CN109338902A - 一种采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的加固结构 - Google Patents
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Abstract
一种采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的加固结构，其技术方案要点是：它包括已疲劳开裂钢桥面板、剪力连接件、纤维增强复合材料层、钢筋网以及轻骨料混凝土层，所述已疲劳开裂钢桥面板上设置剪力连接件，所述钢筋网安放在已疲劳开裂钢桥面板上，所述纤维增强复合材料层铺设至已疲劳开裂钢桥面板的开裂部位，所述轻骨料混凝土层浇筑在已疲劳开裂钢桥面板上，且覆盖剪力连接件、纤维增强复合材料层、钢筋网与已疲劳开裂钢桥面板连接，所述剪力连接件连接在纤维增强复合材料层上，纤维增强复合材料沿已疲劳开裂钢桥面板横桥向布置剪力连接件，已疲劳开裂钢桥面板上设有剪力连接件，连接有剪力连接件的纤维增强复合材料层铺设在与钢桥面板相连接的剪力连接件之间，相邻剪力连接件的间距为100~300mm。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于正交异性钢桥面板加固的桥梁结构，尤其是涉及一种采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的加固结构。
背景技术
正交异性钢桥面板作为钢桥桥面板的一种重要结构形式，因自重轻、强度高、工期短等优点，获得了广泛的应用。但随着服役时间的增加，钢桥面板通常会出现两类病害：钢桥面钢结构疲劳开裂和桥面铺装层损坏，严重影响了钢桥的正常使用。目前，在国内外的正交异性钢桥面板的桥梁中，已观察到不同程度的疲劳裂纹。国内已建的虎门大桥等重要桥梁结构的主梁均采用钢箱梁正交异性板结构，投入运行后其面板焊接部位皆出现了不同程度的疲劳损伤、裂缝病害甚至破坏，导致桥梁承载能力、通行能力大大降低，不得不采取限重、限速通行措施，同时其使用寿命也大大缩短。针对这两大病害，提出了各种加固方案，其中专利《一种无需修补已疲劳开裂钢桥面板的轻型组合加固结构》提出了带有焊接短栓钉的钢板点焊于已裂桥面板，同时桥面板焊接短栓钉，最后浇筑超高性能混凝土，形成组合加固结构，以此来达到加固作用。
但是该结构仍存在以下诸多问题：1. 未对原有桥面板进行加固，钢桥面所处环境恶劣，钢桥面有进一步开裂腐蚀的危险； 2. 钢板条点焊于已疲劳开裂钢桥面板，其不能与原有桥面板紧密结合，必然留有空隙，不能和原有前面板共同受力；3. 钢板条和超高性能混凝土的密度都较大，由于其增大了桥梁自重，降低了桥梁承载力。 4. 原有桥面板已经开裂，再焊接短栓钉，带入焊接残余应力，新裂纹，进一步削弱了钢桥面的承载力。
发明内容
与将混凝土直接应用于完好正交异性钢桥面板（或修复至完好）不同，对于已疲劳开裂的钢桥面板，疲劳裂缝的存在会大大降低钢面板对混凝土的强化作用。因此，若不在已裂钢桥面板顶面采取有效的强化措施，混凝土层底面的抗拉强度极低，将导致开裂。因此，对于混凝土应用于已裂正交异性钢桥面板，需要充分考量钢板裂缝对混凝土层受力的不利影响，采取合理的强化措施，且关键在于如何对混凝土层底面进行强化，防止混凝土层开裂。
本发明的目的是提供一种结构简单，便于施工、组合桥面混凝土层底面抗裂能力强的已疲劳开裂钢桥面板的轻型组合加固结构，进而有效降低钢桥面板的疲劳应力幅以消除疲劳开裂病害，且确保混凝土层底面不会由于钢桥面板存在裂缝而受拉开裂。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括已疲劳开裂钢桥面板、剪力连接件、纤维增强复合材料层、钢筋网以及轻骨料混凝土层，所述已疲劳开裂钢桥面板上设置剪力连接件，所述钢筋网安放在已疲劳开裂钢桥面板上，所述纤维增强复合材料层铺设至已疲劳开裂钢桥面板的开裂部位，所述轻骨料混凝土层浇筑在已疲劳开裂钢桥面板上，且覆盖剪力连接件、纤维增强复合材料层、钢筋网与已疲劳开裂钢桥面板连接，本发明的剪力连接件连接在纤维增强复合材料层上，纤维增强复合材料沿已疲劳开裂钢桥面板方向布置剪力连接件，已疲劳开裂钢桥面板上设有剪力连接件，连接有剪力连接件的纤维增强复合材料层铺设在与钢桥面板相连接的剪力连接件之间，相邻剪力连接件的间距为100~300mm。
