本发明涉及桥梁领域，尤其涉及一种负弯矩区低收缩的桥梁结构及其施工方法。
背景技术：
目前，常规的混凝土桥梁结构负弯矩区处理方式为：先预留接缝，然后现浇混凝土。这种处理方式下现浇混凝土量大，负弯矩区受力状态受现场后浇的混凝土质量影响很大，且现浇混凝土收缩效应可效使墩顶区域混凝土出现裂纹，从而影响结构的安全和耐久性。
为了改善收缩效，有些施工方采取的改进方案为将现浇混凝土改为现浇uhpc(超高性能混凝土)。可是这样又会导致uhpc需求量大，工程造价显著升高。
鉴于此，有必要提出一种负弯矩区低收缩的桥梁结构及其施工方法以克服或至少缓解上述缺陷。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种负弯矩区低收缩的桥梁结构及其施工方法，该桥梁结构及施工方法旨在解决现有负弯矩区接缝结构容易出现收缩开裂的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种负弯矩区低收缩的桥梁结构，所述桥梁结构包括：搭接在桥墩上的组合梁，所述组合梁在所述桥墩处形成的负弯矩区处设有截面呈t形的接缝，所述组合梁包括位于所述接缝左侧预制的左主梁以及位于所述接缝右侧预制的右主梁，其中，所述桥梁结构还包括：
设置于所述接缝内的至少一个核心块，每个所述核心块包括横块和与所述横块连接的纵块，所述横块与所述纵块形成与所述接缝配合的t形结构；所述核心块中沿桥梁长度方向埋设有至少一层第一钢筋，所述第一钢筋包括伸出于所述核心块并延伸到所述接缝中的第一受力段；所述第一受力段的长度大于所述第一钢筋直径的5倍，且小于所述第一受力段伸出所述核心块的表面到所述组合梁之间的距离；所述核心块中沿纵向上埋设有抗剪钢筋；
所述左主梁以及所述右主梁中均沿所述桥梁长度方向埋设有至少一层第二钢筋；所述第二钢筋包括伸出于所述左主梁或者所述右主梁，并延伸到所述接缝中与所述第一受力段配合的第二受力段；所述第二受力段的长度大于所述第二钢筋直径的5倍，且小于所述第二受力段伸出左主梁或者所述右主梁的表面到所述核心块之间的距离；
浇筑层，所述浇筑层由超高性能混凝土浇铸在所述核心块与所述接缝之间形成的间隙内所形成，以包裹所述第一受力段和所述第二受力段，并将所述核心块与所述组合梁连为一体。
优选地，所述抗剪钢筋架包括多排呈矩形框状的钢筋框，所述抗剪钢筋架沿纵向贯穿所述纵块，且浇筑在所述核心块内；所述抗剪钢筋架的一端从所述纵块的自由端伸出至所述接缝内，且被浇筑在所述浇筑层内；所述抗剪钢筋架的另一端被浇筑在所述横块内。
优选地，所述核心块除上顶面以外的其它各面均为毛刺面。
优选地，所述第一钢筋和第二钢筋的层数均为2层；其中一层所述第一钢筋浇筑在所述横块内，另一层所述第一钢筋浇筑在所述纵块内；所述第二钢筋浇筑在所述左主梁以及所述右主梁内与所述两层第一钢筋所对应的高度位置上。
优选地，所述核心块还包括定位块，所述定位块设置于所述纵块的自由端上；所述定位块抵靠于所述接缝的底部，以使所述纵块与所述定位块的高度之和大于所述接缝的阶梯面到所述接缝的底部之间的距离。
优选地，所述核心块的个数为多个，多个所述核心块间隔地安置在所述接缝内，相邻的所述核心块之间的间隙由所述超高性能混凝土浇铸填充，形成所述浇筑层的一部分。
此外，本发明还提供一种如上所述的负弯矩区低收缩的桥梁结构的接缝施工方法，包括以下步骤：
在组合梁浇铸模板中预先捆扎埋设所述第二钢筋，并浇铸混凝土后预制成所述组合梁；
在核心块浇筑模板内预先绑扎所述第一钢筋和所述抗剪钢筋架，并浇铸混凝土后预制成所述核心块；
将两个所述组合梁在桥墩处定位拼接，两个所述组合梁的拼接处形成所述t形的接缝；
将所述核心块放入所述接缝中，并将所述第一受力段与所述第二受力段进行定位焊接或绑扎；
在所述接缝与所述核心块之间现浇超高性能混凝土，直至将所述接缝与所述核心块之间的间隙填满，形成所述浇筑层。
优选地，还包括步骤：对所述核心块除上顶面以外的其它各面均进行凿毛工艺处理。
优选地，还包括步骤：在所述组合梁浇筑模板内预先定位位于所述组合梁的混凝土桥面板下方的钢主梁；其中，所述钢主梁包括工字钢和连接于所述工字钢端部的端承钢板，所述端承钢板平行于桥梁宽度方向。
