技术领域
[0001] 本发明涉及桥梁工程领域，特别是一种UHPC拱圈结构、桥梁及其施工方法。
相关背景技术
[0002] 随着拱桥跨径能力的增加，拱桥在山区桥梁中的应用愈加普遍。在这一发展趋势下，混凝土拱桥相比钢管混凝土拱桥表现出更优越的耐久性。然而，在混凝土拱桥的施工中，传统的劲性骨架结构通常需要复杂的模板支撑系统，特别是在高墩大跨桥梁的环境下，对模板和支撑系统的稳定性要求非常高。在腹板现浇施工过程中，模板不仅要承受拱桥自重，还需抵抗混凝土浇筑时产生的侧压力。山区地形使得模板的搭建变得尤为困难，常需高空作业，且施工空间狭窄，人工操作受限，存在显著的安全隐患。此外，腹板浇筑大多为竖向浇筑，高度可达10米以上，浇筑过程中易发生爆模等事故，进一步增加了施工难度。
具体实施方式
[0039] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
[0040] 在没有特别说明的情况下，在本发明具体实施例的描述中，出现“上”“下”“左”“右”“中心”“内”“外”等指示的方位或位置关系的表述术语，都是基于该发明产品/设备/装置惯常使用时，摆放的方位或位置关系。这些方位或位置关系的术语，仅仅是为了便于描述本发明方案或简化具体实施例中的描述，便于技术人员快速理解方案，而不是指示或暗示特定的装置/部件/元件必须具有特定的方位，或以特定的位置关系进行构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0041] 此外，若出现术语“水平”“竖直”“悬垂”“平行”等术语，并不表示要求相应的装置/部件/元件绝对水平或竖直或悬垂或平行，而是可以稍微倾斜或存在偏差。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。或者，可以简化理解为相应的装置/部件/元件，处于“水平”“竖直”“悬垂”“平行”等方向设置，能够相对于相应的方向设置具有±10％的误差/偏差，更优选±8％以内的误差/偏差，更优选±6％以内的误差/偏差，更优选±5％以内的误差/偏差，更优选±4％以内的误差/偏差。只要相应的装置/部件/元件在误差/偏差范围内，依然能够实现其在本发明方案中的作用即可。
[0042] 此外，术语中出现“第一”“第二”“第三”等表述，仅仅是用于区分相同或相似部件的描述，而不应理解为强调或暗示特定部件的相对重要性。
[0043] 此外，在本发明实施例的描述中，“几个”“多个”“若干个”代表至少2个。可以是2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个等任意情况，甚至可以是超过9个的情况。
[0044] 此外，在本发明技术方案的描述中，除非另有明确的规定/限定/限制，出现术语“设置”“安装”“相连”“连接”“设有”“铺设”“布置”的地方应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是焊接、铆接、栓接、螺纹连接等本领域常用的连接手段。这种连接可以是机械连接，也可以是电连接或通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介物进行间接相连，可以是两个元件内部的连通。
[0045] 实施例1
[0046] 如图1至图3所示的一种UHPC拱圈结构，该拱圈结构由若干个拱圈段1构成，且相邻的两个拱圈段1为可拆卸连接，方便拱圈结构的运输与安装；每个拱圈段包括对称设置的预制UHPC腹板11，通过将腹板设置为UHPC结构，利用UHPC材料的抗压性能与耐久性使拱圈结构在承载能力、抗裂性和耐久性上大幅提升，延长使用寿命；并且该腹板为预制腹板，加快了施工速度，避免现场对腹板进行浇筑，加快了施工进度，缩短了施工周期；预制UHPC腹板11的上端和/或下端均设有浇筑结构12，且该浇筑结构12为普通混凝土，通过将腹板采用UHPC材料进行预制，使得在施工的过程中，无需现场浇筑腹板，且各个预制UHPC腹板11均为可拼接的形式，避免出现现浇腹板的模板爆裂问题；浇筑结构采用普通混凝土进行浇筑，通过将预制UHPC腹板与浇筑结构进行搭配，能在提升拱圈段局部强度与耐久度的同时，降低成本，避免拱圈段通体使用UHPC材料，导致成本过高的问题。
[0047] 在一个或若干个实施例中，拱圈段1中相对设置的预制UHPC腹板11上均设有加劲肋4，且每个加劲肋4均设置在每个所述UHPC腹板11朝向拱圈段1内部的一侧；
[0048] 可选的，加劲肋4可选用纵向加劲肋或横向加劲肋；两个相对预制UHPC腹板11之间的横向加劲肋处，需要设置钢横撑，通过钢横撑来避免预制UHPC腹板11吊装就位后以及浇筑结构在浇筑时出现失稳侧倾的问题。
