一種壓型鋼板-超高性能纖維增強(qiáng)混凝土組合橋面板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁工程領(lǐng)域，涉及一種組合橋面板。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國交通事業(yè)的迅速發(fā)展，正交異性鋼橋面板在大跨橋梁結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，經(jīng)過多年的運(yùn)營，正交異性鋼橋面瀝青鋪裝層相繼出現(xiàn)了縱橫向裂縫、車轍、脫層、推移、坑槽鼓包以及與鋼橋面的脫離等病害，而正交異性鋼板自身剛度的不足以及焊縫處焊接缺陷和應(yīng)力集中導(dǎo)致的疲勞破壞也不容忽視。尤其是近年來，我國出現(xiàn)了眾多的大型車輛，其輪壓大大超過設(shè)計荷載，更進(jìn)一步加劇了正交異性鋼橋面板上述病害的發(fā)展。
[0003]目前，已有工鋼梁、普通混凝土預(yù)制板、瀝青混凝土面層組合橋面板和正交異性鋼板、薄層活性粉末混凝土面層組合橋面板對傳統(tǒng)的正交異性鋼橋面板進(jìn)行代替，但前者組合橋面板較厚，自重較大；后者雖能極大的增加組合橋面板的剛度，減少應(yīng)力幅值，但并未從根本上解決正交異性鋼板可能出現(xiàn)的疲勞破壞以及平鋼板與活性粉末混凝土之間可能出現(xiàn)的界面粘結(jié)破壞、層間滑移、局部鼓包、脫層等病害。
[0004]超高性能纖維增強(qiáng)混凝土具有強(qiáng)度高、韌性大和耐久性能優(yōu)異等特點(diǎn)；壓型鋼板相對于正交異性鋼板，可提高結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪能力，減少結(jié)構(gòu)焊縫的數(shù)量、改善混凝土與鋼板之間的界面粘結(jié)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種自重輕、承載力大、抗疲勞性能優(yōu)異并能改善鋼板與混凝土之間界面粘結(jié)性能的壓型鋼板-超高性能纖維增強(qiáng)混凝土組合橋面板。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0007]本發(fā)明包括凹形壓型鋼板(I)、開孔鋼板(2 )、豎向栓釘(3 )、橫向鋼筋(5 )、縱向鋼筋(6)、超高性能纖維增強(qiáng)混凝土(7)。在凹形壓型鋼板(I)凹槽中心固定有豎立的、縱向設(shè)置的開孔鋼板(2)，凹形壓型鋼板(I)的凸部設(shè)有若干列固定的豎向栓釘(3)，在開孔鋼板(2)上的連接孔(4)內(nèi)貫穿橫向鋼筋(5)并與豎向栓釘(3)上端焊接，在與橫向鋼筋(5)垂直方向上設(shè)置有縱向鋼筋(6)，縱向鋼筋(6)位于橫向鋼筋(5)上方，并與橫向鋼筋(5)和豎向栓釘(3)的連接點(diǎn)固接，超高性能纖維增強(qiáng)混凝土澆筑在凹形壓型鋼板(I)內(nèi)，并將開孔鋼板(2)、豎向栓釘(3)、橫向鋼筋(5)和縱向鋼筋(6)全部覆蓋。
[0008]所述的超高性能纖維增強(qiáng)混凝土(7)抗壓強(qiáng)度不低于120MPa，抗拉強(qiáng)度不低于20MPa，材料斷裂韌性達(dá)到20~40 kj/m2，氯離子擴(kuò)散系數(shù)僅為(0.02-0.04) X 10_12 m2/s。
[0009]所述的開孔鋼板(2)與凹形壓型鋼板(I)之間采用雙面焊接，其連接孔(4)高于凹形壓型鋼板(I)的凸面，低于豎向栓釘(3)的頂面。
[0010]所述的凹形壓型鋼板(I)與超高性能纖維增強(qiáng)混凝土(7)之間通過縱向開孔鋼板
