CN104846741A - 一种内置竖向j型连接结构的scs钢板混凝土桥面板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，包括桥面板底板、桥面板顶板、N列竖向J型连接结构和由浇筑于桥面板顶板与桥面板底板之间的混凝土浇筑成型的板间混凝土结构；N列竖向J型连接结构均浇筑于板间混凝土结构内，桥面板顶板和桥面板底板通过板间混凝土结构与N列竖向J型连接结构连接为一体；每列竖向J型连接结构均包括多个由前至后布设的竖向J型连接结构，每个竖向J型连接结构均包括一个固定在桥面板顶板底部的上连接件和一个钩挂在上连接件上的下连接件，上连接件和下连接件均为J形挂钩。本发明结构简单、设计合理、施工方便且使用效果好、力学性能优良，能解决现有混凝土桥面板存在的多种问题。

Description

一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板

技术领域

本发明涉及一种桥面板，尤其是涉及一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板。

背景技术

钢板夹芯混凝土(steel-concrete-steel，简称SCS))组合结构，也称SCS钢板混凝土结构，是由两块钢板和浇筑于两块钢板之间夹层内的混凝土形成的钢-混组合结构。因钢和混凝土两种材料相互弥补彼此的弱点，充分发挥彼此的长处，SCS钢板混凝土结构具有很高的承载力和优良的力学性能。因此，SCS钢板混凝土结构将在海洋平台与大跨、重载、轻型桥梁等结构中取得越来越广泛的应用。

目前，所使用的桥面板大多为混凝土桥面板。实际使用过程中，混凝土桥面板存在以下缺陷：第一、自重大，限制了下部支撑墩体的结构和尺寸；第二、对混凝土桥面板底部需要与桥梁的主要承重钢结构(如钢板梁或钢箱梁等钢结构承重梁)相连，而钢结构与混凝土之间的连接性能差，需要使用大量的剪力连接件，用钢量较大；第三、由于常年经受动荷载作用，桥面板的顶部及底部所受的影响最大，混凝土桥面板的底部极易出现裂缝，最终导致混凝土桥面板破坏。由于以上原因，使得混凝土桥面板的发展与应用受到限制。因而，需对现有桥面板的结构进行相应改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其结构简单、设计合理、施工方便且使用效果好、力学性能优良，能有效解决现有混凝土桥面板存在的自重大、造价高、易损坏等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征在于：包括桥面板底板、布设在桥面板底板的正上方且与桥面板底板呈平行布设的桥面板顶板、N列沿横桥向由左至右布设在桥面板顶板与桥面板底板之间的竖向J型连接结构和由浇筑于桥面板顶板与桥面板底板之间的混凝土浇筑成型的板间混凝土结构，所述桥面板顶板和桥面板底板均为水平钢板；N列所述竖向J型连接结构均浇筑于板间混凝土结构内，所述桥面板顶板和桥面板底板通过板间混凝土结构与N列所述竖向J型连接结构紧固连接为一体；其中，N为正整数且N≥2；所述桥面板顶板和桥面板底板均沿纵桥向布设，N列所述竖向J型连接结构均沿纵桥向布设；所述桥面板底板通过N列所述竖向J型连接结构吊挂于桥面板顶板下方；

每列所述竖向J型连接结构均包括多个沿纵桥向由前至后布设的竖向J型连接结构，多个所述竖向J型连接结构的结构和尺寸均相同且其均布设在同一直线上；每个所述竖向J型连接结构均包括一个固定在桥面板顶板底部的上连接件和一个钩挂在上连接件上的下连接件，所述下连接件固定在桥面板底板上部且其位于上连接件正下方；所述上连接件和下连接件均为J形挂钩且二者均呈竖直向布设，所述上连接件和下连接件呈垂直布设。

上述一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征是：所述J形挂钩由钢筋或圆钢弯曲而成。

上述一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征是：N列所述竖向J型连接结构呈均匀布设。

上述一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征是：N列所述竖向J型连接结构中位于最左侧的竖向J型连接结构为左侧连接结构，N列所述竖向J型连接结构中位于最右侧的竖向J型连接结构为右侧连接结构，左右相邻两列所述竖向J型连接结构之间的间距、所述左侧连接结构与桥面板底板左侧壁之间的间距以及所述右侧连接结构与桥面板底板右侧壁之间的间距均为d3，其中d3＝10cm～30cm；

每列所述竖向J型连接结构前端与桥面板底板前侧壁之间的间距以及每列所述竖向J型连接结构后端与桥面板底板后侧壁之间的间距均为d4，其中d4＝10cm～30cm。

上述一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征是：所述J形挂钩的高度为15cm～30cm，所述桥面板顶板和桥面板底板的板厚均为4mm～100mm。

