CN106087739B - 一种组合u肋型钢桥面板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合U肋型钢桥面板及其制作方法，包括钢桥体，所述钢桥体的截面为倒置的梯形结构；两个支撑板之间设置隔板，隔板的两端分别连接两侧的支撑板，上面板与隔板之间形成混凝土灌浇区，所述上面板为沥青层；将钢桥体倒置，灌注混凝土，焊接承压立板。与现有技术相比，本发明以钢桥体为单元在工厂焊接，并浇筑混凝土，而后拼接为钢梁节段，运至现场装配成桥，梯形结构的钢桥体可降低焊接接头应力，提高钢桥体抗疲劳能力；增大桥面刚度而减少铺装层的病害，避免铺装层早期开裂；工厂化预制而提高加工质量，减小混凝土徐变，并缩短施工周期；便于钢桥体日常维护与翻新，并降低桥梁全寿命成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种桥面结构，特别是一种预制U肋型钢桥面板结构及其制作方法，属于桥面结构技术领域。
背景技术
传统的正交异性钢桥面板易出现钢结构疲劳开裂和沥青混凝土铺装层病害，影响结构安全及耐久性。钢桥面顶板与U肋、隔板焊接接头构造复杂、焊接残余应力大、焊缝初始缺陷多，易于萌生疲劳裂纹。车轮荷载作用下，顶板较薄而抗弯刚度小，U肋及隔板约束处抗弯刚度大，截面及刚度突变使得焊接接头出现应力集中，不利于钢结构抗疲劳受力。车轮直接作用桥面板，使得焊接接头承受多次应力反复作用，易于出现疲劳损失累积。
随着交通流量增加及超载超重车辆增多，国内外多数悬索桥、斜拉桥及梁桥的钢桥面板出现疲劳开裂。疲劳裂纹数量多、分布广，检测、加固及修复技术难度大，后期维护成本高。有必要研发钢桥面板抗疲劳技术，以提高钢结构疲劳强度、延长钢桥面服役寿命，优化桥梁结构全寿命成本。
以往钢桥面板大多采用沥青混合料铺装层，易出现铺装层龟裂、车辙、剥离、鼓包及脱落病害，影响行车安全和舒适性，且不利于钢桥面板抗疲劳受力。沥青混合料铺装层抗弯刚度随气温升高而大幅降低，其抗弯刚度远小于钢桥面板，难以限制桥面弯曲变形而使铺装层及钢桥面应力集中并开裂。部分钢桥面服役3～5年即出现铺装层病害，在修补或翻新后仍反复出现病害，维护成本增大，社会影响较差。有必要研发钢桥面铺装层病害防治技术，控制铺装层及钢桥面全寿命成本，改善结构安全及耐久性。针对焊接处的疲劳和铺装层的病害及自重等问题，提出了一种组合U肋型钢桥面板结构来解决。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种组合U肋型钢桥面板及其制作方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种组合U肋型钢桥面板，包括钢桥体，所述钢桥体的截面为倒置的梯形结构，钢桥体梯形结构的下底为上面板，上底为下面板，两个腰均为支撑板；两个支撑板之间设置隔板，隔板的两端分别连接两侧的支撑板，所述上面板与隔板之间形成混凝土灌浇区，所述混凝土灌浇区的两侧设置用于密封混凝土灌浇区的封盖板，所述上面板上为沥青层。
作为更进一步的优选方案，相邻两个钢桥体之间由钢锚垫板连接，钢锚垫板的两端分别连接两个钢桥体的支撑板。
作为更进一步的优选方案，所述混凝土灌浇区内设置有焊钉，所述焊钉固定在隔板上。
作为更进一步的优选方案，所述钢桥体的外部设置承压立板，所述承压立板上具有与钢桥体相对应的梯形缺口，承压立板与支撑板相互垂直。
一种组合U肋型钢桥面板的制作方法，包括：
