钢混凝土组合桥面板及施工方法与流程

本发明涉及组合结构桥梁技术领域，特别是一种钢混凝土组合桥面板及施工方法。

背景技术：

现代大跨径桥梁设计中，其桥面系的构成主要分为三种：混凝土桥面板、纯钢桥面板和叠合梁桥面板，具体分别为：

1.混凝土桥面系，即混凝土梁和混凝土面板构成，因为所采用的混凝土用量较多，造成混凝土面板自重较大，致使桥梁总体恒载相对偏大，造成桥梁安装困难，影响桥梁整体的经济性；

2.纯钢桥面系，即采用了钢梁和钢桥面板，虽然钢桥面板自重轻，但用钢量大，造价高；常见U肋焊缝易开裂，难以修复，导致桥梁载重能力降低。且桥面板上的沥青混凝土铺装质量控制要求极高，普遍存在使用2-3年即大面积开裂重铺的情况，社会不良影响大；

3.叠合梁桥面系，即采用了钢梁和钢筋混凝土桥面板，该预制钢筋混凝土面板虽然造价低，技术较成熟，但是其但厚度普遍大于20㎝，自重大，靠板间湿接缝与钢梁连接，易开裂。

因此，凾待一种能够充分发挥混凝土和钢材各自的力学性能有点的钢混凝土组合桥面板，以使桥面板结构自重较轻，又施工安装方便。

技术实现要素：

本发明目的在于：针对现有技术存在针对现有技术存在的现有混凝土梁和钢筋混凝土桥面板重量大、施工周期较长、施工难度较大的不足，提供一种钢混凝土组合桥面板，以及钢混凝土组合桥面板的施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢混凝土组合桥面板，包括：

底钢板，设于由纵梁、横梁构成的钢格子梁上，在位于所述钢格子梁承托区的所述底钢板为与承托外壁适配的弯曲形状，所述底钢板的厚度为8-10mm；

若干个剪力板，竖直连接在所述底钢板上；

混凝土层，内含穿过所述剪力板的钢筋网，所述混凝土层浇筑于所述底钢板上，并覆盖所述剪力板和钢筋网；

所述组合桥面板的厚度为10-15cm。

该钢混凝土组合桥面板，通过底钢板、剪力板与混凝土结合形成，底钢板还在钢格子梁的承托区通过弯曲以与承托形状适配，底钢板作为面板的受力部件，也作为了现浇桥面板混凝土层的模板，有效省去了安装、拆卸混凝土模板环节，施工周期短，更容易保证施工质量；剪力板作为底钢板和混凝土层结合的剪力键，又兼做了底钢板的加劲筋，能够保证底钢板与混凝土层形成良好的结合结构，有效防止了正弯矩区混凝土层开裂；混凝土层采用高韧性混凝土，能够有效保证强度；同时底钢板在保证强度的基础上，其厚度选用8-10mm，组合桥面板的厚度控制在了10-15cm，相对现有的混凝土桥面系、纯钢桥面系和叠合梁桥面系，有效减少了面板的厚度，比叠合梁桥面系重量减轻了25％以上，减小了恒载，降低了成本，提高了主体结构的跨越能力、结构强度和耐久性。

优选地，所有所述剪力板沿钢格子梁纵向方向设置，所有所述剪力板上设有若干个孔，所述混凝土层内含的有能够横向穿过所述剪力板的横向钢筋。

优选地，相邻两个所述剪力板的间距为35-45cm，每个所述剪力板上的孔直径为5-6cm，每个所述剪力板上相邻两个开孔间距为12-15cm。

通过在剪力板上设置孔，混凝土层内的横向钢筋能够穿过剪力板，将所有剪力板连成一体，能够增加混凝土层的强度，以及剪力键的抗剪能力。

优选地，所述混凝土层内设有由若干个所述横向钢筋和纵向钢筋构成的纵横双层钢筋网，所述横向钢筋和纵向钢筋的直径为12-16mm。

优选地，所述钢格子梁的承托正弯矩区设置的混凝土层内的纵向钢筋配筋率大于2.4％。能够增加钢格子梁承托处混凝土层强度，防止了正弯矩区混凝土层开裂。

优选地，所述混凝土层采用高韧性混杂纤维混凝土，即包含0.7-0.9kg/m³的聚丙烯腈纤维和35-50kg/m³的钢纤维。

区别于采用普通的混凝土层，通过采用高韧性混杂纤维混凝土层(简称高韧性混凝土)，能够有效实现混凝土抗渗等级不低于W8级，实现低收缩、高抗裂、高韧性的目标，提高组合桥面板的结构强度。

