本發(fā)明屬于混凝土箱梁技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種UHPC組合箱梁。

背景技術(shù)：

UHPC是一種超高強(qiáng)高性能混凝土，相對(duì)于普通高強(qiáng)混凝土來(lái)說(shuō)，UHPC具有更好的延性，更高的抗拉強(qiáng)度和極高的極限抗壓強(qiáng)度，因?yàn)槠胀ㄉ唐坊炷磷冃文芰蛷?qiáng)度的限制，高強(qiáng)鋼筋不能在鋼筋混凝土構(gòu)件中充分地發(fā)揮作用，這在一定程度上影響了混凝土梁橋的跨越能力以及混凝土橋梁中的梁高。目前，UHPC價(jià)格相對(duì)較高，使用全截面UHPC箱梁并不經(jīng)濟(jì)。

箱梁作為一種常用的截面形式，傳統(tǒng)的鋼混組合箱梁的連接易發(fā)生破壞，并且鋼板和混凝土不能很好地協(xié)同工作。本發(fā)明中UHPC組合箱梁只需要材料自身的粘結(jié)性就可以保證可靠的連接并且連接處不易破壞，耐久性好。此外UHPC具有超高極限拉應(yīng)變，底板UHPC與其內(nèi)的普通鋼筋可以全程協(xié)同工作，保證鋼筋屈服前UHPC也僅有不可見(jiàn)的微裂紋，與傳統(tǒng)混凝土開裂即退出工作產(chǎn)生巨大差異，將是一種全新的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)理念。傳統(tǒng)的混凝土箱梁，在計(jì)算抗彎承載力時(shí)不計(jì)入受拉區(qū)混凝土的抗拉作用。本發(fā)明中，在計(jì)算抗彎承載力時(shí)必須考慮受拉區(qū)UHPC的抗拉貢獻(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，現(xiàn)提供一種UHPC組合箱梁，對(duì)箱梁截面進(jìn)行合理地修改和優(yōu)化，通過(guò)將構(gòu)件制成UHPC組合構(gòu)件，使其兼具優(yōu)異的工作性能和經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算表明UHPC底板組成的組合箱梁抗彎極限承載力約為普通C60混凝土箱梁的2倍左右。同時(shí)使用高強(qiáng)鋼筋可以降低用鋼量，達(dá)到節(jié)約環(huán)保的作用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是：提供一種UHPC組合箱梁，包括由普通混凝土多面圍合的箱梁本體，所述箱梁本體的至少一面承載面為UHPC混凝土。

優(yōu)選地，所述箱梁本體包括普通混凝土材質(zhì)的頂板、腹板以及UHPC混凝土材質(zhì)的底板，所述底板與所述腹板粘結(jié)連接。各個(gè)構(gòu)件的連接無(wú)需設(shè)置連接裝置或使用剪力釘，不需要特殊處理。

優(yōu)選地，所述底板內(nèi)設(shè)置高強(qiáng)抗彎鋼筋。

優(yōu)選地，圍繞所述箱梁本體的橫截面穿設(shè)有抗剪箍筋。

優(yōu)選的，除底板外設(shè)置高強(qiáng)抗彎鋼筋外，頂板鋼筋、分布鋼筋、箍筋依然采用普通鋼筋。

優(yōu)選地，所述高強(qiáng)抗彎鋼筋具有多個(gè)且分別設(shè)置于所述底板以及所述頂板與所述腹板的交接處，所述抗剪箍筋圍繞緊箍于多個(gè)所述高強(qiáng)抗彎鋼筋上。

優(yōu)選地，所述底板與所述腹板連接的兩端部分別向所述腹板所在板面內(nèi)延伸進(jìn)而形成底板轉(zhuǎn)角。

優(yōu)選地，處于所述底板轉(zhuǎn)角內(nèi)的所述抗剪箍筋加密。

優(yōu)選地，所述UHPC混凝土材質(zhì)的底板含有水泥600-1200kg、礦物摻合料50-200kg、細(xì)骨料800-1200kg、鋼纖維78-300kg、減水劑(固含量)3-15kg、消泡劑0.6-5kg、膨脹劑60-129kg、水100-250kg。