A.将上面板、下面板以及两个支撑板相互焊接成截面为梯形结构的钢桥体；
B.将隔板放入两个支撑板之间进行焊接；
C.将混凝土灌浇区的两侧用封盖板进行密封；
D.在隔板上设置灌浆口和出浆口，将钢桥体翻转，向灌浆口注入混凝土，待混凝土注满混凝土灌浇区后，多余的混凝土从出浆口溢出；
E.待混凝土灌浇区内的混凝土凝固后，将承压立板焊接在钢桥体外部；
F.将钢锚垫板螺栓固定在连续的两个钢桥体的支撑板上。
有益效果
与现有技术相比，本发明的一种组合U肋型钢桥面板及其制作方法，利用钢桥体的梯形结构具有较强抗压和抗变形力，在浇筑混凝土后从而可降低梯形结构的焊趾、焊根的应力集中，显著改善薄钢板的抗疲劳性能，可满足重载、超载的大交通流量作用的钢桥面板设计寿命；现场制作时，钢结构焊接可充分利用既有的切割和焊接技术，上面板、下面板以及两个支撑板通过边缘、中心焊接，保证硂的质量，提高了刚度，利于运输且便于现场拼接，而钢桥体翻转放置，便于混凝土的灌注，保证上面板结构的完整性，提高桥面的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是钢桥体的结构示意图；
图4是钢桥体翻转灌注的示意图；
图5是两个钢桥体的连接示意图；
其中，1-上面板，2-下面板，3-支撑板，4-隔板，5-混凝土灌浇区，6-封盖板，7-沥青层，8-钢锚垫板，9-焊钉，10-承压立板，11-出浆口。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。
实施例1
如图所示，本发明的一种组合U肋型钢桥面板，包括钢桥体，所述钢桥体的截面为倒置的梯形结构，钢桥体梯形结构的下底为上面板1，上底为下面板2，两个腰均为支撑板3，相邻两个钢桥体的上面板1连接为一体，两个支撑板3与下面板2相连接成的部分为宽口U肋，在实际工厂为整体预制，不需分开进行焊接。初步计算结果得知，两个支撑板3间距从最短300mm逐渐增大至400mm，并部分浇筑混凝土(厚度45mm)，焊根应力降低约70％、焊趾应力降低约45％；两个支撑板3之间设置隔板4，隔板4的两端分别连接两侧的支撑板3，隔板4对两侧的支撑板3也起到了横向的支撑作用，所述上面板1与隔板4之间形成混凝土灌浇区5，所述混凝土灌浇区5的两侧设置用于密封混凝土灌浇区5的封盖板6，混凝土灌浇区5内的混凝土凝固后可增强上面板1的整体性，提高抗压性，所述上面板1上为沥青层7。
相邻两个钢桥体之间由钢锚垫板8连接，钢锚垫板8的两端分别连接两个钢桥体的支撑板3，在锚垫板8上用螺帽固定，这样通过双面固定后就拼接成一整体，两个钢桥体就形成一个整体。
所述混凝土灌浇区5内设置有焊钉9，所述焊钉9固定在隔板4上，焊钉9浸入混凝土，增强混凝土与隔板4上的作用力。
所述钢桥体的外部设置承压立板10，所述承压立板10上具有与钢桥体相对应的梯形缺口，承压立板10与支撑板3相互垂直；进一步的，承压立板10上具有弧形切口，弧形切口位于下面板2与承压立板10连接处，弧形切口最宽处承受集中压应力，尽管隔板母材的疲劳强度可达到160MPa，但考虑到应力集中程度较高，切弧形切口切割不连续、打磨不光滑将降低其疲劳强度，该处亦容易出现疲劳损伤。采用组合U肋方案，可将以往12mm顶板的钢桥面板弧形切口集中压应力降低约25％。
一种组合U肋型钢桥面板的制作方法，包括：
A.将上面板1、下面板2以及两个支撑板3相互焊接成截面为梯形结构的钢桥体；
B.将隔板4放入两个支撑板3之间进行焊接；
C.将混凝土灌浇区5的两侧用封盖板6进行密封；