上述一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征是：所述上连接件沿纵桥向布设，且下连接件沿横桥向布设。

上述一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征是：所述上连接件与桥面板顶板之间以及下连接件与桥面板底板之间均以焊接方式进行连接，所述板间混凝土结构为轻质混凝土结构。

上述一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征是：所述桥面板顶板和桥面板底板均为矩形钢板且二者的结构和尺寸均相同，所述桥面板底板平铺在桥梁承重结构上，所述桥面板顶板上平铺有桥面铺装层。

上述一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征是：N列所述竖向J型连接结构中所有上连接件的结构和尺寸均相同，N列所述竖向J型连接结构中所有下连接件的结构和尺寸均相同，所述上连接件和下连接件的结构和尺寸均相同；每列所述竖向J型连接结构中上连接件和下连接件的数量均为M个，其中M为正整数且M≥3；N列所述竖向J型连接结构中的所有上连接件分M排N列布设，且N列所述竖向J型连接结构中的所有下连接件分M排N列布设。

上述一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征是：每列所述竖向J型连接结构中的多个所述上连接件均呈均匀布设，且每列所述竖向J型连接结构中的多个所述下连接件均呈均匀布设；前后相邻两个所述上连接件之间以及前后相邻两个所述下连接件之间的间距均为d1，其中d1＝60cm～100cm；每个所述上连接件与其前后两侧相邻的下连接件之间的间距均为d2，其中d2＝30cm～50cm。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且投入施工成本较低，造价低廉。

2、可在工厂预制，加工简便且加工速度快，大大降低现场施工的时间，提高了施工的效率。

3、预制加工时，能有效减少模板的使用，节约成本，减小人力物力，并且大大提高了施工的灵活性。

4、所采用的竖向J型连接结构设计合理、投入成本较低、安装布设方便且使用效果好，通过同一列上的多个上连接件和多个下连接件相互钩挂对桥面板顶板和桥面板底板进行连接，连接效果好，不仅能保证施工成型桥面板中桥面板顶板和桥面板底板之间的连接强度，保证桥面板的刚度，满足承载要求；并且，顶板连接结构与底板连接结构之间在水平和竖直方向上均能在一定范围内进行错动，因而施工成型的桥面板具有一定抗变形能力，不易损坏，能经受常年荷载作用，经久耐用。采用竖向J型连接结构不仅能有效降低现场施工过程中对焊接设备的依赖，同时能有效增加在现场施工和后期维修过程中桥面板结构的柔度。

与现有钢板和混凝土之间结合面所采用的连接处理措施(主要包括采用化学胶结剂进行连接、采用栓钉等剪力连接件进行连接等措施)相比，竖向J型连接结构具有明显优势。当仅采用化学胶结剂进行连接时，结构抵抗剪力方面的性能较差，主要原因在于缺少竖向抗剪钢筋。采用栓钉等剪力连接件进行连接时，冲击荷载作用下，在抵抗水平剪切作用力时，不能有效防止钢板和混凝土出现相对滑移，并且也不能有效防止混凝土和钢板的掀起分离，连接性能更差，主要原因在于圆柱头的栓钉或其它竖向剪力连接件不能提供竖向的连接，因此偶然的冲击作用就有可能导致钢板和混凝土分离，而钢板和混凝土分离将导致结构的整体承载能力大大降低。另外，当相邻栓钉或其它竖向剪力连接件之间的重叠长度和净距，将导致在混凝土浇筑与勾缝的难度增大。采用该竖向J型连接结构能有效解决上述现有连接处理措施存在的问题，不仅能将桥面板顶板和桥面板底板有效连接，保证桥面板顶板和桥面板底板与板间混凝土结构共同作用，有效阻止钢板表面局部失稳屈曲的发生，同时不受板间混凝土结构厚度的限制，并且能有效提高桥面的承载能力，防止桥面板顶板和桥面板底板与板间混凝土结构脱离，能有效抵抗外荷载作用。

5、自重轻，桥面板顶板和桥面板底板之间通过轻质混凝土结构和浇筑于轻质混凝土结构内的竖向J型连接结构进行有效连接，很大程度上有效减少了桥面板的总体重量，使SCS钢板混凝土结构作为桥面板的优势能得到充分、有效发挥。采用轻质混凝土(密度小于1500kg/m³)来替代传统重量的混凝土不仅能有效解决自重问题，并且轻质混凝土能起到很好的隔绝层的作用，特别在是防火方面和隔音方面都有良好的性能。