優(yōu)選地，所述礦物摻合料包含有活性SiO₂質(zhì)量百分比為48％至77％、CaO質(zhì)量百分比為0.1％至40％、SO₃質(zhì)量百分比為0.4％至28％、Al2O₃質(zhì)量百分比為0.2％至7％；所述礦物摻和料的平均粒徑為0.1μm至8.0μm，礦物摻和料為水泥質(zhì)量的10％至40％。

優(yōu)選地，所述減水劑為包含木質(zhì)素減水劑、萘系高效減水劑、氨基磺酸鹽高效減水劑或聚羧酸高性能減水劑中一種或至少兩種的混合減水劑，所述減水劑的固含量質(zhì)量為水泥和礦物摻和料質(zhì)量和的0.1％至2.0％；所述消泡劑為包含非離子表面活性劑、有機(jī)硅消泡劑和聚合物消泡劑中一種或至少兩種的混合消泡劑，所述消泡劑用量為水泥和礦物摻和料質(zhì)量和的0.01％至2％。

本發(fā)明UHPC組合箱梁的有益效果包括：

1、所述箱梁中混凝土材質(zhì)的底板澆筑時(shí)有自流平、自密實(shí)的特點(diǎn)，不需要人為刮抹，節(jié)省了人工。UHPC組合箱梁只需常溫養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間短，施工方便；

2、所述底板具有較高的抗拉強(qiáng)度，組合箱梁的工作性能大大提高，和常規(guī)的混凝土箱梁相比具有更大的抗彎承載力。計(jì)算抗彎承載力時(shí)需要計(jì)入受拉區(qū)UHPC的抗拉作用，并適合高強(qiáng)抗彎鋼筋的使用，而傳統(tǒng)混凝土箱梁不建議采用高強(qiáng)鋼筋；

3、此種組合截面，實(shí)驗(yàn)與計(jì)算結(jié)果可知其抗彎極限承載力大約是普通C60混凝土材料箱梁的2倍。在大幅提高抗彎承載力的同時(shí)，也可提高抗剪承載力，原因是：一方面UHPC底板可以增大混凝土的受壓區(qū)從而增強(qiáng)原普通混凝土剪壓區(qū)的抗剪能力，另一方面UHPC還具有超高的抗剪強(qiáng)度(試驗(yàn)證明抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值22MPa)，自身也可以提高抗剪能力；

4、與普通混凝土箱梁不同，由于UHPC的超高極限拉應(yīng)變，底板UHPC與其內(nèi)的普通鋼筋可以全程協(xié)同工作，保證鋼筋屈服前UHPC也僅有不可見(jiàn)的微裂紋，與傳統(tǒng)混凝土開裂即退出工作產(chǎn)生巨大差異，將是一種全新的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)理念；

5、在組合箱梁中，各個(gè)構(gòu)件的連接無(wú)需設(shè)置連接裝置或使用剪力釘，不需要特殊處理，靠材料的自身粘結(jié)性就可以提供可靠的連接。減少了連接處發(fā)生問(wèn)題的可能。并且減少了制作的工序，縮短了時(shí)間；

6、此種組合箱梁，底板UHPC耐久性好，防水性好，布置于箱梁的底板，可以更好地防止外界腐蝕條件的侵入，保證箱梁更好的耐久性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明UHPC組合箱梁中第一實(shí)施例的截面剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明UHPC組合箱梁中第二實(shí)施例的截面剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步加以說(shuō)明。

實(shí)施例一：

如圖1所示，本發(fā)明首先提供了一種UHPC組合箱梁，包括由普通混凝土多面圍合的箱梁本體，所述箱梁本體的至少一面承載面3為UHPC混凝土。

具體地，所述箱梁本體包括普通混凝土材質(zhì)的頂板1、腹板2以及UHPC混凝土材質(zhì)的底板3，所述底板3與所述腹板2粘結(jié)連接。

較為優(yōu)選地，所述底板3內(nèi)設(shè)置有高強(qiáng)抗彎鋼筋5。圍繞所述箱梁本體的橫截面設(shè)置有抗剪箍筋4。所述高強(qiáng)抗彎鋼筋5具有多個(gè)且分別設(shè)置于所述底板3以及所述頂板1與所述腹板2的交接處，所述抗剪箍筋4圍繞緊箍于多個(gè)所述高強(qiáng)抗彎鋼筋5上。

