一种采用UHPC灌浆料全灌浆套筒的拱桥接缝结构的制作方法

一种采用uhpc灌浆料全灌浆套筒的拱桥接缝结构
技术领域
1.本实用新型涉及桥梁技术领域，特别涉及一种采用uhpc灌浆料全灌浆套筒的拱桥接缝结构。


背景技术：

2.随着我国桥梁建设的高速发展，目前多数拱桥已采用在工厂预制拱肋节段，然后运输至现场吊装就位后连接成拱圈的装配式施工，这种施工方法具有施工便捷、现场混凝土浇筑量小、施工质量便于控制等优点，得到了普遍应用。装配式施工的关键在于各预制构件节段的连接，对于桥梁结构的装配式连接多采用灌浆套筒连接，其在套筒两端插入对接钢筋，灌入高强灌浆料来连接钢筋于套筒，通过钢筋与灌浆料的握裹力来实现力的传递。目前常采用的压力灌浆存在灌浆料漏浆、气泡等导致接头连接薄弱以及由于灌浆位置相对隐蔽难以有效地检测与修复的问题。为解决以上问题，本实用新型提出了一种采用uhpc灌浆料全灌浆套筒的拱桥接缝结构。
3.超高性能混凝土(uhpc)又称活性粉末混凝土，是一种由水泥、石英砂、石英粉、硅灰、粉煤灰、钢纤维、高效减水剂等细骨料按最大密实理论级配而成的水泥基复合材料，它具有高强度、高韧性、低孔隙率、高耐久性、后期基本无收缩的特点。超高性能混凝土的抗压强度通常在150mpa以上，在拥有超高强度的同时，它还具有超高韧性和超高耐久性的特点，这是因为uhpc中分布的钢纤维可大大减缓材料内部裂缝的扩展，极大地增强了混凝土的韧性和延性性能，uhpc中不含粗骨料，用的都是粒径一般小于1mm的超细颗粒，从而具有致密的微观结构，抗渗性能、抗碳化和抗腐蚀能力极强。当超高性能混凝土用作灌浆料时，相较于普通混凝土灌浆料具有多方面的优点，uhpc灌浆料中的钢纤维能有效提高连接位置处的抗拉性能，提升钢筋和混凝土的粘结强度，在粘结破坏过程中减缓裂缝的产生及抑制裂缝的发展，同时，uhpc灌浆料的早期强度更高，强度发展速度快，在施工时更早地达到所需强度从而能更早地拆除临时支架。uhpc的优越性已在工程界得到广泛的认可，并在桥梁等领域得到运用，并取得了非常可观的效果。
4.在实际工程中，套筒连接多采用的是压力式灌浆，施工中由于预制构件底部预留分腔并不能达到完全密闭，在灌浆时容易出现漏浆的现象，或是由于对接时钢筋在套筒内部有着不同程度的偏心，导致灌浆时套筒腔内有部分位置没有灌满，这些问题都会导致套筒内部形成空腔、气泡，使得连接处的粘结强度没有达到预期指标，而且压力式灌浆在施工中具有一定的不可视性，无法有效地检测到灌浆质量的好坏和后续难以修复，针对以上的问题，很有必要对套筒连接位置的性能进行研究，改进现有的灌浆方法，为装配式桥梁的顺利架设和安全运营提供保障。
5.因此，本实用新型为解决压力式灌浆的套筒连接所存在的容易漏浆、套筒内部有空腔和气泡、施工中可视性差等问题，提供了一种防止漏浆、套筒内部无空腔和气泡、施工过程可视化、灌浆质量透明可见、施工便捷的采用uhpc灌浆料全灌浆套筒的拱桥接缝结构。


技术实现要素：

6.本实用新型要解决的技术问题是克服以上背景技术中所提到的目前常用的压力式灌浆套筒连接处的不足与缺陷，提供了一种防止漏浆、套筒内部无空腔和气泡、施工过程可视化、灌浆质量透明可见、施工便捷的采用uhpc灌浆料重力式灌注灌浆套筒的拱桥接缝结构。进而有效降低因套筒连接粘结强度不足所带来的拱桥接缝病害，提升拱桥整体的受力性能和耐久性，并且降低了拱桥的施工难度和现场作业量。为了解决上述问题，本实用新型提供的技术方案如下：
