一种UHPC-NC的组合结构

一种uhpc
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nc的组合结构
技术领域
1.本实用新型涉及桥梁技术领域，具体涉及一种uhpc
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nc (ultra
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high performance concrete与normal concrete，ultra
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high performanceconcrete，即超高性能混凝土，简称：uhpc，normal concrete，即普通混凝土，简称：nc)的组合结构。


背景技术：

2.超高性能混凝土(ultra
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high performance concrete，简称uhpc)，是一种具有明确性能指标的水泥基结构工程材料，具有高强度、高耐久性、高韧性、高密实度的特点。加入了钢纤维(2％左右)的uhpc还具有了更好的变形性能，其在收缩徐变发展速率方面也远快于普通混凝土。
3.在桥梁结构中，uhpc已经被广泛应用于主梁结构、桥面结构以及旧桥加固等诸多方面。从目前的使用情况来看，制约uhpc桥梁结构发展的主要因素之一是其高昂的造价。在结构工程技术领域全部使用uhpc会很不经济，而且其超高的力学性能无法全部利用，使得uhpc的部分功能性浪费。因此，许多研究者将普通混凝土，简称nc(normal concrete)结构中的抗拉构件、抗剪构件和连接构件等替换为uhpc材料，形成uhpc
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nc的组合结构，既改善桥梁结构受力性能又降低桥梁造价，达到经济可观、适用、耐久的效果。但是，一般的组合结构往往直接将uhpc与nc进行叠加浇筑，或者是在两种材料之间加入工字型钢、剪力钉等进行连接，uhpc与nc两种材料的组合效果并不明显。还有一些组合结构则需要通过分层浇筑实现，浇筑步骤繁琐，浇筑周期较长，存在施工不方便的情况。因此，uhpc高强度、高耐久性以及高密实度的特点还是没有得到充分发挥。先浇筑外包的uhpc可以使得结构成型加快，同时也可以利用uhpc形成的空腔，作为nc浇筑的模板，简化浇筑步骤，缩短浇筑周期。


技术实现要素：

4.本实用新型涉及一种uhpc
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nc的组合结构，由外包uhpc、双室nc以及连接钢筋组成，双室nc与外包uhpc通过一排连接钢筋连接。本实用新型通过利用uhpc
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nc组合，充分发挥uhpc高强度、高耐久性、高韧性、高密实度的特点以及nc抗压强度高、价格低的优点，在浇筑时，首先浇筑双室空腔 uhpc外包层，同时放入连接钢筋，再在双室空腔中浇筑nc，该结构构造简单，施工方便。采用连接钢筋连接uhpc与双室nc，加强了uhpc与双室nc 之间的连接，有利于两种材料协同工作，充分发挥uhpc
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nc组合结构的优良特性，节约成本，改善了结构的受力特点，提高了结构的跨越性能。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种uhpc
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nc的组合结构，由uhpc、双室nc以及连接钢筋组成，双室nc与uhpc通过一排连接钢筋连接，钢筋横向插入双室nc的长度不应小于钢筋直径的1/4，纵向间距不大于钢筋直径的10倍，且不应大于100mm，梁横截面的边缘与nc的混凝土保护层厚度不小于5cm。连接钢筋在浇筑前固定于组合结构中，外围的uhpc均一次性浇筑完成，最后利用成型的uhpc作为模板浇筑双室nc，解决了长期以来uhpc与nc之间粘接效果不佳、组合结构浇筑步骤繁琐的问题，同时也能更好地研究uhpc
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nc组合结构的力学性能。
6.所述的一种uhpc
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nc的组合结构，uhpc中是否掺入钢纤维根据工程实际情况选择。有实验结果表明，在uhpc中掺入一定比例的钢纤维可以提高材料的力学特性，达到更高的强度要求。
7.所述的一种uhpc
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nc的组合结构，根据一般垂直加载受弯构件上压下拉的受力特点，为了充分发挥材料特性，合理地分配材料厚度，双室nc的下部 uhpc厚度要大于或等于上部uhpc的厚度，下部uhpc的厚度为20～30cm，上部uhpc的厚度为10～20cm。
8.所述的一种uhpc
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nc的组合结构，为了加强uhpc与nc之间的连接，双室nc之间通过一排钢筋连接，钢筋的长度为组合结构宽度的1/5～1/4，位于双室nc界面的中部。
9.所述的一种uhpc
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nc的组合结构，为了受力均匀并且根据受弯构件中性轴附近应力特点，双室nc对称布置于结构中轴线两侧，单个宽度为结构宽度的1/4～1/3，高度为结构高度的1/2。
10.所述的一种uhpc
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nc的组合结构，为了控制成本，达到较好的连接效果，钢筋直径为8～20mm，种类为光圆钢筋、带肋钢筋之中的一种。
11.本实用新型的有益效果：
12.本实用新型涉及一种uhpc
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nc的组合结构，为了降低造价，将uhpc与 nc的用量进行了合理的分配布置，减轻了结构的自重；为了保证uhpc与双室nc界面有更好的粘结作用，在双室nc之间布置了一排钢筋；布置下部 uhpc层，充分发挥了材料抗拉性能较好的特性，减少了布筋，协助结构达到更好的受拉效果；中部uhpc
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nc的组合结构，则充分利用了结构在中性轴附近的受力特点，避免了全部使用uhpc造价高昂的缺点，也充分发挥了nc抗压性能较好、价格较低的优点，使uhpc与nc两种材料协同作用，更好地发挥了受力性能，节约了成本；上部的uhpc层能充分发挥抗压性能，提高材料的利用率。先浇筑外包的uhpc可以使得结构成型加快，同时也可以利用uhpc 形成的空腔，作为nc浇筑的模板，简化浇筑步骤，缩短浇筑周期。总体而言，达到了经济可观、适用、耐久的效果。
附图说明
13.图1是uhpc
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nc的组合结构横截面剖面示意图；
14.图2是uhpc
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nc的组合结构纵断面剖面示意图；
15.在附图中，1为uhpc；2为nc；3为钢筋。
具体实施方式
16.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更深刻的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。请参阅附图1～附图2。
17.本实用新型实例中，一种uhpc
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nc的组合结构，由外包uhpc1、双室 nc2以及连接钢筋3组成，双室nc2与外包uhpc1通过一排连接钢筋3连接。下部uhpc厚度为20～30cm，上部uhpc厚度为10～20cm。连接钢筋3 横向插入双室nc2的长度不应小于连接钢筋3直径的1/4，纵向间距不大于钢筋3直径的10倍，且不应大于100mm，钢筋3直径为8～20mm，梁横截面的边缘与nc2的混凝土保护层厚度不小于5cm。
18.本实用新型实例中，一种uhpc
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nc的组合结构，浇筑方式选择先利用自制垫块固定
双室nc2的模板，并将连接钢筋3固定于双室nc2的模板中，一次性将外包uhpc1全部浇筑完成，待外围uhpc1全部初凝完成后，拆除模板，利用uhpc1形成的空腔，作为nc2浇筑的模板，进行nc2的浇筑，最后达到完成组合构件的效果。
19.本实用新型并不限于以上具体实施例。对于桥梁领域的技术人员而言，任何对该实用新型进行的同等修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应包含在本实用新型的范围内。