在具有上述結(jié)構(gòu)特征后，本發(fā)明可按以下過(guò)程實(shí)施：

現(xiàn)場(chǎng)澆筑或預(yù)制普通混凝土材質(zhì)的頂板1，普通混凝土材質(zhì)的腹板2和UHPC材質(zhì)的底板3，其中包含彎剪部位配置的抗剪箍筋4和底板內(nèi)沿箱梁長(zhǎng)度方向均勻間隔配置的多根高強(qiáng)抗彎鋼筋5。

在現(xiàn)場(chǎng)先進(jìn)行箍筋4和高強(qiáng)鋼筋5的鋼筋籠骨架的設(shè)置，由于成型后的超高強(qiáng)混凝土UHPC底板3具有較高的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)具有大于普通鋼筋的極限拉應(yīng)變，可以與鋼筋全程協(xié)同工作，因此適合配置高強(qiáng)鋼筋5。之后，進(jìn)行UHPC材質(zhì)的底板3的澆筑，澆筑時(shí)底板模板內(nèi)混凝土具有自流平的特點(diǎn)無(wú)需人工抹刮。組合箱梁的連接處一般會(huì)發(fā)生耐久性病害，并且需要設(shè)置剪力件進(jìn)行連接。相比于鋼-混組合箱梁，本發(fā)明中組合箱梁構(gòu)造簡(jiǎn)單與普通混凝土箱梁類似，連接處靠材料自身的粘結(jié)力就能保證足夠的連接，不需要進(jìn)行特別處理。在底板澆筑完成后，進(jìn)行腹板2的澆筑，腹板2和底板3的連接不需要特殊處理，按照常規(guī)混凝土連接處理即可，材料自身的粘結(jié)性就可以保證可靠的連接。本發(fā)明中的組合箱梁連接和構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工人員無(wú)需特殊培訓(xùn)即可施工操作，并且相比于普通混凝土箱梁，大大幅提高抗彎性能和抗剪性能。

設(shè)置的抗剪箍筋除了具有抗剪的功能，進(jìn)一步加強(qiáng)組合箱梁各個(gè)構(gòu)件之間的連接。

實(shí)施例二：

在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例做了進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。具體地，在現(xiàn)場(chǎng)先進(jìn)行底板3中的箍筋4和高強(qiáng)鋼筋5的鋼筋籠骨架的設(shè)置，由于成型后的超高強(qiáng)混凝土UHPC底板具有一定的抗拉強(qiáng)度，高強(qiáng)鋼筋5的用量可適當(dāng)?shù)臏p少。然后進(jìn)行UHPC材質(zhì)的底板3的澆筑，澆筑時(shí)延伸至腹板2處一小段長(zhǎng)度，并將延伸段中的鋼筋與腹板2中的鋼筋進(jìn)行搭接，底板模板內(nèi)混凝土具有自流平的特點(diǎn)無(wú)需人工抹刮。底板澆筑完成后，進(jìn)行腹板2的澆筑，腹板2和底板3的連接斷面處的模板不需重新制作，直接利用底板3延伸處的端面作為模板即可，連接處的箍筋4進(jìn)行加密以確保連接的可靠，除此之外不需要特殊處理，按照常規(guī)混凝土連接處理即可，材料自身的粘結(jié)性就可以保證可靠的連接。由于還設(shè)置了箍筋，進(jìn)一步加強(qiáng)了頂板1，腹板2和底板3的連接，所以無(wú)需設(shè)置剪力釘?shù)冗B接件。正常使用階段，頂板1，腹板2和底板3的連接處不需要進(jìn)行特別處理。

