用於中小跨度橋梁的裝配式鋼橋面板及其裝配方法與流程

2023-10-04 22:39:14

本發明涉及橋梁技術領域，尤其涉及一種用於中小跨度橋梁的裝配式鋼橋面板及其裝配方法。

背景技術：

最近幾年，大批中小跨度橋梁出現老化現象，舊橋翻新的重要性引起了社會的廣泛關注。另一方面，工程界也在努力減少橋梁的維護負擔。因此，當建造新橋或者翻新舊橋時，有必要開發出合理、新型的建造技術，使之降低成本、節省勞動力和縮短工期等。

目前我國中小跨度橋梁的構造主要以混凝土空心板梁、工字梁、預應力箱梁為主，一般採用預製安裝或現澆施工，其建造技術已十分成熟，並且適用性較好。而現階段，國家大力發展裝配式結構，由於其結構輕巧、拆裝方便、互換性強等特點，在公路和市政建設中的應用逐漸增多。為此，當前橋梁設計應從重視適用性轉變為注重橋梁結構的經濟性、耐久性以及便捷性。

設計理念更新，建築材料價格波動，勞動力成本上升等因素促使我們在對中小跨度橋梁設計中應當加強對鋼橋的研究。

鋼結構橋梁優勢主要體現在以下幾方面：1、結構輕巧、強度高、抗震性能好，與同等跨徑的普通混凝土橋梁相比，鋼橋自重較輕；2、工廠化生產、質量可靠，現場安裝快速方便；3、鋼材價格低廉，經濟性得到保證；4、符合當前國家大力推廣裝配式結構的政策和綠色節能環保型建築的要求。

技術實現要素：

本發明的目的就在於克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種用於中小跨度橋梁的裝配式鋼橋面板及其裝配方法，以促進我國中小跨度橋梁的構造從普通混凝土橋梁向鋼結構橋梁的轉變，加速中小跨度鋼橋工廠化、標準化的進程。

本發明是通過以下技術方案實現的：

方鋼管由工廠預製，並在規定的位置開孔，用圓鋼管插入連接孔將單根方鋼管拼裝；接著又通過從連接孔伸出的圓鋼管與另一塊橋面板拼接，然後再通過圓鋼管貫穿連接孔插入豎向鋼筋，相鄰方鋼管的腹板經螺栓連接孔用螺栓擰緊，重複上述步驟，直至獲得規定的橋面寬度，之後通過混凝土灌注孔在隔板內部澆築混凝土，最後按照規範進行橋鋪裝，橋面板製作完畢。

