一种预制UHPC预应力锚固齿块

一种预制uhpc预应力锚固齿块
技术领域
1.本实用新型涉及一种用于大跨度箱梁桥的预应力锚固齿块，具体涉及一种预制uhpc预应力锚固齿块，属于桥梁工程技术领域。

背景技术：

2.目前在大跨度预应力混凝土连续箱梁桥或连续刚构桥中，通常采用后张法张拉预应力钢束，由于受限于箱梁构造，部分预应力钢束两端分别锚固在箱梁齿块处，因此箱梁齿块常因承受较大的预应力预压作用而受力较为复杂，易产生应力集中现象，致使箱梁在齿块处及与其连接的箱梁顶底板附近极易产生混凝土开裂，裂缝的产生和延展不仅影响箱梁的外观质量，同时还影响结构的耐久性，甚至箱梁长期使用的安全性。
3.因此亟需研究一种新型的预应力锚固齿块，以期解决或改善箱梁锚固齿块局部的开裂问题。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的是：克服现有技术中存在的不足，提供一种预制uhpc预应力锚固齿块，通过设置uhpc预制外壳，对内部受压混凝土形成一种更强的套箍效应，提高内部普通混凝土抗压性能，继而减少齿块内部和外表面裂缝的产生；同时通过uhpc预制外壳与箱梁之间的局部连接加强构造也可减少齿块与箱梁连接部位附近裂缝的产生，从而解决或减少箱梁锚固齿块局部的开裂问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种预制uhpc预应力锚固齿块，由设置在预应力钢束管道外侧并与箱梁连接的uhpc预制外壳、设置在uhpc预制外壳内的普通钢筋网和外伸钢筋骨架，以及浇筑在uhpc预制外壳内与箱梁腹板和顶板之间的普通混凝土组成；
6.所述普通钢筋网包括由竖直平面内的纵向普通钢筋与竖向顶板锚固钢筋组成的竖向平面钢筋网和水平面内的纵向普通钢筋与横向腹板锚固钢筋组成的水平向平面钢筋网；垂直于所述竖向平面钢筋网和水平向平面钢筋网的方向上分别绑扎连接有水平横向普通钢筋和齿块内竖向普通钢筋、齿块与箱梁内竖向普通钢筋，多根均布的水平横向普通钢筋和齿块内竖向普通钢筋与纵向普通钢筋之间组成齿块空间内的外伸钢筋骨架；
7.所述uhpc预制外壳的水平向和竖向两端分别通过向外延伸的横向腹板锚固钢筋和竖向顶板锚固钢筋与箱梁腹板和顶板内的箱梁内普通钢筋绑扎连接；所述uhpc预制外壳内与箱梁腹板和顶板之间浇筑所述普通混凝土。
8.所述uhpc预制外壳的水平向和竖向两端头均深入箱梁内部，uhpc预制外壳深入箱梁内部的深度小于所述箱梁内普通钢筋保护层的厚度。
9.所述uhpc预制外壳深入箱梁部分的外表面设置有多个均布且带有凸台的接头剪力键，通过接头剪力键与箱梁咬合连接。
10.位于所述uhpc预制外壳水平向和竖向两端头位置处的横向腹板锚固钢筋和竖向
顶板锚固钢筋与箱梁内普通钢筋之间均通过角钢焊接固定。
11.所述角钢在齿块范围内通长设置，且角钢设置在向外延伸的横向腹板锚固钢筋和竖向顶板锚固钢筋与箱梁的主梁钢筋第一相交位置处。
12.所述水平横向普通钢筋和齿块内竖向普通钢筋由uhpc预制外壳的平面内部延伸至外部设置，并分别深入箱梁的腹板和顶板内，与箱梁内普通钢筋绑扎连接。
13.所述预应力钢束管道贯穿连接在所述外伸钢筋骨架和箱梁的主梁钢筋内，且所述预应力钢束管道中的预应力钢束在所述uhpc预制外壳的外端面上通过浇筑封锚混凝土锚固。
