[发明专利]一种UHPC空心柱墩及其施工方法

说明书

本发明公开了一种UHPC空心柱墩，包括第一柱墩、第二柱墩、连接在第一柱墩和第二柱墩之间的系梁件，所述第一柱墩、第二柱墩均包括自内向外设置的第一UHPC层、第二结构层、第三UHPC层，所述第二结构层包括多个箍筋和多个纵筋，所述箍筋和纵筋互相固定连接构成第二结构层；所述第一UHPC层中心位置预留有中空通道，系梁件连接于第一柱墩和第二柱墩的中部以形成工字型双柱墩结构。本发明旨在以新的柱墩结构，在满足抗震、强度、抗剪、抗弯的施工需求的前提下，减少大型桥梁工程中的桥墩用料。本发明还公开了一种UHPC空心柱墩的施工方法，用以指导UHPC空心柱墩的施工制造，提高制造效率和成功率。

技术领域

本发明涉及柱墩设计制造技术领域，尤其涉及一种UHPC空心柱墩及其施工方法。

背景技术

随着经济发展中心往中西部迁移，国家大力建设中西部的交通基建，与北部平原，南部丘陵地形不同的是中西部地形复杂，多山，多盆地，传统的开山修路方式极大破坏了当地的生态环境，于是高架桥的需求及施工技术得到了飞速发展。

在大型的桥梁工程中，桥墩截面大部分采用的是空心截面，因为实心桥墩需要使用大量的混凝土和钢筋，巨大的截面使得混凝土难以振捣与施工，实心桥墩带来的是更大的自重，很容易在桥墩还没投入使用就出现了裂缝，降低桥墩的极限承载力。

空心桥墩在截面在足够承担外力的条件下可以减少混凝土用量，同时相比于实心墩可以有效的可以减少墩身自重，但是由于空心桥墩的特殊截面，使得桥墩难以成型或长度过短达不到设计要求、对抗震方面的要求、不满足经验要求的强抗剪、弱抗弯的要求。当壁厚比过大形成薄壁空心桥墩时，在地震效应下容易发生失稳破坏，使材料性能不能充分应用；空心桥墩经不起漂浮物的撞击。现有的空心墩大多是由素混凝土或钢筋混凝土建成，其在制作过程中需要大量支模，在浇筑完成后拆除内外模板，并且在拆除模板时要尽量保证墩身和模板不受破坏，造成了巨大的工作量，若使用流动性小的混凝土，在混凝土浇筑之后，粗骨料难以均匀分布在混凝土中，若使用流动性大的混凝土容易发生离析现象，降低了桥墩的极限承载力。混凝土桥墩长期工作后容易出现裂缝，钢筋混凝土桥墩外部混凝土会脱落，影响桥墩的安全使用和寿命。

现有材料中存在一种超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra-High PerformanceConcrete)，也称作活性粉末混凝土(RPC，Reactive Powder Concrete)，是过去三十年中最具创新性的水泥基工程材料，实现了工程材料性能的大跨越。UHPC是一种高强度、高韧性、低孔隙率的超高强水泥基材料。它的基本配制原理是：通过提高组分的细度与活性，不使用粗骨料，使材料内部的缺陷（孔隙与微裂缝）减到最少，以获得超高强度与高耐久性。

UHPC堪称耐久性很好的工程材料，适当配筋的UHPC力学性能接近刚结构，同时UHPC具有优良的耐磨、抗爆性能。因此，UHPC特别适合用于大跨径桥梁、抗爆结构(军事工程、银行金库等)和薄壁结构，以及用在高磨蚀、高腐蚀环境。目前，UHPC已经在一些实际工程中应用，如大跨径人行天桥、公路铁路桥梁、薄壁筒仓、核废料罐、钢索锚固加强板、ATM机保护壳，等等。可以预计，还会有越来越多的应用。

专利号CN201921218805.8公开了一种半预制UHPC外壳叠合盖梁与预制墩柱连接构造的实用新型，该实用新型采用UHPC材料（超高性能混凝土）以半预制方式来制造柱墩结构，通过墩柱后浇槽的设计将预制墩柱与半预制UHPC盖梁外壳通过混凝土浇筑为一体，以避免渗水问题出现，并且采用可替换耗能角钢提高抗侧力、抗侧刚度、和耗能能力，提高该实用新型的整体受力性能，并可降低墩柱的安装难度，提升柱墩制造的整体型；但是该实用新型仍以实心柱墩结构为主体，在大尺寸的柱墩制造和设计上并不存在优势，没有能够解决上述问题。

发明内容

本发明提供了一种UHPC空心柱墩及其施工方法，充分利用UHPC、内置模管体、结构层的力学性能，用于解决上述技术问题。