一种正交异性组合桥面板的施工方法

1.本发明涉及一种桥面板的施工方法，特别地涉及一种正交异性组合桥面板的施工方法，属于桥梁工程技术领域。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，一批大跨径跨江跨海公路桥梁相继开工，并陆续建成通车，在我国桥梁建筑史上出现了空前的建设大跨径桥梁的高潮。钢箱梁的抗扭刚度大，弯曲应力图合理，剪应力小，特别适用于大跨径桥梁、弯桥和窄墩柱桥。再考虑到轻量化、预制加工和经济性，公路大跨度悬索桥和斜拉桥基本上都选择流线型的钢箱梁做加劲梁。钢箱梁一般采用正交异性桥面板。正交异性桥面板由钢盖板、纵向加劲肋及横向加劲肋组成，由于其纵向刚度和与其垂直的横向刚度有所不同，因此称之为正交异性桥面板。凭借其承载能力大、自重轻、施工快和结构美观等优点，很好的解决了桥梁的自重、承重和跨径之间的矛盾，已经成为大跨径钢桥的首选桥面形式。
3.正交异性桥面板构造复杂，焊缝数量多，不但要反复承受车辆轮载的作用，而且作为主梁的一部分共同参与钢箱梁整体受力。局部承受的应力循环次数过多，且在梁体焊接过程中会引起不可避免的应力集中及焊接缺陷，使得桥面板在运营一段时间后，极易产生疲劳裂纹。大跨度钢桥一旦出现疲劳裂纹，不仅维修困难、费用昂贵，而且会引起桥梁突然破坏的灾难性事故。
4.如何避免疲劳裂纹的产生，确保正交异性桥面板的耐久性，长久以来都是一个重难点课题。目前实桥设计中，解决桥面板疲劳问题主要措施包括：合理匹配纵肋、横肋和桥面板尺寸，构造恰当的弧形切口尺；桥面结构改用混凝土桥面板，如东海大桥、武汉二七长江大桥，主梁均为叠合梁结构，桥面采用混凝土桥面板；也可以简单地增加铺装层，如加筋高性能混凝土、夹心钢板层、聚合物改性混凝土、环氧树脂沥青混凝土、钢纤维加强混凝土等。这些措施或者只能稍微延缓开裂，或者在大幅度增加桥面板重量后刚度没有大的提升。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术上的不足，本发明开发了一种正交异性组合桥面板的施工方法，目的是减少正交异性桥面结构的疲劳裂纹。
6.本发明提出的技术方案为一种正交异性组合桥面板的施工方法，该组合桥面板包括u形纵肋、横肋、钢盖板、混凝土板，其特征在于：钢盖板上表面连接支撑件，支撑件上连接抗剪连接件，抗剪连接件埋入混凝土，支撑件间有空腔或泡沫体。
7.优选地，所述的支撑件为角钢，一个边的端部与钢盖板垂直焊接，另一边平行于钢盖板上表面。
8.优选地，所述的支撑件为槽钢，槽钢的腹板垂直于钢盖板，槽钢的一个翼板的两侧通过角焊缝连接钢盖板上表面；或者所述的支撑件为工字钢，工字钢的腹板垂直于钢盖板，工字钢的一个翼板的两侧通过角焊缝连接钢盖板上表面。
9.优选地，所述的支撑件连接在u形纵肋的侧板与钢盖板的相交线的上方。
10.优选地，所述的相交线的上方连接有两个支撑件；这两个支撑件对称于所述的相交线排列，形成一个支撑件组。
11.优选地，所述支撑件组间为空腔或泡沫体，所述支撑件组内的空间内填充有混凝土。
12.优选地，所述的混凝土板为预制板，预制板上有预留槽，所述预留槽的位置与抗剪连接件的位置相对应；预制板放置在支撑件上，抗剪连接件的顶端低于预制板上表面。