优选地，所述格子梁的承托区域还设置有与承托形状适配的弯起钢筋，所述弯起钢筋上部与所述钢筋网连接，所述弯起钢筋底部焊接在钢格子梁的上翼缘。以抵抗支撑处较大的剪力，避免钢格子梁上翼缘处的混凝土层，受栓钉剪力键的局部成雅作用而易发生劈裂的现象。

优选地，所述钢格子梁的承托区设置的底钢板相对钢格子梁上翼缘的连接夹角为40°-50°，可保证施焊的可行性。

优选地，所述底钢板上设有若干个栓钉剪力键与所述钢格子梁顶部相互连接。保证格子梁上混凝土与钢板的有效连接。

优选地，所述钢格子梁的承托正弯矩区设置的底钢板在钢格子梁上的焊脚距离所述钢格子梁边缘距离为10-15mm。可以避免底钢板与钢格子梁上纵横钢梁连接处形成涂装死角。

本发明还提供了一种钢混凝土组合桥面板的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、焊接剪力板，将所有剪力板竖直焊接在底钢板上，使所有剪力板沿格子梁纵向方向以相互平行的方式等距排列；实际中一般是在工厂内就进行 剪力板焊接在钢底板上；

步骤二、焊接底钢板，将底钢板运输到施工现场，将底钢板铺设在钢格子梁上，并焊接固定在横梁或纵梁上，在位于钢格子梁承托区时，将所述底钢板弯曲贴合在承托区外壁并焊接固定；

步骤三、浇筑混凝土层，在所述剪力板之间绑扎钢筋网，所述钢筋网的横向钢筋穿过每个所述剪力板，使钢筋网与剪力板联结成整体，浇筑混凝土覆盖所述剪力板和钢筋网，控制组合桥面板的厚度为10-15cm。

本发明所述钢混凝土组合桥面板的施工方法，采用底钢板作为面板的受力部件，剪力板又作为底钢板和混凝土层结合的剪力键，又兼做了底钢板的加劲筋，然后直接在底钢板上现浇桥面板混凝土层的，有效省去了安装、拆卸混凝土模板装拆环节，保证底钢板与混凝土层形成良好的结合结构，有效防止了正弯矩区混凝土层开裂，保证了施工质量，使施工完成的组合桥面板的厚度控制在了10-15cm，相对现有的混凝土桥面系、纯钢桥面系和叠合梁桥面系，有效减少了面板的厚度，降低了成本，比叠合梁桥面系重量减轻了25％以上，减小了恒载，提高了主体结构的跨越能力、结构强度和耐久性，其施工方法周期短，提高了施工效率。

优选地，所述步骤一中所述剪力板与底钢板采用连续角焊缝单面焊接，或者采用间断错位双面焊缝焊接，保证剪力板与底钢板的连接强度，节约焊接时间。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的钢混凝土组合桥面板，通过底钢板、剪力板与混凝土结合形成，底钢板还在钢格子梁的承托区通过弯曲以与承托形状适配，底钢板作为面板的受力部件，也作为了现浇桥面板混凝土层的模板，有效省去了安装、拆卸混凝土模板环节，施工周期短，更容易保证施工质量；剪力板作为底钢板和混凝土层结合的剪力键，又兼做了底钢板的加劲筋，能够保证底钢板与混凝土 层形成良好的结合结构，有效防止了正弯矩区混凝土层开裂；混凝土层采用高韧性混凝土，能够有效保证强度；同时底钢板在保证强度的基础上，其厚度选用8-10mm，组合桥面板的厚度控制在了10-15cm，相对现有的混凝土桥面系、纯钢桥面系和叠合梁桥面系，有效减少了面板的厚度，大大减少了施工投入和施工周期，降低了成本，比叠合梁桥面系重量减轻了25％以上，减小了恒载，提高了主体结构的跨越能力、结构强度和耐久性；

