具有抗疲劳性能的组合桥面板的制作方法

本实用新型涉及桥梁建筑技术领域，尤其是涉及一种具有抗疲劳性能的组合桥面板。

背景技术：

正交异性钢桥面板因自重轻、强度高、施工快、整体性强等一系列优点，被广泛应用于世界各国大跨径桥梁中。但由于正交异性钢桥面板结构构造复杂、焊缝众多且交叉、局部应力集中显著、疲劳问题严重且难以修复，致使其疲劳寿命成为桥梁结构能否达到设计使用寿命的关键因素之一。

为解决正交异性钢桥面板的焊接疲劳问题，工程上采用混凝土桥面板代替钢桥面板，形成组合梁结构，目前组合梁普遍采用焊接抗剪连接件来实现钢梁和混凝土的协同受力，抗剪连接件的不仅焊接工作量巨大，而且存在着抗剪连接件与钢板焊接根部疲劳的问题。

中国专利“钢-超高性能混凝土无连接件组合桥面结构及其施工方法”（申请号cn201510083582.9）公开了一种带花纹钢板的钢混组合桥面板，虽然这种结构避免了传统钢混组合结构采用焊接栓钉的疲劳问题，但纵肋与钢顶板仍采用传统焊接连接形式，无法根除钢桥面板的疲劳问题；中国专利“应用于大跨径桥梁和城市桥梁上的组合桥面板”（申请号cn201520078173.5）公开了一种波形钢-混凝土组合桥面板，这种组合结构采用波形钢提供纵桥向抗弯刚度，但为满足桥面板受力需要，这种组合结构的混凝土层通常较厚，受力钢筋配置较多，结构自重较大；同时，由于普通混凝土抗拉强度较低，耐久性较差，纵向开裂难以避免；此外，这种组合桥面板采用焊钉连接件，疲劳问题仍然难以避免。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供一种施工快捷，而且能从根本上避免钢桥面板疲劳问题的组合结构——具有抗疲劳性能的组合桥面板，可采取如下技术方案：

本实用新型所述的具有抗疲劳性能的组合桥面板，包括桥面板单元，所述桥面板单元由高性能混凝土层和位于其下方弯折成波纹板结构的正交异性钢板层组合而成，所述正交异性钢板层的波谷与高性能混凝土层之间为空腔结构，正交异性钢板层的波峰则通过表面的凸起花纹与高性能混凝土层构成界面抗剪结构。

所述高性能混凝土层的厚度为80-120mm。

所述高性能混凝土层内设置有纵向钢筋、横向钢筋和抗剪箍筋绑扎而成的钢筋网，所述纵向钢筋、横向钢筋的间距均为48-52mm，所述抗剪箍筋的间距为100-200mm。

所述正交异性钢板层的钢板厚度为14-16mm。

所述正交异性钢板层为方波形波纹板，所述方波形波纹板的相邻波峰间距为600mm，且波高为250-320mm。

所述桥面板单元的长度为1.8m，每个桥面板单元均包含3个所述空腔结构。

相邻所述桥面板单元通过连接板和抗剪型螺栓将首尾相接的正交异性钢板层连接在一起。

本实用新型提供的具有抗疲劳性能的组合桥面板，结构简单，施工方便，能够避免桥面板焊接，与现有技术相比，本发明中高性能混凝土层和正交异性钢板层通过钢板表面凸起的花纹实现界面抗剪而形成一种局部刚度较大的组合桥面板，这也使得本发明具备以下明显优势：

首先，本发明中通过矩形波纹板结构的正交异性钢板层与上层的高性能混凝土层形成多个空腔，从而获得较大的面外抗弯惯性矩，同时也避免了传统u肋与钢顶板焊缝处的疲劳问题，其与传统正交异性钢桥面板相比，优势明显；

其次，与采用焊接抗剪连接件的钢-普通混凝土组合桥面板相比，本发明避免了抗剪连接件根部与钢顶板焊接位置处的疲劳问题，同时避免了大量抗剪连接件的焊接工作；

最后，采用超高性能混凝土材料，组合结构轻型化，可降低桥梁的上部结构自重，同时结构的耐久性提高，后期维护费用少。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中的a部放大图。

