本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種uhpc組合梁結(jié)構(gòu)及其施工方法。
背景技術(shù)：
1、在橋梁工程領(lǐng)域，鋼-混凝土組合梁作為一種結(jié)構(gòu)構(gòu)件憑借其高效的材料利用效率得到廣泛應(yīng)用，但傳統(tǒng)組合梁面臨的技術(shù)瓶頸仍未得到根本解決。現(xiàn)行《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁制造規(guī)范》(jtg/t722-2022)規(guī)定普通混凝土橋面板最小厚度為250mm，導(dǎo)致跨徑超過(guò)60m時(shí)結(jié)構(gòu)自重顯著增加，限制了大跨度橋梁的應(yīng)用。
2、界面連接可靠性是另一關(guān)鍵問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)200組栓釘剪力鍵推出試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于c50時(shí)，栓釘根部混凝土壓潰破壞概率達(dá)68％。現(xiàn)有的uhpc薄層加固技術(shù)受限于界面粘結(jié)強(qiáng)度不足(僅5mpa)，無(wú)法滿足aashto規(guī)范對(duì)100年設(shè)計(jì)使用壽命的耐久性要求，現(xiàn)場(chǎng)澆筑質(zhì)量波動(dòng)大。
3、此外，傳統(tǒng)濕接縫易開(kāi)裂導(dǎo)致鋼筋銹蝕(裂縫寬度＞0.3mm)，現(xiàn)澆uhpc需7天以上養(yǎng)護(hù)，冬季施工效率低下，無(wú)法滿足現(xiàn)代裝配式建筑對(duì)快速施工的需求。
4、因此，亟需一種兼具高強(qiáng)度、高耐久性和施工便捷性的uhpc組合梁結(jié)構(gòu)及施工方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種uhpc組合梁結(jié)構(gòu)及其施工方法，以解決背景技術(shù)中的問(wèn)題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種uhpc組合梁結(jié)構(gòu)，包括工字型結(jié)構(gòu)的鋼梁和設(shè)置在所述鋼梁上端的uhpc板，所述鋼梁的頂板上垂直焊接有開(kāi)孔鋼板，所述開(kāi)孔鋼板的孔洞內(nèi)設(shè)置有倒圓臺(tái)型混凝土銷釘，所述uhpc板通過(guò)所述混凝土銷釘與所述鋼梁連接，所述uhpc板內(nèi)預(yù)埋有波形鋼板，所述波形鋼板的底部與所述鋼梁的頂板焊接，所述uhpc板設(shè)置為三層梯度結(jié)構(gòu)。
3、優(yōu)選的，所述開(kāi)孔鋼板的厚度為8～10mm，所述開(kāi)孔鋼板上的孔洞呈梅花形布置，孔徑為2～35mm，開(kāi)孔率35％～45％，孔洞的橫向間距為70～90mm，縱向間距為90～110mm。
4、優(yōu)選的，所述波形鋼板的厚度為1.2～1.8mm，波高為40～60mm，波長(zhǎng)為140～160mm，所述波形鋼板的腹板中部開(kāi)設(shè)有直徑為4～6mm的排氣孔，排氣孔的間距為80～120mm。
5、優(yōu)選的，所述uhpc板由頂面層、核心層和底面層組成，所述頂面層中鋼纖維的體積率為2～3％，所述核心層中鋼纖維的體積率為3～4％、pe纖維的體積率為0.3～0.7％，所述底面層中鋼纖維的體積率≥5％。
6、本發(fā)明還提供了上述uhpc組合梁結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟：
7、s1、根據(jù)實(shí)際工況按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工字型鋼梁、開(kāi)孔鋼板和波形鋼板加工，對(duì)鋼梁頂板進(jìn)行噴砂處理，將開(kāi)孔鋼板垂直焊接于鋼梁頂板上，形成嵌入式剪力鍵基座，然后將波形鋼板的底部與鋼梁頂板熔焊，形成連續(xù)的焊接線；
8、s2、配置界面處理劑，采用高壓無(wú)氣噴涂設(shè)備對(duì)鋼梁頂板、剪力鍵基座及焊接線區(qū)域進(jìn)行均勻噴涂，常溫后靜置24h固化，形成納米硅烷偶聯(lián)層；
9、s3、將鋼制組合模具安裝在經(jīng)s2處理的鋼梁上，進(jìn)行uhpc板的分層澆筑，澆筑完成后將預(yù)制構(gòu)件移入養(yǎng)護(hù)窯內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，脫模后自然養(yǎng)護(hù)7天；
10、s4、將預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸至施工位置，采用三維激光定位系統(tǒng)吊裝安裝，調(diào)整相鄰預(yù)制構(gòu)件的間距至200±5mm，用鋼楔臨時(shí)固定；
11、s5、清除預(yù)制構(gòu)件端面的浮漿，進(jìn)行高壓水槍沖洗后涂刷水泥基界面劑，然后采用壓漿泵從接縫底部注漿孔向相鄰預(yù)制構(gòu)件之間注入活性粉末砂漿，同步預(yù)埋sma筋，注漿完成后封堵，覆蓋塑料薄膜保濕，對(duì)sma筋通電加熱，使砂漿與兩側(cè)uhpc板形成自應(yīng)力固結(jié)，斷電后覆蓋電熱毯養(yǎng)護(hù)24～48h，完成施工。
12、優(yōu)選的，所述s2中，界面處理劑為將50～60％γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、10～20％納米sio2、30～40％乙醇加入高速剪切分散機(jī)中分散形成的均勻乳白色溶液。
13、優(yōu)選的，納米硅烷偶聯(lián)層的厚度為180～220μm。
14、優(yōu)選的，所述s3中，uhpc層包括底面層、核心層和頂面層，所述底面層的澆筑料包括端鉤型鋼纖維、水泥、硅灰、石英砂和減水劑；
15、所述核心層的澆筑料包括鋼纖維、pe纖維、水泥、硅灰、石英砂和減水劑；
