超高性能水泥基π形梁的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種輕質(zhì)、高強(qiáng)η形梁體，更具體的說，設(shè)及一種超高性能水泥 基η形梁。
【背景技術(shù)】
[0002] 公路、鐵路等領(lǐng)域中小型橋梁的梁體結(jié)構(gòu)多采用鋼筋混凝±或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝± 結(jié)構(gòu)的空屯、板梁、Τ梁或箱梁，其中公路中小型橋梁中W空屯、板梁結(jié)構(gòu)居多，華東地區(qū)空屯、 板梁結(jié)構(gòu)至少占比80%W上，空屯、板梁一般適用于跨徑在8~20m之間的橋梁，而Τ梁適用 于單孔跨徑在30~40m之間，箱梁的適用范圍則相對較廣。普通混凝±由于其廉價(jià)易得，成 為梁體結(jié)構(gòu)（包括空屯、板梁、T梁和箱梁）的主要結(jié)構(gòu)材料，但其缺點(diǎn)也十分顯著，如：（1) 強(qiáng)度低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸大、自重大、施工周期長；（2)脆性大、初性差，極易出現(xiàn)裂縫，成為侵 蝕介質(zhì)進(jìn)入混凝±內(nèi)部的途徑；（3)耐久性差，體現(xiàn)在滲透系數(shù)大、抗凍性能差、不耐腐蝕 等；(4)耐疲勞性能差，在反復(fù)荷載下易出現(xiàn)疲勞裂縫。我國自改革開放W來就開始大規(guī) 模的橋梁建設(shè)，過去的30年共建造了 50多萬座橋梁，據(jù)不完全調(diào)查統(tǒng)計(jì)，近1/4存在各種 類型的病害，其中設(shè)及到梁體的病害占有較大比例，包括梁的開裂、破損、鹽類侵蝕、鋼筋誘 蝕、下曉、預(yù)應(yīng)力損失、接縫滲漏等，后期的維護(hù)加固費(fèi)用驚人，單座橋梁的維護(hù)加固費(fèi)用盡 可超過建設(shè)費(fèi)用，對于損壞嚴(yán)重的梁體需要重新更換，此時(shí)需鑿除橋面鋪裝及橋面板并使 用大型設(shè)備才能將笨重的梁體移走，費(fèi)用驚人，從梁結(jié)構(gòu)的全生命周期來看，建設(shè)費(fèi)用相對 較低的鋼筋混凝±梁其經(jīng)濟(jì)性是大打折扣的。目前橋梁建設(shè)需要一種輕質(zhì)高強(qiáng)、耐久性高、 施工周期短、維護(hù)費(fèi)用低的新型梁體結(jié)構(gòu)，來克服現(xiàn)有梁結(jié)構(gòu)的各種弊端，提高橋梁整體的 服役性能、安全性能和使用壽命。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提出一種超高性能水泥基η 形梁。
[0004] 一種超高性能水泥基η形梁，該31形梁由頂板（1)、對稱布置的腹板（2)及球緣 (3)、高強(qiáng)筋材（4)構(gòu)成，將該梁的高度設(shè)為Hi、頂板（1)寬度設(shè)為Bi、頂板（1)厚度設(shè)為Τι、 腹板似厚度設(shè)為了2、球緣做內(nèi)側(cè)間距設(shè)為Β2、球緣做高度設(shè)為&、球緣做寬度設(shè)為 Β3、頂板（1)和腹板似內(nèi)側(cè)倒角半徑設(shè)為Ri、頂板（1)和腹板似外側(cè)倒角半徑及腹板似 和球緣（3)倒角半徑設(shè)為R2、球緣（3)上部邊緣倒角半徑設(shè)為R3、梁跨度設(shè)為L時(shí)，滿足化/ Bi= 0. 2 ~1 ;Ti/Hi= 0. 01 ~0. 3 ;T2/B3= 0. 1 ~0. 5 巧2/Bi= 0. 2 ~0.8:83/82= 0. 1 ~ 0. 5 ;T2/Hi= 0. 02 ~0. 2 ;尺2/尺1= 0. 3 ~0.8;尺3/尺2二 0. 1 ~0. 5 ;1500mm《B5000mm； 500mm《3000mm;L= 10m~200m。
[0005] 所述超高性能水泥基n形梁，所述超高性能水泥基31形梁采用高強(qiáng)筋材（4)在 腹板（2)與頂板（1)交界處及球緣（3)進(jìn)行配筋，腹板（2)與頂板（1)交界處配筋率在 0. 02%~2%之間，球緣（3)配筋率在1 %~20%之間，采用先張法對高強(qiáng)筋材（4)施加預(yù) 應(yīng)力。
[0006] 所述超高性能水泥基η形梁，梁的橫截面積為0.2~2m2,總截面配筋率為 0. 5%~5%，結(jié)構(gòu)自重為5~50kN/m，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2~20Xl〇i4mm4。
[0007] 所述的超高性能水泥基31形梁，31形梁彎曲試驗(yàn)時(shí)跨中最大拉應(yīng)變?yōu)?000~ 4000με，彎曲試驗(yàn)時(shí)高強(qiáng)筋材（4)最大應(yīng)力為500~3000MPa，剪切試驗(yàn)時(shí)腹板（2)最大 拉應(yīng)變?yōu)?00~1000με。