优选地，还包括步骤：在所述端承钢板上焊接多个栓钉连接件，所述栓钉连接件垂直于所述端承钢板。
本申请的方案中，通过预制核心块可以完成接缝的基本填充，从而减少混凝土的现浇。由于核心块为预制结构，混凝土收缩效应已基本消除，减少混凝土自身原因的开裂风险。而接缝与核心块之间则通过超高性能混凝土(uhpc)现浇，从而仅以小体量的超高性能混凝土(uhpc)即可保证接缝的质量，经济又可靠。此外，核心块中沿桥梁长度方向埋设有至少一层第一钢筋，组合梁中对应位置沿自身长度方向埋设有多层第二钢筋，在核心块放入接缝时，第二钢筋能够与第一钢筋机械连接或焊接，从而确保核心块的受力性能，确保桥梁整体结构的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例的桥梁结构沿长度方向的截面示意图；
图2为本发明实施例的桥梁结构的核心块截面示意图；
图3为本发明实施例的桥梁结构的组合梁截面示意图；
图4为本发明实施例的桥梁结构沿宽度方向的截面示意图；
图5为本发明实施例的桥梁结构的核心块另一实施方式截面示意图；
图6为本发明实施例的桥梁结构另一实施方式沿长度方向的截面示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
附图标号说明：
100-组合梁、110-接缝、111-阶梯面；
120-第二钢筋、121-第二受力段；
150-混凝土桥面板、160-钢主梁；
161-工字钢、162-端承钢板、163-栓钉连接件；
200-核心块、230-第一钢筋、231第一受力段、240-抗剪钢筋架；
210-横块、220-纵块、230-定位块；
300-浇筑层。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
请参照附图1至附图3，本发明提供一种负弯矩区低收缩的桥梁结构，其中，桥梁结构包括：
搭接在桥墩上的组合梁100，组合梁100在桥墩处形成的负弯矩区处设有截面呈t形的接缝110，组合梁100包括位于接缝110左侧预制的左主梁以及位于接缝110右侧预制的右主梁，其特征在于，桥梁结构还包括：
设置于接缝110内的至少一个核心块200，每个核心块200包括横块210和与横块210连接的纵块220，横块210与纵块220形成与接缝110配合的t形结构；核心块200中沿桥梁长度方向埋设有至少一层第一钢筋230，第一钢筋230包括伸出于核心块200并延伸到接缝110中的第一受力段231；第一受力段231的长度大于第一钢筋230直径的5倍，且小于第一受力段231伸出核心块200的表面到组合梁100之间的距离；核心块200中沿纵向上埋设有抗剪钢筋；
左主梁以及右主梁中均沿桥梁长度方向埋设有至少一层第二钢筋120；第二钢筋120包括伸出于左主梁或者右主梁，并延伸到接缝110中与第一受力段231配合的第二受力段121；第二受力段121的长度大于第二钢筋120直径的5倍，且小于第二受力段121伸出左主梁或者右主梁的表面到核心块200之间的距离；
浇筑层300，浇筑层300由超高性能混凝土浇铸在核心块200与接缝110之间形成的间隙内所形成，以包裹第一受力段231和第二受力段121，并将核心块200与组合梁100连为一体。
需要说明的是，本申请的桥梁结构主要适用于拼接型桥梁结构，组合梁100为事先预制，再运输到桥墩处拼接而成。在拼接时，左主梁和右主梁搭在桥墩中，并形成t形的接缝110。
其中，核心块200用于完成接缝110的基本填充，从而减少混凝土的现浇。核心块200内埋设有至少一层第一钢筋230，还沿纵向上埋设有抗剪钢筋。第一钢筋230用于与左主梁或右主梁中的第二钢筋120搭接，从而抵抗负弯矩。抗剪钢筋用于增强核心快的抗剪性能。请参照附图4，在实际应用中，考虑到施工和吊装的难度，可以制作多个小型的核心块200依次进行填充。
在浇筑时，由于接缝110中的大部分空间都被核心块200填充了，因此只需使用较少的超高性能混凝土。超高性能混凝土可以从桥梁侧面浇入，也可以从多个核心块200之间的间隙浇人。