13.优选地，所述的预制板包括边板和中板，边板三面有伸出的钢筋，中板的四面都伸出有钢筋；所述的预制板通过现浇混凝土连接带成为一体；横向的连接带与其下方的横肋或横向连接构造的位置对应；纵向的连接带位于支撑件组上，现浇混凝土进入该支撑件组的内部空间。
14.一种正交异性组合桥面板的施工方法，施工包括以下步骤，
15.步骤1在钢构件制作车间，将工字钢弯制和焊接形成带u形纵肋和顶板的小钢箱；多个小钢箱并排连接在一起，所述的顶板形成钢盖板；
16.步骤2在u形纵肋的侧板与钢盖板相交线的上方的钢盖板上表面，对称地焊接两条支撑件。这两个支撑件，形成一个支撑件组；在支撑件的顶面焊接剪力连接件，相互靠拢的多个剪力连接件形成一个连接件组；
17.步骤3将步骤2制作的桥面钢构件随同钢箱梁的其它组件，组装成钢箱梁节段，运到桥梁工地；
18.步骤4计划分区浇筑混凝土，并在各分区间预留后浇带，并将纵向后浇带设在支撑件组上方。在各分区内，支撑件组间填充塑料泡沫；绑扎钢筋网，浇筑各分区混凝土，并养护；随后，浇筑各分区间的后浇带，养护。
19.一种正交异性组合桥面板的施工方法，施工包括以下步骤，
20.步骤1在钢构件制作车间，将工字钢弯制和焊接形成带u形纵肋和顶板的小钢箱；多个小钢箱并排连接在一起，所述的顶板形成钢盖板；
21.步骤2在u形纵肋的侧板与钢盖板相交线的上方的钢盖板上表面，对称地焊接两条支撑件。这两个支撑件，形成一个支撑件组；在支撑件的顶面焊接剪力连接件，相互靠拢的多个剪力连接件形成一个连接件组；在混凝土预制场，用混凝土预制各预制板；
22.步骤3将混凝土预制板运到工地现场；将步骤2制作的桥面钢构件随同钢箱梁的其它组件，组装成钢箱梁节段，运到桥梁工地；
23.步骤4在计划的预制板各安装分区的横向现浇带边缘，焊接隔板作为模板；在支撑件组的两个支撑件的边缘沿纵向粘贴橡胶条，确保安装预制板后各支撑件组内部和外部间封闭；安放混凝土预制板；在沿桥梁横向的现浇带处，用建筑密封胶封闭预制板与模板间、预制板与连接件顶面间的缝隙；
24.步骤5通过预留槽向对应混凝土预制板的支撑件组内灌注混凝土，灌注次序为沿桥梁纵向从预制板的一端到另一端，在每个预留槽处灌注作业时，直到前方预留槽有混凝土排出；再从刚有混凝土排出的预留槽灌筑，直到下一个邻近的预留槽有混凝土排出；如此顺序作业。所预留槽内灌满混凝土后，现浇各预制板间的连接带。现浇混凝土用塑料膜覆盖，养护。
25.本发明的有益效果包括以下几个方面：
26.(1)正交异性桥面板的疲劳裂纹中的大部分与u形纵肋相关，比如出现在u形纵肋上，及起源于u形纵肋与钢盖板接缝、u形纵肋贯穿横肋和横隔板时的交叉连接部位、u形纵肋对接焊缝等处的裂纹。本发明用工字钢弯制出带u形纵肋的小钢箱，小钢箱横向焊接组成桥面结构的主体。该施工方法取消了u形纵肋与钢盖板的连接焊缝，从源头上大幅度地减少了此处可能出现的疲劳裂纹的数量。虽然钢盖板上增加了焊缝，但很少有报道钢盖板间的接缝处出现疲劳裂纹的，原因是此处在u形纵肋的上方，应力相对较小，受力状态较好；
27.(2)用工字钢弯制出带u形纵肋的小钢箱，用型钢做支撑件，整个桥面钢结构均采用型钢，取材方便，制作模块化，便于运输和搬运，加快了制作进度；
28.(3)起始于u形纵肋和钢盖板焊缝的裂纹的减少，有利于提高结构寿命；
29.(4)起始于u形纵肋和钢盖板焊缝的裂纹的减少，减少了后期维修工作量，因为深入钢盖板的裂缝不易发现，一旦发现就已经开裂程度严重，且修补困难。因为修复需要中断交通；
