一种混凝土组合板单元、组件、桥体、及拼接施工方法

技术领域

本文涉及混凝土组合板技术，尤指一种混凝土组合板单元、组件、桥体、及拼接方法。

背景技术

混凝土组合板在桥面板结构中应用广泛，但现有的混凝土桥面板的接缝钢筋布置较复杂，模具制作难度大。此外，接缝区域的钢筋需要通过焊接或机械连接等方式连接，不便于施工。

在轻质高强的桥面板结构形式应用中，目前鲜有关于钢-超高性能混凝土(UHPC)组合板的接缝构造的报道。例如钢-超高性能混凝土(UHPC)组合板，相比传统的混凝土桥面板厚度小，重量占主梁轻，将其作为钢-混凝土组合结构桥梁的桥面板，可以使经济跨度进一步增加。

超高性能混凝土(UHPC)是基于最大密实度原理设计的新型水泥基复合材料，含一定体积分数的钢纤维，具有超高的抗压强度和较高的轴心抗拉强度。将钢底板和超高性能混凝土(UHPC)通过开孔板(PBL)剪力键等抗剪连接件进行组合，可得到强度高、刚度大、抗裂性能好和施工方便的钢-超高性能混凝土(UHPC)组合板，良好满足大跨组合桥梁的性能要求。此外，由于易于装配化施工且轻薄高强，该类组合板在大跨建筑楼板中也有一定的应用前景，但仍然存在上布置较复杂等问题。

发明内容

本申请提供了一种混凝土组合板单元、组件、桥体、及拼接施工方法，整体结构简单，拼接施工简单，运输和搬运都比较便利。

本申请提供的混凝土组合板单元，包括：金属底板；混凝土板，成型于所述金属底板上，内部预埋有第一组钢筋，所述混凝土板的拼接端设有拼接槽口，所述拼接槽口设置成与混凝土接缝段拼接；第一剪力连接件，设于所述金属底板上并与所述金属底板连接，所述第一剪力连接件预先埋设于所述混凝土板内并且部分伸出所述拼接端，所述第一剪力连接件设置成支撑埋设于所述混凝土接缝段内的第二组钢筋中的至少部分钢筋。

在一个示例性实施例中，拼接槽口包括多个并沿垂直所述混凝土板的拼接端的拼接方向间隔排布；所述拼接槽口为矩形。

在一个示例性实施例中，第一剪力连接件包括多个，并沿垂直所述混凝土板的拼接端的拼接方向间隔排布；所述第一剪力连接件伸出所述拼接端的部分设有第一开孔，所述第一开孔设置成供所述第二组钢筋中的至少部分钢筋穿过。

在一个示例性实施例中，底板具有拼接边，沿所述混凝土板的拼接端的拼接方向，所述拼接边超出所述第一剪力连接件伸出所述拼接端的部分。

在一个示例性实施例中，混凝土板为钢-超高性能混凝土板，所述底板为钢板。

本申请提供的混凝土组合板组件，包括：多个拼接在一起的如任意实施例所述的混凝土组合板单元、及将相邻所述混凝土组合板单元拼接为一体的混凝土接缝段；所述混凝土接缝段的拼接端设有与所述拼接槽口拼接的凸伸部；所述混凝土接缝段预先埋设有第二组钢筋，所述第二组钢筋中的至少部分钢筋支撑于所述第一剪力连接件伸出所述拼接端的部分。

在一个示例性实施例中，第二组钢筋包括沿垂直所述混凝土板的拼接端的拼接方向延伸的第一钢筋组和沿所述混凝土板的拼接端的拼接方向延伸的第二钢筋组；所述第一钢筋组支撑于所述第一剪力连接件伸出所述拼接端的部分；所述第二钢筋组与所述第一钢筋组交错设置，并且两端分别伸入相邻所述混凝土组合板单元相对应的拼接槽口内。