本申请的方案中，通过预制核心块200可以完成接缝110的基本填充，从而减少混凝土的现浇。由于核心块200为预制结构，混凝土收缩效应已基本消除，减少混凝土自身原因的开裂风险。而接缝110与核心块200之间则通过超高性能混凝土(uhpc)现浇，从而仅以小体量的超高性能混凝土(uhpc)即可保证接缝110的质量，经济又可靠。此外，核心块200中沿桥梁长度方向埋设有至少一层第一钢筋230，组合梁100中对应位置沿自身长度方向埋设有多层第二钢筋120，在核心块200放入接缝110时，第二钢筋120能够与第一钢筋230机械连接或焊接，从而确保核心块200的受力性能，确保桥梁整体结构的安全性。
作为本发明的优选实施方式，抗剪钢筋架240包括多层呈矩形框状的钢筋框，抗剪钢筋架240的一部分从纵块220上远离横块210的一端伸出至接缝110内，且被浇筑在浇筑层300内。抗剪钢筋架240用于抵抗剪力，抗剪钢筋架240可由多层框状钢筋构成。抗剪钢筋架240沿纵向贯穿纵块220，且浇筑在核心块200内。具体地，抗剪钢筋架240的一端从核心块200的底部(自由端)伸出，使得在浇筑后该部分抗剪钢筋架240被混凝土固结，提升核心块200的纵向连接稳定性。进一步地，抗剪钢筋架240的另一端可以被浇筑在横块内210，设置于横块210内能够提升横块210与纵块220连接的紧密性。
进一步地，核心块200除上顶面以外的其它各面均为毛刺面。此处的上顶面即横块210背离纵块220的一侧，将其它各面以凿毛工艺处理得到毛刺面，从而便于核心块200与现浇的超高性能混凝土进行连接。
优选地，第一钢筋230和第二钢筋120的层数均为2层；其中一层第一钢筋230浇筑在横块210内，另一层第一钢筋230浇筑在纵块220内；第二钢筋120浇筑在左主梁以及右主梁内，并与两层第一钢筋230所对应的高度位置上。由于横块210和纵块220均设置有第一钢筋230，通过与对应的第二钢筋120相配合，进一步提高接缝处的抗压强度和连接的可靠性。
请参照图5和图6，作为本发明的可选实施方式，核心块200还包括定位块230，定位块230设置于纵块220上远离横块210的一端；定位块230抵靠于接缝110的底部，以使得纵块220与定位块230的高度之和大于接缝110的阶梯面111到接缝110的底部之间的距离。本实施方式针对核心块200仅为一块的情形而言，当仅采用一块很大的核心块200进行填充时，为了避免桥梁表面的浇筑缝隙被完全盖住，通过在核心块200的底部设置一定位块230，使得纵块220与定位块230的高度之和大于接缝110的阶梯面111到接缝110的底部之间的距离。从而混凝土能够从横块210与接缝110的阶梯面111之间浇入。定位块230的形状不受特别限制，可以为矩形块或梯形块，只要能够将纵块220平稳地支撑起来都是可以的。
作为本发明的另一种可选实施方式，请参照附图4，核心块200的个数也可以为多个，多个核心块200间隔地安置在接缝110内，相邻的核心块200之间的间隙由超高性能混凝土浇铸填充，形成浇筑层300的一部分。将核心块200预制成多个，可以减轻施工和吊装的难度。
作为本发明的具体实施方式，组合梁100包括混凝土桥面板150和设置于混凝土桥面板150下方的钢主梁160(主要为工字钢161)；组合梁100中的端部呈阶梯状，相邻的两个组合梁100之间形成接缝110。混凝土桥面板150和设置于混凝土桥面板150下方的钢主梁160形成钢-混组合梁，组合梁100中的端部呈阶梯状以使得能够在相互拼接时形成接缝110。其中，接缝110的横槽位于混凝土桥面板150处，接缝110的纵槽主要位于钢主梁160处。
进一步地，核心块200与混凝土桥面板150采用同种型号混凝土制成。核心块200与混凝土桥面板150采用同种型号混凝土能够更好的结合，从而避免出现收缩或其他质量缺陷。
进一步地，钢主梁160包括工字钢161和连接于工字钢161端部的端承钢板162，端承钢板162平行于桥梁宽度方向。借助端承钢板162上可以设置有多个栓钉连接件163，栓钉连接件163能够使得钢主梁160与uhpc粘结更加牢固，避免出现层间滑移。此外，端承钢板162还能起到作为浇筑模板的作用。
此外，本发明还提供一种如上所述的负弯矩区低收缩的桥梁结构的接缝施工方法，包括以下步骤：