本发明的纤维增强复合材料层上设有开孔并设置开孔钢板连接件，纤维增强复合材料层通过开孔钢板连接件沿桥向间隔布置在已疲劳开裂钢桥面板上，所述开孔钢板连接件由纤维增强复合材料层纵向的开孔竖向钢板构成，并通过纤维增强复合材料层孔内的轻骨料混凝土来抵抗纤维增强复合材料层与轻骨料混凝土之间的纵向剪力及上拔力，开孔钢板连接件可由两条纵向连接到纤维增强复合材料层上翼缘。
本发明的连接件相对于栓钉连接件，开孔钢板连接件（PBL连接件）对钢梁的影响小，在达到极限荷载之前，开孔钢板连接件（PBL连接件）的刚度较大。当滑移量达到15mm之后，仍能承担80%的极限荷载，而栓钉的承载力在滑移达到10mm后就开始下降并有个别栓钉被剪断。
本发明的纤维增强复合材料通过胶结材料与已疲劳开裂钢桥面板紧密粘结，并对钢桥面板进行抛光打磨。
本发明的纤维增强复合材料层包括纤维增强材料条、金属板条，例如碳纤维板条、铝板条，所述纤维增强材料条位于纤维增强复合材料层底端，所述金属板条略大于纤维增强材料条，安放在纤维增强材料条上，所述纤维增强复合材料层的长度等于已疲劳开裂钢桥面板的宽度，纤维增强复合材料的宽度范围为50~300mm，纤维增强复合材料层中设有金属板条，金属板条的宽度范围为50~200mm，金属板条通过包括焊接、胶结、栓接的连接方式定位于钢桥面板上。
本发明的剪力连接件包括栓钉、T型钢、角钢、钢筋连接件、PBL开孔钢板连接件、碳纤维型剪力连接件，剪力键可以布置在相邻强化板条的间隙区域。
本发明的纤维增强复合材料层可以做成碳纤维布或碳纤维板条放在已疲劳开裂钢桥面板上使用。
本发明的钢筋网为多层钢筋网，所述钢筋网分为纵、横桥向两层，其中横桥向钢筋布置在上层、纵桥向钢筋布置在下层，纵、横桥向钢筋在交叉点位置可采用绑扎形式，钢筋网位于纤维增强复合材料层的下方和/或上方；钢筋网由以相邻钢筋间距20-70mm、交错铺设的纵向钢筋和横向钢筋组成，钢筋直径为8-16mm。
本发明的轻骨料混凝土层是指由水、轻骨料、水泥、细集料、硅灰、高效减水剂、钢纤维和水溶性聚合物组成的混凝土材料，组分中含钢纤维且采用与处理过的轻集料、抗压强度不低于50MPa、抗折强度不低于6.8MPa的混凝土，并且轻骨料混凝土层上设有耐磨层，耐磨层包括沥青混凝土类和树脂类。
本发明包括已疲劳开裂钢桥面板、连接有剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件）的金属板条或者纤维增强复合材料（FRP）条带、轻骨料混凝土层，所述板条沿顺桥向间隔布置在已疲劳开裂钢桥面板上，所述轻骨料混凝土层浇筑在已疲劳开裂钢桥面板上，且覆盖板条及钢桥面板。
进一步，连接有剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））的金属板条的长度等于钢桥面板的宽度，所述剪力键连接在金属板条长度方向的中心线上；金属板条的宽度范围为50~200mm，具体实桥应用中应根据钢桥面板裂缝情况确定，钢桥面板裂缝越集中金属板条越宽，钢桥面板裂缝越少金属板条越窄，金属板条通过可靠的连接方式定位于钢桥面板上。
进一步，所述纤维增强复合材料（FRP）条带的长度等于钢桥面板的宽度，FRP板条沿顺桥向布置于剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））之间，通过可靠粘结方式平整粘于钢桥面板上。FRP板条的宽度范围为50-300mm，具体实桥应用中应根据钢桥面板裂缝情况确定，钢桥面板裂缝越集中FRP板条越宽，钢桥面板裂缝越少FRP板条越窄。
