一种uhpc-k8凯发

本发明属于桥梁领域，尤其涉及一种uhpc-nc混合梁矮塔斜拉桥及其施工方法。

背景技术：

1、矮塔斜拉桥是一种位于梁桥和斜拉桥之间的过渡桥型，是由梁、塔和索共同受力的组合体系桥梁。由于跨越能力大(100m～300m)、经济性良好、施工便捷、外观优美等优点，矮塔斜拉桥已广泛应用于地质条件苛刻、施工难度大的跨江大桥和跨山大桥。然而，由于实际桥塔位置的限制，部分采用独塔构造的矮塔斜拉桥跨径不对称，这就带来施工仿真难度高、对称悬臂施工需较大配重的问题，施工质量难以控制。此外，与塔相交的主梁顶板和部分无索区主梁底板容易出现开裂的现象，严重影响桥梁正常服役。

2、超高性能混凝土(uhpc，ultra-high performance concrete)是一种超强力学性能、超高弹模、耐久性好的新型水泥基复合材料。实践证明，将uhpc应用到桥梁工程领域，能很好地克服主梁易开裂和韧性差的问题。同时，在相同承载力的情况下，uhpc结构的板件厚度比传统混凝土结构轻薄，其重量约为传统混凝土构件的50％。因此，uhpc结构在大跨桥梁中具有广泛的应用前景。

3、目前，针对不对称矮塔斜拉桥的不足，现有技术亦提出采用钢箱梁用以提高主梁抗裂性能。但这类技术由于采用了钢结构，不仅提高了全寿命成本，如建安费和钢结构防腐维修费，还增加了大量的焊接工作，施工质量难以控制，增大了施工难度。此外，由于钢结构和混凝土结构的刚度、容重相差较大，需要配置较为复杂的钢混结合段保证受力的平缓过渡，进一步增大了施工难度。鉴于此，有必要提供一种新的桥梁结构及施工方法以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种抗裂性能高、施工方便、经济性好的uhpc-nc混合梁矮塔斜拉桥及其施工方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种uhpc-nc混合梁矮塔斜拉桥，包括至少一个桥墩、连接在所述桥墩上与桥墩一一对应设置的桥塔、第一桥台和第二桥台，所述桥墩、桥塔、第一桥台和第二桥台均由nc浇筑成型，桥墩上安装有uhpc-nc墩顶箱梁节段，所述uhpc-nc混合梁矮塔斜拉桥的主跨区域依次紧密排列有多个预制的uhpc箱梁节段，所述uhpc-nc混合梁矮塔斜拉桥的边跨区域依次紧密排列有多个预制的nc箱梁节段，所述uhpc-nc墩顶箱梁节段到相邻的nc箱梁节段之间通过一预制的uhpc-nc过渡段连接，各uhpc箱梁节段、各nc箱梁节段和所述uhpc-nc过渡段分别通过斜拉索与桥塔连接，梁段之间通过预应力束连接。

4、作为上述技术方案的进一步改进：

5、所述uhpc-nc墩顶箱梁节段包括由uhpc预制成型的uhpc箱梁环形部分，所述uhpc箱梁环形部分包括第一顶板、第一底板、两个第一外腹板和两个第一内腹板，所述第一顶板、第一底板和两个第一外腹板构成第一封闭环形结构，两个第一内腹板间隔设置且连接在第一顶板和第一底板之间，所述uhpc-nc墩顶箱梁节段还包括两个由nc现场浇筑成型的第一隔板，两个第一隔板分设于uhpc箱梁环形部分的两端并与uhpc箱梁环形部分连接构成一箱型结构。

6、所述uhpc-nc过渡段包括由uhpc预制成型的第二顶板、第二底板、两个第二外腹板、两个第二内腹板和第二隔板，所述第二顶板和第二底板间隔布置，所述第二顶板、第二底板和两个第二外腹板构成第二封闭环形结构，所述第二隔板连接在第二顶板和第二底板之间且第二隔板的延伸方向与第二顶板的延伸方向平行，两个第二内腹板间隔布置且连接在第二顶板和第二底板之间，所述第二内腹板的延伸方向与第二顶板的延伸方向垂直。

7、所述nc箱梁节段包括由nc预制成型的第三顶板、第三底板、两个第三外腹板、两个第三内腹板和第三隔板，所述第三顶板和第三底板间隔布置，所述第三顶板、第三底板和两个第三外腹板构成第三封闭环形结构，所述第三隔板连接在第三顶板和第三底板之间且第三隔板的延伸方向与第三顶板的延伸方向平行，两个第三内腹板间隔布置且连接在第三顶板和第三底板之间，所述第三内腹板的延伸方向与第三顶板的延伸方向垂直；所述第二顶板两端的厚度分别与相邻uhpc-nc墩顶箱梁节段中第一顶板的厚度和相邻nc箱梁节段中第三顶板的厚度相同，所述第二顶板的厚度沿第一顶板向第三顶板的方向逐渐增大，所述第二底板两端的厚度分别与相邻uhpc-nc墩顶箱梁节段中第一底板的厚度和相邻nc箱梁节段中第三底板的厚度相同，所述第二底板的厚度沿第一底板向第三底板的方向逐渐增大，所述第二外腹板两端的厚度分别与相邻uhpc-nc墩顶箱梁节段中第一外腹板的厚度和相邻nc箱梁节段中第三外腹板的厚度相同，所述第二外腹板的厚度沿第一外腹板向第三外腹板的方向逐渐增大，所述第二内腹板两端的厚度分别与相邻uhpc-nc墩顶箱梁节段中第一内腹板的厚度和相邻nc箱梁节段中第三内腹板的厚度相同，所述第二内腹板的厚度沿第一内腹板向第三内腹板的方向逐渐增大。