[0049] 在一个或若干个实施例中，每个预制UHPC腹板11包括一个竖板111，竖板111顶部设有与竖板111垂直的上承重板112、竖板111底部设有与竖板111垂直的下承重板113，该上承重板112和/或下承重板113在远离竖板111的一端设有浇筑结构12，通过在竖板111上设置上承重板112与下承重板113增加了预制UHPC腹板的整体前方高度与承载能力，并且通过上承重板112与下承重板113使得荷载在竖板上均匀分布，减少了应力集中现象，有效提高了结构的抗弯曲能力和耐久性，如图2至图3所示。
[0050] 在一个或若干个实施例中，每个预制UHPC腹板11在自身顺桥向方向均设有拼接部114，且沿着顺桥向方向相邻两个预制UHPC腹板11上的拼接部114相互匹配；
[0051] 进一步地，每个预制UHPC腹板11朝向拱圈段1内部的一侧均设有结构连接件15，通过结构连接件15能使得在顺桥向方向上相邻两个预制UHPC腹板11能够实现拼接固定，本方案通过在每个预制UHPC腹板11上设置拼接部114，依靠拼接部114实现顺桥向上的两个相邻预制UHPC腹板11在拼接的过程中更好的吻合，减少了两个预制UHPC腹板11拼接时对齐的时间，提高了工作效率，再通过结构连接件15使得相邻两个预制UHPC腹板11连接得更加牢固，如图6与图7所示。
[0052] 在一个或若干个实施例中，结构连接件15包括连接板组件116，该连接板组件116一面与预制UHPC腹板11连接，另一面设有连接座117，连接板组件116包括剪力键1161，所述剪力键1161一端与所述预制UHPC腹板11连接、另一端设有连接板1162；连接板1162远离剪力键1161一端与连接座117连接，通过设置剪力键1161的方式，使得预制UHPC腹板11上的剪力传递至连接座117，增强了结构的抗剪性能，确保拱圈在荷载作用下的稳定性，特别适用于承受较大剪力的工程场景；剪力键的设置在连接板和腹板之间提供了过渡层，避免了直接连接带来的应力集中，使结构受力更均匀，从而降低了连接部位开裂或疲劳损坏的风险，如图3与图7所示。
[0053] 实施例2
[0054] 如图4所示的一种桥梁，包括实施例1中的一种UHPC拱圈结构，该桥梁设有吊索装置2，吊索装置2一端连接有主梁3、另一端与拱圈结构连接，该桥梁使用了UHPC拱圈结构，UHPC材料具备极高的强度和耐久性，使得拱圈结构能够承载较大荷载，有效支撑桥梁主梁，提升整体结构的承载力，UHPC具有较高的强度重量比，在保证强度的前提下能够减小桥梁自重，降低桥梁基础负荷，从而减少材料使用，降低成本。
[0055] 实施例3
[0056] 如图5所示的一种UHPC拱圈的施工方法，针对实施例1中的一种UHPC拱圈结构进行施工，具体施工方法为：
[0057] S1、依据施工规范搭建施工场地和设备。场地和设备的充分准备为后续施工提供了基础保障，确保施工能够高效、安全地进行。这一环节包括对施工区域的平整、支撑设备的安装、混凝土浇筑设备的摆放，以及其他施工辅助工具的调试和检查；
[0058] S2、在施工场地和设备搭建完毕后，首先进行拱圈段1内预制UHPC腹板11的施工。每个拱圈段1包含一组预制UHPC腹板11；
[0059] S21、率先安装位于拱脚位置的两组预制UHPC腹板11，以桥梁横截面中心线为对称轴进行对称设置。拱脚处的腹板提供了初始的稳定支撑，有助于均衡桥梁的荷载分布。对称安装方式不仅提高了结构的平衡性，还确保了后续拼装工作的精确性，为整个拱圈的形状提供了基准；
[0060] S22、在拱脚腹板设置完成后，依次安装后续的每组预制UHPC腹板11。施工过程中，每组腹板的拼装均以桥梁横截面中心线为对称轴保持对称，这种方法确保了整个拱圈在受力和形状上的一致性，避免结构偏移和应力集中现象的发生。逐步拼装法也便于施工过程的控制，便于检测和调整，提高了施工质量；
[0061] S3、完成所有预制UHPC腹板11的施工后，对浇筑结构12进行浇筑；
[0062] S4、施工完毕。
[0063] 在一个或若干个实施例中，浇筑结构包括顶板和/或底板，当拱圈结构截面受力较小，抗扭稳定性较好时，只需浇筑顶板，不需要浇筑底板。
[0064] 在一个或若干个实施例中，S3中对浇筑结构12进行浇筑的同时需要对浇筑结构以及腹板进行拉应力检测，依据拉应力数值以及现场施工环境，选取浇筑方案，根据浇筑方案进行后续浇筑；
[0065] 进一步地，浇筑方案包括分环不分段、分段不分环以及分环分段；
[0066] 分环不分段是指先浇筑整个拱圈的底板，再浇筑整个拱圈的顶板，或先浇筑整个拱圈的顶板，再浇筑整个拱圈的底板；
[0067] 分段不分环是指在拱圈立面分段，每段同时浇筑截面顶底板，再逐段浇筑施工；
[0068] 分环分段是指，将现浇部分分为顶板环、底板环，每环再纵向分为若干段，先逐段浇筑底板环、再逐段浇筑顶板环，或先逐段浇筑顶板环、再逐段浇筑底板环。
[0069] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