7.本实用新型的一种采用uhpc灌浆料全灌浆套筒的拱桥接缝结构，其特征在于，所述拱桥接缝结构包括上部箱型拱肋节段和下部箱型拱肋节段，所述上部箱型拱肋节段设置有若干外伸预埋钢筋，所述下部箱型拱肋节段设置有与所述外伸预埋钢筋数量相同的内部预埋钢筋和预埋套筒，所述预埋套筒用于现场灌注uhpc灌浆料；所述上部箱型拱肋节段和所述下部箱型拱肋节段上设置有拉杆锚具的安装位，用于在施工时使用所述拉杆锚具将对接后的所述上部箱型拱肋节段和所述下部箱型拱肋节段拉紧拼接。其中，上部箱型拱肋节段和下部箱型拱肋节段均在工厂预制成型，并且采用uhpc材料制作，施工时运输至现场吊装就位后，往下部箱型拱肋节段的预埋套筒重力式灌注uhpc灌浆料以及灌注垫层，然后通过拉杆锚具进行张拉将上部箱型拱肋节段与下部箱型拱肋节段拼接。采用的拉杆锚具，整套装置由拉杆、千斤顶和固定装置组成，其中拉杆由高强度合金钢热轧而成，再经过冷拉、冷轧保证其高强度和良好的抗疲劳性能。拱肋节段吊装就位后，通过千斤顶张拉拉杆实现两个构件的拼接。
8.进一步地，所述上部箱型拱肋节段设置有12-16根所述外伸预埋钢筋，所述外伸预埋钢筋为直径25mm-32mm的hrb400钢筋，所述外伸预埋钢筋伸出所述上部箱型拱肋节段端面的长度为150mm-250mm；所述下部箱型拱肋节段设置有12-16根所述内部预埋钢筋和12-16个所述预埋套筒，所述内部预埋钢筋以及所述预埋套筒的数量与所述外伸预埋钢筋相同，所述内部预埋钢筋端头超出所述预埋套筒底部100mm-200mm，所述预埋套筒长度为250mm-450mm。其中，外伸预埋钢筋和内部预埋钢筋的直径可根据工程实际情况和结构受力情况选定，外伸预埋钢筋和内部预埋钢筋的抗拉强度标准值为400mpa，设计时采用外伸预埋钢筋和内部预埋钢筋的抗拉强度设计值330mpa。
9.进一步地，所述预埋套筒壁厚为5mm-10mm，所述预埋套筒内径为35mm-55mm，使得所述外伸预埋钢筋伸入到所述预埋套筒内并灌注uhpc灌浆料后，所述外伸预埋钢筋外周的uhpc灌浆料厚度达到10mm或者10mm以上。其中，预埋套筒内灌注的uhpc灌浆料，采用的是带有钢纤维的uhpc灌浆料，uhpc灌浆料基于dsp理论(超细颗粒致密化体系)，在高强水泥中掺入超细石英砂、膨胀剂以及2％体积参量的8mm
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0.12mm平直型钢纤维，该灌浆料满足规范《钢筋连接用套筒灌浆料》(jg/t 408-2013)的要求，且相比于传统灌浆料具有更高的早期强度，有利于接缝强度尽早达标。其中，内径大小根据选用的所述外伸预埋钢筋的直径而定。
10.进一步地，所述上部箱型拱肋节段和所述下部箱型拱肋节段箱筒内部设置有若干道梯形槽口，所述梯形槽口上底宽30mm-40mm、下底宽60mm-80mm、高40mm-50mm。
11.进一步地，所述上部箱型拱肋节段和所述下部箱型拱肋节段的端面为矩形环结构，矩形环结构的长为1200mm-1800mm、矩形环结构的宽为1200mm-1800mm、矩形环结构的环
厚为200mm-350mm。
12.本实用新型的采用uhpc灌浆料全灌浆套筒的拱桥接缝结构的施工方法包括以下步骤：
13.第一步，根据设计要求，在工厂预制超高性能混凝土上部箱型拱肋节段和下部箱型拱肋节段。具体为：在工厂内架立模板和钢筋(外伸预埋钢筋和内部预埋钢筋)以及预埋套筒，将配置好的超高性能混凝土浇筑模板；
