鋼超高性能混凝土組合橋面結構的製作方法
2023-04-27 03:19:31 1
專利名稱：鋼超高性能混凝土組合橋面結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種橋梁結構的建築細部，尤其涉及一種鋼橋的橋面結構。
背景技術：
正交異性鋼橋面於1948年在德國首創採用，60年來這種輕型的鋼橋面已成為鋼 橋(尤其是特大型橋梁)的首選橋面型式。經過幾十年的工程建設實踐，目前正交異性鋼橋 面鋪裝方案主要發展為以下四類，即(1)熱拌浙青混凝土或改性密級配浙青混凝土方案；高溫拌合澆注式浙青混凝土方案；(3)浙青瑪蹄脂混凝土方案；(4)環氧樹脂浙青混凝 土方案。現有常規的鋼橋橋面結構形式如圖1所示，現有的四類鋼橋面浙青混凝土橋面鋪 裝層價格昂貴，同時都有一個自身無法克服的缺點，即浙青混凝土橋面鋪裝層3與鋼橋面 板1的膨脹係數不同，二者粘連度不牢，如果橋位處冬夏溫差較大，在車輛荷載作用下，浙 青混凝土橋面鋪裝層3與鋼橋面板1很容易發生相對滑移，從而造成橋面鋪裝層3出現開 裂、車轍、壅包等病害。由於正交異性鋼橋面為輕型橋面，面板比較薄，加上浙青混凝土鋪裝層破壞造成 路面不平整，從而容易引起車輛荷載的衝擊作用，使得在高密度行車，尤其是超載嚴重的車 輛荷載作用下，面板與縱肋焊接處的疲勞破壞問題變得十分突出。對於正交異性鋼橋面的 疲勞破壞問題，現有解決問題的思路是加大面板厚度，採用大型縱肋，肋距增大，這樣橫隔 板(橫肋)的間距也可增大，減少縱橫肋與面板的焊縫；改進細部構造，並規定嚴格的焊接 製造工藝，以儘可能減少應力集中現象。這種思路是著眼於通過提高結構尺寸來改善橋面 板的工作狀態，雖然能起到一定的效果，但不能從根本上解決面板與縱肋焊接處的疲勞破 壞問題，而且成本也比較高，同時，增加橋面板厚度也不能從根本上解決鋪裝層易損壞的問 題。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種建築高度小、剛度大、 各組合層間粘結性能好、耐久性好、抗疲勞性能好、車輛衝擊作用小的鋼超高性能混凝土組 合橋面結構。為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種鋼超高性能混凝土組合橋面 結構，所述橋面結構包括鋼橋面板，所述鋼橋面板上方覆設有超高性能混凝土層，所述超高 性能混凝土層上方覆設有橋面鋪裝層；所述超高性能混凝土層中配有鋼筋。本發明提出的 該技術方案是結合運用組合結構橋面思想與超高性能混凝土技術，在現有的正交異性鋼橋 面板與浙青混凝土橋面鋪裝層之間增加薄型超高性能混凝土層，這不僅能夠有效避免鋼橋 面板和橋面鋪裝層處於不利的變形和應力狀態，而且可以有效解決鋼橋面板使用中容易出 現的鋪裝層開裂、滑移、面板與縱橫肋的疲勞破壞等問題。上述的鋼超高性能混凝土組合橋面結構中，所述超高性能混凝土層是指由超高性 能混凝土澆築而成。本領域內的超高性能混凝土為一專有名稱，在本發明中一般是指具有
3超高強度、高延性、高韌性、高和易性、耐久性好且能適用於鋼橋面板鋪裝的混凝土，其是相 對普通混凝土、高性能混凝土而言的另一類力學綜合性能更加優異的混凝土材料，例如活 性粉末混凝土、超高性能纖維增強混凝土、注漿纖維混凝土、密實配筋複合材料、工程膠凝 複合材料等，但優選為活性粉末混凝土、超高性能纖維增強混凝土或注漿纖維混凝土。上述技術方案中，鋼橋面板與超高性能混凝土層的結合面可以為平面或粗糙面， 但作為對上述鋼超高性能混凝土組合橋面結構的進一步改進，所述鋼橋面板與超高性能混 凝土層的結合面優選設置成抗剪構造或設置抗剪連接件。所述的抗剪構造優選為一凹凸點 陣式粗糙結合面或一凹凸槽式結合面。所述抗剪連接件優選為栓釘或PBL剪力鍵。甚至可 以將抗剪構造和抗剪連接件同時設置。上述技術方案中，所述超高性能混凝土層與橋面鋪裝層的結合面可以為自然粗糙 面，但優選設置成凹凸槽式結合面以進一步增加層間的抗剪切能力。