进一步，已疲劳开裂钢桥面板上布设有剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件）），前述连接有剪力键的金属板条或FRP板条铺设在与钢桥面板相连接的剪力键之间，相邻剪力键的间距为100~300mm。
进一步，所述剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））与金属板条的连接方式、剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））与钢桥面的连接方式可选择但不局限于连续焊、间断焊、粘接等。
进一步，所述轻骨料混凝土层是由超轻骨料混凝土而成，所述超轻骨料混凝土是指组分中含钢纤维且采用与处理过的轻集料、抗压强度不低于50MPa、抗折强度不低于6.8MPa的混凝土。
进一步的改进方案为，所述轻型组合加固结构还包括布置在轻骨料混凝土层中的钢筋网，钢筋网位于连接有剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））的金属板条或者纤维增强复合材料（FRP）条带的下方和/或上方；钢筋网由以相邻钢筋间距为其公称直径的1.5-5倍、交错铺设的纵向钢筋和横向钢筋组成，钢筋直径为8-12mm。
本发明是一种已疲劳开裂钢桥面板的轻型组合加固结构，在已疲劳开裂钢桥面板上布置剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））；然后将连接有有剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））的金属板条或纤维增强复合材料（FRP）条带布置在相邻剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））之间，并通过可靠连接方式定位于已开裂的钢桥面板上，使金属板条或纤维增强复合材料（FRP）条带沿顺桥向每隔一定间距通长布置于整个钢桥面板，沿横桥向通长布置于整桥宽，构成已疲劳开裂钢桥面板的轻型组合加固结构，消除已开裂的钢桥面板裂缝继续发展的风险。
本发明的型钢（角钢/T形钢）连接件的强度和刚度高于栓钉连接件。型钢（角钢/T形钢）连接件主要依靠混凝土的局部承压作用，其抗剪承载力主要取决于混凝土的局部抗压强度，而本专利采用的轻骨料混凝土掺入纤维轻质高强，因此采用的型钢（角钢/T形钢）连接件抗剪能力高。
本发明的连接件相对于栓钉连接件，开孔钢板连接件（PBL连接件）对钢梁的影响小，在达到极限荷载之前，开孔钢板连接件（PBL连接件）的刚度较大。当滑移量达到15mm之后，仍能承担80%的极限荷载，而栓钉的承载力在滑移达到10mm后就开始下降并有个别栓钉被剪断。且其抗疲劳性能也较好。疲劳试验表明，连接件在40%极限荷载下经过200万次加载循环后，开孔钢板连接件（PBL连接件）的滑移量仅为0.14mm，栓钉连接件则达1.5mm。工作应力下，开孔钢板连接件（PBL连接件）变形小，接近于刚性连接件，抗疲劳性能更好。
本发明的连接方式相较于点焊，连续焊使得被焊接两者之间的牢固程度更高，抗疲劳性能更好，可以有效降低焊后残余应力，保证焊接质量。
本发明的连接方式相较于点焊，间断焊使得被焊接两者之间的牢固程度更高，抗疲劳性能更好，可以有效降低焊后残余应力，保证焊接质量。
本发明的连接方式相对点焊来说，金属板条与已疲劳开裂钢桥面板的粘接使得两者的连接更为紧密，对原已裂刚桥面的伤害也更小，提高了加固结构的加固质量。