在一个示例性实施例中，第二钢筋组的两端分别伸入的拼接槽口内，所述拼接槽口的内侧壁预先经凿毛处理。

在一个示例性实施例中，第二钢筋组围设成矩形，并与所述第一钢筋组绑扎固定。

在一个示例性实施例中，第二钢筋组包括沿垂直所述混凝土板的拼接端的拼接方向间隔布置的多组。

在一个示例性实施例中，相邻所述混凝土组合板单元的底板的拼接边通过焊接的方式连接为一体。

在一个示例性实施例中，所述混凝土组合板组件还包括第二剪力连接件，所述第二剪力连接件连接相邻所述混凝土组合板单元所对应的第一剪力连接件，所述第二剪力连接件与相邻所述混凝土组合板单元的第一剪力连接件连接的两端的接缝分别错开所述底板焊接形成的拼接缝。

在一个示例性实施例中，第二剪力连接件还设有供所述第一钢筋组中的部分钢筋穿过的第二开孔。

本申请提供的桥梁，包括：桥梁主体、及铺设于所述桥梁主体上的如上述任意实施例所述的混凝土组合板组件。

本申请提供的一种混凝土组合板单元的拼接施工方法，可应用于上述任意实施例，所述方法包括：将相邻的混凝土组合板单元的底板连接为一体，将相邻的所述混凝土组合板单元相对应的第一剪力连接件连接；将第二组钢筋的第一钢筋组布置在所述第一剪力连接件伸出所述混凝土组合板单元的的混凝土板的拼接端的部分，将第二钢筋组的两端分别伸入相邻所述混凝土组合板单元相对应的拼接槽口内；将第一钢筋组与第二钢筋组连接；浇筑混凝土覆盖所述第二组钢筋并形成混凝土接缝段，并分别与相邻的所述混凝土组合板单元拼接。

在一个示例性实施例中，将相邻的所述混凝土组合板单元相对应的第一剪力连接件连接，包括：将相邻的所述混凝土组合板单元相对应的第一剪力连接件通过第二剪力连接件连接。

与相关技术相比，本申请实施例的混凝土组合板单元通过设置第一剪力连接件伸出拼接端部分支撑预先埋设于混凝土接缝段内的第二组钢筋，支持稳定。

另外拼接端可不必将混凝土板的第一组钢筋伸出，从而使得混凝土组合板单元整体结构简单，拼接施工简单，运输和搬运都比较便利。

在一种示例性的实施例中，本申请两块待连接组合板单元的端部内部的第一组钢筋与接缝段的第二钢筋组采用非接触传力连接，省去了钢筋焊接或机械连接等工序，有利于快速施工。

在一种示例性的实施例中，本申请在采用第二剪力连接件来进行对齐的第一剪力连接件的连接，避免焊缝与底板的对接焊缝集中于同一截面，可有效防止焊缝破坏。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实施例混凝土组合板单元的拼接状态图一；

图2为本申请实施例混凝土组合板单元的拼接状态图二；

图3为本申请实施例混凝土组合板单元的拼接状态图三；

图4为本申请实施例混凝土组合板单元的拼接状态图四；

图5为本申请实施例混凝土组合板单元拼接后的载荷-扰度曲线图；

图6为本申请实施例混凝土组合板单元拼接后的名义应力-最大裂缝宽度曲线图。

具体实施方式

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

如图1所示，本申请实施例提供一种混凝土组合板单元1a、1b，包括：金属底板10a、10b；混凝土板11a、11b，成型于金属底板10a、10b上，混凝土板11a、11b内部预埋有第一组钢筋(未示出)，混凝土板11a、11b的拼接端110a、110b设有拼接槽口1101a、1101b，拼接槽口1101a、1101b设置成与混凝土接缝段2(参图4)拼接；第一剪力连接件12a、12b，设于金属底板10a、10b上并与金属底板10a、10b连接，第一剪力连接件12a、12b预先埋设于混凝土板11a、11b内并且部分伸出拼接端110a、110b，第一剪力连接件12a、12b设置成支撑预先埋设于混凝土接缝段2(参图4)内的第二组钢筋21(参图3)中的至少部分钢筋。