上述技術方案中，所述的橋面鋪裝層可以為各類浙青混凝土橋面鋪裝層或其他材 料的橋梁鋪裝層，換句話說，本發明的技術方案具有廣泛的適應性，不會因為橋面鋪裝層的 材料差異性而影響到本發明技術方案的技術效果。與現有技術相比，本發明在鋼橋面板(尤其是正交異性鋼橋面板)上設置超高性 能混凝土層，再在超高性能混凝土層上鋪設浙青混凝土之類的橋面鋪裝層，將現有常規的 鋼橋面轉變成鋼-超高性能混凝土組合式橋面，這大大改變了鋼橋面板的結構形式和橋面 鋪裝的工作狀態，這也使得本發明的技術方案具備以下明顯的優勢首先，本發明的鋼超高性能混凝土組合橋面結構共同受力，減小了鋼橋面板及其 縱橫肋在車輛輪載下的應力，大幅度減小了鋼橋面板與縱肋及隔板間焊縫疲勞開裂風險， 而超高性能混凝土層自身的應力、變形等指標均能滿足與鋼結構協同工作的要求；其次，本發明的鋼超高性能混凝土組合橋面結構增大了橋面板的剛度，改善了浙 青混凝土橋面鋪裝層與橋面板的粘結性能，提高了橋面鋪裝層的抗裂性能和耐久性能；尤 其是在本發明組合橋面結構基礎上的抗剪設計，能夠進一步減小橋面鋪裝層與鋼橋面板之 間的相對滑移，減小了橋面鋪裝層的壅包，降低了車輛荷載作用下的衝擊作用，從而進一步 提高了橋面鋪裝層的耐久性能；此外，本發明技術方案中的超高性能混凝土層所選用的是適用於鋼橋面板的超高 性能混凝土，不僅易於施工操作，且能夠保證密實性，提高了鋼橋面板的耐久性，並且其結 構層較薄，整體上並不明顯增加橋面恆載的重量。綜上，本發明的鋼超高性能混凝土組合橋面結構具有建築高度小、剛度大、各組合 層間粘結性能好、耐久性好、抗疲勞性能好、車輛衝擊作用小等優點，具有重大的實用價值 和良好的經濟效益，尤其是在大型、特大型鋼橋的施工建造上具有廣闊的應用前景。
圖1為現有常規的正交異性鋼箱梁橋面的結構示意圖(橫斷面圖)。圖2為本發明實施例1的鋼超高性能混凝土組合橋面結構的結構示意圖(橫斷面 圖)。圖3為本發明實施例2的鋼超高性能混凝土組合橋面結構的結構示意圖(縱斷面 圖)。
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圖4為本發明實施例3的鋼超高性能混凝土組合橋面結構的結構示意圖(縱斷面 圖)。圖5為本發明實施例3的鋼超高性能混凝土組合橋面結構的結構示意圖(橫斷面 圖)。圖6為本發明實施例4的鋼超高性能混凝土組合橋面結構的結構示意圖(縱斷面 圖)。圖7為本發明實施例5的鋼超高性能混凝土組合橋面結構的結構示意圖(縱斷面 圖)。圖例說明1、鋼橋面板；2、超高性能混凝土層；3、橋面鋪裝層；4、栓釘；5、PBL剪力鍵；6、凹 凸槽式結合面；7、鋼筋。
具體實施例方式實施例1一種如圖2所示的本發明的鋼超高性能混凝土組合橋面結構，該橋面結構包括鋼 橋面板1，鋼橋面板1上方覆設有超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2上方覆設有橋 面鋪裝層3，超高性能混凝土層2中配有鋼筋7。超高性能混凝土層2是由超高性能混凝土 澆築而成，本實施例選用的超高性能混凝土是活性粉末混凝土。在鋼橋面板1與超高性能 混凝土層2的結合面處設置有抗剪用的栓釘4。鋼橋面板1與超高性能混凝土層2之間的 結合面為平面，超高性能混凝土層2與橋面鋪裝層3之間的結合面為自然粗糙面，橋面鋪裝 層3採用的是普通浙青混凝土材料。上述本實施例的鋼超高性能混凝土組合橋面結構的施工步驟為(1)焊接製作鋼橋面板1，鋼橋面板1的頂面為平面，對其頂面做防腐塗裝，並在其 頂面均勻焊接抗剪用的栓釘4 ；(2)布設超高性能混凝土層中的鋼筋7，配製超高性能混凝土，並將配製好的超高 性能混凝土澆築於鋼橋面板1上，形成超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2的頂面為 自然粗糙面；(3)對澆筑後的超高性能混凝土層2進行養護；(4)待超高性能混凝土層強度等力學指標達到設計要求後，配製橋面鋪裝層3用 的浙青混凝土材料，然後將浙青混凝土材料覆設於養護好的超高性能混凝土層2上；(5)最後進行橋面鋪裝層3的養護，完成整個鋼超高性能混凝土組合橋面結構的 施工。