一種超高性能混凝土的預(yù)制拼裝式拱肋及其制作安裝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超高性能混凝土拱肋及其預(yù)制構(gòu)件制作方法，采用超高性能混凝土制作拱肋預(yù)制構(gòu)件，并將拱肋預(yù)制構(gòu)件拼接成拱肋。拱圈由兩條分離式拱肋組成，拱肋預(yù)制構(gòu)件之間連接采用單階型膠接縫，并在拱肋預(yù)制構(gòu)件一端開設(shè)多個預(yù)留孔，另一端固定有多個大小與所述預(yù)留孔大小匹配的連接桿；吊裝前，拱肋預(yù)制構(gòu)件接口、預(yù)留孔及連接桿均涂抹足夠環(huán)氧樹脂；吊裝時，相鄰的兩個拱肋預(yù)制構(gòu)件中，其中一個拱肋預(yù)制構(gòu)件一端的連接桿插入另一個拱肋預(yù)制構(gòu)件一端的預(yù)留孔內(nèi)。本發(fā)明的方法能保證在較短的時間內(nèi)迅速拼裝拱肋，確保拱肋的施工質(zhì)量和全橋的耐久性。
【專利說明】一種超高性能混凝土的預(yù)制拼裝式拱肋及其制作安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及木工程行業(yè)中的結(jié)構(gòu)工程【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種超高性能混凝土的預(yù)制拼裝式拱肋及其制作與安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]拼裝式肋拱橋與現(xiàn)場澆筑施工工藝相比，具有可規(guī)模化預(yù)制、運輸和安裝方便、施工工期短，平均勞動力消耗量也少一些，且施工質(zhì)量易于保證，對于高強度混凝土更是如此。對于橫跨水庫上的拱橋而言，河流水位長期處于高水位，河水控水不方便，不能長時間截斷河流，而現(xiàn)場澆筑施工工期長，在這種情況下采用現(xiàn)場澆筑進(jìn)行施工對于工期不易控制，而且對于施工質(zhì)量更無法保證。
[0003]聞性能混凝土尤其是超聞性能混凝土是一種具有超聞強度、聞朝性、聞耐久性、聞環(huán)保性的新型水泥基復(fù)合材料。一般地，超高性能混凝土也稱為活性粉末混凝土 ReactivePowder Concrete (RPC),結(jié)構(gòu)中使用活性粉末混凝土能減少構(gòu)件尺寸,有效減輕結(jié)構(gòu)和橋墩自重，節(jié)約材料用量。研究發(fā)現(xiàn):活性粉末混凝土超低的孔隙率及致密的結(jié)構(gòu)不僅大大提高了其強度和韌性，同時也可提高其抗?jié)B透能力，從而有效地阻止環(huán)境介質(zhì)的侵蝕，提高其耐久性，使其具有優(yōu)異的抗凍性、抗碳化性、抗氯離子滲透性、耐水性、耐齒水腐蝕能力、較強的抗液氮凍融能力、良好的耐磨性能等。這對于長期處于水面以下的肋拱拱腳的耐腐蝕性非常有利。
[0004]目前還沒有使用超高性能混凝土制作拼裝式肋拱橋的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種超高性能混凝土的預(yù)制拼裝式拱肋及其制作與安裝方法，能在較短的時間內(nèi)迅速預(yù)制拼裝拱肋，并確保拱肋的施工質(zhì)量和全橋的耐久性。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種拱肋，該拱肋由多段拱肋預(yù)制構(gòu)件依次連接而成，所述拱肋預(yù)制構(gòu)件由鋼筋和超高性能混凝土材料制成，所述拱肋預(yù)制構(gòu)件一端開設(shè)有多個預(yù)留孔，所述拱肋預(yù)制構(gòu)件另一端固定有多個大小與所述預(yù)留孔大小匹配連接桿；相鄰的兩個拱肋預(yù)制構(gòu)件中，其中一個拱肋預(yù)制構(gòu)件一端的連接桿插入另一個拱肋預(yù)制構(gòu)件一端的預(yù)留孔內(nèi)；所述超高性能混凝土由水泥、硅灰、磨細(xì)粉煤灰、石英砂、高效減水劑、水和鋼纖維配制而成，水膠質(zhì)量比取0.16?0.22，砂灰質(zhì)量比取0.8?