本实施例中，金属底板10a、10b、第一剪力连接件12a、12b均采用钢材质，在其他实施方式中也可采用其他板材，在此不做限定。

本实施例中，混凝土板为钢-超高性能混凝土(UHPC)组合板，具有超高的抗压强度和较高的轴心抗拉强度。

本实施例中，拼接槽口1101a、1101b为矩形，能够便于脱模。

本申请实施例的混凝土组合板单元1拼接槽口1101a、1101b与混凝土接缝段2拼接时，板端模具的制作十分简单，且脱模方便。混凝土组合板单元1a、1b通过设置第一剪力连接件12a、12b伸出拼接端110a、110b部分支撑预先埋设于混凝土接缝段2(参图4)内的第二组钢筋21(参图3)，第一剪力连接件12a、12b伸出拼接端110a、110b部分支撑可支持后浇注的接缝段的钢筋，支持结构稳定，拼接端110a、110b也可不必将混凝土板11a、11b的第一组钢筋伸出，从而使得混凝土组合板单元1整体结构简单，拼接施工简单，运输和搬运都比较便利。

如图1所示，拼接槽口1101a、1101b包括多个并沿垂直混凝土板11a、11b的拼接端的拼接方向间隔排布。第一剪力连接件12a、12b包括多个，并沿垂直混凝土板11a、11b的拼接端110a、110b的拼接方向(图1中箭头所指方向)间隔排布。拼接槽口1101a、1101b的布置及第一剪力连接件12a、12b的多个布置使得拼接受力更加均匀。

第一剪力连接件12a、12b伸出拼接端110a、110b的部分设有第一开孔120a、120b，第一开孔120a、120b设置成供第二组钢筋21(参图3)中的至少部分钢筋穿过。

底板101a、101b具有拼接边101a、101b，沿混凝土板11a、11b的拼接端的拼接方向(图1中箭头所指方向)，拼接边101a、101b超出第一剪力连接件12a、12b伸出拼接端110a、110b的部分，从而避免焊缝底板10a、10b的拼接边101a、101b的焊缝与第一剪力连接件12a、12b与第二剪力连接件3的焊缝集中同一截面，可有效防止焊缝破坏。

如图1、图4所示，本申请实施例还提供一种混凝土组合板组件，包括：多个拼接在一起的上述任意实施例所述的混凝土组合板单元1a、1b、及将相邻所述混凝土组合板单元1a、1b拼接为一体的混凝土接缝段2。

如图4所示，混凝土接缝段2的拼接端2a、2b设有与拼接槽口1101a、1101b拼接的凸伸部20a、20b。

如图3所示，混凝土接缝段2预埋有第二组钢筋21，第二组钢筋21中的至少部分钢筋支撑于第一剪力连接件12a、12b伸出拼接端110a、110b的部分。

第二组钢筋21包括沿垂直混凝土板11a、11b的拼接端的拼接方向延伸的第一钢筋组211和沿混凝土板11a、11b的拼接端的拼接方向延伸的第二钢筋组212。第一钢筋组211和第二钢筋组212分别包括多根钢筋。

第一钢筋组211支撑于第一剪力连接件12a、12b伸出拼接端110a、110b的部分。第二钢筋组212与第一钢筋211组交错设置，并且两端分别伸入相邻混凝土组合板单元1相对应的拼接槽口1101a、1101b内。

第二钢筋组212的两端与拼接槽口1101a、1101b的内侧壁可预留一定的间距，如约20mm的距离，供混凝土接缝段的浇筑，避免挤占新旧混凝土连接的面积。拼接槽口1101a、1101b的内侧壁预先经凿毛处理，能够更好的与接缝段2拼接。本实施中第二钢筋212组围设成矩形，并与第一钢筋组211绑扎固定连接，实现固定和受力的传递。第二钢筋组212包括沿垂直混凝土板的拼接端的拼接方向间隔布置的多组。

本申请的两块待连接混凝土组合板单元1a、1b的端部钢筋(预埋在混凝土板内部的第一组钢筋)与后浇注的接缝区域(混凝土接缝段2)的第二钢筋组212采用非接触传力连接，省去了钢筋焊接或机械连接等工序，有利于快速施工。

如图2所示，相邻混凝土组合板单元1a、1b的底板10a、10b的拼接边101a、102b通过焊接的方式连接为一体。

如图2所示，混凝土组合板组件还包括第二剪力连接件3，第二剪力连接件3连接相邻混凝土组合板单元1a、1b所对应的第一剪力连接件12a、12b。第二剪力连接件3与相邻混凝土组合板单元1a、1b的第一剪力连接件12a、12b连接的两端的接缝分别错开底板10a、10b焊接形成的拼接缝，从而避免焊缝底板10a、10b的拼接边101a、101b的焊缝与第一剪力连接件12a、12b与第二剪力件3的焊缝集中同一截面，可有效防止焊缝破坏。第二剪力连接件3还设有供第一钢筋组211中的部分钢筋穿过的第二开孔30。