2、本发明所述的钢混凝土组合桥面板，通过在剪力板上设置孔，混凝土层内的横向钢筋能够穿过剪力板，将所有剪力板连成一体，能够增加混凝土层的强度，以及剪力键的抗剪能力；

3、本发明所述的钢混凝土组合桥面板，在钢格子梁的承托正弯矩区设置的底钢板在钢格子梁上的焊脚距离所述钢格子梁边缘距离为10-15mm，可以避免底钢板与钢格子梁上纵横钢梁连接处形成涂装死角；

4、本发明所述的钢混凝土组合桥面板，在格子梁的承托正弯矩区设置有与承托形状适配的弯起钢筋，弯起钢筋底部焊接在钢格子梁的上翼缘，以抵抗支撑处较大的剪力，避免钢格子梁上翼缘处的混凝土层，受栓钉剪力键的局部成雅作用而易发生劈裂的现象；

5、本发明所述钢混凝土组合桥面板的施工方法，采用底钢板作为面板的受力部件，剪力板又作为底钢板和混凝土层结合的剪力键，又兼做了底钢板的加劲筋，然后直接在底钢板上现浇桥面板混凝土层的，有效省去了安装、拆卸混凝土模板装拆环节，保证底钢板与混凝土层形成良好的结合结构，有效防止了正弯矩区混凝土层开裂，保证了施工质量，使施工完成的组合桥面板的厚度控制在了10-15cm，相对现有的混凝土桥面系、纯钢桥面系和叠合梁桥面系，有效减少了面板的厚度，降低了成本，比叠合梁桥面系重量减轻了25％以上，减小了恒载，提高了主体结构的跨越能力、结构强度和耐久性，其施工方法周期短，提高了施工效率。

附图说明

图1为本发明所述钢混凝土组合桥面板的设于钢格子梁上的结构示意图；

图2为本发明所述钢混凝土组合桥面板的结构示意图；

图3为图2中带孔的剪力板与底钢板的连接结构示意图；

图4为图3的左视图；

图5为图3中底钢板与剪力板安装在钢格子梁上的示意图；

图6为钢格子梁正弯矩区段弯起钢筋的立面构造示意图。

图中标记：

1、钢格子梁，2、底钢板，3、剪力板，31、孔，4、混凝土层，5、钢筋网，51、横向钢筋，52、纵向钢筋，6，栓钉剪力键，7、承托区，71、弯起钢筋。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-6所示，一种钢混凝土组合桥面板，包括：

底钢板2，设于由纵梁、横梁构成的钢格子梁1上，在位于所述钢格子梁1承托区7的所述底钢板2为与承托外壁适配的弯曲形状，所述底钢板2的厚度为8-10mm；

若干个剪力板3，竖直连接在所述底钢板2上；

混凝土层4，内含穿过所述剪力板3的钢筋网5，所述混凝土层4浇筑于所 述底钢板2上，并覆盖所述剪力板3和钢筋网5；

所述组合桥面板的厚度d为10-15cm。

上述所有剪力板3上设有若干个孔31，混凝土层4内含的有能够横向穿过所述剪力板3的横向钢筋51。通过在剪力板3上设置孔31，混凝土层4内的横向钢筋51能够穿过剪力板3，将所有剪力板3连成一体，浇筑混凝土层4时，能够增加混凝土层4的强度，该每个剪力板3上的孔31直径为5-6cm，相邻两个剪力板3的间距为35-45cm，由于上述的混凝土层4内设有由若干个横向钢筋51和纵向钢筋52构成的纵横双层钢筋网5，为了穿过剪力板3上的孔31，该横向钢筋51和纵向钢筋52的直径均选用为12-16mm，使钢筋直径约为剪力板3上开孔31直径的四分之一。

在底钢板2上设有若干个栓钉剪力键6与所述钢格子梁1顶部相互连接，以增大底钢板2在与钢格子梁1的抗剪力要求，该栓钉剪力键6的间距设为15-30cm，当该间距布置的剪力键无法满足抗剪要求时，可以加密错位布设增加剪力键数量。同时在设有剪力板3的底钢板2上的混凝土层4大于10mm，在设有栓钉剪力键6的底钢板2上的混凝土层4大于15mm。为了保证混凝土层4的强度，该混凝土选用强度等级C40，粗集料最大直径不大于0.25倍带孔31钢板开孔31直径；表面还铺设有沥青桥面铺装层。