具體地說：

裝配式鋼橋面板包括方鋼管、圓鋼管、混凝土填充料、隔板、混凝土調平層、瀝青鋪裝層和螺栓；

其位置和連接關係是：

在方鋼管內設置有隔板；

多根方鋼管通過圓鋼管垂直插入並排連接後成一個整體平面，再用螺栓固定；

在方鋼管內灌裝有混凝土填充料；

在整體平面上，依次鋪裝有混凝土調平層和瀝青鋪裝層。

相比傳統混凝土橋，本發明具有下列優點和積極效果：

①通過使用鋼材可降低成本；

②施工過程中不使用焊接技術從而提高了橋梁的耐久性，並排放置的方鋼管兼顧橫梁和橋板的作用從而減小橋梁的高度以及重量；

③由於結構比較簡單，可達到縮短工期的目標，並且易於推廣。

附圖說明

圖1為裝配式鋼橋面板的結構示意圖；

圖2為方鋼管的結構示意圖；

圖3為圓鋼管的結構示意圖；

圖4.1為隔板的結構示意圖，圖4.2為隔板置於方鋼管內的結構示意圖；

圖5為圓鋼管插入方鋼管內的結構示意圖；

圖6為拼接鋪設後的結構示意圖；

圖7為相鄰方鋼管腹板經螺栓固定示意圖。

圖中：

10—方鋼管，11—混凝土灌裝孔，12—連接孔，13—螺栓連接孔；

20—圓鋼管，21—貫穿孔，22—插入筋；

30—混凝土填充料；

40—隔板，41—鋼板，42—鋼筋；

50—混凝土調平層；

60—瀝青鋪裝層；

70—螺栓。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明：

一、裝配式鋼橋面板

1、總體

如圖1、5、6，裝配式鋼橋面板包括方鋼管10、圓鋼管20、混凝土填充料30、隔板40、混凝土調平層50、瀝青鋪裝層60和螺栓70；

其位置和連接關係是：

在方鋼管10內設置有隔板40；

多根方鋼管10通過圓鋼管20垂直插入並排連接後成一個整體平面，再用螺栓70固定；

在方鋼管10內灌裝有混凝土填充料30；

在整體平面上，依次鋪裝有混凝土調平層50和瀝青鋪裝層60。

2、功能部件

1）方鋼管10

如圖2，方鋼管10是裝配式鋼橋面板的主體面板，橫截面為方形；

在方鋼管10的上面設置有混凝土灌裝孔11，在方鋼管10的兩側面設置有連接孔12，在連接孔12的左上方和右下方45゜位置設置螺栓連接孔13。

混凝土灌裝孔11是用於灌裝混凝土填充料30的入口；

連接孔12是用於插入圓鋼管20使多根方鋼管10並排連接後成一個整體平面。

螺栓連接孔13是通過螺栓70將多根方鋼管10鎖緊。

2）圓鋼管20

如圖3，圓鋼管20是裝配式鋼橋面板的主體連接件，橫截面為圓形；

在圓鋼管20上設置有貫穿孔21，插入筋22垂直插入貫穿孔21內，防止圓鋼管20轉動。

3）混凝土填充料30

混凝土填充料30是常用料。

4）隔板40

如圖4.1、4.2，隔板40包括鋼板41和鋼筋42；左右方形鋼板41通過4根鋼筋42垂直連接成一個方形體。

隔板40置於方鋼管10內，在鋼管10內灌裝混凝土填充料30時，防止混凝土填充料30流動。

5）混凝土調平層50

混凝土調平層50為通用層。

為橋面鋪裝，根據規範實施。

6）瀝青鋪裝層60

瀝青鋪裝層60為通用層。

為橋面鋪裝，根據規範實施。

7）螺栓70

螺栓70為通用件。

相鄰方鋼管的腹板10經螺栓連接孔13用螺栓70鎖緊。

3、工作機理：

方鋼管10經橫向圓鋼管20拼接，相鄰方鋼管的腹板10經螺栓連接孔13用螺栓70鎖緊；之後在隔板40內部澆入混凝土30，使橋面板成為一個整體；拼接之後的方鋼管10充當橋面板承受上部荷載；圓鋼管20和螺栓70受橫向剪力，同時也可降低相鄰方鋼管10之間的相對位移，避免相對位移過大對橋面鋪裝造成影響。

二、裝配方法

裝配方法包括下列步驟：

①將方鋼管10並排放置，經連接孔12插入圓鋼管20，再通過圓形貫穿孔21插入豎向鋼筋22；

②相鄰方鋼管10的腹板經螺栓連接孔13用螺栓70鎖緊，重複步驟①②直至獲得規定的橋面寬度；

③通過灌注孔11在隔板內澆入混凝土30；

④在方鋼管10上鋪設混凝土調平層50，之後在混凝土調平層上鋪設瀝青60（此處可根據規範進行橋面鋪設），橋面板製作完成。

三、實施例

本發明可根據具體實際的橋梁跨度選擇各構件的尺寸以滿足設計要求。

方鋼管10可採用輥壓成型，連接孔12以相同的間距分布於腹板中軸線；

混凝土灌裝孔11位於方鋼管10上翼緣，分布情況和連接孔12相同；

螺栓連接孔13位於連接孔12左上方和右下方45。位置處，一般每個連接孔12的周圍最少有兩個，分布情況和連接孔12相同；

連接鋼管為有一定厚度的空心的圓鋼管20，此外，為防止雨水浸入內壁，圓鋼管20兩端可用鋼板41將其封死。

圓鋼管20需以相同的間距設置圓形貫穿孔21並插入鋼筋22，防止澆築混凝土30之後其產生滑移；

隔板40是由兩片鋼板41通過鋼筋42支撐製作的，其作用為固定混凝土填充料30，防止混凝土30澆入後在方鋼管10內隨意流動。

鋼橋面板採用5根方鋼管10拼接而成，灌注用混凝土填充料30的等級為c30。

具體的實施方案為：

方鋼管10在工廠預製，截面尺寸長×寬=250mm×250mm，厚度為12mm，長度為6000mm（實際長度為6340mm），連接孔12的直徑100mm，連接孔12的間距為2000mm，沿著方鋼管10的中軸線均勻分布；

螺栓70為10.9級，直徑為20mm；螺栓連接孔13的直徑為22m，位於連接孔12的左上方和右下方45゜位置處，兩螺栓連接孔13的直線距離為240mm，並在螺栓連接孔13接觸面上採用噴砂處理；

方鋼管10左右兩端連接孔12的圓心到端部距離為170mm，上翼緣混凝土灌裝孔11的尺寸為：中間正方形邊長為100mm，左右兩邊半圓直徑為100mm，半圓與矩形相接，形成圓端形開口；混凝土灌注孔11的分布和連接孔12的分布相同；圓鋼管20長度為1450mm，直徑為100mm，壁厚12mm；隔板40支撐鋼筋42直徑為8mm，長度為340mm，鋼板41尺寸為226mm×226mm，厚度為2mm；所有鋼構件均採用聚氨酯塗料塗裝；將隔板40從方鋼管10的端部推擠到固定位置之後，隔板40通過焊接與方鋼管10內壁固定，再用聚氨酯建築密封膏抹平縫隙；

首先通過連接孔12插入圓鋼管20將方鋼管10拼接，相鄰方鋼管的腹板經螺栓連接孔13用m20高強度螺栓70鎖緊，之後通過貫穿孔21插入鋼筋21，重複以上步驟，直至獲得規定的橋面寬度，此後再通過混凝土灌裝孔11在隔板40內澆入混凝土30，最後可根據規範進行橋面鋪設混凝土調平層50和瀝青鋪裝層60，橋面板製作完成。

上述實例的尺寸僅僅是針對本發明的優選實施方式進行描述，並非對發明尺寸進行限定，即橋梁跨度不同，方鋼管10以及圓鋼管20的尺寸就不同，進而開孔位置以及孔徑大小也就不同；此外，密封、塗裝和澆築等建築材料可根據實際情況進行替換。