CN108396647B - 一种钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种钢‑超高性能混凝土组合桥面连接结构，包括：钢桥面板单元层；设于钢桥面板单元层上的剪力钉；浇筑于钢桥面板单元层上的超高性能混凝土层；铺设于钢桥面板单元层上的钢筋网，且钢筋网包埋于超高性能混凝土层中；设于超高性能混凝土层之上的磨耗层；包埋于超高性能混凝土层内，用于连接两个钢桥面板单元层的加强连接构件。本申请提供的钢‑超高性能混凝土组合桥面连接结构，改善了钢桥面板单元层连接缝处应力过大和组合桥面结构易开裂的问题，能够增强连接缝处超高性能混凝土层的整体性和抗拉强度，显著地提升钢桥面板的抗疲劳能力，使得组合桥面系具有良好的耐久性。

Description

一种钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构及其施工方法

技术领域

本申请涉及桥梁结构技术领域，更具体地说，尤其涉及一种钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构，本申请还涉及该连接结构的施工方法。

背景技术

目前，随着大跨径钢桥与宽幅钢桥的广泛应用，桥面宽度和桥梁跨径对桥面结构造成施工难度大、养护不及时等问题，进而影响桥面结构的整体性和连续性，尤其是桥面结构连接缝处容易出现局部应力和变形过大的问题，不仅增加桥面开裂的风险，还影响车辆行驶的舒适性和安全性。

相比普通混凝土，组合桥面结构中采用的超高性能混凝土具有更好的抗压和抗拉能力，然而，桥面结构连接缝处承受着反复的车辆荷载，仅依靠超高性能混凝土和钢桥面板上方的矮小抗剪构件难以保障桥面结构的耐久性以及抗疲劳能力，会造成钢桥组合桥面结构开裂的问题，给桥面结构的维护和翻修工作带来巨大的经济成本。

此外，钢桥组合桥面结构连接缝处刚度突变明显，负弯矩作用下连接缝处表层超高性能混凝土层拉应力过大，而包裹着剪力钉、钢筋网的底层超高性能混凝土层的安全冗余度很高。混凝土组合桥面结构中连接缝处整体刚度不足，造成连接缝处钢桥面板与超高性能混凝土之间出现层间滑移。另外，桥面结构在横向荷载作用下，易导致连接缝处两侧超高性能混凝土层发生相对错动的问题。

因此，提供一种用于钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构及其施工方法，以解决钢-超高性能混凝土组合桥面结构抗拉强度和整体刚度不足的技术问题，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种用于钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构，其能够提高钢-超高性能混凝土组合桥面结构抗拉强度和整体刚度，且施工程序简单、施工效率高、造价低，本申请还提供该连接结构的施工方法，同样具有上述有益效果。

本申请提供的技术方案如下：

一种钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构，包括：钢桥面板单元层；设于钢桥面板单元层上的剪力钉；浇筑于钢桥面板单元层上的超高性能混凝土层；

铺设于钢桥面板单元层上的钢筋网，且钢筋网包埋于超高性能混凝土层中；设于超高性能混凝土层之上的磨耗层；包埋于超高性能混凝土层内，用于连接两个钢桥面板单元层的加强连接构件。

进一步地，在本发明一种优选的方式中，加强连接构件包括：设于钢桥面板单元层上的转向构件；粘结预应力筋，用于连接位于相邻的钢桥面板单元层上的转向构件。

进一步地，在本发明一种优选的方式中，转向构件设于钢桥面板单元层上，具体为，转向构件垂直焊接于钢桥面板单元层上。

进一步地，在本发明一种优选的方式中，转向构件由沿纵桥向的长条形开孔钢板以及横向加强钢板固结而成。

进一步地，在本发明一种优选的方式中，长条形开孔钢板的孔道直径为粘结预应力筋直径的1.5～2.0倍。

进一步地，在本发明一种优选的方式中，加强连接构件的中心线与两个钢桥面板单元层之间形成的连接缝位于同一铅锤面，粘结预应力筋交叉布置，并交叉通过位于连接缝两侧的转向构件。

进一步地，在本发明一种优选的方式中，转向构件对称布置于连接缝两侧，转向构件沿连接缝延伸方向设置有至少两排，位于所述粘结预应力筋端部的转向构件之间的横向间距小于其他位置的所述转向构件之间的横向间距。