實施例2 一種如圖3所示的本發明的鋼超高性能混凝土組合橋面結構，該橋面結構包括鋼 橋面板1，鋼橋面板1上方覆設有超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2上方覆設有橋 面鋪裝層3，超高性能混凝土層2中配有鋼筋7。超高性能混凝土層2是由超高性能混凝土 澆築而成，本實施例選用的超高性能混凝土是活性粉末混凝土。鋼橋面板1與超高性能混 凝土層2的結合面設置為凹凸槽式結合面6。超高性能混凝土層2與橋面鋪裝層3之間的 結合面為自然粗糙面，橋面鋪裝層3採用的是普通浙青混凝土材料。
上述本實施例的鋼超高性能混凝土組合橋面結構的施工步驟為(1)焊接製作鋼橋面板1，鋼橋面板1的頂面為凹凸槽式帶肋面，對其頂面做防腐 塗裝；(2)布設超高性能混凝土層中的鋼筋7，配製超高性能混凝土，並將配製好的超高 性能混凝土澆築於鋼橋面板1上，形成超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2的頂面為 自然粗糙面；(3)對澆筑後的超高性能混凝土層2進行養護；(4)待超高性能混凝土層強度等力學指標達到設計要求後，配製橋面鋪裝層3用 的浙青混凝土材料，然後將浙青混凝土材料覆設於養護好的超高性能混凝土層2上；(5)最後進行橋面鋪裝層3的養護，完成整個鋼超高性能混凝土組合橋面結構的 施工。實施例3一種如圖4、圖5所示的本發明的鋼超高性能混凝土組合橋面結構，該橋面結構包 括鋼橋面板1，鋼橋面板1上方覆設有超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2上方覆設 有橋面鋪裝層3，超高性能混凝土層2中配有鋼筋7。超高性能混凝土層2是由超高性能混 凝土澆築而成，本實施例選用的超高性能混凝土是活性粉末混凝土。在鋼橋面板1與超高 性能混凝土層2的結合面處設置有抗剪用的PBL剪力鍵5。鋼橋面板1與超高性能混凝土 層2之間的結合面為平面，超高性能混凝土層2與橋面鋪裝層3之間的結合面為自然粗糙 面，橋面鋪裝層3採用的是普通浙青混凝土材料。上述本實施例的鋼超高性能混凝土組合橋面結構的施工步驟為(1)焊接製作鋼橋面板1，鋼橋面板1的頂面為平面，對其頂面做防腐塗裝，並在其 頂面均勻焊接抗剪用的PBL剪力鍵5 ；(2)布設超高性能混凝土層中的鋼筋7，配製超高性能混凝土，並將配製好的超高 性能混凝土澆築於鋼橋面板1上，形成超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2的頂面為 自然粗糙面；(3)對澆筑後的超高性能混凝土層2進行養護；(4)待超高性能混凝土層強度等力學指標達到設計要求後，配製橋面鋪裝層3用 的浙青混凝土材料，然後將浙青混凝土材料覆設於養護好的超高性能混凝土層2上；(5)最後進行橋面鋪裝層3的養護，完成整個鋼超高性能混凝土組合橋面結構的 施工。實施例4一種如圖6所示的本發明的鋼超高性能混凝土組合橋面結構，該橋面結構包括鋼 橋面板1，鋼橋面板1上方覆設有超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2上方覆設有橋 面鋪裝層3，超高性能混凝土層2中配有鋼筋7。超高性能混凝土層2是由超高性能混凝土 澆築而成，本實施例選用的超高性能混凝土是活性粉末混凝土。鋼橋面板1與超高性能混 凝土層2的結合面設置為凹凸槽式結合面6，超高性能混凝土層2與橋面鋪裝層3之間的結 合面同樣設置為凹凸槽式結合面6，橋面鋪裝層3採用的是普通浙青混凝土材料。上述本實施例的鋼超高性能混凝土組合橋面結構的施工步驟為(1)焊接製作鋼橋面板1，鋼橋面板1的頂面為凹凸槽式帶肋面；