D.在隔板4上设置灌浆口和出浆口11，将钢桥体翻转，向灌浆口注入混凝土，待混凝土注满混凝土灌浇区5后，多余的混凝土从出浆口11溢出；
E.待混凝土灌浇区5内的混凝土凝固后，将承压立板10焊接在钢桥体外部；
F.将钢锚垫板8螺栓固定在连续的两个钢桥体的支撑板3上。
具体的分为以下步骤；
焊接：先对钢桥体两个支撑板3内部进行隔板4的连接，将隔板4放置于距上面板1约45mm处，对隔板4与两个支撑板3相交处进行单面角焊缝的焊接。然后，将焊钉9焊于相应位置后，倒置整体，对上面板1与两个支撑板3交界处也进行角焊缝焊接。
浇筑：焊接完成后，随后就是对倒置的整体进行自密实轻质混凝土的浇筑，对于浇筑方式选用在下面板2上开口，在隔板4两端上开孔，用软管连接孔来浇筑混凝土，必要时也可以在下面板2上开设缺口供软管接入，自密实轻质混凝土从孔进入，当混凝土从出浆口11流出时，由于选用的自密实轻质混凝土，此时隔板4与上面板1之间的混凝土已密实，无需振捣，最后将下面板2上开的孔补上，在工厂中进行混凝土养护至硬化。
工厂拼装：浇筑养护完毕后，依旧对倒置的整体进行承压立板10焊接，在相应位置预留过焊孔和弧形切口，然后焊接上承压立板10，最后拼装成单片箱梁，并大量生产预制箱梁，以便整桥现场拼装。
现场拼接：主梁节段运至现场进行桥位装配，相邻主梁之间使用焊接和螺栓连接拼装。对于该结构，采用在上面板1处采用坡口焊缝的形式连接，两段间用螺栓连接，取用钢锚垫板8置于两个支撑板3外侧拼接处之间，在钢锚垫板8上用螺帽固定，这样通过双面固定后就拼接成一整体。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种组合U肋型钢桥面板，其特征在于：包括钢桥体，所述钢桥体的截面为倒置的梯形结构，钢桥体梯形结构的下底为上面板(1)，上底为下面板(2)，两个腰均为支撑板(3)；两个支撑板(3)之间设置隔板(4)，隔板(4)的两端分别连接两侧的支撑板(3)，所述上面板(1)与隔板(4)之间形成混凝土灌浇区(5)，所述混凝土灌浇区(5)的两侧设置用于密封混凝土灌浇区(5)的封盖板(6)，所述上面板(1)上为沥青层(7)。
2.根据权利要求1所述的一种组合U肋型钢桥面板，其特征在于：相邻两个钢桥体之间由钢锚垫板(8)连接，钢锚垫板(8)的两端分别连接两个钢桥体的支撑板(3)。
3.根据权利要求1所述的一种组合U肋型钢桥面板，其特征在于：所述混凝土灌浇区(5)内设置有焊钉(9)，所述焊钉(9)固定在隔板(4)上。
4.根据权利要求1所述的一种组合U肋型钢桥面板，其特征在于：所述钢桥体的外部设置承压立板(10)，所述承压立板(10)上具有与钢桥体相对应的梯形缺口，承压立板(10)与支撑板(3)相互垂直。
5.基于上述权利要求1-4任意一项的一种组合U肋型钢桥面板的制作方法，其特征在于，包括：
A.将上面板(1)、下面板(2)以及两个支撑板(3)相互焊接成截面为梯形结构的钢桥体；
B.将隔板(4)放入两个支撑板(3)之间进行焊接；
C.将混凝土灌浇区(5)的两侧用封盖板(6)进行密封；
D.在隔板(4)上设置灌浆口和出浆口(11)，将钢桥体翻转，向灌浆口注入混凝土，待混凝土注满混凝土灌浇区(5)后，多余的混凝土从出浆口(11)溢出；
E.待混凝土灌浇区(5)内的混凝土凝固后，将承压立板(10)焊接在钢桥体外部；
F.将钢锚垫板(8)螺栓固定在连续的两个钢桥体的支撑板(3)上。
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