s10，在组合梁浇铸模板中预先捆扎埋设第二钢筋120，并浇铸混凝土后预制成组合梁100；
预制组合梁100；其中，组合梁100的端部呈阶梯状，组合梁沿自身长度方向埋设有至少一层第二钢筋120，第二钢筋120包括伸出于组合梁的第二受力段121；
具体的，组合梁100可以包括混凝土桥面板150和设置于混凝土桥面板150下方的钢主梁160(主要为工字钢161)；混凝土桥面板150和设置于混凝土桥面板150下方的钢主梁160形成钢-混组合梁，组合梁中的端部呈阶梯状以使得能够在相互拼接时形成接缝110。其中，接缝110的横槽位于混凝土桥面板150处，接缝110的纵槽主要位于钢主梁160处。
s20，在核心块浇筑模板内预先绑扎第一钢筋230和抗剪钢筋架240，并浇铸混凝土后预制成核心块200；
预制核心块200；其中，核心块200包括横块210和与横块210连接的纵块220，横块210与纵块220形成与接缝110配合的t形结构；核心块200中沿桥梁长度方向埋设有至少一层第一钢筋230，第一钢筋230包括伸出于核心块200并延伸到接缝110中的第一受力段231；抗剪钢筋架240沿纵向贯穿纵块220，且浇筑在核心块200内。具体地，抗剪钢筋架240的一端从核心块200的底部(自由端)伸出，使得在浇筑后该部分抗剪钢筋架240被混凝土固结，提升核心块200的纵向连接稳定性。抗剪钢筋架240的另一端可以被浇筑在横块内210，设置于横块210内能够提升横块210与纵块220连接的紧密性。
s30，将两个组合梁100在桥墩处定位拼接，两个组合梁100的拼接处形成t形的接缝110；
s40，将核心块200放入接缝110中，并将第一受力段231与第二受力段121进行定位焊接或绑扎；
其中，第一受力段231的长度满足：大于第一钢筋230直径的5倍，且小于第一受力段231伸出核心块200的表面到组合梁100之间的距离；第二受力段121的长度满足：大于第二钢筋120直径的5倍，且小于第二受力段121伸出组合梁的表面到核心块200之间的距离；
s50，在接缝110与核心块200之间现浇超高性能混凝土，直至将接缝110与核心块200之间的间隙填满，形成浇筑层300。
在放好核心块200后，接缝110与核心块200之间则通过超高性能混凝土(uhpc)现浇，从而仅以小体量的超高性能混凝土(uhpc)即可保证接缝110的质量，经济并且可靠。
本申请的方案中，通过预制核心块200可以完成接缝110的基本填充，从而减少混凝土的现浇。由于核心块200为预制结构，施工质量得以可靠保证，且混凝土收缩效应已基本消除，减少混凝土自身原因的开裂风险。而接缝110与核心块200之间则通过超高性能混凝土(uhpc)现浇，从而仅以小体量的超高性能混凝土(uhpc)即可保证接缝110的质量，经济又可靠。此外，核心块200中沿桥梁长度方向埋设有至少一层第一钢筋230，组合梁100中对应位置沿自身长度方向埋设有多层第二钢筋120，在核心块200放入接缝110时，第二钢筋120能够与第一钢筋230机械连接或焊接，从而确保核心块200的受力性能，确保桥梁整体结构的安全性。
优选地，核心块200除上顶面以外的其它各面均进行凿毛工艺处理。此处的上顶面即横块210背离纵块220的一侧，将其它各面以凿毛工艺处理得到毛刺面，从而便于核心块200与现浇的超高性能混凝土进行连接。
优选地，接缝施工方法还包括步骤：在组合梁浇筑模板内预先定位位于组合梁100的混凝土桥面板150下方的钢主梁160；其中，钢主梁160包括工字钢161和连接于工字钢161端部的端承钢板162，端承钢板162平行于桥梁宽度方向。
本实施例中，由于组合梁包括混凝土桥面板150和设置于混凝土桥面板150下方的钢主梁160(主要为工字钢161)。浇筑组合梁100时，先在组合梁浇筑模板内预先定位位于组合梁100的混凝土桥面板150下方的钢主梁160。混凝土桥面板150和设置于混凝土桥面板150下方的钢主梁160形成钢-混组合梁，组合梁中的端部呈阶梯状以使得能够在相互拼接时形成接缝110。其中，接缝110的横槽位于混凝土桥面板150处，接缝110的纵槽主要位于钢主梁160处。端承钢板162能起到作为浇筑模板的作用。
