桥面板横向不等强钢-混凝土组合桥面系及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应用于大跨斜拉桥或悬索桥的组合桥面系，属于桥梁工程技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，大跨斜拉桥或悬索桥的桥面系多采用正交异性钢桥面配合环氧沥青铺装的形式。工程实践表明，由于加劲肋构造复杂，桥面刚度较低、钢-沥青界面粘结性能差等原因，正交异性钢桥面在车辆荷载作用下存在两大病害，即钢结构的疲劳断裂和沥青铺装层病害。在桥面钢结构顶板上浇筑混凝土，并用抗剪连接件或抗剪连接措施将钢结构和混凝土连成整体，形成钢-混凝土组合桥面系，可有效降低车辆荷载下钢结构的应力水平，提高桥面刚度，增强沥青和桥面的粘结性能，从而改善钢结构疲劳开裂和沥青铺装层病害问题。
[0003]超尚性能混凝土由活性粉末混凝土和钢纤维组成，是一种具有超尚强度、超尚韦刃性和尚耐久性的水泥基复合材料。桥梁承受横向风荷载时，桥面外侧可能存在$父大的拉应力。在桥面外侧和内侧分别铺设超高性能混凝土和普通混凝土，既可有效提高桥面在横向风荷载作用下的抗裂性能，又可降低桥面造价，充分利用组合效应带来的综合优势。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种承载力高、刚度大、抗裂性能好的桥面板横向不等强组合结构桥面系，综合利用钢、普通混凝土和超高性能混凝土的优势，从而获得更理想的受力性能、施工性能和综合经济指标。
[0005]本发明的一种桥面板横向不等强钢-混凝土组合桥面系，其特征在于，该组合桥面系包括桥面外侧的超高性能混凝土、桥面内侧的普通混凝土和桥面钢结构，沿桥面宽度方向在两外侧1/8?1/4桥宽范围内铺设超高性能混凝土，在剩余宽度范围内铺设普通混凝土。
[0006]所述桥面钢结构的顶面设有抗剪连接措施将桥面混凝土与桥梁钢结构连成整体。
[0007]所述桥面钢结构的顶面抗剪连接处理措施为在桥面钢结构的顶面焊接栓钉或桥面钢结构的顶面带有凸起花纹。
[0008]在桥面外侧超高性能混凝土和桥面内侧普通混凝土内布设钢筋。
[0009]所述的超高性能混凝土内布设钢纤维。
[0010]本发明的桥面板横向不等强钢-混凝土组合桥面系的施工方法，其特征在于，该施工方法步骤如下:
[0011](I)安装桥面钢结构；
[0012](2)在桥面外侧浇筑超高性能混凝土 ；
[0013](3)在桥面内侧浇筑普通混凝土。
[0014]所述步骤(I)后在桥面钢结构的顶板上焊接栓钉或桥面钢结构的顶板采用带凸起花纹的钢板。
[0015]在桥面外侧超高性能混凝土和桥面内侧普通混凝土内布设钢筋。
[0016]所述的超高性能混凝土内配置钢纤维。
[0017]本发明相对于现有技术具有以下突出优势:①桥面钢结构顶板上铺设的混凝土与钢结构形成整体，有效提高桥面的强度和刚度，从而减少钢结构顶板的加劲肋构造，降低桥面的用钢量；②在桥面外侧和内侧分别铺设超高性能混凝土和普通混凝土，既可以有效提高桥面在横向风荷载作用下的抗裂性能(大跨柔性桥梁结构体系混凝土板的抗裂设计往往由横向风荷载工况控制)，又可以降低桥面造价，充分利用组合效应带来的优势；③由于混凝土和沥青铺装的界面粘结性能较好，在桥面混凝土上铺设的沥青铺装层不易发生病害；④混凝土作为承受车辆荷载作用的桥面板使用时，可显著降低桥面铺装层厚度及其费用。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的结构立体示意图。
[0019]图2为采用抗剪连接件连接桥面钢结构和超高性能混凝土或普通混凝土的结构示意图。
[0020]图3为采用抗剪连接措施(带有凸起花纹)连接桥面钢结构和超高性能混凝土或普通混凝土的结构示意图。
[0021]图中:1 一超高性能混凝土 ；2 —普通混凝土 ；3 —桥面钢结构；4 一钢筋；5 —栓钉抗剪连接件；6 —抗剪连接措施(带有凸起花纹)；7 —吊杆。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。