[000引所述的超高性能水泥基31形梁，梁高Hi與跨度L存在對應(yīng)關(guān)系，所述對應(yīng)關(guān)系為： 當(dāng)Hi在700~900mm之間，L在15~25m之間；當(dāng)Hi在900~1000mm之間，L在23~30m 之間；當(dāng)Hi在1000~1100mm之間，L在27. 5~32m之間；當(dāng)Hi在1100~1300mm之間，L 在30~41m之間。
[0009] 有益效果：
[0010] (1)超高性能水泥基η形梁截面小、自重輕、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、承載力高，可實(shí)現(xiàn)在 現(xiàn)場快速安裝；
[0011] (2)超高性能水泥基31形梁結(jié)構(gòu)自重遠(yuǎn)小于普通鋼筋混凝±結(jié)構(gòu)，材料成本W(wǎng)及 吊裝等施工成本低，具有一定經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢；
[0012] (3)超高性能水泥基復(fù)合材料具備高初性的特征，使得梁整體結(jié)構(gòu)延性較好，結(jié)構(gòu) 的抗震抗災(zāi)性能遠(yuǎn)高于普通鋼筋混凝±結(jié)構(gòu)；
[0013] (4)超高性能水泥基π形梁的耐疲勞性能優(yōu)越，在疲勞荷載作用下各項(xiàng)力學(xué)性能 基本不衰減，特別適用于車流量較大的中小型公路、鐵路橋梁。
【附圖說明】
[0014] 圖1是Hi為700~900mm時(shí)超高性能水泥基31形梁的截面圖 [001引圖2是Hi為900~1000mm時(shí)超高性能水泥基31形梁的截面圖
[0016] 圖3是Hi為1000~1100mm時(shí)超高性能水泥基31形梁的截面圖
[0017] 圖4是Hi為1100~1300mm時(shí)超高性能水泥基31形梁的截面圖
[0018] 圖中，1是頂板；2是腹板；3是球緣；4是局強(qiáng)筋材；Bi是頂板（1)寬度；B2是球緣 做內(nèi)側(cè)間距也是球緣做寬度；Hi是梁的高度；Η2是球緣做高度；Τι是頂板（1)厚度； Τ2是腹板（2)厚度；Ri是頂板（1)和腹板（2)內(nèi)側(cè)倒角半徑；R2是頂板（1)和腹板（2)外 側(cè)倒角半徑及腹板（2)和球緣（3)倒角半徑；R3是球緣（3)上部邊緣倒角半徑。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)理解，運(yùn)些實(shí)施例僅用于說明 本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi) 容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可W對本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，運(yùn)些等價(jià)形式同樣落于本 申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0020] 本實(shí)用新型的一種超高性能水泥基31形梁，該31形梁由頂板1、對稱布置的腹板 2及球緣3、高強(qiáng)筋材4構(gòu)成，將該梁的高度設(shè)為Hi、頂板1寬度設(shè)為Bi、頂板1厚度設(shè)為Τι、 腹板2厚度設(shè)為了2、球緣3內(nèi)側(cè)間距設(shè)為Βζ、球緣3高度設(shè)為&、球緣3寬度設(shè)為Bs、頂板1 和腹板2內(nèi)側(cè)倒角半徑設(shè)為Ri、頂板1和腹板2外側(cè)倒角半徑及腹板2和球緣3倒角半徑 設(shè)為R2、球緣3上部邊緣倒角半徑設(shè)為Rs、梁跨度設(shè)為L時(shí)，滿足：Hi/Bi= 0. 2~1;Τi/Hi= 0. 01 ~0. 3 ;T2/B3= 0. 1 ~0. 5;B2/Bi= 0. 2 ~0.8巧3/82= 0. 1 ~0. 5;Τ2/Hi= 0. 02 ~ 0. 2 化/尺1= 0. 3 ~0.8;尺3/尺2= 0. 1 ~0. 5 ;1500mm《B5000mm;500mm《3000mm； L= 10m~200m。
[0021] 本實(shí)用新型中，超高性能水泥基n形梁采用高強(qiáng)筋材4在腹板2與頂板1交界處 及球緣3進(jìn)行配筋，腹板2與頂板1交界處配筋率在0.02%~2%之間，球緣3配筋率在 1%~20%之間，義用先張法對局強(qiáng)筋材4施加預(yù)應(yīng)力。
[0022] 本實(shí)用新型中，梁的橫截面積為0. 2~2m2,總截面配筋率為0. 5%~5%，結(jié)構(gòu)自 重為5~50kN/m，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2~20Xl〇i4mm4。