2.0，水泥:硅灰:磨細(xì)粉煤灰:石英砂:高效減水劑:水:鋼纖維的質(zhì)量比為=1:0.25:0.25:
1.2:0.04:0.3:0.02。
[0007]所述拱肋預(yù)制構(gòu)件兩端均設(shè)有連接臺階。
[0008]本發(fā)明還提供了一種拱肋預(yù)制構(gòu)件制作方法，其特征在于，該方法為:
I)將地表整平，在地表上鋪填20cm厚沙礫墊層，在砂礫墊層上均勻鋪設(shè)墊木并保持所述墊木上表面水平，在墊木上設(shè)置多個模架，所述模架包括底模和側(cè)模，所述底模固定在墊木上，所述底模長度、寬度、形狀均與拱肋長度、寬度、形狀匹配；所述底模的兩條較長側(cè)邊上均固定有豎直設(shè)置的側(cè)模；將綁扎好的鋼筋固定在模架中，在模架兩端安裝預(yù)埋件，其中一端的預(yù)埋件上設(shè)有預(yù)留孔，另外一端的預(yù)埋件上固定有與所述預(yù)留孔大小匹配的連接桿；
2)將水泥、硅粉、磨細(xì)粉煤灰、石英砂倒入攪拌機(jī)中，干拌，之后加入水，攪拌，加入高效減水劑，繼續(xù)攪拌，最后加入鋼纖維，再攪拌，然后將拌合物倒入模架內(nèi)，經(jīng)高頻振動器振搗密實后成型，得到多個拱肋預(yù)制構(gòu)件，將所述多個拱肋預(yù)制構(gòu)件放入水箱中，在80?100°C熱水環(huán)境下靜置養(yǎng)護(hù)4天；其中，水膠質(zhì)量比取0.16?0.22，砂灰質(zhì)量比取0.8?
2.0，水泥:硅灰:磨細(xì)粉煤灰:石英砂:高效減水劑:水:鋼纖維的質(zhì)量比為1:0.25:0.25:
1.2:0.04:0.3:0.02。
[0009]本發(fā)明中，水泥采用525#硅酸鹽水泥；硅灰選用級配范圍在0.1?Imm的灰白色細(xì)料硅粉；磨細(xì)粉煤灰平均粒徑為5.8 ;石英砂平均粒徑為250 粒徑范圍在150?600 之間；高效減水劑使用減水率大于30%的高效減水劑；鋼纖維直徑為0.2_、長度為12mm。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為:本發(fā)明采用超高性能混凝土制作拱肋，極大地改善了長期處于水面以下的肋拱拱腳的耐腐蝕性；采用超高性能混凝土減小了拱橋上部結(jié)構(gòu)的自重，上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平推力也變小，為抵消水平推力而設(shè)置的橋墩等下部結(jié)構(gòu)工程量也相應(yīng)減小，從而減小了由于采用超高性能混凝土而增加的工程造價。并且，由于采用本發(fā)明方法拼裝的肋拱橋上部結(jié)構(gòu)較輕，故此種橋型對地質(zhì)條件的要求也相應(yīng)降低，擴(kuò)大了拱橋的適用范圍；本發(fā)明的方法能保證在較短的時間內(nèi)迅速拼裝拱肋，確保拱肋的施工質(zhì)量和全橋的耐久性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明一實施例拱肋安裝示意圖；
圖2為本發(fā)明一實施例拱肋預(yù)制構(gòu)件模架示意圖；
圖3為本發(fā)明一實施例拱肋接口截面圖；
圖4為帶預(yù)留孔的預(yù)埋件示意圖；
圖5為帶連接桿的預(yù)埋件示意圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示，肋拱橋包括橋墩1、拱肋。橋墩I采用普通混凝土，拱肋采用超高性能混凝土，圖中拱圈由兩條分離式拱肋組成。采用纜索吊裝拼裝拱肋。在兩橋墩上均架設(shè)一定高度的塔架3，主索4錨固在相應(yīng)橋墩I上。在吊裝拱肋預(yù)制構(gòu)件2之前，先將構(gòu)件混凝土表面污跡、雜物清理干凈，在拱肋預(yù)制構(gòu)件2接口和預(yù)留孔10中涂抹環(huán)氧樹脂膠，然后再依次對拱肋預(yù)制構(gòu)件2進(jìn)行對稱吊裝就位。
[0013]本發(fā)明方法包括以下步驟:
①混凝土配合比設(shè)計。水膠比取0.16?0.22，砂灰比取0.8?2.0，采用配比水泥:硅灰:磨細(xì)粉煤灰:石央砂:聞效減水劑:水:鋼纖維=1:0.25:0.25: 1.2:0.04:0.3:0.02 (質(zhì)量配比)進(jìn)行超高性能混凝土配制。其中，水泥采用525#普通硅酸鹽水泥；硅灰選用級配范圍在0.1~1mm的灰白色細(xì)料硅粉；磨細(xì)粉煤灰平均粒徑為5.8 ;石英砂平均粒徑為250用.，粒徑范圍限制在150~600 之間；高效減水劑使用減水率大于30%的高效減水劑；水為一般自來水；鋼纖維直徑0.2mm、長度為12mm。
[0014]②如圖2所示，將地表清凈、整平，在其上鋪填一層20cm砂礫墊層，在墊層上均勻鋪滿墊木保持水平，將底模吊入墊木6上進(jìn)行定位，按拱肋線形定位并安裝側(cè)模7保持豎直，底模和側(cè)模7，固定后，將綁扎好的鋼筋骨架吊入模架中，在模架兩端安裝預(yù)埋構(gòu)件，其中一端的預(yù)埋構(gòu)件上開設(shè)預(yù)留孔10，另一端的預(yù)埋構(gòu)件上設(shè)有大小與預(yù)留孔10匹配的連接桿9，預(yù)留孔和連接桿如圖4和圖5所示，其中預(yù)埋構(gòu)件采用？?22螺紋鋼筋，立模后澆筑第一、第二節(jié)段拱肋，澆筑好并養(yǎng)護(hù)到指定強度之后，將第二節(jié)段放到第一節(jié)段位置，以第二節(jié)段為端模板，立第三節(jié)端模板，澆筑，之后依次澆筑后續(xù)節(jié)段拱肋。
[0015]③攪拌成型的順序如下:首先將水泥、硅粉、磨細(xì)粉煤灰、石英砂倒入攪拌機(jī)中，干拌，之后加入水，攪拌，加入高效減水劑，繼續(xù)攪拌，最后加入鋼纖維，再攪拌，然后將拌合物倒入預(yù)制試模中，經(jīng)高頻振動器振搗密實后成型，將拱肋預(yù)制構(gòu)件2放入水箱中，在80~100°C熱水環(huán)境下養(yǎng)護(hù)4天。
[0016]④拱肋預(yù)制好后，在兩橋墩上均架設(shè)一定高度的塔架3，每岸各設(shè)一臺起重卷揚機(jī)和一臺牽引卷揚機(jī)，主索4錨固在相應(yīng)橋墩I上。
[0017]⑤參照圖3所示，在吊裝拱肋預(yù)制構(gòu)件2之前，先將構(gòu)件混凝土表面污跡、雜物清理干凈，在拱肋預(yù)制構(gòu)件2接口和預(yù)留孔10中涂抹環(huán)氧樹脂膠，然后再依次對拱肋預(yù)制構(gòu)件2進(jìn)行對稱吊裝就位。起吊過程中，當(dāng)起吊的拱肋預(yù)制構(gòu)件2靠近橋墩I或前一相鄰預(yù)制構(gòu)件時需減緩起吊速度，使連接桿9先對準(zhǔn)預(yù)留孔10，之后再慢慢推進(jìn)，直至連接桿9完全插入預(yù)留孔中10且預(yù)制構(gòu)件接口契合完好。其中環(huán)氧樹脂膠組分中粘結(jié)劑選用牌號為6101的環(huán)氧樹脂。通過水準(zhǔn)儀觀察頂端標(biāo)高，直至預(yù)制構(gòu)件達(dá)到設(shè)計位置。
[0018]⑥拱肋預(yù)制構(gòu)件2達(dá)到設(shè)計位置后，用扣索5對就位好的拱肋進(jìn)行固定，等待環(huán)氧樹脂凝固，拱肋安裝完畢。
[0019]拱肋預(yù)制構(gòu)件2兩端設(shè)有連接臺階11，方便相鄰的拱肋預(yù)制構(gòu)件更好地連接固定。
【權(quán)利要求】
1.一種拱肋，其特征在于，該拱肋由多段拱肋預(yù)制構(gòu)件依次連接而成，所述拱肋預(yù)制構(gòu)件由鋼筋和超高性能混凝土材料制成，所述拱肋預(yù)制構(gòu)件一端開設(shè)有多個預(yù)留孔(10)，所述拱肋預(yù)制構(gòu)件另一端固定有多個大小與所述預(yù)留孔(10)大小匹配連接桿(9);相鄰的兩個拱肋預(yù)制構(gòu)件中，其中一個拱肋預(yù)制構(gòu)件一端的連接桿(9)插入另一個拱肋預(yù)制構(gòu)件一端的預(yù)留孔(10)內(nèi)；所述超高性能混凝土由水泥、硅灰、磨細(xì)粉煤灰、石英砂、高效減水劑、水和鋼纖維配制而成，當(dāng)水膠質(zhì)量比取0.16~0.22，砂灰質(zhì)量比取0.8~2.0時，水泥:硅灰:磨細(xì)粉煤灰:石英砂:高效減水劑:水:鋼纖維的質(zhì)量比為=1:0.25:0.25:1.2:0.04:0.3:0.02。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拱肋，其特征在于，所述拱肋預(yù)制構(gòu)件兩端均設(shè)有連接臺階(11)。
