本發明涉及橋梁結構建筑領域，特別涉及一種單向預應力超高性能混凝土薄壁箱梁的標準節段。

背景技術：

目前大跨度預應力混凝土梁式橋普遍存在梁體開裂、主跨過度下撓等病害，且梁體自重過大經濟跨徑難以突破300m。根本原因在于普通混凝土抗拉強度低、徐變系數較大，而超高性能混凝土具有高彈性模量、高抗壓、抗拉強度和良好的徐變特性等優點，可以減小結構尺寸，減輕結構自重，提高結構抵抗荷載有效性和增大跨越的能力。因此，基于超高性能混凝土性能研發的單向預應力超高性能混凝土連續箱梁結構有望解決上述難題，并將梁式橋的跨越能力提升至500m級。

單向預應力超高性能混凝土薄壁箱梁橋采用梁體工廠預制，現場節段預制拼裝的施工方法。即將梁體在縱向劃分為若干個節段，在梁廠預制后，運輸至現場進行組裝，并通過施加預應力使之成為整體。對于節段的拼裝箱梁，所有箱梁節段均在梁廠預制，箱梁節段的標準化對預制拼裝的快速化施工顯得十分重要。

因此，為了使單向預應力超高性能混凝土薄壁箱梁結構能在實際中切實可行，實現節段預制拼裝的快速化，開發一種單向預應力超高性能混凝土薄壁箱梁標準節段。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是，提供一種單向預應力超高性能混凝土薄壁箱梁標準節段，以實現超大跨徑單向預應力超高性能混凝土箱梁橋的節段拼裝的快速化施工。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種單向預應力超高性能混凝土薄壁箱梁標準節段，包括橋面板、腹板、底板、橫隔板、體內預應力束、體外預應力束、縱肋、I類橫肋和II類橫肋，所述橋面板和底板相對設置，通過兩側分別連接所述腹板形成貫通的標準節段，所述橫隔板與所述標準節段內壁連接且垂直于所述橋面板，所述縱肋設置于所述橋面板的下側壁上且與所述橫隔板、I類橫肋和II類橫肋垂直，所述I類橫肋和II類橫肋與所述橋面板的下側壁連接，所述I類橫肋設置于所述標準節段兩側的開口端面上，所述II類橫肋設置于所述橫隔板之間，所述I類橫肋在兩相鄰標準節段拼裝后粘接形成一道所述II類橫肋。該種新型標準節段，不僅在整體上實現了輕量化，節約了材料，同時提高了整體的強度和剛度，便于實現橋梁施工效率的提升和大跨度的實現。

進一步的，所述標準節段內的橋面板、縱肋、橫隔板、I類橫肋和II類橫肋之間形成正交異性矮肋板橋面體系，其縱向的剛度遠大于橫向的剛度，相對于正交同性橋面受力體系，進一步減輕其結構自重，有益于將梁式橋的跨越能力提升至500m級及以上。

進一步的，還包括體內束錨固齒塊和體外束錨固齒塊，所述體內束錨固齒塊嵌固于所述I類橫肋上并穿過橫隔板，且與所述橋面板的下側壁固接；所述體外束錨固齒塊嵌固于所述橫隔板之間并與所述腹板內側壁固接，所述體外預應力束通過體外束錨固齒塊錨固，所述體內預應力束通過所述體內束錨固齒塊錨固，相對于傳統直接在內壁上的錨固齒塊設置，本發明的設置方式增加了錨固齒塊的支撐強度。

進一步的，所述橋面板厚度為0.07m～0.20m，所述縱肋高度為0.10m～0.30m，所述橋面板與縱肋組合形成矮肋板結構，所述縱肋截面為倒梯形，其上緣寬度為0.16m～0.30m，下緣寬度為0.14m～0.28m，相鄰所述縱肋中心間距為0.50～1.20m，該種設置在保證用料最少的前提下，提高了整體的剛度和強度。

進一步的，所述標準節段內的橫隔板為兩道，所述橫隔板包括一道上弦板、兩至四道側板和一道下弦板。所述橫隔板厚度為0.10m～0.20m，所述上弦板高度為兩腹板中心線間距的1/7～1/10，所述下弦板高度為0.50m～1.50m，所述側板寬度為0.50m～2.00m，若腹板間距較小時，采用兩道側板，若腹板間距較大時，采用三至四道側板。橫隔板的該種貫通的設置，進一步提高了標準節段的強度和剛度。