进一步地，在本发明一种优选的方式中，剪力钉设于钢桥面板单元层上，具体为，剪力钉焊接于钢桥面板单元层上。

一种钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构的施工方法，包括如下步骤：

在工厂预制转向构件；

将转向构件焊接在钢桥面板上，沿横桥向多排分布，沿纵桥向对称布置在连接缝两侧，开孔钢板孔道内涂刷润滑剂；

在钢桥面板上焊接剪力钉和布置钢筋网，剪力钉横向多排布置，靠近连接缝处剪力钉密度增加；

交叉布置穿过转向构件的粘结预应力筋，选用千斤顶及张拉设备对粘结预应力筋依次进行预应力张拉；

浇筑超高性能混凝土，在粘结预应力筋端部设置后浇带，使得加强连接构件、钢筋网、剪力钉均包埋于超高性能混凝土中，形成超高性能混凝土层；

铺筑磨耗层；在超高性能混凝土层顶面进行糙化处理，并在上方铺筑磨耗层，完成超高性能混凝土组合桥面的连接缝施工。

一种钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构的施工方法，包括如下步骤：

在工厂预制转向构件，其中，转向构件开孔钢板有连通孔道的斜向槽口；

将转向构件焊接在钢桥面板上，沿横桥向多排分布，沿纵桥向对称布置在连接缝两侧，开孔钢板孔道内涂刷润滑剂；

在钢桥面板上焊接剪力钉和布置钢筋网，所述剪力钉横向多排布置，靠近连接缝处剪力钉密度增加；

先将粘结预应力筋间隔式通过连接缝同一侧的转向构件，选用千斤顶及张拉设备对粘结预应力筋张拉至60％～80％设计预应力；

沿纵桥向张拉预应力，经由连接缝另一侧的长条形开孔钢板槽口，将粘结预应力筋穿过孔道，整个粘结预应力筋布置成折线形；

浇筑超高性能混凝土，在粘结预应力筋端部设置后浇带，使得加强连接构件、钢筋网、剪力钉均包埋于超高性能混凝土中，形成超高性能混凝土层；

铺筑磨耗层，在超高性能混凝土层顶面进行糙化处理，并在上方铺筑磨耗层，完成超高性能混凝土组合桥面的连接缝施工。

本发明提供的一种钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构，与现有技术相比，本发明涉及的钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构包括：钢桥面板单元层，钢桥面板单元层上设有剪力钉；浇筑于钢桥面板单元层上的超高性能混凝土层，钢桥面板单元层上铺设钢筋网，且钢筋网包埋于超高性能混凝土层中；超高性能混凝土层之上设有磨耗层；此外，还包括包埋于超高性能混凝土层内的加强连接构件，加强连接构件用于连接两个钢桥面板单元层。如此，相邻的钢桥面板单元层通过加强连接构件进行连接，与现有技术相比，两钢桥面板单元层的连接缝处抵抗双向荷载作用的能力得到提高，改善了连接缝处应力过大和组合桥面结构易开裂的问题，能够增强连接缝处超高性能混凝土层的整体性、抗拉强度，显著地提升钢桥面板的抗疲劳能力，使得组合桥面系具有良好的耐久性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构俯视方向的透视示意图；

图2为图1中A-A处剖视图；

图3为图1中节段处加强连接构件的示意图；

图4为本发明实施例中的钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构的内部结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请如图1至图4所示，本发明实施例提供一种钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构，包括：钢桥面板单元层1；设于钢桥面板单元层1上的剪力钉6；浇筑于钢桥面板单元层1上的超高性能混凝土层2；铺设于钢桥面板单元层1上的钢筋网7，且钢筋网7包埋于超高性能混凝土层2中；设于超高性能混凝土层2之上的磨耗层9；包埋于超高性能混凝土层2内，用于连接两个钢桥面板单元层1的加强连接构件5。

本发明实施例提供的钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构，与现有技术相比，本发明实施例涉及的钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构包括：钢桥面板单元层1，钢桥面板单元层1上设有剪力钉6；浇筑于钢桥面板单元层1上的超高性能混凝土层2，钢桥面板单元层1上铺设钢筋网7，且钢筋网7包埋于超高性能混凝土层2中；超高性能混凝土层2之上设有磨耗层9；此外，还包括包埋于超高性能混凝土层2内的加强连接构件5，加强连接构件5用于连接两个钢桥面板单元层1。如此，相邻的钢桥面板单元层1通过加强连接构件5进行连接，与现有技术相比，两钢桥面板单元层1的连接缝8处抵抗双向荷载作用的能力得到提高，改善了连接缝8处应力过大和组合桥面结构易开裂的问题，能够增强连接缝8处超高性能混凝土层2的整体性、抗拉强度，显著地提升钢桥面板的抗疲劳能力，使得组合桥面系具有良好的耐久性。