14.所述uhpc预制外壳由超高性能混凝土浇筑、工厂预制生产成型，所述外伸钢筋骨架由工厂预制生产成型。
15.本实用新型的有益效果是：
16.1）本实用新型的预应力锚固齿块外设置uhpc预制外壳，能够充分利用uhpc超高的抗拉压力学特性，一方面可减少齿块外表面裂缝的产生，另一方面在预应力的预压作用下，使预应力锚固区附近的普通混凝土处于三轴受压状态，在内部受压普通混凝土外环形成一种更强的套箍效应，以提高内部普通混凝土抗压性能，可降低锚下混凝土劈裂效应和预应力钢束转向区径向力效应，继而减少内部混凝土在拉应力作用下的开裂。
17.2）本实用新型的uhpc预制外壳通过设置接触面局部凸台构造、角钢等措施以增强与箱梁的连接，可有效缓解齿块与箱梁连接部位的应力集中现象，如齿块端面根部凹角区的拉应力集中、预应力钢束转向区域拉应力集中等，继而可减少这些区域混凝土裂缝的产生和发展，从而减少箱梁锚固齿块局部的开裂问题。
18.3）本实用新型的uhpc预制外壳及其连接钢筋笼可在工厂预制加工，随后运送到施工现场，将部分钢筋接长，与锚固钢筋一起均与箱梁的主梁钢筋骨架绑扎，焊接角钢后随即完成安装，施工方便快捷，施工效率较高。
19.4）本实用新型的uhpc预制外壳涉及混凝土立方量相对较少，总体造价没有明显提高，但uhpc预制外壳能作为齿块混凝土浇筑施工的临时模板，可节省齿块施工期模板数量，从而降低施工成本费用和劳动力需求。
附图说明
20.图1为本实用新型的局部横截面结构示意图；
21.图2为本实用新型的局部侧立面结构示意图；
22.图3为本实用新型的局部横截面钢筋布置图；
23.图4为图3中uhpc预制外壳及横截面配筋布置图；
24.图5为本实用新型的局部侧立面钢筋布置图。
25.图中，1-箱梁，2-uhpc预制外壳，3-预应力钢束管道，4-普通混凝土，5-接头剪力键，6-箱梁内普通钢筋，7-横向腹板锚固钢筋，8-水平横向普通钢筋，9-纵向普通钢筋，10-齿块内竖向普通钢筋，11-竖向顶板锚固钢筋，12-角钢，13-齿块与箱梁内竖向普通钢筋，14-外伸钢筋骨架，15-封锚混凝土。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的解释说明。
27.实施例：如图1-5所示，本实用新型提供一种预制uhpc预应力锚固齿块，由设置在预应力钢束管道3外侧并与箱梁1连接的uhpc预制外壳2、设置在uhpc预制外壳2内的普通钢筋网和外伸钢筋骨架14，以及浇筑连接uhpc预制外壳2与箱梁1的普通混凝土4组成。
28.其中，uhpc预制外壳2由超高性能混凝土浇筑、工厂预制生产成型，uhpc预制外壳2内部布置有普通钢筋网，普通钢筋网包括由竖直平面内的纵向普通钢筋9与竖向顶板锚固钢筋11组成的竖向平面钢筋网和水平面内的纵向普通钢筋9与横向腹板锚固钢筋7组成的水平向平面钢筋网；uhpc预制外壳2的水平向和竖向两端分别通过向外延伸的横向腹板锚固钢筋7和竖向顶板锚固钢筋11与箱梁1腹板和顶板内的箱梁内普通钢筋6绑扎连接；uhpc预制外壳2内与箱梁1腹板和顶板之间浇筑普通混凝土4。