同時(shí)，本實(shí)施例也在材料組分配比上做了細(xì)化改進(jìn)。具體地，每立方米的UHPC混凝土包含：水泥600-1200kg，礦物摻合料50-200kg，細(xì)骨料800-1200kg，鋼纖維78-300kg，減水劑(固含量)3-15kg，消泡劑0.6-5kg，膨脹劑60-129kg，水100-250kg。所述水泥為強(qiáng)度等級(jí)42.5及以上的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。所述細(xì)骨料的粒徑不大于5mm，粒徑在1mm及其以下的細(xì)骨料占細(xì)骨料總質(zhì)量的42-100％；所述細(xì)骨料為石英砂、河砂、海砂、石灰石骨料、高爐礦渣細(xì)骨料、銅礦渣細(xì)骨料和電氣爐酸化礦渣細(xì)骨料中的一種至少兩種的混合。所述礦物摻合料包含：活性SiO₂質(zhì)量百分比為48-77％，CaO質(zhì)量百分比為0.1-40％，SO₃質(zhì)量百分比為0.4-28％，Al₂O₃質(zhì)量百分比為0.2-7％；所述礦物摻和料的平均粒徑為0.1-8.0μm，礦物摻和料為水泥質(zhì)量的10-40％。所述的鋼纖維長(zhǎng)度為6-25mm，直徑為0.1-0.3mm，體積摻量范圍為1％-3％。所述減水劑為包含木質(zhì)素減水劑、萘系高效減水劑、氨基磺酸鹽高效減水劑或聚羧酸高性能減水劑中的一種或至少兩種的混合；所述減水劑的固含量質(zhì)量為水泥和礦物摻和料質(zhì)量和的0.1-2.0％。所述消泡劑為包含非離子表面活性劑、有機(jī)硅消泡劑和聚合物消泡劑中的一種或至少兩種的混合；所述消泡劑的用量為水泥和礦物摻和料質(zhì)量和的0.01-2％。所述膨脹劑為包含氧化鈣、氧化鎂類膨脹劑的任意一種或兩種材料的混合物。

完成上述實(shí)施過(guò)程后，應(yīng)能體現(xiàn)出本發(fā)明的以下特點(diǎn)：

1)目前UHPC價(jià)格相對(duì)較高，使用全截面UHPC箱梁并不經(jīng)濟(jì)。所以本發(fā)明創(chuàng)新之處的是將普通混凝土和UHPC相結(jié)合，在獲得更好的性能的同時(shí)保證具有足夠的經(jīng)濟(jì)性。

2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算表明UHPC底板組成的組合箱梁抗彎極限承載力約為普通C60混凝土箱梁的2倍左右。超高強(qiáng)混凝土(UHPC)澆筑的底板3具有較高的抗拉強(qiáng)度，強(qiáng)度在10MPa以上。在計(jì)算抗彎承載力時(shí)需要考慮底板混凝土的抗拉作用，因此組合箱梁的工作性能大大提高，結(jié)合高強(qiáng)鋼筋的使用，可提高抗剪承載力。

3)同時(shí)使用高強(qiáng)鋼筋可以降低用鋼量，達(dá)到節(jié)約環(huán)保的作用。

4)在現(xiàn)場(chǎng)澆筑過(guò)程中，超高強(qiáng)混凝土(UHPC)具有自流平的特點(diǎn)，倒入模板后，這種物質(zhì)可根據(jù)模板的高低不平順勢(shì)流動(dòng)，在模板內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)找平，整個(gè)過(guò)程不依賴人工抹刮。

5)本專利所用超高性能混凝土(UHPC)只需常溫養(yǎng)護(hù)，避免了傳統(tǒng)UHPC需要的高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)，適合于現(xiàn)場(chǎng)澆筑，且能滿足強(qiáng)度以及收縮徐變要求。且能夠?qū)崿F(xiàn)早強(qiáng)(2小時(shí)30MPa)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間短，施工方便。

6)所述組合箱梁的頂板，腹板和底板均為混凝土材料，利用自身的粘結(jié)性就可以構(gòu)成可靠的連接，并且相同性質(zhì)的材料可以很好地解決組合梁中常見(jiàn)的連接性問(wèn)題。連接處不設(shè)置剪力釘?shù)瘸Ｒ?guī)連接件，連接處不易發(fā)生破壞。

7)UHPC的超高極限拉應(yīng)變(>4000微應(yīng)變，>鋼筋屈服應(yīng)變)，底板UHPC與其內(nèi)的普通鋼筋可以全程協(xié)同工作，保證鋼筋屈服前UHPC也僅有不可見(jiàn)的微裂紋，與傳統(tǒng)混凝土開裂即退出工作產(chǎn)生巨大差異，將是一種全新的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)理念。

8)底板UHPC耐久性好，防水性好，布置于箱梁的底板，可以更好地防止外界腐蝕條件的侵入，保證箱梁更好的耐久性。

上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。