钢‑橡胶混凝土组合式桥梁梁板的制作方法

本发明涉及一种钢-橡胶混凝土组合式桥梁梁板，属于桥梁梁板领域。

背景技术：

桥梁梁板构件是桥梁上部结构的主要承重构件，直接承受上部车辆传递来的车辆荷载，其使用环境复杂，长期服务，若出现严重的损伤与变形，将会大大影响桥梁结构本身的稳定性与安全性，有时会带来更大的灾难事故-桥面整体垮塌。

工程中钢-混凝土组合梁普遍采用上部混凝土，下部工字钢，两者之间采用抗剪连接件连接于一体。该种方式主要存在的问题在于：传统组合梁经常发生两种疲劳破坏：混凝土梁板本身的疲劳裂缝破坏和混凝土与钢之间的抗剪连接件的疲劳断裂。

针对橡胶混凝土本身的疲劳破坏问题，本发明提出采用橡胶颗粒制作的弹性橡胶混凝土板可有效防止橡胶混凝土板疲劳破坏的发生；针对上述抗剪连接件疲劳断裂问题，本发明提出一种新型的上部混凝土板与下部工字型钢梁的组合方式，该方式不仅避免了连接件的设置，有效避免抗剪连接件的疲劳断裂，而且具有施工快速便捷、橡胶混凝土板与工字型钢梁连接紧密及截面设置合理等一系列特点。

技术实现要素：

为了克服现有工程中钢-混凝土组合梁存在的易发生混凝土梁板本身的疲劳破坏和混凝土与钢之间的抗剪连接件的疲劳断裂的问题，本发明提供一种可有效避免抗剪连接件的疲劳断裂，无需设置抗剪连接件，采用的橡胶混凝土预制板可有效增强混凝土的抗疲劳特性的钢-橡胶混凝土组合式桥梁梁板。

本发明采用的技术方案是：

钢-橡胶混凝土组合式桥梁梁板，包括上部预制板和下部工字型钢梁，其特征在于：所述的上部预制板由混凝土和橡胶粉混合制备，橡胶粉占两者总体积的10％～40％，并且所述的上部预制板的底部开设有一道向内凹陷的纵肋状凹槽；所述的下部工字型钢梁的顶部焊接有带螺纹的钢板，所述的纵肋状凹槽与带螺纹的钢板相互契合，并且所述的纵肋状凹槽与带螺纹的钢板之间的空隙内灌注有橡胶混凝土浆液。

所述的上部预制板与所述的下部工字型钢梁之间的橡胶混凝土层进行喷砂处理。

本发明中，具体部件的功能特点如下：

1、上部橡胶混凝土板预制过程中沿梁长方向在其下部预留一道凹槽，以备与工字型钢梁上部焊接的带螺纹的钢板结合。

2、下部工字型钢梁安装就位后，将带有螺纹的钢板焊接至钢梁上顶面。

3、将预留有凹槽的桥梁橡胶混凝土板吊装至工字钢上部就位并达到设计要求后，通过预留的灌浆管向凹槽与钢板之间的缝隙灌注高强度水泥浆，确保两者之间的紧密结合。

4、须对上部橡胶混凝土板与下部型钢(钢板)间胶结面喷砂处理，以满足胶结面能够有效抵抗外部荷载产生的纵向剪切力。

5、采用橡胶颗粒制作的弹性橡胶混凝土板可有效防止橡胶混凝土板疲劳破坏的发生，同时其强大的变形能力和抗裂能力能使其与抗剪连接件之间的变形更加协调，有效延长抗剪连接件的疲劳寿命，在保证承载力的基础上，延长了桥梁梁板和抗剪连接件的使用寿命。

具体设置如下：在上部橡胶混凝土预制浇筑过程中在其下部预留一个凹槽，以备与工字型钢梁上部螺纹钢板结合；现场施工中，在工字型钢梁安装完毕后，将带有螺纹的钢板焊接至工字型钢梁的顶部；待带螺纹的钢板焊接工序完毕后，将预留有凹槽的桥梁橡胶混凝土板吊装至工字型钢梁上部，吊装过程中必须确保橡胶混凝土板凹槽与钢板两者楔合于一起，经位置调整校正后，确保钢板和橡胶混凝土板位置符合设计位置，然后通过预留的灌浆管向凹槽与钢板之间的缝隙灌注高强度橡胶混凝土浆液，确保两者之间的紧密结合.本发明提出这种新型的上部橡胶混凝土板与下部工字型钢梁的组合方式，不仅无需设置抗剪连接件，有效避免了连接件本身的疲劳断裂，而且橡胶混凝土预制板可有效增强混凝土的抗疲劳特性,同时组合式梁板还具有施工快速便捷、橡胶混凝土板与钢梁连接紧密及截面设置合理等一系列优点。

本发明的有益效果体现在：

1、橡胶混凝土板和工字型钢梁结合方式新颖突出，既保留了上部橡胶混凝土板具有的良好抗压性能，充分发挥了下部工字钢优异的抗拉性能，又有效避免了两者由于设置连接件而引发疲劳断裂问题和混凝土疲劳破坏问题。同时该种组合梁桥梁在施工时间、施工进度上，相较于其它桥梁，具有很大的优势。同时由于采用废弃轮胎所制作的橡胶粉末，减少了大量废弃轮胎可能引起的环境污染问题，实现了废弃资源的回收利用，此外在普通混凝土中添加橡胶，未增加施工难度，值得工程推广。