30.(5)钢盖板上焊接支撑件，支撑件上安装预制混凝土板，可提高组合桥面板结构的抗弯能力；
31.(6)支撑件组内的空间内灌注混凝土，可进一步提高正交异性组合桥面板的刚度和主梁的刚度，并改善钢盖板的受力状态；
32.(7)本发明中的钢结构部分在工厂内制作，预制混凝土板也提前在预制场制作，在现场拼装，加快了施工进度，有利于快速施工；
33.(8)横肋和横隔板上方为现浇混凝土连接带，从而增强了桥面板的横向刚度。
附图说明
34.图1工字钢制作小钢箱的过程示意图；
35.图2小钢箱拼装的钢桥面组合件示意图；
36.图3焊接剪力钉后的结构示意图；
37.图4角钢组间填充后的结构示意图；
38.图5浇筑片分布示意图；
39.图6绑扎钢筋网后的结构横断面示意图；
40.图7分片浇筑混凝土后的结构示意图；
41.图8安装水平模板后的结构横断面示意图；
42.图9实施例1的组合桥面板结构横断面示意图；
43.图10实施例2中的混凝土预制板边板示意图；
44.图11实施例2中的混凝土预制板中板示意图；
45.图12实施例2中混凝土预制板分布规划示意图；
46.图13过图12中a—a的结构横断面示意图；
47.图14实施例2中安放预制板后的结构俯视示意图；
48.图15实施例2中浇筑混凝土后的结构俯视示意图；
49.图16过图15中b—b的结构横断面示意图；
50.图17过图15中c—c的结构横断面示意图；
51.图18实施例3安放永久底膜后的结构示意图；
52.图19实施例3绑扎钢筋网后的结构横断面示意图；
53.图20实施例3的组合桥面板结构横断面示意图；
54.图21实施例4中混凝土预制板分布规划示意图；
55.图22实施例4中对应图15中c—c的结构横断面示意图。
56.图中：钢盖板1,u形纵肋2,剪力钉3,横肋4,预制板5,钢筋6,预留槽7,小隔板8,大隔板9,边板10,中板11,连接带12,现浇混凝土13,模具梁14,小钢箱15,工字钢16,角钢17,聚丙烯泡沫板18,钢筋网19,波折板20。
具体实施方式
57.实施例1
58.本实施例在组合桥面板中埋设有泡沫板。组合桥面板的钢结构部分见图1-图3，图1显示了利用工字钢16制作小钢箱15的过程，在钢结构制作厂车间内，工字钢16被放在模具梁14上，模具梁14为钢梁且两端被支承，两排与上方推力杆铰接的冲压头，分别从上方对称地压在工字钢16的腹板的两个端部，将工字钢16弯折形成小钢箱15，焊接中间的接缝。多个小钢箱15并排焊接在一起，小钢箱15的顶板就形成钢盖板1，对应工字钢16的腹板部分就成了u形纵肋2。在u形纵肋2的侧板与钢盖板1的相交线的上方，焊接角钢17作为支撑件，两个角钢17对称于相交线排列，形成一个支撑件组。角钢17一边的端部与钢盖板1焊接，另一边平行于钢盖板1上表面。在角钢17上焊接剪力钉3作为抗剪连接件，同一处的4个剪力钉3作为一个连接件组，参见图5。将制作的桥面钢构件随同钢箱梁的其它组件组装成钢箱梁节段，运到桥梁工地。
59.在工地架设钢箱梁节段并焊接为一体。在支撑件组间放置聚丙烯泡沫板18，见图4和图5。将计划浇筑的混凝土桥面板划分为多个区域，区域间留后浇带，主要是为了避免大面积浇筑后混凝土板出现裂缝。聚丙烯泡沫板18安装在各个区域内的相邻支撑件组间。纵向后浇带设在支撑件组上方。横向后浇带的位置设置在与其下方的横肋或横隔板对应；绑扎钢筋网19，见图6；浇筑各分区混凝土，并养护，分片浇筑混凝土后的结构示意图见图7；随后，浇筑各分区间的连接带12，养护，见图8。图9为实施例1的组合桥面板结构位于非横肋和非横隔板位置的横断面示意图，现浇混凝土13填充了各支撑件组内部的空间，并形成上方的混凝土桥面板，从而使图9中的各个组件形成有机的整体，成为正交异性组合桥面板。
