[實用新型]一種預制拼裝箱型拱肋

有效

• 申請號: 201720490688.5
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN207031999U
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 蔣田勇;寧怡豪;田仲初
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: E01D4/00
• 分類號: E01D4/00;E01D2/04;C04B28/00;G01N33/38;E01D101/26
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 馬強,王娟

技術領域

本實用新型涉及木工程行業中的結構工程技術領域，特別是一種預制拼裝箱型拱肋。

背景技術

拱橋是以受壓為主的結構。傳統混凝土拱橋以廉價的抗壓強度高的混凝土材料為主，配置少量的鋼筋抵抗應力，因此得到了廣泛的應用。但隨著時間的推移，拱橋的跨徑逐漸增大。由于傳統混凝土自重大，施工時需要大量的臨時輔助設施，施工成本大量增加，當跨徑增大時這個問題愈顯突出。超高性能混凝土(Ultra-High-Performance Concrete，簡稱UHPC)是一種新型超高強度、超高韌性、超高耐久性的水泥基復合材料。UHPC的標準抗壓強度超過150MPa，甚至可以達到250MPa。拱能夠充分發揮UHPC的超高抗壓強度，在同級荷載作用下，UHPC拱裂縫的寬度約為普通混凝土拱的25％～50％，且開裂荷載、鋼筋屈服荷載和極限承載能力均較普通混凝土拱有明顯的提高。UHPC通過提高成分的細度與活性，不使用粗骨料，以減小材料內部缺陷(微裂縫和空隙)從而獲得超過高的耐久性。UHPC可大幅度提高鋼在混凝土中的強度利用率，行成混凝土、鋼纖維、鋼筋更加協調的鋼-混凝土復合新模式，實現混凝土結構的輕質高強和高韌性。

為適應拱橋跨徑的不斷增長，拱肋的截面形式以及施工工藝也發生了變化。箱型拱肋具有良好的抗彎抗扭能力、截面挖空率大的優點，大量的減輕了結構自重。拱肋節段預制拼裝工藝具有施工速度快、施工質量好、機械化程度高等優點。接縫是節段拼裝施工橋梁的特殊構造，結構的整體性、穩定性、抗震性及橋面平順性等都與連接接縫的可靠性有很大關系。在預制節段施工結構中，節段之間的接縫起著傳遞界面上剪力和壓力的作用，但其剛度和抗剪強度都比附近的截面要小，是橋梁的受力薄弱部位。因此，接縫的抗剪性能對橋梁的使用極限狀態和承載能力極限狀態的整體受力性能影響很大，對橋梁接縫的長期健康監測也變得尤為重要。常規混凝土干接縫形式有斜接縫、階梯型接縫、抗剪齒塊接縫、剪力鍵接縫四種。其中斜接縫抗剪能力較差，階梯型接縫易產生裂縫，抗剪齒塊接縫和剪力鍵接縫具有良好的抗剪承載能力，但預制、施工拼裝都具有一定難度。因此，有必要對接縫面進行優化設計和長期健康監測。

壓電陶瓷(PZT)作為壓電材料的代表，因其特有的正逆壓電效應，既可作為傳感器，也可作為驅動器，且具有造價低廉、響頻寬、響應速度快等優點，被廣泛應用于智能監測與損傷診斷領域。在實際應用中，常將壓電陶瓷制作成壓電智能骨料，預埋在結構指定位置，對結構進行長久的健康監測。目前尚未見到在箱型結構預制拼裝的關鍵連接部位預埋壓電智能骨料進行健康監測相關的文獻。

實用新型內容

本實用新型旨在提供一種預制拼裝箱型拱肋法，提高箱型拱肋的強度、韌性和耐久性。

為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是：一種預制拼裝箱型拱肋，包括多段依次拼接的箱型拱肋預制構件；所述箱型拱肋預制構件兩側腹板上部、中部、下部處均安裝有壓電智能骨料，且其中一側腹板上的壓電智能骨料用作信號驅動器，另一側腹板上的壓電智能骨料用作信號傳感器。

所述壓電智能骨料與數據采集儀連接，數據采集儀與計算機(電腦)連接，便于發出和接收信號。

相鄰兩段箱型拱肋預制構件的接縫面上均設有牛腿，且所述牛腿上開設有安裝孔；相鄰兩段箱型拱肋預制構件的接縫面上均設有能插入相應安裝孔的連接桿，結構更加穩固可靠。

所述牛腿傾斜段與水平面夾角θ的取值范圍為15°到45°；所述牛腿接縫高度H₁與箱型拱肋的高度H₂的比值為1/2；牛腿鍵齒深度D與牛腿接縫高度H₁的比值≥1/9。保證了接縫面抗剪性能，且降低箱型拱肋節段預制、施工拼裝等施工難度。

所述安裝孔的深度與所述牛腿鍵齒深度D相同；所述連接桿的長度與所述牛腿鍵齒深度D相同，進一步保證結構穩固。

所述箱型拱肋預制構件材料的質量比為：水泥：石英砂：硅灰：減水劑：鋼纖維＝1：1.1：0.25：1.5：0.02。

所述石英砂平均粒徑為300nm；硅灰平均粒徑為100nm；減水劑采用聚羧酸型高效減水劑，水膠比為0.18；鋼纖維長度為12mm，直徑為0.02mm，抗壓強度大于2600MPa。

所述壓電智能骨料的預埋位置與箱型拱肋預制構件的接縫面之間的距離小于15cm