29.垂直于竖向平面钢筋网和水平向平面钢筋网的方向上分别绑扎连接有水平横向普通钢筋8和齿块内竖向普通钢筋10、齿块与箱梁内竖向普通钢筋13，多根均布的水平横向普通钢筋8和齿块内竖向普通钢筋10与纵向普通钢筋9之间组成齿块空间内的外伸钢筋骨架14。
30.水平横向普通钢筋8和齿块内竖向普通钢筋10由uhpc预制外壳2的平面内部延伸至外部设置，并分别深入箱梁1的腹板和顶板内，与箱梁1的主梁钢筋即箱梁内普通钢筋6绑扎连接；为方便运输和制作，可以在uhpc预制外壳2及外伸钢筋骨架14时，只保留水平横向普通钢筋8和齿块内竖向普通钢筋10的部分长度，在后期施工齿块时，再用钢筋接长器将其与剩余部分长度的钢筋进行接长，钢筋接长器位置设置在远离预埋预应力管道3的位置。
31.uhpc预制外壳2的形状根据箱梁构造和齿块位置而定，齿块环向四周与外界大气接触表面部分需预制制作成uhpc预制外壳2；uhpc预制外壳2的水平向和竖向两端头均深入箱梁1内部，uhpc预制外壳2深入箱梁1内部的深度小于箱梁内普通钢筋6保护层的厚度。
32.uhpc预制外壳2深入箱梁1部分的外表面设置有多个均布且带有凸台的接头剪力键5，通过接头剪力键5与箱梁1咬合连接，以提高与箱梁1之间的剪力传递，继而提高局部抗剪能力。
33.在uhpc预制外壳2与箱梁1连接位置附近，位于uhpc预制外壳2水平向和竖向两端头位置处的横向腹板锚固钢筋7和竖向顶板锚固钢筋11与箱梁内普通钢筋6之间均通过角钢12焊接固定。
34.角钢12在齿块范围内通长设置，如遇主梁钢筋可以考虑截断，且角钢12设置在向外延伸的横向腹板锚固钢筋7和竖向顶板锚固钢筋11与箱梁1的主梁钢筋第一相交位置处。角钢12的设置可加强uhpc预制外壳2与箱梁1的连接，还可缓解齿块端面根部凹角区的拉应力集中、预应力钢束转向区域拉应力集中等现象，进一步减少该处混凝土裂缝的产生和发展。
35.预应力钢束管道3贯穿连接在外伸钢筋骨架14和箱梁1的主梁钢筋内，且预应力钢束管道3中的预应力钢束在uhpc预制外壳2的外端面上通过浇筑封锚混凝土15锚固。
36.uhpc预制外壳2的最小厚度以满足其内部平面普通钢筋网2个方向的最小钢筋保护层厚度之和为准。
37.施工流程：
38.uhpc预制外壳2及外伸钢筋骨架14均在工厂预制生产成型，然后运输到现场，将其部分普通钢筋7、8、10、13、11通过钢筋接长器接长到设计长度，将整个预制构件安装到设计位置，并分别与主梁钢筋笼进行绑扎和锚固。
39.在此过程中将预应力管道3预埋到设计位置穿过箱梁的主梁钢筋骨架和齿块内的外伸钢筋骨架14，并进行固定。
40.随后在设计位置焊接角钢12，完成uhpc预制外壳2与主梁1的连接；接着浇筑主梁及齿块内的普通混凝土4，此时uhpc预制外壳2可以作为齿块的临时模板，待混凝土养护达到设计强度后，张拉预应力钢束并锚固，最后浇筑封锚混凝土15进行齿块的封锚。
41.本实用新型通过设置uhpc预制外壳，对内部受压混凝土形成一种更强的套箍效应，提高内部普通混凝土抗压性能，继而较少齿块内部和外表面裂缝的产生；同时通过uhpc预制外壳与箱梁之间的局部连接加强构造也可减少齿块与箱梁连接部位附近裂缝的产生，从而解决或减少箱梁锚固齿块局部的开裂问题。
42.以上所述，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

