[实用新型]一种预制拼装箱型拱肋

说明书

技术领域

本实用新型涉及木工程行业中的结构工程技术领域，特别是一种预制拼装箱型拱肋。

背景技术

拱桥是以受压为主的结构。传统混凝土拱桥以廉价的抗压强度高的混凝土材料为主，配置少量的钢筋抵抗应力，因此得到了广泛的应用。但随着时间的推移，拱桥的跨径逐渐增大。由于传统混凝土自重大，施工时需要大量的临时辅助设施，施工成本大量增加，当跨径增大时这个问题愈显突出。超高性能混凝土(Ultra-High-Performance Concrete，简称UHPC)是一种新型超高强度、超高韧性、超高耐久性的水泥基复合材料。UHPC的标准抗压强度超过150MPa，甚至可以达到250MPa。拱能够充分发挥UHPC的超高抗压强度，在同级荷载作用下，UHPC拱裂缝的宽度约为普通混凝土拱的25％～50％，且开裂荷载、钢筋屈服荷载和极限承载能力均较普通混凝土拱有明显的提高。UHPC通过提高成分的细度与活性，不使用粗骨料，以减小材料内部缺陷(微裂缝和空隙)从而获得超过高的耐久性。UHPC可大幅度提高钢在混凝土中的强度利用率，行成混凝土、钢纤维、钢筋更加协调的钢-混凝土复合新模式，实现混凝土结构的轻质高强和高韧性。

为适应拱桥跨径的不断增长，拱肋的截面形式以及施工工艺也发生了变化。箱型拱肋具有良好的抗弯抗扭能力、截面挖空率大的优点，大量的减轻了结构自重。拱肋节段预制拼装工艺具有施工速度快、施工质量好、机械化程度高等优点。接缝是节段拼装施工桥梁的特殊构造，结构的整体性、稳定性、抗震性及桥面平顺性等都与连接接缝的可靠性有很大关系。在预制节段施工结构中，节段之间的接缝起着传递界面上剪力和压力的作用，但其刚度和抗剪强度都比附近的截面要小，是桥梁的受力薄弱部位。因此，接缝的抗剪性能对桥梁的使用极限状态和承载能力极限状态的整体受力性能影响很大，对桥梁接缝的长期健康监测也变得尤为重要。常规混凝土干接缝形式有斜接缝、阶梯型接缝、抗剪齿块接缝、剪力键接缝四种。其中斜接缝抗剪能力较差，阶梯型接缝易产生裂缝，抗剪齿块接缝和剪力键接缝具有良好的抗剪承载能力，但预制、施工拼装都具有一定难度。因此，有必要对接缝面进行优化设计和长期健康监测。

压电陶瓷(PZT)作为压电材料的代表，因其特有的正逆压电效应，既可作为传感器，也可作为驱动器，且具有造价低廉、响频宽、响应速度快等优点，被广泛应用于智能监测与损伤诊断领域。在实际应用中，常将压电陶瓷制作成压电智能骨料，预埋在结构指定位置，对结构进行长久的健康监测。目前尚未见到在箱型结构预制拼装的关键连接部位预埋压电智能骨料进行健康监测相关的文献。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种预制拼装箱型拱肋法，提高箱型拱肋的强度、韧性和耐久性。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种预制拼装箱型拱肋，包括多段依次拼接的箱型拱肋预制构件；所述箱型拱肋预制构件两侧腹板上部、中部、下部处均安装有压电智能骨料，且其中一侧腹板上的压电智能骨料用作信号驱动器，另一侧腹板上的压电智能骨料用作信号传感器。

所述压电智能骨料与数据采集仪连接，数据采集仪与计算机(电脑)连接，便于发出和接收信号。

相邻两段箱型拱肋预制构件的接缝面上均设有牛腿，且所述牛腿上开设有安装孔；相邻两段箱型拱肋预制构件的接缝面上均设有能插入相应安装孔的连接杆，结构更加稳固可靠。

所述牛腿倾斜段与水平面夹角θ的取值范围为15°到45°；所述牛腿接缝高度H₁与箱型拱肋的高度H₂的比值为1/2；牛腿键齿深度D与牛腿接缝高度H₁的比值≥1/9。保证了接缝面抗剪性能，且降低箱型拱肋节段预制、施工拼装等施工难度。

所述安装孔的深度与所述牛腿键齿深度D相同；所述连接杆的长度与所述牛腿键齿深度D相同，进一步保证结构稳固。

所述箱型拱肋预制构件材料的质量比为：水泥：石英砂：硅灰：减水剂：钢纤维＝1：1.1：0.25：1.5：0.02。

所述石英砂平均粒径为300nm；硅灰平均粒径为100nm；减水剂采用聚羧酸型高效减水剂，水胶比为0.18；钢纤维长度为12mm，直径为0.02mm，抗压强度大于2600MPa。

所述压电智能骨料的预埋位置与箱型拱肋预制构件的接缝面之间的距离小于15cm