第一剪力连接件12a、12b和第二剪力连接件3可采用开孔板剪力键或栓钉，且与底板10a、10b焊接成整体。当剪力连接件为开孔板剪力键时，待连的接组合板单元1a端部和待连接组合板单元1b的端部对齐的开孔板剪力键通过与第二剪力连接件3对接焊接完成连接。

如图5所示，采用本申请的连接方法，经实验混凝土组合板组件：0.05mm裂缝宽度对应的名义开裂应力达到了7.8Mpa，表明采用本申请的连接方法后混凝土组合板组件的抗裂性好。

如图6所示，采用本申请的连接方法，经实验混凝土组合板组件：挠度接近150mm承载力仍然未明显下降，表明采用本申请的连接方法后混凝土组合板组件的延展性高。

本申请实施例还提供一种桥梁(未示出)，包括：桥梁主体、及铺设于桥梁主体上的任意实施例所述的混凝土组合板组件。混凝土组合板组件的结构可参照上述任意实施例，在此不赘述。

本申请在混凝土组合板单元1a、1b的端部设置一排矩形槽口1101a、1101b，板端模具的制作十分简单，且脱模方便。

本申请在采用第二剪力连接件3来进行对齐的第一剪力连接件12a、12b的连接，避免焊缝与底板10a、10b的对接焊缝集中于同一截面，可有效防止焊缝破坏。

本申请两块待连接组合板单元1a、1b的端部钢筋与接缝段2的第二钢筋组212通过两端伸入拼接槽口1101a、1101b内，实现了非接触传力连接，省去了钢筋焊接或机械连接等工序，有利于快速施工。

本申请实施例还提供一种混凝土组合板单元的拼接施工方法，所述方法包括如下操作：

S1：将相邻的混凝土组合板单元1a、1b的底板10a、10b连接为一体，将相邻的混凝土组合板单元1a、1b相对应的第一剪力连接件12a、12b连接；

S2：将第二组钢筋21的第一钢筋组211布置在第一剪力连接件12a、12b伸出拼接端110a、110b的部分，将第二钢筋组21的两端分别伸入相邻混凝土组合板单元1a、1b相对应的拼接槽口1101a、1101b内；

S3：将第一钢筋组211与第二钢筋组212连接；

S4：浇筑混凝土覆盖第二组钢筋21并形成混凝土接缝段2分别连接相邻的混凝土组合板单元1a、1b。

其中，混凝土组合板单元1a、1b的结构、第一钢筋组211与第二钢筋组212结构、混凝土接缝段2结构等等可参数上述任意实施例，在此不赘述。

其中，操作S1中将相邻的混凝土组合板单元1a、1b相对应的第一剪力连接件12a、12b连接，包括：将相邻的混凝土组合板单元1a、1b相对应的第一剪力连接件12a、12b通过第二剪力连接件3连接。

具体的，在混凝土组合板单元1a、1b的拼接端110a、110b设置一排矩形拼接槽口1101a、1101b；将待连接混凝土组合板单元1a和待连接混凝土组合板单元1b的拼接端110a、110b放置在预定位置并对齐。完成底板10a、10b的对接焊接。将对齐的第一剪力连接件12a和第一剪力连接件12b与第二剪力连接件3的焊接。将矩形槽口1101a、1101b的竖向表面凿毛至露出大量钢纤维。在每个矩形槽口1101a、1101b中放置一个环形第二钢筋组212。将第一钢筋组211放置到预定位置并绑扎固定。浇筑混凝土后浇带形成接缝段2，并完成养护。

本申请实施例的混凝土组合板单元的拼接施工方法，施工操作简单，结构牢固，受力均匀，两块待连接组合板单元1a、1b的端部钢筋与接缝段2的第二钢筋组212采用非接触传力连接，两块组合板拼接后的力学性能好，省去了钢筋焊接或机械连接等工序，有利于快速施工。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。