3.一種拱肋預(yù)制構(gòu)件制作方法，其特征在于，該方法為: 1)將地表整平，在地表上鋪填20cm厚砂礫墊層，在砂礫墊層上均勻鋪設(shè)墊木(6)并保持所述墊木(6 )上表面水平，在墊木(6 )上設(shè)置多個模架，所述模架包括底模和側(cè)模(7 )，所述底模固定在墊木(6)上，所述底模長度、寬度、形狀均與拱肋長度、寬度、形狀匹配；所述底模的兩條較長側(cè)邊上均固定有豎直設(shè)置的側(cè)模(7);將綁扎好的鋼筋固定在模架中，在模架兩端安裝預(yù)埋件，其中一端的預(yù)埋件上設(shè)有預(yù)留孔(10)，另外一端的預(yù)埋件上固定有與所述預(yù)留孔大小匹配的連接桿(9)； 2)將水泥、硅粉、磨細(xì)粉煤灰、石英砂倒入攪拌機(jī)中，干拌，之后加入水，攪拌，加入高效減水劑，繼續(xù)攪拌，最后加入鋼纖維，再攪拌，然后將拌合物倒入模架內(nèi)，經(jīng)高頻振動器振搗密實后成型，得到多個拱肋預(yù)制構(gòu)件，將所述多個拱肋預(yù)制構(gòu)件放入水箱中，在80~100°C熱水環(huán)境下養(yǎng)護(hù)4天；其中，水膠質(zhì)量比取0.16~0.22，砂灰質(zhì)量比取0.8~2.0，水泥:硅灰:磨細(xì)粉煤灰:石英砂:高效減水劑:水:鋼纖維的質(zhì)量比為1:0.25:0.25:1.2:0.04:0.3:0.02。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用超高性能混凝土預(yù)制拼裝肋拱橋的方法，其特征在于，水泥采用525#硅酸鹽水泥；硅灰選用級配范圍在0.1~1_的灰白色細(xì)料硅粉；磨細(xì)粉煤灰平均粒徑為5.8 ;石英砂平均粒徑為250 粒徑范圍在150~600 /--之間；高效減水劑使用減水率大于30%的高效減水劑；鋼纖維直徑為0.2_、長度為12_。
5.一種采用超高性能混凝土預(yù)制拱肋的安裝方法，其特征在于，該方法為: 1)在兩個橋墩(I)上各架設(shè)一個塔架(3)，將主索(4)兩端分別錨固在所述兩個橋墩(I)上； 2)在拱肋預(yù)制構(gòu)件一端的預(yù)留孔中涂抹環(huán)氧樹脂膠，并將拱肋預(yù)制構(gòu)件吊裝到主索(4)下方，起吊過程中，當(dāng)起吊的預(yù)制構(gòu)件靠近橋墩或前一相鄰預(yù)制構(gòu)件時，減緩起吊速度，使連接桿(9)先對準(zhǔn)預(yù)留孔(10)，之后再將連接桿(9)推進(jìn)預(yù)留孔(10)內(nèi)，直至連接桿(9)完全插入預(yù)留孔(10)中且預(yù)制構(gòu)件接口契合完好；其中兩個橋墩(I)分別與一個拱肋預(yù)制構(gòu)件一端固定連接；相鄰的兩個拱肋預(yù)制構(gòu)件中，其中一個拱肋預(yù)制構(gòu)件一端的連接桿(9)插入另一個拱肋預(yù)制構(gòu)件一 端的預(yù)留孔(10)中；若干個拱肋預(yù)制構(gòu)件連接最終形成拱肋。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用超高性能混凝土預(yù)制拼裝肋拱橋的方法，其特征在于，所述步驟3)中，環(huán)氧樹脂膠膠選用牌號為6101的環(huán)氧樹脂。
【文檔編號】E01D4/00GK103898831SQ201410139716
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】蔣田勇, 田仲初, 陳福煥 申請人:長沙理工大學(xué)