60.实施例2
61.本实施例是对实施例1的修正，桥面板采用了混凝土预制件。混凝土板采用预制板5拼装并现浇接缝而成，预制板5上有预留槽7，且预留槽7的位置与连接件组的位置相对应；预制板5分为边板10和中板11两种类型，见图10和图11。边板10三面有伸出的钢筋6，中板11的四面都伸出有钢筋6，钢筋6外伸长度为200mm。预制板5放置在支撑件组上后，连接件组进入预留槽7，且剪力钉3的顶端低于预制板5上表面20mm；相邻预制板5间接缝两侧的钢筋6可向相反的方向水平扳弯折，避免安装时相互干扰。预制板5的宽度，使横向接缝下刚好为横肋或横隔板的位置，且纵向的接缝位于支撑件组上。安放预制板5前，需在横向接缝位置焊接小隔板8和大隔板9作为模板，见图12和图13。在各预制板5的规划区域内的连接件组前、后，焊接小隔板8。小隔板8和大隔板9的的顶端与角钢17的顶面平齐。在支撑件组的两个角
钢17的顶面边缘沿纵向粘贴2mm厚的橡胶条，确保安装预制板5后各支撑件组内部和外部间封闭；安放预制板5，见图14；在沿桥梁横向的现浇带处，用建筑密封胶封闭预制板5与模板间、预制板5与角钢17顶面间的缝隙。
62.通过预留槽7向对应混凝土预制板5的支撑件组内灌注混凝土，灌注次序为沿桥梁纵向从预制板5的一端到另一端，在每个预留槽7处灌注作业时，直到前方预留槽7有混凝土排出；再从刚有混凝土排出的预留槽7灌筑，直到下一个邻近的预留槽7有混凝土排出；如此顺序作业。所预留槽7内灌满混凝土后，现浇各预制板间的连接带12，见图15。现浇混凝土用塑料膜覆盖，养护。过图15中b—b的结构横断面示意图见图16，过图15中c—c的结构横断面示意图见图17，图17中可见横肋4。横肋4为t型钢，腹板在上，焊接在钢盖板1的下表面。横肋4的腹板上挖有孔洞，以便u形纵肋2穿过。
63.实施例3
64.本实施例是对实施例1的修正，混凝土板与钢盖板1间设置孔洞，见图18-图20。图18为安放永久底膜后的结构示意图，在相邻的支撑件组间安放波折板20，波折板20作为永久模板，在成桥后不再拆除。波折板20采用一块钢板，通过固定其两个长边，压制其中部而成。波折板20与角钢17顶面边缘焊接。绑扎钢筋网19后的结构横断面示意图见图19。仍如实施例1中分区域浇筑混凝土，并随后浇筑连接带12，最终得到的组合桥面板结构的横断面如图20所示，该组合桥面板的钢盖板1的上方就设置有孔洞，在减轻自重的情况下，增加了组合桥面板的抗弯能力，同时也增加了整个主梁的抗弯能力，从而可减少疲劳裂纹。
65.实施例4
66.本实施例是对实施例2的修正，支撑件组内均灌注混凝土。见图21-图22。各预制板5下方的连接件组前后不再设置小隔板8。成桥后，组合桥面板的结构横断面示意图见图22，此处不在横隔板位置，也不是横肋设置。在支撑件组的内部浇筑混凝土后，增加了车辆荷载向钢盖板1传递时，钢盖板1的受力面积，可进一步改善钢盖板1的受力状态。
67.本发明中的“上方”包括正上方和斜上方，类似的其它位置关系也同理做出理解。