2、截面设置合理：组合梁主要由两部分组成，上部橡胶混凝土板，下部带有螺纹钢板的工字型钢梁。从力学分析角度而言，梁板的上部为受压区域，布置橡胶混凝土，可有效利用混凝土材料本身具有的抗压性能，梁板的下部为受拉区域，承受较大的拉应力，不适宜采用混凝土材料，而采用型钢，可有效利用钢材本身具有的抗拉性能。这样的组合方式充分发挥了橡胶混凝土和钢材各自的优点，扬长避短，物尽其用。

3、避免了连接件的疲劳断裂问题：该种新型组合方式，无需在竖向需要设置剪力连接件，因而可有效避免因剪力连接件疲劳断裂而引发的问题。

4、增强了混凝土的抗疲劳性能：采用橡胶颗粒制作的弹性橡胶混凝土板可有效防止橡胶混凝土板疲劳破坏的发生，同时其强大的变形能力和抗裂能力能使其与抗剪连接件之间的变形更加协调，有效延长抗剪连接件的疲劳寿命，在保证承载力的基础上，延长了桥梁梁板和抗剪连接件的使用寿命，利于工程推广。

5、施工快速、便捷：在构建新的桥梁或对现有桥梁进行拆除重建，桥梁的施工时间不仅影响着桥梁的施工成本，还带来了交通堵塞、噪声污染、车辆改道而引发的里程加长等一系列问题。预制式装配式梁板施工过程中，为了将混凝土板和钢梁连接于一体，常见的方式主要采用钢法兰、螺栓、螺杆等一系列连接件将两者固定在一起。而这些连接件在使用过程前，势必需要在上部混凝土板留下“孔洞”以完成连接固定工作。因此，在完成固定工作后，需要在桥面板上部再次进行浇筑工作以封孔。这在一定程度上延长了施工的时间，而且在“孔洞”浇筑中容易出现裂缝、缺陷等问题，增加了连接件和钢筋被腐蚀的风险，减少了结构的使用寿命。而采用本发明中的连接方式，可省去上述施工步骤，大大缩短了桥梁的施工工期，提前开放桥梁运营的通车时间，其经济效益、社会效益和环境效益不言而喻。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明内部结构示意图。

图3是本发明成品示意图。

具体实施方式

参照图1至图3，钢-橡胶混凝土组合式桥梁梁板，包括上部预制板1和下部工字型钢梁2，所述的上部预制板1由混凝土和橡胶粉混合制备，橡胶粉占两者总体积的10％～40％，并且所述的上部预制板1的底部开设有一道向内凹陷的纵肋状凹槽11；所述的下部工字型钢梁2的顶部焊接有带螺纹的钢板3，所述的纵肋状凹槽11与带螺纹的钢板3相互契合，并且所述的纵肋状凹槽11与带螺纹的钢板3之间的空隙内灌注有橡胶混凝土浆液4。

所述的上部预制板1与所述的下部工字型钢梁2之间的橡胶混凝土层进行喷砂处理。

如图2所示，在该组合梁内，主要存在两种接触面：螺纹钢板与高强度水泥浆胶结面、喷砂处理的橡胶混凝土与高强度水泥浆胶结面。在纵向上，其主要承受沿桥纵向的剪切应力以及由于桥梁梁板受弯矩作用而引起的上部压应力。后者大小主要根据于上部车辆荷载的作用大小。抵抗纵向剪切应力主要依靠螺纹钢板和橡胶混凝土下表面的粗糙面，只要两者的粗糙面能满足涉及要求，则可满足剪切应力在桥身纵向的抗剪要求。

当纵向剪切荷载作用于连接处时，在上部橡胶混凝土板与印花螺纹钢板之间产生一个相对滑动的趋势，而相对滑动位移的发生需要两个接触面之间出现脱空位移，而螺纹钢板表面的横肋能增加橡胶混凝土对钢板的握力，促使受力破坏断面呈斜向分布，保证钢板与橡胶混凝土板接触的区域内形成具有锚固性能的机械牙键，可有效增强钢板与橡胶混凝土板之间的抗剪切能力。类似于钢筋橡胶混凝土结构中的钢筋受力，主要是依靠钢筋和橡胶混凝土之间的粘结锚固作用。因此在设计时，只需保证螺纹钢板的横肋设置和橡胶混凝土板的表面喷砂达到设计要求，就不会发生钢板与橡胶混凝土板之间的粘接锚固失效问题。

本实施例中，首先，在混凝土板预制过程中，按照设计要求掺入适量的废弃橡胶所制的橡胶粉末，同时在橡胶混凝土板预制过程中，底部预留有向内凹陷的纵肋状凹槽。在橡胶混凝土板预制过程中，浇筑前首先在对应凹槽和下底面的模板上涂抹一部分缓凝剂，以减缓橡胶混凝土板下底面和凹槽处橡胶混凝土的硬化速度，以便于后期对橡胶混凝土板下表面和凹槽进行喷水和喷砂处理，冲去下表面和凹槽内尚未完全凝固的橡胶混凝土浮浆，露出橡胶混凝土内部的粗骨料，完成橡胶混凝土板的表面处理。其次，在现场桥梁梁板施工中，需要将表面带有表面引诱螺纹的钢板焊接于工字型钢梁纵向的上表面。接着，组合梁上部的橡胶混凝土板在横向连接方面通过环氧树脂胶结在一起。最后，在压花钢板和下部钢梁与橡胶混凝土之间的缝隙注射高强度的水泥浆液，将经过喷砂处理的橡胶混凝土与钢板和型钢有效粘结于一体。

本发明的措施方式并不受上述实施例的限制，还包括以下两点：1.型钢梁包括组合梁中常见的其他类型钢梁，并不仅限于工字型钢；2.焊接所使用钢板的类型，并不仅限于以上螺纹钢板，其还包含其它粗糙度满足要求的其他类型钢板。