一种UHPC浇筑正交异性钢桥面组合结构及其制作方法与流程

本发明涉及钢桥面板铺装领域，尤其是涉及一种UHPC浇筑正交异性钢桥面组合结构及其制作方法。

背景技术：

目前国内传统的正交异性钢桥面铺装形式主要分为沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)铺装层、浇注式沥青混合料(GA)铺装层及环氧沥青混合料(EA)铺装层，这三类铺装直接铺筑于正交异性钢板上时，钢板在车辆荷载作用下，内部变形情况复杂，纵向U型肋及横向横隔板极易造成钢箱梁和铺装层内的应力集中，产生开裂、拥包、推移、坑槽等铺装层损坏，即使对铺装进行修复，往往效果也并不理想，甚至短时间内又发生破坏，不仅影响桥梁铺装层美观，而且严重危害行车安全。

中国专利CN 103835233 B公开了一种正交异性钢桥面铺装结构及其施工方法，包括自下而上依次设置的钢桥面板、橡胶层、铝合金面层，橡胶层设置在钢桥面板与铝合金面层之间，钢桥面板的上表面等间距焊接有抗剪焊钉，钢桥面板的上表面涂覆有环氧树脂黏结层，与橡胶层连接，铝合金面层下表面设置抗剪焊钉，橡胶层上表面涂覆环氧树脂黏结层，与铝合金面层连接，铝合金上面层刻槽作抗滑。但该专利使用铝合金作为面层，价格较贵，同时，橡胶层承受剪力钉反复剪力荷载，容易老化产生不可恢复的变形，影响承载能力。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种UHPC浇筑正交异性钢桥面组合结构及其制作方法，克服了传统沥青铺装的病害问题，并且无需蒸汽养护，施工条件简单易行。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种UHPC浇筑正交异性钢桥面组合结构，包括底部的钢桥面板、钢桥面板上的剪力钉和钢筋网，还包括UHPC浇筑的UHPC铺装层，所述的UHPC铺装层将剪力钉以及钢筋网包覆，与钢桥面板形成组合桥面板结构。

进一步地，所述的UHPC铺装层的浇筑厚度为5-8cm，既不宜过薄，保证了剪力钉有效保护厚度，同时不宜过厚，减小了自重荷载。

进一步地，所述的UHPC掺加钢纤维，所述的钢纤维采用镀铜高强度钢纤维，钢纤维掺量为UHPC总量的0.5-0.9wt％，钢纤维与UHPC协同受力，有效增加了UHPC的抗开裂能力。

进一步地，所述的UHPC铺装层的表面设有作为磨耗层的多道刻痕或者铺设沥青混凝土所述的刻痕相互平行，刻痕之间的距离为20-22mm，刻痕深为5-7mm，宽为5-7mm，可有效作为抗滑层，保证了行车安全性。

进一步地，所述的钢桥面板为具有纵、横加劲肋的钢板，钢桥面板表面打砂除锈，清洁度达到Sa2.5级，粗糙度达到Rz40-80μm，钢桥面板上喷涂防锈漆，防止钢板生锈影响钢板与UHPC之间的粘结性，防锈漆优选环氧树脂漆或丙烯酸聚氨酯漆，不宜选用环氧富锌漆及无机富锌漆等含锌防锈漆，以免锌氧化成氧化锌颗粒，降低钢桥面板与UHPC间粘结强度。

进一步地，所述剪力钉焊接在钢桥面板上，所述的剪力钉规格为Φ16×45mm，按横、纵阵列排布，间距为300-500mm，剪力钉的布置有效增加了UHPC与钢桥面板的连接，可显著增加UHPC层的抵抗横向荷载能力。剪力钉焊接前先进行放线定位，焊接时按要求控制好焊接时间，达到钢结构焊接质量的标准，保证焊接面饱满、焊透和牢靠连接，避免焊接面不全、熔透等情况，焊接后用锤子或其他重物横向敲击剪力钉，剪力钉不出现脱落、歪斜等现象，如不满足上述要求应重新焊接。

进一步地，所述的钢筋网是将钢筋纵、横向垂直等距离布置得到，钢筋选用HRB335级钢筋，直径为12mm，间距为30-50mm，纵向钢筋在下，横向钢筋在上，钢筋与UHPC协同受力，增加了结构抗拉强度。绑扎钢筋前先在钢桥面板上布置钢筋垫条，然后将纵向钢筋按设计位置放在钢筋垫条上，再以设计的间距将横向钢筋放置在纵向钢筋上，最后用细钢丝将纵横钢筋在相交处绑扎，施工时如遇钢筋位置与剪力钉布置有冲突，可适当调整钢筋的横向位置，特别注意钢筋纵向接头处的钢筋布置应平顺，以免UHPC在此处产生应力集中。

所述的UHPC浇筑正交异性钢桥面组合结构的制作方法，具体步骤为：将钢桥面板除锈，焊接剪力钉，喷涂防锈漆，铺设钢筋网，支模，然后浇筑UHPC铺装层，养护后得到UHPC浇筑正交异性钢桥面组合结构，根据具体条件选择直接刻痕作为磨耗层或者上铺沥青磨耗层。