本发明实施例中，加强连接构件5包括：设于钢桥面板单元层1上的转向构件4；粘结预应力筋3，用于连接位于相邻的钢桥面板单元层1上的转向构件4。

具体地，在本发明实施例中，转向构件4垂直焊接于钢桥面板单元层1上。

具体地，在本发明实施例中，钢筋网7双向交叉布置于钢桥面板单元层1上。

具体地，在本发明实施例中，转向构件4由沿纵桥向的长条形开孔钢板以及横向加强钢板固结而成。其中，纵向相邻转向构件4通过纵向钢筋71焊接，横向相邻转向构件4通过横向钢筋72焊接。

具体地，在本发明实施例中，粘结预应力筋3交叉穿设于长条形开孔钢板的孔道，将位于相邻的钢桥面板单元层1上的转向构件4连接起来。

更加具体地，在本发明实施例中，长条形开孔钢板的孔道直径为粘结预应力筋3直径的1.5～2.0倍。

本发明实施例中，由加强连接构件5连接的两个钢桥面板单元层1之间形成连接缝8，粘结预应力筋3交叉布置，并交叉通过位于连接缝8两侧的转向构件4。

具体地，在本发明实施例中，转向构件4对称布置于连接缝8两侧，转向构件4沿连接缝8延伸方向设置有至少两排，位于所述粘结预应力筋3端部的转向构件4之间的横向间距小于其他位置的所述转向构件4之间的横向间距。

更加具体地，在本发明实施例中，剪力钉6设于钢桥面板单元层1上，具体为，剪力钉6焊接于钢桥面板单元层1上。

在本实施例中，通过粘结预应力筋3施加预应力，可以将连接转向构件4间的一段预应力作用分解为纵桥向与横桥向的预应力，增强了连接缝8处抵抗双向荷载作用的能力。转向构件4中孔道内的超高性能混凝土与粘结预应力筋3组成的抗剪连接件能提供更大的抗拉强度与刚度。

此外，通过在连接缝8处交叉布置粘结预应力筋3，张拉受力后的粘结预应力筋3在转向构件4处形成企口，这大大增强了超高性能混凝土层2的摩擦作用。粘结预应力筋3的特殊布置形式对连接缝8处超高性能混凝土具有“加筋”和“套箍”作用，很好地改善了连接缝8处局部应力过大和组合桥面结构易开裂的问题。

本发明实施例提供的钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构具有结构简单、设计合理、良好经济性的优点，能够增强连接缝8处超高性能混凝土层2的整体性、抗拉强度、侧向抗剪能力，又能显著地提升车辆荷载作用下钢桥面板的抗疲劳能力，使得组合桥面系具有良好的耐久性，在大型、宽幅钢桥的施工建造中具有广阔的应用前景。

本实施例还提供一种钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构的施工方法，包括如下步骤：

在工厂预制转向构件4；

将转向构件4焊接在钢桥面板上，沿横桥向多排分布，沿纵桥向对称布置在连接缝8两侧，开孔钢板孔道内涂刷润滑剂；

在钢桥面板上焊接剪力钉6和布置钢筋网7，剪力钉6横向多排布置，靠近连接缝8处剪力钉6密度增加；

交叉布置穿过转向构件4的粘结预应力筋3，选用千斤顶及张拉设备对粘结预应力筋3依次进行预应力张拉；

浇筑超高性能混凝土，在粘结预应力筋3端部设置后浇带，使得加强连接构件5、钢筋网7、剪力钉6均包埋于超高性能混凝土中，形成超高性能混凝土层2；

铺筑磨耗层9，在超高性能混凝土层2顶面进行糙化处理，并在上方铺筑磨耗层9，完成超高性能混凝土组合桥面的连接缝8施工。

本实施例还提供另一种钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构的施工方法，包括如下步骤：在工厂预制转向构件4，其中，转向构件4开孔钢板有连通孔道的斜向槽口；