(2)、豎向栓釘(3)、橫向鋼筋(5)和縱向鋼筋(6)組成的抗剪連接件緊密結(jié)合。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):(1)凹形壓型鋼板在工廠制作，施工中作為超高性能纖維增強(qiáng)混凝土澆筑的模板，使用中作為永久結(jié)構(gòu)，節(jié)省了模板，降低了造價；(2)凹形壓型鋼板相對于正交異性鋼板，可提高結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪能力，減少結(jié)構(gòu)焊縫的數(shù)量、改善混凝土與鋼板之間的界面粘結(jié)性能，進(jìn)而取得優(yōu)異的抗疲勞性能；(3)在凹形壓型鋼板上設(shè)置豎向栓釘和縱向開孔鋼板，橫向鋼筋貫穿開孔鋼板的連接孔并與豎向栓釘焊接，確保了凹形壓型鋼板與超高性能纖維增強(qiáng)混凝土之間的緊密連接；(4)將凹形壓型鋼板與超高性能纖維增強(qiáng)混凝土結(jié)合形成鋼-混組合結(jié)構(gòu)，能充分利用超高性能纖維增強(qiáng)混凝土的抗壓、抗拉性能以及凹形壓型鋼板的抗拉性能，減輕結(jié)構(gòu)自重，提高結(jié)構(gòu)承載力；(5)組合橋面板在工廠養(yǎng)護(hù)成型，現(xiàn)場組裝，便于施工質(zhì)量的控制，可加快建造和更換速度，縮短工期。
[0012]綜上所述，本發(fā)明不僅改善了凹形壓型鋼板和超高性能纖維增強(qiáng)混凝土之間的界面粘結(jié)性能，而且充分發(fā)揮了兩種材料的力學(xué)優(yōu)勢，具有結(jié)構(gòu)自重輕、承載力大、抗疲勞性能優(yōu)異等特點(diǎn)，通過工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場組拼，可加快建造和更換橋面板速度，縮短工期。
【附圖說明】
[0013]圖1本發(fā)明橫斷面示意圖。
[0014]圖2本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1為凹形壓型鋼板，2為開孔鋼板，3為豎向栓釘，4為連接孔，5為橫向鋼筋，6為縱向鋼筋，7為超高性能纖維增強(qiáng)混凝土。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0017]如圖1和圖2所示，包括凹形壓型鋼板1、開孔鋼板2、豎向栓釘3、橫向鋼筋5、縱向鋼筋6、超高性能纖維增強(qiáng)混凝土 7。在凹形壓型鋼板I凹處設(shè)置開孔鋼板2，凸處設(shè)置豎向栓釘3，在開孔鋼板連接孔4內(nèi)貫穿橫向鋼筋5并與豎向栓釘3上方焊接，在與橫向鋼筋5垂直方向上設(shè)置有縱向鋼筋6，縱向鋼筋6位于橫向鋼筋5上方，并與橫向鋼筋5和豎向栓釘3的連接點(diǎn)固接，超高性能纖維增強(qiáng)混凝土澆筑在凹形壓型鋼板I內(nèi)，并將開孔鋼板2、豎向栓釘3、橫向鋼筋5和縱向鋼筋6全部覆蓋。
[0018]以常用的帶縱梁和橫梁的框架式橋梁為例，具體的實施方式如下。
[0019]凹形壓型鋼板加工成型:凹形壓型鋼板由平鋼板在工廠冷壓成型，其中鋼板厚6-12mm，凸處寬度與凹處寬度比為2_4，單塊壓型鋼板寬度取框架式橋梁中相鄰橫梁中心距的1-3倍，長度為6-8m，下料時縱向切割位置位于凹型鋼板的凸面。
[0020]形成抗剪連接件。為確保凹形壓型鋼板與超高性能纖維增強(qiáng)混凝土之間的緊密結(jié)合，在凹形壓型鋼板凹槽中心均雙面焊接一塊縱向開孔鋼板，凸部焊接豎向栓釘，在開孔鋼板連接孔內(nèi)貫穿橫向鋼筋并與豎向栓釘上方焊接，在橫向鋼筋上方與豎向栓釘相交處均設(shè)置一根與之垂直的縱向鋼筋?？辜暨B接件在工廠制作完成，其中開孔鋼板厚度為5-10_，連接孔縱向間距與豎向栓釘一致，均為0.2-0.5m，高度高于凹形壓型鋼板的凸面，低于豎向栓釘?shù)捻斆?，縱向鋼筋與橫向鋼筋之間通過鋼絲綁扎連接，縱向鋼筋、橫向鋼筋和豎向栓釘直徑以及單個凸面豎向栓釘列數(shù)根據(jù)組合橋面板受力情況由計算來確定。