6、力学性能优良且使用效果好，兼具钢材和钢筋混凝土结构的优点，在抵抗冲击荷载和爆炸荷载方面均具有良好的性能，具有很高的承载力。

考虑到桥面板顶板和桥面板底板与板间混凝土结构之间的接触面上的粘结强度和剪力的传力机理这两个因素的影响，SCS钢板混凝土结构作为桥面板使用时，底钢板(即桥面板底板)主要是作为一个受拉构件，而顶钢板(即桥面板顶板)以及受压区的混凝土主要承受压力，竖向J型连接结构中上连接件和下连接件承受的竖向拉力，而斜向的压力主要由虚拟混凝土榫柱来承担。由于竖向J型连接结构为贯穿式连接结构，能有效防止钢板和混凝土在拉力作用下被拉开分离，即钢板掀起，因此通过该竖向的竖向J型连接结构来抵抗竖向拉力是非常有必要的，同时该竖向J型连接结构也能满足板间混凝土结构厚度较小的需求。并且，当桥面板受到弯拉荷载时，由于桥面板顶板主要承受压力，通过竖向J型连接结构能有效防止桥面板顶板由于受压产生的向外屈曲失稳。本发明所采用的桥面板中桥面板底板和桥面板顶板能作为主要的承重结构和永久的骨架体系，同时在抵抗渗水作用、冲击荷载、爆炸作用等方面，均具有非常良好的性能，当桥面板处于不利的外界环境时主要会受到弯矩作用，或者当桥面板在循环荷载和冲击荷载作用下时，本发明所采用的桥面板相当于一个钢板梁具有良好的抗冲击能力；与钢板梁相比，本发明所采用的桥面板暴露在外界与外界环境接触的钢材较少，因此可节省大量的钢材防护涂装层；同时，无需设置大量的加劲肋，也就有效减少了需焊接部位，与钢板梁相比，降低了出现疲劳问题的概率；另外，桥面板底板和桥面板顶板对二者之间的核心混凝土(即板间混凝土结构)具有良好的隔音与隔热作用，保障了板间混凝土结构良好的工作性能。

7、适用面广，不仅能适用于桥面板，并且能有效适用至海底隧道的管壁、高层建筑物的地基、轮船的甲板、海洋平台结构以及海堤工程的重力墙、浮动式防波堤与防撞结构等，尤其适用于对防冲击和防爆炸性能要求很高的结构。

综上所述，本发明结构简单、设计合理、施工方便且施工成本较低、力学性能优良、使用效果好，能解决现有混凝土桥面板存在的自重大、主要承重结构与混凝土间连接性能差、混凝土桥面板底端易出现裂缝等多种问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明竖向J型连接结构的布设位置示意图。

附图标记说明:

1—桥面板顶板；    2—桥面板底板；   3—板间混凝土结构；

4-1—上连接件；    4-2—下连接件。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明包括桥面板底板2、布设在桥面板底板2的正上方且与桥面板底板2呈平行布设的桥面板顶板1、N列沿横桥向由左至右布设在桥面板顶板1与桥面板底板2之间的竖向J型连接结构和由浇筑于桥面板顶板1与桥面板底板2之间的混凝土浇筑成型的板间混凝土结构3，所述桥面板顶板1和桥面板底板2均为水平钢板。N列所述竖向J型连接结构均浇筑于板间混凝土结构3内，所述桥面板顶板1和桥面板底板2通过板间混凝土结构3与N列所述竖向J型连接结构紧固连接为一体；其中，N为正整数且N≥2；所述桥面板顶板1和桥面板底板2均沿纵桥向布设，N列所述竖向J型连接结构均沿纵桥向布设。所述桥面板底板2通过N列所述竖向J型连接结构吊挂于桥面板顶板1下方。

每列所述竖向J型连接结构均包括多个沿纵桥向由前至后布设的竖向J型连接结构，多个所述竖向J型连接结构的结构和尺寸均相同且其均布设在同一直线上。每个所述竖向J型连接结构均包括一个固定在桥面板顶板1底部的上连接件4-1和一个钩挂在上连接件4-1上的下连接件4-2，所述下连接件4-2固定在桥面板底板2上部且其位于上连接件4-1正下方。所述上连接件4-1和下连接件4-2均为J形挂钩且二者均呈竖直向布设，所述上连接件4-1和下连接件4-2呈垂直布设。

本实施例中，所述J形挂钩由钢筋或圆钢弯曲而成。

本实施例中，N列所述竖向J型连接结构呈均匀布设。

并且，N列所述竖向J型连接结构中位于最左侧的竖向J型连接结构为左侧连接结构，N列所述竖向J型连接结构中位于最右侧的竖向J型连接结构为右侧连接结构，左右相邻两列所述竖向J型连接结构之间的间距、所述左侧连接结构与桥面板底板2左侧壁之间的间距以及所述右侧连接结构与桥面板底板2右侧壁之间的间距均为d3，其中d3＝10cm～30cm；