[0023]本實(shí)用新型中，3T形梁彎曲試驗(yàn)時(shí)跨中最大拉應(yīng)變?yōu)?000~4000με，彎曲 試驗(yàn)時(shí)高強(qiáng)筋材4最大應(yīng)力為500~3000MPa，剪切試驗(yàn)時(shí)腹板2最大拉應(yīng)變?yōu)?00~ 1000με。
[0024] 本實(shí)用新型中，梁高Hi與跨度L存在對應(yīng)關(guān)系，對應(yīng)關(guān)系為：當(dāng)Hi在700~900mm 之間，L在15~25m之間；當(dāng)Hi在900~1000mm之間，L在23~30m之間；當(dāng)Hi在1000~ 1100mm之間，L在27. 5~32m之間；當(dāng)1?在1100~1300mm之間，L在30~41m之間。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] 超高性能水泥基31形梁，其中：
[0027]Bi= 2500mm、B2=1250mm、B3= 300mm、Η1= 890mm、Η2=175mm、T1= 100mm、T2 =75mm、而=200mm、R2= 125mm、R3= 40mm、L= 24400mm；
[0028]超局性能水泥基復(fù)合材料，包含化凝材料、水和減水劑，水泥體積占20%，所述水 泥為強(qiáng)度等級為52. 5的P·I水泥，所述礦物滲合料為娃灰和粉煤灰，占54%。
[0029] 水泥、娃灰和粉煤灰的配比分?jǐn)?shù)通過理想堆積曲線和其粒徑累計(jì)分布曲線進(jìn)行數(shù) 值分析計(jì)算；
[0030]1)所述理想堆積曲線公式為：
[0031] 其中，Pgd為顆粒通過篩孔的百分比，A為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，d為篩孔直徑，Dm。為顆粒的最 大粒徑；
[0032] 經(jīng)驗(yàn)常數(shù)A的取值根據(jù)超高性能水泥基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)巧落度或設(shè)計(jì)擴(kuò)展度要 求通過公式確定：
[0033] 巧落度GB/T50080 :140mm;巧落度桶的高度h。為300mm;
[0034] = 2. 333；
[0035] 2)膠凝材料各組分的粒徑累計(jì)分布曲線：
[0036] 對水泥、娃灰和粉煤灰經(jīng)測試的得到各自累計(jì)分布曲線ft(d)、tf(d)和ffg(d);膠 凝材料中水泥的最大粒徑大于其他兩種膠凝材料，所WDm。、取水泥的最大粒徑110μπι。
[0037] 3)數(shù)值分析計(jì)算如下：
[0038] 設(shè)水泥占膠凝材料總量的體積分?jǐn)?shù)為X。、娃灰占膠凝材料總量的體積分 數(shù)為Xsf和粉煤灰占膠凝材料總量的體積分?jǐn)?shù)為Xf。，且滿足X。e化250, 0. 875]、 狂sf巧fa)e[0. 125, 0. 750]、X。巧sf巧fa= 1 ;
[0039] 設(shè)定混合后膠凝材料的粒徑累計(jì)分布曲線為：
[0040] P = Xcf。(d) +Xsff sf (d) +Xfaf fa (d)，
[0041] 對各組分的體積分?jǐn)?shù)^、Xgf和XhW0. 001為步長，在各自的取值范圍內(nèi)窮舉計(jì)算 P，比較曲線P和Pgd，在縱坐標(biāo)上取最大值內(nèi)的5個(gè)等分點(diǎn)，計(jì)算相同縱坐標(biāo)所對應(yīng)的橫坐 標(biāo)粒徑d的標(biāo)準(zhǔn)差，經(jīng)計(jì)算比較得到標(biāo)準(zhǔn)差最小的Xc= 0. 270,X,f= 0. 365,Xh= 0. 519， 分別作為水泥、娃灰和粉煤灰的配比分?jǐn)?shù)；
[0042] 水的用量與膠凝材料的質(zhì)量比W/B為0. 121，其中W表示水的用量，B表示膠凝材 料質(zhì)量。
[0043] 使用聚簇酸減水劑，粉劑，減水率30 %，用量為膠凝材料的2. 2 %。
[0044] 超高性能水泥基復(fù)合材料的主要材料用量，體積百分比如下：
[0045] 水泥 20%
[0046] 娃灰 14% 粉煤灰 40% 水 23% 減水劑 2%
[0047] 超高性能水泥基復(fù)合材料的各材料用量，質(zhì)量比如下：
[0048] 水泥 1 珪灰 0.556 粉煤灰 1.460 水 Q.365 減水劑 0 0317
[0049] 超高性能水泥基復(fù)合材料是指材料拌和后流動(dòng)性性能如下：
[0050]巧落度GB/T50080: 140mm；
[0051] 硬化后性能達(dá)到如下指標(biāo)：
[0052] 抗壓強(qiáng)度，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d: 188MPa。
[0053] 誘筑成橫截面如圖1所示的超高性能水泥基η形梁，其中高強(qiáng)筋材4為直徑 12. 7mm、抗拉強(qiáng)度> 1860MPa的鋼絞線，采用先張法施加預(yù)應(yīng)力，腹板2與頂板1交界處各 配筋2根，兩側(cè)球緣3各配筋1