進一步的，所述標準節段包括兩道I類橫肋和一道II類橫肋，所述I類橫肋厚度為0.08m～0.15m，所述II類橫肋厚度為0.12m～0.30m，所述I類橫肋和II類橫肋高度為兩腹板中心線間距的1/7～1/30，該種設置為本發明標準節段的進一步優化，所述I類橫肋在體內束錨固齒塊位置處設置一槽口，槽口的設置有利于體內預應力束的張拉和封錨。

進一步的，述腹板和底板均采用薄壁板件，腹板厚度為0.12m～0.50m，底板厚度為0.12m～2.00m，薄壁板件設置在保證整體強度和剛度的前提下，實現了標準節段的輕量化。

進一步的，還包括轉向塊，其嵌固于橫隔板的側板上，且其中一個面與腹板內側壁固接，體外預應力束穿過所述轉向塊，該種設置的轉向塊，在預應力束的作用力下，不僅得到腹板的力支撐，同時還能進一步得到橫隔板的有效支撐，避免了轉向塊容易開裂的問題。

進一步的，還包括分別設置在所述標準節段的兩開口端面上剪力鍵，所述剪力鍵為包括榫頭和榫槽的榫卯結構，所述標準節段一開口端面設置有多個榫頭，另一開口端面設置有多個榫槽，均靠近于腹板內側，剪力鍵的鍵長為0.50m～2.00m，鍵寬為0.10m～0.30m，鍵深為0.2m～1.00m。榫卯結構增大了剪力鍵的抗剪強度，進一步有利于實現梁式橋的跨越能力提升。

進一步的，所述標準節段為等截面梁高或變截面梁高的標準節段，由超高性能混凝土澆筑而成，所述超高性能混凝土為抗壓強度不小于100MPa的活性粉末混凝土或超高性能纖維增強混凝土或密實配筋復合材料，該種超高性能混凝土更易于實現標準節段的輕量化、高強度、高剛度。

與現有技術相比，本發明的優點在于：本發明的一種單向預應力超高性能混凝土薄壁箱梁標準節段，可以使前述單向預應力超高性能混凝土薄壁箱梁的梁段劃分、梁段預制標準化，提高梁段生產效率，減少模板和施工費用，以實現前述單向預應力超高性能混凝土薄壁箱梁的快速化施工，同時，標準節段實現了結構的優化，降低總體重量，增強了整體剛度和強度尤其是增強了縱向的剛度，便于實現梁式橋的跨越能力的進一步提升。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例中單向預應力超高性能混凝土薄壁箱梁標準節段的俯視三維示意圖；

圖2為本發明實施例中單向預應力超高性能混凝土薄壁箱梁標準節段的仰視三維示意圖；

圖3為本發明實施例中單向預應力超高性能混凝土薄壁箱梁標準節段的縱向半剖三維示意圖；

圖4為本發明實施例中單向預應力超高性能混凝土薄壁箱梁標準節段的梁矮肋板構造示意圖；

圖5為本發明實施例中單向預應力超高性能混凝土薄壁箱梁標準節段的榫卯構造示意圖；

圖6為圖5的A-A剖視示意圖；

圖7為圖5的B-B剖視示意圖。

圖例說明：

1、橋面板；2、縱肋；3、腹板；4、底板；5、橫隔板；6、上弦板；7、側板；8、下弦板；9、I類橫肋；10、II類橫肋；11、體內預應力束；12、體外預應力束；13、轉向塊；14、體內束錨固齒塊；15、體外束錨固齒塊；16、剪力鍵；161、榫頭；162、榫槽；17、槽口。

具體實施方式

為了便于理解本發明，下文將結合說明書附圖和較佳的實施例對本發明作更全面、細致地描述，但本發明的保護范圍并不限于以下具體的實施例。

需要特別說明的是，當某一元件被描述為“固定于、固接于、連接于或連通于”另一元件上時，它可以是直接固定、固接、連接或連通在另一元件上，也可以是通過其他中間連接件間接固定、固接、連接或連通在另一元件上。

除非另有定義，下文中所使用的所有專業術語與本領域技術人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業術語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發明的保護范圍。

除非另有特別說明，本發明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設備等均可通過市場購買得到或者可通過現有方法制備得到。