14.第二步，待超高性能混凝土的上部箱型拱肋节段和下部箱型拱肋节段达到设计强度的85％以后，方能进行脱模，对上部箱型拱肋节段和下部箱型拱肋节段接缝表面进行凿毛，然后进行3天90℃高温蒸汽养护，蒸养后则上部箱型拱肋节段和下部箱型拱肋节段已制作完成，对预制的上部箱型拱肋节段和下部箱型拱肋节段进行出厂前的各项检测，检测都通过后方能运输出厂；
15.第三步，将预制的上部箱型拱肋节段和下部箱型拱肋节段运输往施工现场，在此之前，施工现场应已架设好临时支架。预制上部箱型拱肋节段和下部箱型拱肋节段运输到现场后，依次吊装到临时支架上的对应位置，其中上部箱型拱肋节段吊装到支架的固定铰段并固定住节段的位置，下部箱型拱肋节段吊装到支架的滑轮段，滑轮段末端处设置有支撑，可使下部箱型拱肋节段不会向背离上部箱型拱肋节段方向滑动；
16.第四步，在上部箱型拱肋节段和下部箱型拱肋节段对接范围安装临时拉杆锚具，并往下部箱型拱肋节段的预埋套筒灌注uhpc灌浆料；
17.第五步，通过千斤顶张拉拉杆，使下部箱型拱肋节段借助滑轮向上部箱型拱肋靠近，最终实现两个节段的对接；
18.第六步，按照第五步的方法将所有节段对接完成，待到接缝强度达到目标要求后主拱圈的施工完成，拆除临时拉杆锚具，拆除临时支架。
19.本实用新型提供的采用uhpc灌浆料全灌浆套筒的拱桥接缝结构的有益效果是：
20.一、传统的架立临时支架现浇拱肋，工序繁杂，施工时间长，施工质量取决于现场环境条件难以得到保证，采用装配式施工的uhpc灌浆料全灌浆套筒连接能有效简化施工步骤、加快施工速度，同时，施工的质量也得到了极高的保障。
21.二、相较于现浇节段间的湿接缝来实现节段连接的方式，采用uhpc灌浆料全灌浆套筒连接在现场湿作业量更少，钢筋所需的锚固长度更小，所耗费的人力物力成本更低，节段拼接操作简单，易于施工，对施工人员的素质和施工工艺要求较低，更加符合目前所倡导的高效、便捷、环保、节约的施工理念。
22.三、目前常用的套筒连接采用的是压力式灌浆工艺，这种工艺存在一定的缺陷和不足，在灌浆过程中，套筒内部可能会存在空腔和气泡，导致连接处粘结强度不足，同时，套筒处的灌浆质量无法有效地检测和后续修复。本实用新型提出的接缝采用的是重力式灌浆工艺，能有效起到防止漏浆、套筒内部无空腔和气泡、灌浆质量透明可见，更能保证桥梁接缝的安全和可靠性。
23.四、灌浆料相比于传统的普通混凝土，采用的是高强水泥掺入超细石英砂、膨胀剂以及2％体积参量的钢纤维制成的超高性能混凝土，其具有超高强度、高耐久性和良好的抗劈裂性，可进一步提升接缝粘结强度，里面掺入的钢纤维能有效减少裂缝的产生和限制裂缝的发展，使得接缝处有着良好的抗裂性能和高耐久度，同时，超高性能混凝土的早期强度
更高、强度发展速度更快，有利于尽早拆除临时支架，减少对现有交通的干扰和影响。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
25.图1是本实用新型采用uhpc灌浆料全灌浆套筒的拱桥接缝结构纵截面结构示意图；
26.图2是本实用新型采用uhpc灌浆料全灌浆套筒的拱桥接缝结构中上部箱型拱肋节段和下部箱型拱肋节段对接的端面结构示意图；
27.图3是本实用新型采用uhpc灌浆料全灌浆套筒的拱桥接缝结构中上部箱型拱肋节段和下部箱型拱肋节段安装结构示意图，图中上部箱型拱肋节段和下部箱型拱肋节段使用拉杆锚具进行张拉；
28.图4是本实用新型实施例的施工时临时张拉装置在拱肋节段上横断面布置示意图；
29.图5本实用新型实施例的采用uhpc灌浆料全灌浆套筒的拱桥接缝结构施工对接示意图。
30.图中标记如下：