上述带孔31的剪力板3和底钢板2，其采用的尺寸为底钢板2厚度为8-10mm，同时带孔31钢板厚度采用6-10mm。为了底钢板2和带孔31剪力板3均较薄，其加工、制造和焊接变形较大，为了减少构件的焊接变形，带孔31剪力板3采取单独装配、焊接、矫正，合格后再与底钢板2点焊装配。

上述承托处(即正弯矩区)截面高度h为22-28cm，为了能够增加钢格子梁1在承托处正弯矩区的混凝土层4强度，该钢格子梁1的承托正弯矩区设置的混凝土层4内的纵向钢筋52配筋率大于2.4％，当受拉钢筋即纵向钢筋52长度布置在正弯矩区以外时，在同一截面截断的受拉钢筋面积占受拉钢筋总面积的百 分数要小于50％。以抵抗支撑处较大的剪力，该格子梁的承托正弯矩区设置有与承托形状适配的弯起钢筋71，弯起钢筋71底部焊接在钢格子梁1的上翼缘，能够有效避免钢格子梁1上翼缘处的混凝土层4，受栓钉剪力键6的局部成雅作用而易发生劈裂的现象。同时，在钢格子梁1的承托正弯矩区设置的底钢板2，在钢格子梁1上的焊脚距离所述钢格子梁1边缘距离为10-15mm，可以避免底钢板2与钢格子梁1上纵横钢梁连接处形成涂装死角。钢格子梁1的承托正弯矩区设置的底钢板2相对钢格子梁1的连接夹角为40°-50°。可保证施焊的可行性。

该钢混凝土组合桥面板，具有以下特点：

a.桥面板与主梁锚固连接，可以提高桥面板与钢梁的整体工作性能；

b.底钢板2既为板的主要受力部件，同时为现浇桥面板混凝土的模板，因此需要必要的刚度；带孔剪力板即带孔钢板既是钢板与混凝土结合的剪力键，又兼做底钢板2的加劲肋；考虑到钢板的可焊性和受力情况，确定了钢板的合理厚度；

c.带孔31钢板开孔31直径、穿入钢筋直径、混凝土粗集料粒径的规定保证了剪力键的强度；

d.正弯矩区段受拉钢筋高配筋率避免了混凝土开裂，设置弯起钢筋71既可加强钢板与混凝土的锚固，又可承受较大的剪力。配合混凝土材料的改进，即区别于采用普通的混凝土层，通过采用高韧性混杂纤维混凝土层4(简称高韧性混凝土层4)，可以实现混凝土抗渗等级不低于W8级；实现低收缩、高抗裂、高韧性的目标；

e.桥面板跨中反拱度设置，使焊接带孔31钢板的变形量得以抵消，保证桥面平整和混凝土板厚度。

特别的，该混凝土层5采用混杂纤维混凝土，即包含0.7-0.9kg/m³的聚丙烯腈纤维和35-50kg/m³的钢纤维；具体还包括了混杂纤维的掺量及技术指标，混凝土的力学性能和工作性能指标、外加剂技术要求，具体的：

钢纤维满足的要求为：采用多锚固点的碳素冷拔钢丝切断钢纤维，长度为30mm以上，直径或等效直径为0.6-0.9mm，抗拉强度大于600MPa；该钢纤维表面不得有锈蚀、油污等杂质，加工不良的粘连片、铁屑等杂质含量不得超过总重量的1.0％；具有良好的弯折性能，能够承受一次弯折90°而不断裂；在混凝土中不应变“V”形，不结团，具有良好分散性；

聚丙烯腈纤维需要满足的要求为：直径为12-15μm，长度为6-12mm，抗拉强度≥800MPa，弹性模量为7.0-9.0GPa；在混凝土中不应结团，分散性能优良；外色应均匀，没有污染，不得含有杂质；应具有良好的亲水性能，在水中均匀分散；