优选地，接缝施工方法还包括步骤：在端承钢板162上焊接多个栓钉连接件163，栓钉连接件163垂直于所述端承钢板。
本实施方式中，借助端承钢板162上可以设置有多个栓钉连接件163，栓钉连接件163能够使得钢主梁160与uhpc粘结更加牢固，避免出现层间滑移。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
1.一种负弯矩区低收缩的桥梁结构，所述桥梁结构包括：搭接在桥墩上的组合梁，所述组合梁在所述桥墩处形成的负弯矩区处设有截面呈t形的接缝，所述组合梁包括位于所述接缝左侧预制的左主梁以及位于所述接缝右侧预制的右主梁，其特征在于，所述桥梁结构还包括：
设置于所述接缝内的至少一个核心块，每个所述核心块包括横块和与所述横块连接的纵块，所述横块与所述纵块形成与所述接缝配合的t形结构；所述核心块中沿桥梁长度方向埋设有至少一层第一钢筋，所述第一钢筋包括伸出于所述核心块并延伸到所述接缝中的第一受力段；所述第一受力段的长度大于所述第一钢筋直径的5倍，且小于所述第一受力段伸出所述核心块的表面到所述组合梁之间的距离；所述核心块中沿纵向上埋设有抗剪钢筋；
所述左主梁以及所述右主梁中均沿所述桥梁长度方向埋设有至少一层第二钢筋；所述第二钢筋包括伸出于所述左主梁或者所述右主梁，并延伸到所述接缝中与所述第一受力段配合的第二受力段；所述第二受力段的长度大于所述第二钢筋直径的5倍，且小于所述第二受力段伸出左主梁或者所述右主梁的表面到所述核心块之间的距离；
浇筑层，所述浇筑层由超高性能混凝土浇铸在所述核心块与所述接缝之间形成的间隙内所形成，以包裹所述第一受力段和所述第二受力段，并将所述核心块与所述组合梁连为一体。
2.根据权利要求1所述的桥梁结构，其特征在于，所述抗剪钢筋架包括多层呈矩形框状的钢筋框，所述抗剪钢筋架沿纵向贯穿所述纵块，且浇筑在所述核心块内；所述抗剪钢筋架的一端从所述纵块的自由端伸出至所述接缝内，且被浇筑在所述浇筑层内；所述抗剪钢筋架的另一端被浇筑在所述横块内。
3.根据权利要求1所述的桥梁结构，其特征在于，所述核心块除上顶面以外的其它各面均为毛刺面。
4.根据权利要求1所述的桥梁结构，其特征在于，所述第一钢筋和第二钢筋的层数均为2层；其中一层所述第一钢筋浇筑在所述横块内，另一层所述第一钢筋浇筑在所述纵块内；所述第二钢筋浇筑在所述左主梁以及所述右主梁内与所述两层第一钢筋所对应的高度位置上。
5.根据权利要求1所述的桥梁结构，其特征在于，所述核心块还包括定位块，所述定位块设置于所述纵块的自由端上；所述定位块抵靠于所述接缝的底部，以使所述纵块与所述定位块的高度之和大于所述接缝的阶梯面到所述接缝的底部之间的距离。
6.根据权利要求1所述的桥梁结构，其特征在于，所述核心块的个数为多个，多个所述核心块间隔地安置在所述接缝内，相邻的所述核心块之间的间隙由所述超高性能混凝土浇铸填充，形成所述浇筑层的一部分。
7.一种如权利要求1-6中所述的负弯矩区低收缩的桥梁结构的接缝施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
在组合梁浇铸模板中预先捆扎埋设所述第二钢筋，并浇铸混凝土后预制成所述组合梁；
在核心块浇筑模板内预先绑扎所述第一钢筋和所述抗剪钢筋架，并浇铸混凝土后预制成所述核心块；
将两个所述组合梁在桥墩处定位拼接，两个所述组合梁的拼接处形成所述t形的接缝；
将所述核心块放入所述接缝中，并将所述第一受力段与所述第二受力段进行定位焊接或绑扎；
在所述接缝与所述核心块之间现浇超高性能混凝土，直至将所述接缝与所述核心块之间的间隙填满，形成所述浇筑层。
8.根据权利要求7所述的接缝施工方法，其特征在于，还包括步骤：对所述核心块除上顶面以外的其它各面均进行凿毛工艺处理。
9.根据权利要求7所述的接缝施工方法，其特征在于，还包括步骤：在所述组合梁浇筑模板内预先定位位于所述组合梁的混凝土桥面板下方的钢主梁；其中，所述钢主梁包括工字钢和连接于所述工字钢端部的端承钢板，所述端承钢板平行于桥梁宽度方向。
10.根据权利要求9所述的接缝施工方法，其特征在于，还包括步骤：在所述端承钢板上焊接多个栓钉连接件，所述栓钉连接件垂直于所述端承钢板。
技术总结