每列所述竖向J型连接结构前端与桥面板底板2前侧壁之间的间距以及每列所述竖向J型连接结构后端与桥面板底板2后侧壁之间的间距均为d4，其中d4＝10cm～30cm。

本实施例中，所述J形挂钩的高度为15cm～30cm，所述桥面板顶板1和桥面板底板2的板厚均为4mm～100mm。

实际加工时，可根据具体需要，对J形挂钩的高度和桥面板顶板1和桥面板底板2的板厚进行相应调整。

本实施例中，所述上连接件4-1沿纵桥向布设，且下连接件4-2沿横桥向布设。

实际施工时，所述上连接件4-1也可以沿横桥向布设，相应地下连接件4-2沿纵桥向布设。

本实施例中，所述上连接件4-1与桥面板顶板1之间以及下连接件4-2与桥面板底板2之间均以焊接方式进行连接。

本实施例中，所述桥面板底板2平铺在桥梁承重结构上，所述桥面板顶板1上平铺有桥面铺装层。

并且，所述桥梁承重结构为钢梁。

本实施例中，所述板间混凝土结构3为轻质混凝土结构。

本实施例中，所述板间混凝土结构3为轻质混凝土结构。并且，所述板间混凝土结构3的厚度不小于50cm。

轻质混凝土也称为泡沫混凝土，也就是说，板间混凝土结构3由泡沫混凝土浇筑而成。

本实施例中，所述桥面板顶板1和桥面板底板2均为矩形钢板且二者的结构和尺寸均相同，所述桥面板底板2平铺在桥梁承重结构上，所述桥面板顶板1上平铺有桥面铺装层。

本实施例中，N列所述竖向J型连接结构中所有上连接件4-1的结构和尺寸均相同，N列所述竖向J型连接结构中所有下连接件4-2的结构和尺寸均相同，所述上连接件4-1和下连接件4-2的结构和尺寸均相同；每列所述竖向J型连接结构中上连接件4-1和下连接件4-2的数量均为M个，其中M为正整数且M≥3；N列所述竖向J型连接结构中的所有上连接件4-1分M排N列布设，且N列所述竖向J型连接结构中的所有下连接件4-2分M排N列布设。

并且，每列所述竖向J型连接结构中的多个所述上连接件4-1均呈均匀布设，且每列所述竖向J型连接结构中的多个所述下连接件4-2均呈均匀布设；前后相邻两个所述上连接件4-1之间以及前后相邻两个所述下连接件4-2之间的间距均为d1，其中d1＝60cm～100cm；每个所述上连接件4-1与其前后两侧相邻的下连接件4-2之间的间距均为d2，其中d2＝30cm～50cm。

实际施工时，包括以下步骤：步骤一、在加工厂对桥面板顶板1和桥面板底板2，并在加工完成的桥面板顶板1上焊接固定N列所述上连接件4-1，同时在加工完成的上连接件4-1上焊接固定N列所述下连接件4-2；步骤二，将桥面板顶板1和桥面板底板2放置于正上方，并使得N列所述上连接件4-1分别位于N列所述下连接件4-2的正上方，再沿纵桥向由前至后将N列所述下连接件4-2分别吊挂在N列所述上连接件4-1上，此时桥面板顶板1通过N列所述竖向J型连接结构与桥面板底板2连接为一体；步骤三、在桥面板顶板1与桥面板底板2之间浇筑混凝土并形成板间混凝土结构3，待所浇筑混凝土终凝后，获得施工成型的桥面板。