所述UHPC以压模方式进行浇筑，浇筑前在钢桥面板上的行车道边缘和道路中心线安装钢筋轨道用于控制铺装层的标高，所述的钢筋轨道依次铺设槽钢及木模板，槽钢及木模板的平整度控制在1-5mm，槽钢与木模板之间采用夹双面胶固定，分段采用螺栓连接。UHPC材料由于流动性好密实度高，模板接缝必须严密，为确保拼缝严密，槽钢与木模板间采用夹双面胶固定，分段采用螺栓连接。

UHPC材料现场浇筑，注浆前先对钢筋、模板检查，合格后浇筑，UHPC浇筑前各种施工设备必须完成调试，按照浇筑配合比进行搅拌浇筑，UHPC材料流动性良好，混凝土按照自下往上、先低后高的顺序进行浇筑，在下部混凝土初步硬化后由下向上依次解开螺栓、移动槽钢及木模板顶模、连接槽钢及木模板，然后浇筑新一段UHPC。浇筑完后养护无需高温蒸汽养护，可铺设双层塑料薄膜或覆盖蓄水旧麻袋等进行养护，养护时间只需三天。根据规范要求留置相应数量混凝土检测试件，UHPC材料浇筑路面平整度、几何尺寸须达到市政工程路面验收规范标准。

本发明采用UHPC进行浇筑，不同于传统高强混凝土和钢纤维混凝土，UHPC依照多元粒子最紧密堆积优化设计原则，采用多重粒径范围的胶凝材料体系进行复合，具备超高强度、超高韧性(具有类金属变形性能)、超高耐久性能以及优异的施工和易性的新型水泥基结构工程材料，相比普通混凝土，抗拉强度显著提高且容重较小(28d抗压强度达到近200MPa，而其容重仅为2600kg/m³)，超高早强(1d抗压强度达到60MPa以上，2d抗压强度达到100MPa以上)，且材料只需要普通搅拌工艺，具有自流平性能，养护条件要求较低，无需蒸汽养护和压力成型，施工工艺简便，施工质量易控制。

UHPC浇筑采用压模的支模方式，钢筋导轨的设置有效控制了标高，上铺压模有效保证了大流动性的UHPC的浇筑质量，可适应不同坡度及弯曲段浇筑。本发明克服沥青铺装的病害问题，将UHPC与正交异性钢桥面板结合，避免产生开裂、拥包、推移、坑槽等铺装层损坏。

附图说明

图1为本发明钢桥面板组合结构的示意图；

图2为钢筋网及剪力钉布置示意图；

图3为剪力钉的结构示意图；

图4为浇筑支模的平面示意图；

图5为槽钢与木模板的支模示意图；

图6为槽钢的截面示意图；

图中：1-钢桥面板；2-UHPC；3-剪力钉；4-钢筋；5-槽钢；6-木模板；7-钢筋轨道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

参照图1-6，实施段长36m、宽9.05m，共325.8m²的面积，实施段铺装方案为浇筑8cm UHP2并刻痕作为磨耗层。钢桥面板1采用手工除锈配合角向磨光机除锈，除锈标准达到Sa2.5。除锈前用刮刀或铲刀去除疏松油漆和铁锈层，使用机械钢丝刷、砂轮或纸制砂轮，对设施表面进行打磨，且应使表面尽可能粗糙，对于设施的边角部位，采用角磨机、钢丝刷或平锉刀等工具进行处理，最后用抹布、棉纱或压缩空气清理除锈后的设施，保持表面清洁。

剪力钉3规格为Φ16×45mm，间隔400×400mm，施工前先进行放线定位。焊接时使用专用的栓焊设备，栓焊机型号为JSS2500，配备A-88J型焊枪，使用中加强对栓焊设备的维护和保养，施工时严格按照栓钉焊接工艺流程施工，保证剪力钉的焊接质量。

纵向和横向钢筋4均为HRB335级钢筋，直径d＝12mm，间隔40mm×40mm。钢筋场外制作成型，现场绑扎，绑扎用22号镀锌铁丝，绑扎钢筋前每隔2m平放一些的钢筋垫条，保证钢筋网高度。

UHPC浇筑前在钢桥面板上行车道边缘和道路中心线安装三道钢筋轨道7用于控制铺装层标高，上依次铺设宽槽钢5及木模板6，槽钢宽200mm，木模板宽1000mm，为保证接缝平滑紧密，两者之间用双面胶粘结填缝，并用螺栓紧固，模板平整度控制在5mm以内。

UHPC注浆前先对钢筋4、模板5、6检查，合格后浇筑，采用两台P80泵进行混凝土输送，采用两台混凝土搅拌机进行现场搅拌。实施段共计26m³混凝土，UHPC浇筑前各种施工设备必须完成调试，严格按照浇筑配合比进行搅拌浇筑。UHPC流动性良好，混凝土按照自下往上、先低后高的顺序进行浇筑，下部混凝土初步硬化后由下向上依次移动顶模，混凝土浇筑不留施工缝一次成型，UHPC在初凝后终凝前使用刻槽机在混凝土表面刻纹，刻纹必须整齐统一美观。

UHPC浇筑完后铺设双层塑料薄膜进行养护，并根据规范要求留置相应数量混凝土检测试件。经检测，浇筑铺装平整度为2.6mm、构造深度为1.14mm、摩擦系数为84，达到市政工程路面验收规范标准。