本发明的连接方式相对金属板条与已疲劳开裂钢桥面板之间采用点焊来说，纤维增强复合材料（FRP）条带与已疲劳开裂钢桥面板的粘接使得两者的连接更为紧密，对原已裂刚桥面板的伤害也更小，提高了加固结构的加固质量。纤维增强复合材料（FRP）条带的使用减轻了加固结构的重量，其本身对钢桥面板上的裂缝也有控制作用，提高了被加固桥梁的安全性。
本发明的混凝土相较于超高性能混凝土来说，轻骨料混凝土的自重轻，弹模低、韧性高、抗变形能力好、抗渗性能好、保温隔热。且能有效解决其上铺装层的开裂、推移、拥包和防水等问题。
本发明还可以包括已疲劳开裂钢桥面板、粘结在已裂钢桥面板上的强化条（强化条上粘结有剪力连接件）、焊接在原钢桥面板上的剪力连接件、钢筋网、轻骨料混凝土层及磨耗层，所述强化条通过有机结构胶沿横桥向粘结在已裂钢桥面板上，所述钢筋网安放在已裂钢桥面板上，所述轻骨料混凝土层浇筑在已裂钢桥面板上，且覆盖强化条、剪力连接件、钢筋网，所述磨耗层浇筑在轻骨料混凝土层上。
本发明的强化条可以是铝板条和碳纤维板条。强化条上粘结有T型、L型钢或碳纤维型材等剪力连接件。
本发明带剪力键的强化条通过有机结构胶沿横桥向粘结在已开裂钢桥面板顶面，协同轻骨料混凝土底面受拉，以弥补原钢桥面板疲劳开裂的不足。通过有机结构胶粘结，可确保强化条与原钢桥面板紧密贴合，避免间隙，改善两者间的协同受力。
本发明已开裂钢桥面板上焊接有剪力键。所述剪力键可以是栓钉、T型钢、L型钢等形式，剪力键布置在相邻强化板条的间隙区域。
本发明的钢筋网布置在已开裂钢桥面板及强化条的上方，且错开剪力键位置。所述钢筋网分为纵、横桥向两层。钢筋网主要起到对轻骨料混凝土层加强的作用，其中横桥向钢筋布置在上层、纵桥向钢筋布置在下层，纵、横桥向钢筋在交叉点位置可采用绑扎形式。
本发明的轻骨料混凝土是指由水、轻骨料、水泥、细集料、硅灰、高效减水剂、钢纤维和水溶性聚合物组成的混凝土材料。所述轻骨料混凝土铺设在钢桥面板上方，覆盖强化条、剪力键及钢筋网。
本发明的轻骨料混凝土上方铺设有磨耗层，磨耗层可以是沥青混凝土类和树脂类。
本发明的有益效果是：设备投资小，操作简单，易于施工，对施工人员的素质和施工工艺要求较低，显著降低了钢桥面板的疲劳应力幅，进而消除了钢桥面继续开裂的风险，同时已存在的裂缝不会再继续扩大发展，延长其抗疲劳寿命，提高桥面系的耐久性，具有极大的使用价值和良好的经济效益。它主要是应用于钢桥建设领域。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的侧面示意图（一）。
图3是本发明的侧面示意图（二）。
图中：1-已疲劳开裂钢桥面板、2-纤维增强复合材料层、3剪力连接件-、4-钢筋网、5-轻骨料混凝土层、6-磨耗层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1，本发明包括已疲劳开裂钢桥面板、剪力连接件、纤维增强复合材料层、钢筋网以及轻骨料混凝土层，所述已疲劳开裂钢桥面板上设置剪力连接件，所述钢筋网安放在已疲劳开裂钢桥面板上，所述纤维增强复合材料层铺设至已疲劳开裂钢桥面板的开裂部位，所述轻骨料混凝土层浇筑在已疲劳开裂钢桥面板上，且覆盖剪力连接件、纤维增强复合材料层、钢筋网与已疲劳开裂钢桥面板连接，本发明的剪力连接件连接在纤维增强复合材料层上，纤维增强复合材料沿已疲劳开裂钢桥面板方向布置剪力连接件，已疲劳开裂钢桥面板上设有剪力连接件，连接有剪力连接件的纤维增强复合材料层铺设在与钢桥面板相连接的剪力连接件之间，相邻剪力连接件的间距为100~300mm，参阅图1至图3。
实施例2，本发明的纤维增强复合材料层上设有开孔并设置开孔钢板连接件，纤维增强复合材料层通过开孔钢板连接件沿桥向间隔布置在已疲劳开裂钢桥面板上，所述开孔钢板连接件由纤维增强复合材料层纵向的开孔竖向钢板构成，并通过纤维增强复合材料层孔内的轻骨料混凝土来抵抗纤维增强复合材料层与轻骨料混凝土之间的纵向剪力及上拔力，开孔钢板连接件可由两条纵向连接到纤维增强复合材料层上翼缘，参阅图1至图3，其余同以上任一实施例或2个以上实施例的组合。