图3是图2中正交异性钢板层波峰部分的俯视图。

图4是本实用新型相邻桥面板单元的连接结构示意图。

图5是图4中相邻桥面板单元连接部的结构示意图。

具体实施方式

如图1-3所示，本实用新型所述的具有抗疲劳性能的组合桥面板，包括长约1.8m的桥面板单元，每个桥面板单元均由高性能混凝土层1和位于其下方弯折成波纹板结构的正交异性钢板层2组合而成。上述高性能混凝土层1的厚度一般为80-120mm，采用抗拉强度大于7mpa、抗压强度大于150mpa的高性能混凝土，其内配置有纵向钢筋1.1、横向钢筋1.2和抗剪箍筋1.3绑扎而成的钢筋网，相邻纵向钢筋1.1、横向钢筋1.2的间距均为48-52mm，且横向钢筋1.2位置偏下，抗剪箍筋1.3的间距为100-200mm。上述正交异性钢板层2采用厚度为14-16mm正交异性板，将其在工厂中轧制成相邻波峰/波谷间距为600mm，且波高为250-320mm的方波形波纹板。由于正交异性钢板层2的波峰位置带有向上凸起的花纹3，因此，通过其与高性能混凝土层1之间的咬合和摩擦作用，可以提供二者之间的界面抗剪。正交异性钢板层2的波谷则与高性能混凝土层1之间形成空腔结构4，能够获得较大的面外抗弯惯性矩，同时也避免了传统正交异性钢桥面板的u肋与钢顶板焊缝处的疲劳问题。一般地，每个桥面板单元包含3个空腔结构4。

本实用新型桥面板单元的制作步骤如下：（1）将表面带花纹的正交异性板在工厂中轧制成型；（2）根据受力需要，在钢板上绑扎由纵、横向钢筋和抗剪箍筋组成的钢筋网；（3）在钢板上浇筑高性能混凝土层；（4）养护、拆模，组合桥面板单元在工厂预制完成。

桥面板单元预制完成后，运输至现场进行拼接。具体地，如图4、5所示，相邻的正交异性钢板层2首尾相接，在两者连接处的底部贴附一块连接板5，然后用抗剪型螺栓6（可以兼做剪力钉的螺栓）连接成为整体。然后，在两者的搭接位置处浇筑接缝混凝土，形成连续桥面板结构，完成桥面板施工。

技术特征：

1.一种具有抗疲劳性能的组合桥面板，包括桥面板单元，其特征在于：所述桥面板单元由高性能混凝土层和位于其下方弯折成波纹板结构的正交异性钢板层组合而成，所述正交异性钢板层的波谷与高性能混凝土层之间为空腔结构，正交异性钢板层的波峰则通过表面的凸起花纹与高性能混凝土层构成界面抗剪结构。

2.根据权利要求1所述的具有抗疲劳性能的组合桥面板，其特征在于：所述高性能混凝土层的厚度为80-120mm。

3.根据权利要求1所述的具有抗疲劳性能的组合桥面板，其特征在于：所述高性能混凝土层内设置有纵向钢筋、横向钢筋和抗剪箍筋绑扎而成的钢筋网，所述纵向钢筋、横向钢筋的间距均为48-52mm，所述抗剪箍筋的间距为100-200mm。

4.根据权利要求1所述的具有抗疲劳性能的组合桥面板，其特征在于：所述正交异性钢板层的钢板厚度为14-16mm。

5.根据权利要求1所述的具有抗疲劳性能的组合桥面板，其特征在于：所述正交异性钢板层为方波形波纹板，所述方波形波纹板的相邻波峰间距为600mm，且波高为250-320mm。

6.根据权利要求1所述的具有抗疲劳性能的组合桥面板，其特征在于：所述桥面板单元的长度为1.8m，每个桥面板单元均包含3个所述空腔结构。

7.根据权利要求1所述的具有抗疲劳性能的组合桥面板，其特征在于：相邻所述桥面板单元通过连接板和抗剪型螺栓将首尾相接的正交异性钢板层连接在一起。

技术总结
本实用新型公开了一种具有抗疲劳性能的组合桥面板，包括桥面板单元，所述桥面板单元由高性能混凝土层和位于其下方弯折成波纹板结构的正交异性钢板层组合而成，所述正交异性钢板层的波谷与高性能混凝土层之间为空腔结构，正交异性钢板层的波峰则通过表面的凸起花纹与高性能混凝土层构成界面抗剪结构。本实用新型提供的具有抗疲劳性能的组合桥面板，结构简单，施工方便、快捷，而且能从根本上避免钢桥面板疲劳问题的发生，且耐久性提高，后期维护费用少。

技术研发人员：郭运宏;马志芳;橐云婷;赵亮;陈彦恒
受保护的技术使用者：郑州铁路职业技术学院
技术研发日：2019.07.30
技术公布日：2020.05.26