[0021]澆筑超高性能纖維增強(qiáng)混凝土。超高性能纖維增強(qiáng)混凝土是一種鋼纖維增強(qiáng)活性粉末混凝土，其材料斷裂韌性達(dá)到20~40 kj/m2，氯離子擴(kuò)散系數(shù)僅為(0.02-0.04) X 10_12m2/s。制作時，首先將石英砂、水泥、硅灰、硅粉倒入強(qiáng)制式攪拌機(jī)，干拌5-8分鐘；然后將溶有減水劑的全部用水量一次性倒入，攪拌至出現(xiàn)流動性征后再延續(xù)5-10分鐘；最后摻入鋼纖維繼續(xù)攪拌至鋼纖維均勻。制作完成后，在凹形壓型鋼板內(nèi)澆筑將開孔鋼板、豎向栓釘、橫向鋼筋和縱向鋼筋包含在內(nèi)的超高性能纖維增強(qiáng)混凝土，澆筑完成覆蓋養(yǎng)護(hù)24h脫模，再在80±5°C高溫下養(yǎng)護(hù)48h后，冷卻到室溫。所有澆筑工序均在工廠完成，要求澆筑時四邊各預(yù)留1cm作為施工接縫，澆筑后混凝土抗壓強(qiáng)度不低于120MPa，抗拉強(qiáng)度不低于20MPa。
[0022]吊裝就位澆筑接縫。橋面板工廠預(yù)制完成后，采用大型運(yùn)輸設(shè)備如運(yùn)梁車運(yùn)抵施工現(xiàn)場，通過橋面吊機(jī)吊裝就位，為保證橋面板和縱梁之間變形協(xié)調(diào)，在兩者之間每隔6-8m設(shè)置一個橡膠支座，其噸位由組合橋面板的重量確定；吊裝完成后首先將接縫處凹形壓型鋼板焊接形成整體，然后將開孔鋼板縱向焊接貫通，為保證橋面板整體性，接縫處橫向鋼筋和縱向鋼筋需連接貫通；接縫處連接件形成后，在接縫處凹形壓型鋼板上澆筑超高性能纖維增強(qiáng)混凝土，澆筑完成覆蓋養(yǎng)護(hù)24h脫模，再在80 ± 5° C高溫下養(yǎng)護(hù)48h后，冷卻到室溫，待所有接縫澆筑養(yǎng)護(hù)到位后進(jìn)行橋面鋪裝的施工。
【主權(quán)項】
1.一種壓型鋼板-超高性能纖維增強(qiáng)混凝土組合橋面板，其特征是包括凹形壓型鋼板(I)、開孔鋼板(2)、豎向栓釘(3)、橫向鋼筋(5)、縱向鋼筋(6)、超高性能纖維增強(qiáng)混凝土(7);在凹形壓型鋼板(I)凹槽中心固定有豎立的、縱向設(shè)置的開孔鋼板(2)，凹形壓型鋼板(I)的凸部設(shè)有若干列固定的豎向栓釘(3)，在開孔鋼板(2)上的連接孔(4)內(nèi)貫穿橫向鋼筋(5)并與豎向栓釘(3)上端焊接，在與橫向鋼筋(5)垂直方向上設(shè)置有縱向鋼筋(6)，縱向鋼筋(6)位于橫向鋼筋(5)上方，并與橫向鋼筋(5)和豎向栓釘(3)的連接點(diǎn)固接，超高性能纖維增強(qiáng)混凝土澆筑在凹形壓型鋼板(I)內(nèi)，并將開孔鋼板(2)、豎向栓釘(3)、橫向鋼筋(5)和縱向鋼筋(6)全部覆蓋； 所述的開孔鋼板(2)與凹形壓型鋼板(I)之間采用雙面焊接，其連接孔(4)高于凹形壓型鋼板(I)的凸面，低于豎向栓釘(3)的頂面。
【專利摘要】一種壓型鋼板-超高性能纖維增強(qiáng)混凝土組合橋面板，包括凹形壓型鋼板、開孔鋼板、豎向栓釘、橫向、縱向鋼筋、超高性能纖維增強(qiáng)混凝土，凹形壓型鋼板凹槽中心固定有豎立的、縱向設(shè)置的開孔鋼板，其凸部設(shè)若干列固定的豎向栓釘，開孔鋼板上的連接孔內(nèi)貫穿橫向鋼筋并與豎向栓釘上端焊接，橫向鋼筋垂直方向設(shè)有縱向鋼筋，與橫向鋼筋和豎向栓釘連接點(diǎn)固接，超高性能纖維增強(qiáng)混凝土澆筑在凹形壓型鋼板內(nèi)，將開孔鋼板、豎向栓釘、橫向、縱向鋼筋覆蓋；本發(fā)明改善了壓型鋼板和超高性能纖維增強(qiáng)混凝土之間的界面粘結(jié)性能，充分發(fā)揮了兩者的力學(xué)優(yōu)勢，具有自重輕、承載力大、抗疲勞性能優(yōu)異等特點(diǎn)，可工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場組拼，加快建造和更換橋面板速度。
【IPC分類】E01D101-26, E01D101-30, E01D19-12
【公開號】CN104674657
【申請?zhí)枴緾N201410717269
【發(fā)明人】任亮, 王凱, 上官興, 徐晶, 朱恩
【申請人】華東交通大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月3日