8、所述uhpc箱梁节段包括由uhpc预制成型的第四顶板、第四底板、两个第四外腹板、两个第四内腹板、两个小隔板和大隔板，所述第四顶板和第四底板间隔布置，所述第四顶板、第四底板和两个第四外腹板构成第四封闭环形结构，所述大隔板连接在第四顶板和第四底板之间并位于所述第四封闭环形结构的中部，两个小隔板连接在第四顶板和第四底板之间且分别位于大隔板的相对两侧，所述小隔板和大隔板的延伸方向与第四顶板的延伸方向平行，两个第四内腹板间隔布置且连接在第四顶板和第四底板之间，所述第四内腹板的延伸方向与第四顶板的延伸方向垂直。

9、所述第四顶板为平板和多个肋板组成的矮肋板构件，多个所述肋板间隔布置连接在所述平板靠近第四底板的一侧，所述肋板的延伸方向与平板的延伸方向相互垂直。

10、所述uhpc箱梁节段的长度是nc箱梁节段的1.5～2倍。

11、所述uhpc-nc混合梁矮塔斜拉桥按照全预应力构件设计，所述uhpc箱梁节段采用纵桥向预应力构件设计，所述nc箱梁节段采用三向预应力构件设计。

12、所述第一桥台与相邻的uhpc箱梁节段之间通过一主跨合拢段相连，所述主跨合拢段采用uhpc浇筑成型，所述第二桥台与相邻的nc箱梁节段之间通过一边跨合拢段相连，所述边跨合拢段采用nc浇筑成型。

13、作为一个总的发明构思，本发明另一方面提供了一种应用于上述uhpc-nc混合梁矮塔斜拉桥的施工方法，包括以下步骤：

14、s1、现场浇筑nc形成桥墩、桥塔、第一桥台和第二桥台；

15、s2、预制主梁，包括uhpc箱梁节段、nc箱梁节段、uhpc-nc过渡段以及uhpc-nc墩顶箱梁节段的uhpc箱梁环形部分，其中，uhpc构件在自然养护至少2天后，还需要采用至少48小时的90～100℃蒸汽养护；

16、s3、将uhpc-nc墩顶箱梁节段的uhpc箱梁环形部分安装至指定位置，并立模现场浇筑成型uhpc-nc墩顶箱梁节段的第一nc隔板。

17、s4、安装uhpc-nc过渡段，在安装uhpc-nc过渡段的同时，在另一侧悬拼uhpc箱梁节段；然后按照顺序，先悬臂安装nc箱梁节段，再拼装uhpc箱梁节段，并依次相应的张拉预应力钢束以及斜拉索直至边跨合拢段以及主跨合拢段；

18、s5、先浇筑nc形成边跨合拢段、再现场浇筑uhpc形成主跨合拢段，并张拉全桥预应力束；

19、s6、完成附属工程及桥面铺装，即完成施工。

20、与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的uhpc-nc混合梁矮塔斜拉桥的uhpc箱梁节段、nc箱梁节段、uhpc-nc过渡段均为预制成型，uhpc-nc墩顶箱梁节段也为部分预制成型，采用预制拼装的施工方法能够降低现场施工难度，缩短施工周期，方便施工，易保证施工质量，主跨区域采用uhpc箱梁节段而舍弃钢箱梁结构，不仅能够大幅减少焊接工作量，提高桥梁装配化水平，有效保证施工质量，还能够避免钢结构带来的运维费用，具有良好的经济性，另一方面，主跨主梁采用uhpc箱梁节段，充分利用了uhpc的超强韧性，能够大幅提升墩顶主梁节段和无索区主梁节段和抗裂能力，抗裂性能高，uhpc还具有良好的体积稳定性，能够避免传统斜拉桥长期下挠的问题，而受力良好和基本无病害的边跨采用廉价的nc箱梁节段，具有良好的经济性，能够提高该桥型的综合竞争力，另外，不同于钢结构和混凝土结构由于刚度、容重相差较大，需配置复杂的钢混结合段保证受力的平缓过渡，uhpc-nc结构无需配置复杂的钢混结合段，通过预制的uhpc-nc过渡段连接过渡即可，进一步降低了施工难度，更为重要的是，由于该uhpc-nc混合梁矮塔斜拉桥的主边跨分别采用uhpc箱梁节段和nc箱梁节段，由于uhpc和nc的材料特性，设计时在满足主边跨长度要求和力学性能的前提下能够控制主边跨节段的重量相同，从而避免双跨不对称所导致的施工配重问题，减少施工步骤，降低施工难度，同时相较于主跨采用钢箱梁结构，采用uhpc箱梁节段。在解决下挠和开裂的问题的同时能够使得桥梁的适宜跨径增加。