹管并需要使用锚具张拉应力束，而锚具和波纹管布置有最小尺寸要求，其限制了主梁尺寸的减少，从而导致了材料的浪费，同时也增加了自重；

2、uhpc预制后张组合梁需要待梁体材料达到设计强度后再张拉预应力束，张拉好后还需对管道压浆，待管道浆体达到强度后方可放张；因此施工工艺比较复杂，施工时间显著增长；

3、由于波纹管管道狭小，压浆过程容易产生灌浆不密实的问题；

4、uhpc预制后张组合梁在形成组合结构以后，再张拉预应力钢束，并不能充分发挥超高性能混凝土的抗压和抗拉性能；在张拉预应力钢束的过程中，顶板的普通混凝土当张拉应力过大时，可能会出现开裂。

因此，在结构设计中，如何将超高性能混凝土与预应力技术结合使用，以期充分利用超高性能混凝土的抗压性能是本领域一直有待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型提供先张法超高性能混凝土组合梁，实现的目的是利用uhpc材料的具有超高强度、超高韧性和超高耐久性等特性，结合先张法更有效的将超高性能混凝土与预应力技术结合使用，使以超高性能混凝土为材料的组合梁具有更高的压应力储备。

为实现上述目的，本实用新型公开了先张法超高性能混凝土组合梁，包括位于所述组合梁上部，采用超高性能混凝土制成的受压区，以及位于所述组合梁下部，采用普通混凝土制成的的受拉区。

其中，所述受拉区内部以先张法设置若干互相平行的预应力束；

且每一所述预应力束的受力方向均与所述受拉区承载的拉力方向平行。

所述受拉区在预制时，与所述受压区连接位置预留有预留钢筋；所述受压区与所述受拉区之间籍由预留钢筋固定。

优选的，所述预应力束为钢绞线、消除应力钢丝、预应力螺纹钢筋或者frp束。

优选的，所述组合梁为箱形梁，所述受压区为位于所述箱形梁顶部面的盖板部分；

所述受拉区的横截面呈上方开口的槽型条状结构；

且所述受拉区下面的宽度小于所述盖板部分的宽度。

优选的，所述组合梁为槽型梁，所述受压区为所述槽型梁两侧壁靠近上端的部分；

所述受拉区的横截面呈上方开口的槽型条状结构。

更优选的，所述受压区内配置有钢筋。

更优选的，所述受压区以后张法设置受压区应力束。

本实用新型的有益效果：

本实用新型籍由将预制件的先张法预应力束筑造和超高性能混凝土结合使用，在受拉区以超高性能混凝土并采用先张法设置预应力束，利用了超高性能混凝土抗压强度高的特点，在受拉区设置一个较大的预应力，提高受拉区的负载能力。

本实用新型与现有的后张法施工技术相比，免去了锚具和预应力管道的布置，避免了后张法管道灌浆不密实的缺陷，减少的施工步骤，提高了施工效率。

本实用新型减小了组合梁整体的尺寸，真正实现了超高性能混凝土构件的轻型化，更具有经济性。

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

附图说明

图1示出本实用新型一实施例为箱形梁时的结构示意图。

图2示出本实用新型一实施例为槽形梁时的结构示意图。

图3示出本实用新型一实施例中完成箱形梁的受拉部时的状态示意图。

具体实施方式

实施例

如图1和图2所示，先张法超高性能混凝土组合梁，包括位于组合梁上部，采用超高性能混凝土制成的受压区3，以及位于组合梁下部，采用普通混凝土制成的的受拉区2。

其中，受拉区2内部以先张法设置若干互相平行的预应力束1；且每一预应力束1的受力方向均与受拉区承载的拉力方向平行。

本实用新型的原理在于，将组合梁本身分为上部的受压区3和下部的受拉区2两部分，受拉区以超高性能混凝土并采用先张法设置若干预应力束1，施加一个较大的预应力，使之具有更高的压应力储备，受压区为普通混凝土制成。

受拉区2在预制时，与受压区3连接位置预留有预留钢筋4；受压区3与受拉区2之间籍由预留钢筋固定。

预应力束1通常采用钢绞线、消除应力钢丝、预应力螺纹钢筋或者frp束制成。

如图1所示，在某些实施例中，组合梁为箱形梁，受压区3为位于箱形梁顶部面的盖板部分。

受拉区2的横截面呈1上方开口的槽型条状结构。

且受拉区2下面的宽度小于盖板部分的宽度。

如图2所示，在某些实施例中，组合梁为槽型梁，受压区3为槽型梁两侧壁靠近上端的部分。

受拉区2的横截面呈1上方开口的槽型条状结构。

在某些实施例中，受拉区2内配置有钢筋。

在某些实施例中，受拉区2以后张法设置受压区应力束。

如图1和图3所示，本实用新型还提供先张法超高性能混凝土组合梁的施工方法，步骤如下：

a、在先张法台座上安装模板，并张拉若干预应力束1；

b、采用超高性能混凝土浇筑受拉区2，浇筑时预留用于与受压区3连接的预留钢筋4；

c、养护，待受拉区2强度达到设计强度，剪断所有预应力束1；

d、将施加好预应力的受拉区2移除台座，并安装模板浇筑受压区3；

e、养护至受压区3达到设计强度。

与现有技术相比，在应用了本实用新型的上述技术之后，具有以下显著的进步：

1、在本实用新型中直接将若干预应力束以先张法设置在受拉区，因此不需要额外添加锚具，更不需要预留波纹管道，节省了成本，还可较大幅度减小结构断面尺寸；

2、应用本实用新型技术的组合梁只要梁体材料达到设计强度后即可放张，不需要灌浆，省去了灌浆的流程也节省了制作时间；与现有技术的后张法相比，施工快速便捷，效率更高；

3、应用本实用新型技术的组合梁不需要灌浆，消除后张法构件灌浆不密实的问题；

4、应用本实用新型技术的组合梁，在预应力张拉的状态下浇筑uhpc的受拉区，待uhpc部分达到强度后进行预应力钢束放张，最后再浇筑普通混凝土部分；如此操作可以将预应力效应完全施加在uhpc部分，可充分发挥出uhpc的抗压和抗拉性能，避免了现有技术中后张法预应力钢束张拉时，普通混凝土开裂的问题。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。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实用新型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实用新型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。