步骤一中对上连接件4-1和下连接件4-2进行焊接固定之前，先对上连接件4-1和下连接件4-2进行加工。所述上连接件4-1和下连接件4-2由钢筋或圆钢弯曲而成。实际加工时，也可以采用锻造等方法对上连接件4-1和下连接件4-2进行加工。所述上连接件4-1和下连接件4-2的高度以及所用钢筋或圆钢的直径主要取决于所处桥面板的结构强度要求和板间混凝土结构3的厚度。当板间混凝土结构3的厚度较小时，所用钢筋或圆钢的直径主要取决于上连接件4-1和下连接件4-2的弯曲半径。步骤三中进行混凝土浇筑时，在桥面板顶板1与桥面板底板2分别施加一个较小的拉力，使得桥面板顶板1与桥面板底板2能更好地结合在一起。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征在于：包括桥面板底板(2)、布设在桥面板底板(2)的正上方且与桥面板底板(2)呈平行布设的桥面板顶板(1)、N列沿横桥向由左至右布设在桥面板顶板(1)与桥面板底板(2)之间的竖向J型连接结构和由浇筑于桥面板顶板(1)与桥面板底板(2)之间的混凝土浇筑成型的板间混凝土结构(3)，所述桥面板顶板(1)和桥面板底板(2)均为水平钢板；N列所述竖向J型连接结构均浇筑于板间混凝土结构(3)内，所述桥面板顶板(1)和桥面板底板(2)通过板间混凝土结构(3)与N列所述竖向J型连接结构紧固连接为一体；其中，N为正整数且N≥2；所述桥面板顶板(1)和桥面板底板(2)均沿纵桥向布设，N列所述竖向J型连接结构均沿纵桥向布设；所述桥面板底板(2)通过N列所述竖向J型连接结构吊挂于桥面板顶板(1)下方；

每列所述竖向J型连接结构均包括多个沿纵桥向由前至后布设的竖向J型连接结构，多个所述竖向J型连接结构的结构和尺寸均相同且其均布设在同一直线上；每个所述竖向J型连接结构均包括一个固定在桥面板顶板(1)底部的上连接件(4-1)和一个钩挂在上连接件(4-1)上的下连接件(4-2)，所述下连接件(4-2)固定在桥面板底板(2)上部且其位于上连接件(4-1)正下方；所述上连接件(4-1)和下连接件(4-2)均为J形挂钩且二者均呈竖直向布设，所述上连接件(4-1)和下连接件(4-2)呈垂直布设。

2.按照权利要求1所述的一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征在于：所述J形挂钩由钢筋或圆钢弯曲而成。

3.按照权利要求1或2所述的一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征在于：N列所述竖向J型连接结构呈均匀布设。

4.按照权利要求3所述的一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征在于：N列所述竖向J型连接结构中位于最左侧的竖向J型连接结构为左侧连接结构，N列所述竖向J型连接结构中位于最右侧的竖向J型连接结构为右侧连接结构，左右相邻两列所述竖向J型连接结构之间的间距、所述左侧连接结构与桥面板底板(2)左侧壁之间的间距以及所述右侧连接结构与桥面板底板(2)右侧壁之间的间距均为10cm～30cm；

每列所述竖向J型连接结构前端与桥面板底板(2)前侧壁之间的间距以及每列所述竖向J型连接结构后端与桥面板底板(2)后侧壁之间的间距均为10cm～30cm。

5.按照权利要求1或2所述的一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征在于：所述J形挂钩的高度为15cm～30cm，所述桥面板顶板(1)和桥面板底板(2)的板厚均为4mm～100mm。

6.按照权利要求1或2所述的一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征在于：所述上连接件(4-1)沿纵桥向布设，且下连接件(4-2)沿横桥向布设。

7.按照权利要求1或2所述的一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征在于：所述上连接件(4-1)与桥面板顶板(1)之间以及下连接件(4-2)与桥面板底板(2)之间均以焊接方式进行连接，所述板间混凝土结构(3)为轻质混凝土结构。

8.按照权利要求1或2所述的一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征在于：所述桥面板顶板(1)和桥面板底板(2)均为矩形钢板且二者的结构和尺寸均相同，所述桥面板底板(2)平铺在桥梁承重结构上，所述桥面板顶板(1)上平铺有桥面铺装层。

9.按照权利要求1或2所述的一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征在于：N列所述竖向J型连接结构中所有上连接件(4-1)的结构和尺寸均相同，N列所述竖向J型连接结构中所有下连接件(4-2)的结构和尺寸均相同，所述上连接件(4-1)和下连接件(4-2)的结构和尺寸均相同；每列所述竖向J型连接结构中上连接件(4-1)和下连接件(4-2)的数量均为M个，其中M为正整数且M≥3；N列所述竖向J型连接结构中的所有上连接件(4-1)分M排N列布设，且N列所述竖向J型连接结构中的所有下连接件(4-2)分M排N列布设。

10.按照权利要求1或2所述的一种内置竖向J型连接结构的SCS钢板混凝土桥面板，其特征在于：每列所述竖向J型连接结构中的多个所述上连接件(4-1)均呈均匀布设，且每列所述竖向J型连接结构中的多个所述下连接件(4-2)均呈均匀布设；前后相邻两个所述上连接件(4-1)之间以及前后相邻两个所述下连接件(4-2)之间的间距均为60cm～100cm；每个所述上连接件(4-1)与其前后两侧相邻的下连接件(4-2)之间的间距均为30cm～50cm。