技术特征：

1.一种预制uhpc预应力锚固齿块，其特征在于：由设置在预应力钢束管道（3）外侧并与箱梁（1）连接的uhpc预制外壳（2）、设置在uhpc预制外壳（2）内的普通钢筋网和外伸钢筋骨架（14），以及浇筑在uhpc预制外壳（2）内与箱梁（1）腹板和顶板之间的普通混凝土（4）组成；所述普通钢筋网包括由竖直平面内的纵向普通钢筋（9）与竖向顶板锚固钢筋（11）组成的竖向平面钢筋网和水平面内的纵向普通钢筋（9）与横向腹板锚固钢筋（7）组成的水平向平面钢筋网；垂直于所述竖向平面钢筋网和水平向平面钢筋网的方向上分别绑扎连接有水平横向普通钢筋（8）和齿块内竖向普通钢筋（10）、齿块与箱梁内竖向普通钢筋（13），多根均布的水平横向普通钢筋（8）和齿块内竖向普通钢筋（10）与纵向普通钢筋（9）之间组成齿块空间内的外伸钢筋骨架（14）；所述uhpc预制外壳（2）的水平向和竖向两端分别通过向外延伸的横向腹板锚固钢筋（7）和竖向顶板锚固钢筋（11）与箱梁（1）腹板和顶板内的箱梁内普通钢筋（6）绑扎连接；所述uhpc预制外壳（2）内的普通钢筋网与箱梁（1）腹板和顶板之间浇筑连接所述普通混凝土（4）。2.根据权利要求1所述的一种预制uhpc预应力锚固齿块，其特征在于：所述uhpc预制外壳（2）的水平向和竖向两端头均深入箱梁（1）内部，uhpc预制外壳（2）深入箱梁（1）内部的深度小于所述箱梁内普通钢筋（6）保护层的厚度。3.根据权利要求2所述的一种预制uhpc预应力锚固齿块，其特征在于：所述uhpc预制外壳（2）深入箱梁（1）部分的外表面设置有多个均布且带有凸台的接头剪力键（5），通过接头剪力键（5）与箱梁（1）咬合连接。4.根据权利要求1所述的一种预制uhpc预应力锚固齿块，其特征在于：位于所述uhpc预制外壳（2）水平向和竖向两端头位置处的横向腹板锚固钢筋（7）和竖向顶板锚固钢筋（11）与箱梁内普通钢筋（6）之间均通过角钢（12）焊接固定。5.根据权利要求4所述的一种预制uhpc预应力锚固齿块，其特征在于：所述角钢（12）在齿块范围内通长设置，且角钢（12）设置在向外延伸的横向腹板锚固钢筋（7）和竖向顶板锚固钢筋（11）与箱梁（1）的主梁钢筋第一相交位置处。6.根据权利要求1所述的一种预制uhpc预应力锚固齿块，其特征在于：所述水平横向普通钢筋（8）和齿块内竖向普通钢筋（10）由uhpc预制外壳（2）的平面内部延伸至外部设置，并分别深入箱梁（1）的腹板和顶板内，与箱梁内普通钢筋（6）绑扎连接。7.根据权利要求1所述的一种预制uhpc预应力锚固齿块，其特征在于：所述预应力钢束管道（3）贯穿连接在所述外伸钢筋骨架（14）和箱梁（1）的主梁钢筋内，且所述预应力钢束管道（3）中的预应力钢束在所述uhpc预制外壳（2）的外端面上通过浇筑封锚混凝土（15）锚固。8.根据权利要求1所述的一种预制uhpc预应力锚固齿块，其特征在于：所述uhpc预制外壳（2）由超高性能混凝土浇筑、工厂预制生产成型，所述外伸钢筋骨架（14）由工厂预制生产成型。

技术总结

本实用新型公开了一种预制UHPC预应力锚固齿块，属于桥梁工程技术领域；由设置在预应力钢束管道外侧并与箱梁连接的UHPC预制外壳、设置在UHPC预制外壳内的普通钢筋网和外伸钢筋骨架，以及浇筑在UHPC预制外壳内与箱梁腹板和顶板之间的普通混凝土组成；UHPC预制外壳的水平向和竖向两端分别通过向外延伸的横向腹板锚固钢筋和竖向顶板锚固钢筋与箱梁腹板和顶板内的箱梁内普通钢筋绑扎连接；UHPC预制外壳内与箱梁腹板和顶板之间浇筑普通混凝土。本实用新型通过设置UHPC预制外壳，提高内部普通混凝土抗压性能，同时设置UHPC预制外壳与箱梁之间的局部连接加强构造也可减少齿块与箱梁连接部位附近裂缝的产生，从而解决或减少箱梁锚固齿块局部的开裂问题。锚固齿块局部的开裂问题。锚固齿块局部的开裂问题。