[0023]本发明所提供的桥面板横向不等强钢-混凝土组合结构桥面系，桥面包括钢结构部分3、外侧超高性能混凝土 I和内侧普通混凝土 2，如图1所示。桥面钢结构部分采用柔性大跨桥梁中常用的扁平钢箱梁、钢桁梁等桥面体系，通过抗剪连接件或抗剪连接措施与混凝土连接成整体共同受力，从而降低钢结构的应力水平、提高桥面整体刚度，减少桥面用钢量。为保证钢结构与混凝土形成组合作用，可在桥面钢结构3的顶板设置具有抗剪及抗拔作用的连接件5，抗剪连接件可采用栓钉，如图2所示；也可在桥面钢结构3的顶板上采取抗剪连接措施6，抗剪连接措施可采用带凸起花纹的钢板，如图3所示。根据工程需要，还可以在超高性能混凝土I和普通混凝土 2内配置一定数量的受力钢筋和构造钢筋，如图1所示；还可在超高性能混凝土内配置一定数量的钢纤维(图中未示出)。本发明利用超高性能混凝土的高抗裂性和高延性，提高桥面在横向风荷载作用下的抗裂性能；沿桥面宽度方向在剩余宽度范围内采用普通混凝土，降低桥面系整体造价。
[0024]本发明的施工工序为:
[0025](I)安装桥面钢结构3。若采用抗剪连接措施，则桥面钢结构3的顶板采用带凸起花纹的钢板6 ；
[0026](2)若采用抗剪连接件，则在桥面钢结构3的顶板上焊接抗剪连接件5 ;
[0027](3)在桥面外侧浇筑超高性能混凝土 I ;
[0028](4)在桥面内侧浇筑普通混凝土 2。[OO29]还可在桥面外侧超高性能混凝土和/或桥面内侧普通混凝土内布设钢筋，在超高性能混凝土内配置钢纤维。
【主权项】
1.一种桥面板横向不等强钢-混凝土组合桥面系，其特征在于，该组合桥面系包括桥面外侧的超高性能混凝土、桥面内侧的普通混凝土和桥面钢结构，沿桥面宽度方向在两外侧1/8?1/4桥宽范围内铺设超高性能混凝土，在剩余宽度范围内铺设普通混凝土。
2.按照权利要求1所述的桥面板横向不等强组合桥面系，其特征在于:所述桥面钢结构的顶面设有抗剪连接措施将桥面混凝土与桥梁钢结构连成整体。
3.按照权利要求2所述的桥面板横向不等强组合桥面系，其特征在于:所述桥面钢结构的顶面抗剪连接处理措施为在桥面钢结构的顶面焊接栓钉或桥面钢结构的顶面带有凸起花纹。
4.按照权利要求1、2或3所述的桥面板横向不等强组合桥面系，其特征在于:在桥面外侧超高性能混凝土和桥面内侧普通混凝土内布设钢筋。
5.按照权利要求4所述的桥面板横向不等强组合桥面系，其特征在于:所述的超高性能混凝土内布设钢纤维。
6.按照权利要求1-5中任一项所述的桥面板横向不等强组合桥面系的施工方法，其特征在于，该施工方法步骤如下: (1)安装桥面钢结构； (2)在桥面外侧浇筑超高性能混凝土； (3)在桥面内侧浇筑普通混凝土。
7.按照权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述步骤(I)后在桥面钢结构的顶板上焊接栓钉或桥面钢结构的顶板采用带凸起花纹的钢板。
8.按照权利要求6或7所述的施工方法，其特征在于，在桥面外侧超高性能混凝土和桥面内侧普通混凝土内布设钢筋。
9.按照权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述的超高性能混凝土内配置钢纤维。
【专利摘要】本发明涉及一种桥面板横向不等强钢-混凝土组合桥面系及其施工方法，属于一种应用于大跨悬索桥和斜拉桥的新型桥面结构体系。该组合桥面系包括桥面外侧的超高性能混凝土、桥面内侧的普通混凝土和桥面钢结构，沿桥面宽度方向在两外侧1/8～1/4桥宽范围内铺设超高性能混凝土，在剩余宽度范围内铺设普通混凝土。桥面钢结构采用柔性大跨桥梁中常用的扁平钢箱梁、钢桁梁等桥面体系，通过抗剪连接件或抗剪连接措施与混凝土连接成整体共同受力，从而降低钢结构的应力水平、提高桥面整体刚度，减少桥面用钢量。本发明综合了普通组合桥面系和超高性能混凝土的优势，具有强度刚度大、自重轻、抗裂性能好且易于施工等优点，在柔性大跨桥梁结构领域具有广阔的应用前景。
【IPC分类】E01D101-30, E01D21-00, E01D101-24, E01D19-12
【公开号】CN104631318
【申请号】CN201510083570
【发明人】聂建国, 樊健生, 刘诚, 潘文豪
【申请人】清华大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月16日