本发明所述的钢混凝土组合桥面板采用的混凝土强度等级不宜超过C40，当采用C40混凝土时，其力学性能指标为：混凝土28d试配抗压强度不应小于48MPa，28d试配抗折强度不应小于5.5MPa；当采用C30混凝土时，其力学性能指标为：混凝土28d试配抗压强度不应小于38MPa，28d试配抗折强度不应小于5.0MPa。

总之，该钢混凝土组合桥面板，通过底钢板2、剪力板3与高韧性混凝土层4结合形成，底钢板2还在钢格子梁1的承托区7通过弯曲以与承托形状适配，底钢板2作为面板的受力部件，也作为了现浇桥面板混凝土层4的模板，有效省去了安装、拆卸混凝土模板环节，施工周期短，更容易保证施工质量；剪力板3作为底钢板2和混凝土层4结合的剪力键，又兼做了底钢板2的加劲筋，能够保证底钢板2与混凝土层4形成良好的结合结构，有效防止了正弯矩区混凝土层4开裂；同时底钢板2在保证强度的基础上，其厚度选用8-10mm。通过加强配筋和添加混杂纤维等措施提高混凝土层4的抗裂性能、高韧性要求，使组合桥面板的厚度控制在了10-15cm，相对现有的混凝土桥面系、纯钢桥面系和叠合梁桥面系，有效减少了面板的厚度，大大减少了施工投入和施工周期，降低了成本，比叠合梁桥面系重量减轻了25％以上，减小了恒载，提高了主体结构的跨越能力、结构强度和耐久性。

实施例2

本发明还提供了一种钢混凝土组合桥面板的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、焊接剪力板3，在工厂内将所有剪力板3竖直焊接在底钢板2上，使所有剪力板3沿格子梁纵向方向以相互平行的方式等距排列；

步骤二、焊接底钢板2，将底钢板2运输到施工现场，将底钢板2铺设在钢格子梁1上，并焊接固定在横梁或纵梁上，在位于钢格子梁1承托区7时，将所述底钢板2弯曲贴合在承托区7外壁并焊接固定；

步骤三、浇筑混凝土层4，在所述剪力板3之间绑扎钢筋网5，所述钢筋网5的横向钢筋51穿过每个所述剪力板3，使钢筋网5与剪力板3联结成整体，浇筑混凝土覆盖所述剪力板3和钢筋网5，控制组合桥面板的厚度为10-15cm。

上述带孔31的剪力板3和底钢板2，其采用的尺寸为底钢板2厚度为8-10mm，同时带孔31钢板厚度采用6-10mm。为了底钢板2和带孔31剪力板3均较薄，其加工、制造和焊接变形较大，为了减少构件的焊接变形，带孔31剪力板3采取单独装配、焊接、矫正，合格后再与底钢板2点焊装配，并且底钢板2和剪力板3的装配需要满足以下要求：

1)底钢板2和带孔31剪力板3应设置10-15mm的反变形量；

2)应采用先焊外表面焊缝，内侧焊缝用电弧气刨清根后再焊接的焊接顺序；

3)该剪力板3与底钢板2的焊接方式，采用连续角焊缝或间断错位双面焊

缝，其构造应符合焊脚高度大于6mm；

底钢板2和带孔31剪力板3、栓钉剪力键6加工和组装成构件时，需要经检验合格后，才能与钢格子梁1组装形成主梁。

本发明所述钢混凝土组合桥面板的施工方法，采用底钢板2作为面板的受力部件，剪力板3又作为底钢板2和混凝土层4结合的剪力键，又兼做了底钢板2的加劲筋，然后直接在底钢板2上现浇桥面板混凝土层4的，有效省去了 安装、拆卸混凝土模板装拆环节，保证底钢板2与混凝土层4形成良好的结合结构，有效防止了正弯矩区混凝土层4开裂，保证了施工质量，使施工完成的组合桥面板的厚度控制在了10-15cm，相对现有的混凝土桥面系、纯钢桥面系和叠合梁桥面系，有效减少了面板的厚度，降低了成本，比叠合梁桥面系重量减轻了25％以上，减小了恒载，提高了主体结构的跨越能力、结构强度和耐久性，其施工方法周期短，提高了施工效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。