16、所述頂面層的澆筑料包括鋼纖維、納米al2o3、水泥、硅灰、石英砂和減水劑。
17、優(yōu)選的，所述s3中，uhpc板的分層澆筑步驟為：
18、1)將底面層澆筑料混合后倒入模具內(nèi)加壓振動(dòng)成型，與開(kāi)孔鋼板之間形成剪力鍵銷釘，并包裹剪力鍵銷釘及波形鋼板頂端，形成厚度為20～30mm的底面層；
19、2)將核心層澆筑料采用層布法分兩次澆注，每層20～25mm，間隔25～45min，通過(guò)人工錘搗形成5～6mm厚度的梯度過(guò)度區(qū)，與底面層形成材料性能漸變連接；
20、3)將頂面層澆筑料倒入模具內(nèi)，采用振動(dòng)臺(tái)振搗30～45s后真空脫氣，表面進(jìn)行收光處理，形成光滑承重面。
21、優(yōu)選的，所述s5中，sma筋預(yù)埋在相鄰uhpc板之間的位置，筋體兩端通過(guò)螺紋錨具固定于預(yù)制構(gòu)件端面，通過(guò)引線連接中頻加熱電源。
22、因此，本發(fā)明一種uhpc組合梁結(jié)構(gòu)及其施工方法，具有以下有益效果：
23、(1)本發(fā)明中采用倒圓臺(tái)式銷釘形成嵌入式鋼格鉤剪力鍵與波浪形抗剪鋼板、納米硅烷偶聯(lián)層構(gòu)成三重抗剪連接體系，鋼梁頂板、uhpc底面層與倒圓臺(tái)型混凝土銷釘之間形成高效抗剪界面，提升極限抗剪切能力，波浪形抗剪鋼板與納米硅烷偶聯(lián)層協(xié)同作用，控制界面滑移，納米硅烷偶聯(lián)層形成si-o-c共價(jià)鍵，增強(qiáng)粘結(jié)強(qiáng)度，有效抵抗環(huán)境腐蝕。
24、(2)通過(guò)uhpc板的三層梯度設(shè)計(jì)，使得uhpc抗彎韌性提升，鋼纖維用量減少，核心層pe纖維與鋼纖維混雜，使uhpc斷裂能增加，有效抑制裂縫擴(kuò)展，耐久性顯著提升，優(yōu)化材料性能與成本。
25、(3)本發(fā)明中關(guān)鍵工序在工廠完成，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量減小，減少施工周期，且活性粉末砂漿可在5℃環(huán)境施工，sma筋自應(yīng)力技術(shù)消除接縫收縮裂縫，縮小養(yǎng)護(hù)周期，減少人工與設(shè)備投入，具有廣闊的工程應(yīng)用前景。
26、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
1.一種uhpc組合梁結(jié)構(gòu)，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種uhpc組合梁結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述開(kāi)孔鋼板的厚度為8～10mm，所述開(kāi)孔鋼板上的孔洞呈梅花形布置，孔徑為2～35mm，開(kāi)孔率35％～45％，孔洞的橫向間距為70～90mm，縱向間距為90～110mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種uhpc組合梁結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述波形鋼板的厚度為1.2～1.8mm，波高為40～60mm，波長(zhǎng)為140～160mm，所述波形鋼板的腹板中部開(kāi)設(shè)有直徑為4～6mm的排氣孔，排氣孔的間距為80～120mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種uhpc組合梁結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述uhpc板由頂面層、核心層和底面層組成，所述頂面層中鋼纖維的體積率為2～3％，所述核心層中鋼纖維的體積率為3～4％、pe纖維的體積率為0.3～0.7％，所述底面層中鋼纖維的體積率≥5％。
5.一種如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的uhpc組合梁結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種uhpc組合梁結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于：所述s2中，界面處理劑為將50～60％γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、10～20％納米sio2、30～40％乙醇加入高速剪切分散機(jī)中分散形成的均勻乳白色溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種uhpc組合梁結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于：所述s2中，納米硅烷偶聯(lián)層的厚度為180～220μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種uhpc組合梁結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于：所述s3中，uhpc層包括底面層、核心層和頂面層，所述底面層的澆筑料包括端鉤型鋼纖維、水泥、硅灰、石英砂和減水劑；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種uhpc組合梁結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于：所述s3中，uhpc板的分層澆筑步驟為：
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種uhpc組合梁結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于：所述s5中，sma筋預(yù)埋在相鄰uhpc板之間的位置，筋體兩端通過(guò)螺紋錨具固定于預(yù)制構(gòu)件端面，通過(guò)引線連接中頻加熱電源。