31.1-上部箱型拱肋节段；2-下部箱型拱肋节段；3-uhpc灌浆料；4-拉杆锚具；5-梯形槽口；6-临时支架；7-滑轮；101-外伸预埋钢筋；201-内部预埋钢筋；202-预埋套筒。
具体实施方式
32.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，并使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。
33.在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
34.请参考图1至图5，本实施例的一种采用uhpc灌浆料全灌浆套筒的拱桥接缝结构，该拱桥接缝结构包括上部箱型拱肋节段1和下部箱型拱肋节段2，上部箱型拱肋节段1设置有若干外伸预埋钢筋101，下部箱型拱肋节段2设置有与外伸预埋钢筋101数量相同的内部预埋钢筋201和预埋套筒202，预埋套筒202用于现场灌注uhpc灌浆料3；上部箱型拱肋节段1和下部箱型拱肋节段2上设置有拉杆锚具4的安装位，用于在施工时使用拉杆锚具4将对接后的上部箱型拱肋节段1和下部箱型拱肋节段2拉紧拼接。其中，上部箱型拱肋节段1和下部箱型拱肋节段2的相互对接端面的尺寸相适配，外伸预埋钢筋101与预埋套筒202的数量相等并位置相适配设置。
35.作为优选的实施方式，上部箱型拱肋节段1设置有12-16根外伸预埋钢筋101，外伸预埋钢筋101为直径25mm-32mm的hrb400钢筋，外伸预埋钢筋101伸出上部箱型拱肋节段1端
面的长度为150mm-250mm；下部箱型拱肋节段2设置有12-16根内部预埋钢筋201和12-16个预埋套筒202，内部预埋钢筋201以及预埋套筒202的数量与外伸预埋钢筋101相同，内部预埋钢筋201端头超出预埋套筒202底部100mm-200mm，预埋套筒202长度为250mm-450mm。其中，最优选为设置12根外伸预埋钢筋101，即上部箱型拱肋节段1每一方设置3根外伸预埋钢筋101，以及下部箱型拱肋节段2设置相适配数量的预埋钢筋201和预埋套筒202；也可以根据上部箱型拱肋节段1和下部箱型拱肋节段2受力结构的要求，在上部箱型拱肋节段1上下部位各设置4根外伸预埋钢筋101、在上部箱型拱肋节段1左右部位各设置3根外伸预埋钢筋101，以及下部箱型拱肋节段2上相适应性地设置预埋钢筋201和预埋套筒202。
36.优选地，预埋套筒202壁厚为5mm-10mm，预埋套筒202内径为35mm-55mm，使得外伸预埋钢筋101伸入到预埋套筒202内并灌注uhpc灌浆料3后，外伸预埋钢筋101外周的uhpc灌浆料3厚度达到10mm或者10mm以上。其中，内径大小根据选用的所述外伸预埋钢筋101的直径而定。
37.优选地，上部箱型拱肋节段1和下部箱型拱肋节段2箱筒内部设置有若干道梯形槽口5，梯形槽口5上底宽30mm-40mm、下底宽60mm-80mm、高40mm-50mm。
38.优选地，上部箱型拱肋节段1和下部箱型拱肋节段2的端面为矩形环结构，矩形环结构的长为1200mm-1800mm、矩形环结构的宽为1200mm-1800mm、矩形环结构的环厚为200mm-350mm。
39.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
40.以上结合附图对本实用新型的实施方式作出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本实用新型的保护范围之内。