将转向构件4焊接在钢桥面板上，沿横桥向多排分布，沿纵桥向对称布置在连接缝8两侧，开孔钢板孔道内涂刷润滑剂；

在钢桥面板上焊接剪力钉6和布置钢筋网7，所述剪力钉6横向多排布置，靠近连接缝8处剪力钉6密度增加；

先将粘结预应力筋3间隔式通过连接缝8同一侧的转向构件4，选用千斤顶及张拉设备对粘结预应力筋3张拉至60％～80％设计预应力；

沿纵桥向张拉预应力，经由连接缝8另一侧的长条形开孔钢板槽口，将粘结预应力筋3穿过孔道，整个粘结预应力筋3布置成折线形；

浇筑超高性能混凝土，在粘结预应力筋3端部设置后浇带，使得加强连接构件5、钢筋网7、剪力钉6均包埋于超高性能混凝土中，形成超高性能混凝土层2；

铺筑磨耗层9，在超高性能混凝土层2顶面进行糙化处理，并在上方铺筑磨耗层9，完成超高性能混凝土组合桥面的连接缝8施工。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构，其特征在于，包括：

钢桥面板单元层；

设于所述钢桥面板单元层上的剪力钉；

浇筑于所述钢桥面板单元层上的超高性能混凝土层；

铺设于所述钢桥面板单元层上的钢筋网，且所述钢筋网包埋于所述超高性能混凝土层中；

设于所述超高性能混凝土层之上的磨耗层；

包埋于所述超高性能混凝土层内，用于连接两个所述钢桥面板单元层的加强连接构件；

所述加强连接构件包括：设于所述钢桥面板单元层上的转向构件；粘结预应力筋，用于连接位于相邻的所述钢桥面板单元层上的所述转向构件；

所述转向构件设于所述钢桥面板单元层上，具体为，所述转向构件垂直焊接于所述钢桥面板单元层上；

所述转向构件由沿纵桥向的长条形开孔钢板以及横向加强钢板固结而成。

2.根据权利要求1所述的钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构，其特在于，所述长条形开孔钢板的孔道直径为所述粘结预应力筋直径的1.5～2.0倍。

3.根据权利要求2所述的钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构，其特征在于，所述加强连接构件的中心线与两个所述钢桥面板单元层之间形成的连接缝位于同一铅锤面，所述粘结预应力筋交叉布置，并交叉通过位于所述连接缝两侧的所述转向构件。

4.根据权利要求3所述的钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构，其特征在于，所述转向构件对称布置于所述连接缝两侧，所述转向构件沿所述连接缝延伸方向设置有至少两排，位于所述粘结预应力筋端部的转向构件之间的横向间距小于其他位置的所述转向构件之间的横向间距。

5.根据权利要求1所述的钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构，其特征在于，所述剪力钉设于所述钢桥面板单元层上，具体为，所述剪力钉焊接于所述钢桥面板单元层上。

6.一种钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

在工厂预制转向构件；

将转向构件焊接在钢桥面板上，沿横桥向多排分布，沿纵桥向对称布置在连接缝两侧，开孔钢板孔道内涂刷润滑剂；

在钢桥面板上焊接剪力钉和布置钢筋网，剪力钉横向多排布置，靠近连接缝处剪力钉密度增加；

交叉布置穿过转向构件的粘结预应力筋，选用千斤顶及张拉设备对粘结预应力筋依次进行预应力张拉；

浇筑超高性能混凝土，在粘结预应力筋端部设置后浇带，使得加强连接构件、钢筋网、剪力钉均包埋于超高性能混凝土中，形成超高性能混凝土层；

铺筑磨耗层，在超高性能混凝土层顶面进行糙化处理，并在上方铺筑磨耗层，完成超高性能混凝土组合桥面的连接缝施工。

7.一种钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

在工厂预制转向构件，其中，转向构件开孔钢板有连通孔道的斜向槽口；

将转向构件焊接在钢桥面板上，沿横桥向多排分布，沿纵桥向对称布置在连接缝两侧，开孔钢板孔道内涂刷润滑剂；

在钢桥面板上焊接剪力钉和布置钢筋网，所述剪力钉横向多排布置，靠近连接缝处剪力钉密度增加；

先将粘结预应力筋间隔式通过连接缝同一侧的转向构件，选用千斤顶及张拉设备对粘结预应力筋张拉至60％～80％设计预应力；

沿纵桥向张拉预应力，经由连接缝另一侧的长条形开孔钢板槽口，将粘结预应力筋穿过孔道，整个粘结预应力筋布置成折线形；

浇筑超高性能混凝土，在粘结预应力筋端部设置后浇带，使得加强连接构件、钢筋网、剪力钉均包埋于超高性能混凝土中，形成超高性能混凝土层；

铺筑磨耗层，在超高性能混凝土层顶面进行糙化处理，并在上方铺筑磨耗层，完成超高性能混凝土组合桥面的连接缝施工。