(2)布設超高性能混凝土層中的鋼筋7，配製超高性能混凝土，並將配製好的超高 性能混凝土澆築於鋼橋面板1上，形成超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2的頂面同 樣設置為凹凸槽式帶肋面；(3)對澆筑後的超高性能混凝土層2進行養護；(4)待超高性能混凝土層強度等力學指標達到設計要求後，配製橋面鋪裝層3用 的浙青混凝土材料，然後將浙青混凝土材料覆設於養護好的超高性能混凝土層2上；(5)最後進行橋面鋪裝層3的養護，完成整個鋼超高性能混凝土組合橋面結構的 施工。實施例5—種如圖7所示的本發明的鋼超高性能混凝土組合橋面結構，該橋面結構包括鋼 橋面板1，鋼橋面板1上方覆設有超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2上方覆設有橋 面鋪裝層3，超高性能混凝土層2中配有鋼筋7。超高性能混凝土層2是由超高性能混凝土 澆築而成，本實施例選用的超高性能混凝土是活性粉末混凝土。鋼橋面板1與超高性能混 凝土層2的結合面為平面，超高性能混凝土層2與橋面鋪裝層3之間的結合面設置為凹凸 槽式結合面6，橋面鋪裝層3採用的是普通浙青混凝土材料。上述本實施例的鋼超高性能混凝土組合橋面結構的施工步驟為(1)焊接製作鋼橋面板1，鋼橋面板1的頂面為平面，對其頂面做防腐塗裝；(2)布設超高性能混凝土層中的鋼筋7，配製超高性能混凝土，並將配製好的超高 性能混凝土澆築於鋼橋面板1上，形成超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2的頂面設 置為凹凸槽式帶肋面；(3)對澆筑後的超高性能混凝土層2進行養護；(4)待超高性能混凝土層強度等力學指標達到設計要求後，配製橋面鋪裝層3用 的浙青混凝土材料，然後將浙青混凝土材料覆設於養護好的超高性能混凝土層2上；(5)最後進行橋面鋪裝層3的養護，完成整個鋼超高性能混凝土組合橋面結構的 施工。
權利要求
一種鋼超高性能混凝土組合橋面結構，所述橋面結構包括鋼橋面板，其特徵在於所述鋼橋面板上方覆設有超高性能混凝土層，所述超高性能混凝土層上方覆設有橋面鋪裝層；所述超高性能混凝土層中配有鋼筋。
2.根據權利要求1所述的鋼超高性能混凝土組合橋面結構，其特徵在於所述超高性 能混凝土層是由超高性能混凝土澆築而成，所述超高性能混凝土為活性粉末混凝土、超高 性能纖維增強混凝土、注漿纖維混凝土、密實配筋複合材料或工程膠凝複合材料。
3.根據權利要求1或2所述的鋼超高性能混凝土組合橋面結構，其特徵在於所述鋼 橋面板與超高性能混凝土層的結合面設置有抗剪構造或設置抗剪連接件。
4.根據權利要求3所述的鋼超高性能混凝土組合橋面結構，其特徵在於所述抗剪構 造為一凹凸點陣式粗糙結合面或為一凹凸槽式結合面。
5.根據權利要求3所述的鋼超高性能混凝土組合橋面結構，其特徵在於所述抗剪連 接件為栓釘或PBL剪力鍵。
6.根據權利要求1或2所述的鋼超高性能混凝土組合橋面結構，其特徵在於所述超 高性能混凝土層與橋面鋪裝層的結合面為自然粗糙面或設置成為凹凸槽式結合面。
全文摘要
本發明涉及一種鋼橋的橋面結構，具體公開了一種鋼超高性能混凝土組合橋面結構，該橋面結構包括鋼橋面板，鋼橋面板上方覆設有超高性能混凝土層，超高性能混凝土層上方覆設有橋面鋪裝層；超高性能混凝土層中配有鋼筋。本發明的鋼超高性能混凝土組合橋面結構具有建築高度小、剛度大、各組合層間粘結性能好、耐久性好、抗疲勞性能好、車輛衝擊作用小等優點。
文檔編號E01D101/26GK101858052SQ20101021465
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月30日 優先權日2010年6月30日
發明者李嘉, 邵旭東, 黃政宇 申請人:湖南大學