實施例：

本發明公開了一種單向預應力超高性能混凝土薄壁箱梁標準節段，該標準節段采用工廠預制，現場拼裝的施工方法，整體由超高性能混凝土澆筑而成，其整體長度約為8m，箱梁頂板寬約為12m，高度為10m～12m，在本實施例中，該超高性能混凝土為抗壓強度不小于100MPa的活性粉末混凝土、超高性能纖維增強混凝土或密實配筋復合材料，該標準節段的結構如圖1-圖7所示，整個標準節段為貫通的箱體結構，包括橋面板1、腹板3、底板4和橫隔板5，其中，橋面板1和底板4相對設置，底板4為具有一定弧度的彎曲板，通過兩側分別連接的腹板3形成貫通的標準節段，橫隔板5與標準節段內壁連接且垂直于所述橋面板1和腹板3，在本實施例中，作為一種優選，橋面板1厚度為0.08m，腹板3厚度為0.35m，底板4厚度為0.90m。其中，橋面板1下側壁上沿該標準節段縱向設置有縱肋2，該縱肋2同時與橫隔板5嵌固，在本實施例中，作為一種優選，縱肋2的截面為倒梯形結構，其上緣寬度為0.20m，下緣寬度為0.18m，相鄰的縱肋2中心間距為0.70m，縱肋2和橋面板1構成矮肋板結構，該矮肋板結構的高度為0.25m。同時，在本實施例中，橫隔板5為兩道，為均勻設置在該標準節段內的薄壁板件，兩道橫隔板5之間的間距為4m，其中，隔板5包括一道上弦板6、兩道側板7和一道下弦板8，橫隔板5厚度為0.12m，上弦板6高度為1.50m，下弦板8高度為1.00m，側板7高度為1m，通過該橫隔板5的設置，對整個標準節段起到了強化的作用。

在該標準節段的橋面板1下側壁上，還設有I類橫肋9和II類橫肋10，其中，I類橫肋9設置于所述標準節段兩側的開口端面上，II類橫肋10設置于兩道橫隔板5中間，在本實施例中，I類橫肋9厚度為0.10m，II類橫肋10的厚度為0.20m，II類橫肋10高度為1.50m。從而該標準節段內的縱肋2、橫隔板5、I類橫肋9和II類橫肋10之間形成正交異性UHPC矮肋板橋面體系，可以在實現該標準節段的輕量化的同時，提高了其剛度和便于布置體內預應力束11。

進一步的，還包括體內束錨固齒塊14和體外束錨固齒塊15，體內束錨固齒塊14嵌固于I類橫肋9之間并穿過一道橫隔板5且與橋面板1的下側壁固結；體外束錨固齒塊15嵌固于橫隔板5之間并與腹板3內壁固結，體外預應力束12通過體外束錨固齒塊15錨固，體內預應力束11通過體內束錨固齒塊14錨固，其中，在本實施例中，該節段內的體外預應力束12為8束，體內預應力束11為6束。進一步的，在該標準節段內還設置有應力束轉向塊13，該轉向塊13嵌固于橫隔板側板7，且其中一個面與該標準節段的壁板固結，體外預應力束12通過嵌固于橫隔板5上的轉向塊13，該種設置可以抵抗由于體外預應力束12轉向產生的徑向力，同時，I類橫肋9在體內束錨固齒塊14位置處設置一槽口17，槽口17的設置有利于體內預應力束11的張拉和封錨。

在本實施例中，還包括分別設置在標準節段的兩開口端面上剪力鍵16，所述剪力鍵16為包括榫頭161和榫槽162的榫卯結構，在標準節段一開口端面均勻設置多個榫頭161，另一開口端面均勻設置多個榫槽162，均靠近腹板3內側，其大小可以相互嵌套貼合，以此保證節段拼接時的精確定位、接觸穩定緊密和抗剪承載能力。剪力鍵16鍵長為0.50m～2.00m，鍵寬為0.10m～0.30m，鍵深為0.2m～1.00m。

在本實施例中，榫頭161和榫槽162其設置方式為兩側對應，即一側設置為榫頭161，而另一側設置為榫槽162。應用本實施例的標準節段拼裝時，節段之間涂抹膠粘劑，形成節段膠接縫；采用現澆超高性能混凝土時，形成節段濕接縫，采用節段膠接縫時，所述標準節段兩側的I類橫肋9與相鄰標準節段的I類橫肋9膠接成一塊整體的II類橫肋10，提高了整體的一致性。

在本實施例中，超高性能混凝土為本領域內的一專有名稱，一般是指具有超高抗壓強度、高抗拉強度、高延性、高韌性、高耐久性、施工性好的混凝土，其是相對普通混凝土、高性能混凝土而言的另一類力學綜合性能更加優異的混凝土材料，所述超高性能混凝土薄壁箱梁結構是由超高性能混凝土澆筑而成，所述超高性能混凝土可以為活性粉末混凝土、超高性能纖維增強混凝土、注漿纖維混凝土、密實配筋復合材料或工程膠凝復合材料等，但優選為活性粉末混凝土、超高性能纖維增強混凝土或密實配筋水泥基復合材料。