实施例3，本发明的连接件相对于栓钉连接件，开孔钢板连接件（PBL连接件）对钢梁的影响小，在达到极限荷载之前，开孔钢板连接件（PBL连接件）的刚度较大。当滑移量达到15mm之后，仍能承担80%的极限荷载，而栓钉的承载力在滑移达到10mm后就开始下降并有个别栓钉被剪断，参阅图1至图3，其余同以上任一实施例或2个以上实施例的组合。
实施例4，本发明的纤维增强复合材料通过胶结材料与已疲劳开裂钢桥面板紧密粘结，并对钢桥面板进行抛光打磨，参阅图1至图3，其余同以上任一实施例或2个以上实施例的组合。
实施例5，本发明的纤维增强复合材料层包括纤维增强材料条、金属板条，例如碳纤维板条、铝板条，所述纤维增强材料条位于纤维增强复合材料层底端，所述金属板条略大于纤维增强材料条，安放在纤维增强材料条上，所述纤维增强复合材料层的长度等于已疲劳开裂钢桥面板的宽度，纤维增强复合材料的宽度范围为50~300mm，纤维增强复合材料层中设有金属板条，金属板条的宽度范围为50~200mm，金属板条通过包括焊接、胶结、栓接的连接方式定位于钢桥面板上，参阅图1至图3，其余同以上任一实施例或2个以上实施例的组合。
实施例6，本发明的剪力连接件包括栓钉、T型钢、角钢、钢筋连接件、PBL开孔钢板连接件、碳纤维型剪力连接件，剪力键可以布置在相邻强化板条的间隙区域，参阅图1至图3，其余同以上任一实施例或2个以上实施例的组合。
实施例7，本发明的纤维增强复合材料层可以做成碳纤维布或碳纤维板条放在已疲劳开裂钢桥面板上使用，参阅图1至图3，其余同以上任一实施例或2个以上实施例的组合。
实施例8，本发明的钢筋网为多层钢筋网，所述钢筋网分为纵、横桥向两层，其中横桥向钢筋布置在上层、纵桥向钢筋布置在下层，纵、横桥向钢筋在交叉点位置可采用绑扎形式，钢筋网位于纤维增强复合材料层的下方和/或上方；钢筋网由以相邻钢筋间距20-70mm、交错铺设的纵向钢筋和横向钢筋组成，钢筋直径为8-16mm，参阅图1至图3，其余同以上任一实施例或2个以上实施例的组合。
实施例9，本发明的轻骨料混凝土层是指由水、轻骨料、水泥、细集料、硅灰、高效减水剂、钢纤维和水溶性聚合物组成的混凝土材料，组分中含钢纤维且采用与处理过的轻集料、抗压强度不低于50MPa、抗折强度不低于6.8MPa的混凝土，并且轻骨料混凝土层上设有耐磨层，耐磨层包括沥青混凝土类和树脂类，参阅图1至图3，其余同以上任一实施例或2个以上实施例的组合。
实施例10，本发明包括已疲劳开裂钢桥面板、连接有剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件）的金属板条或者纤维增强复合材料（FRP）条带、轻骨料混凝土层，所述板条沿顺桥向间隔布置在已疲劳开裂钢桥面板上，所述轻骨料混凝土层浇筑在已疲劳开裂钢桥面板上，且覆盖板条及钢桥面板。
进一步，连接有剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））的金属板条的长度等于钢桥面板的宽度，所述剪力键连接在金属板条长度方向的中心线上；金属板条的宽度范围为50~200mm，具体实桥应用中应根据钢桥面板裂缝情况确定，钢桥面板裂缝越集中金属板条越宽，钢桥面板裂缝越少金属板条越窄，金属板条通过可靠的连接方式定位于钢桥面板上。
进一步，所述纤维增强复合材料（FRP）条带的长度等于钢桥面板的宽度，FRP板条沿顺桥向布置于剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））之间，通过可靠粘结方式平整粘于钢桥面板上。FRP板条的宽度范围为50-300mm，具体实桥应用中应根据钢桥面板裂缝情况确定，钢桥面板裂缝越集中FRP板条越宽，钢桥面板裂缝越少FRP板条越窄。
进一步，已疲劳开裂钢桥面板上布设有剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件）），前述连接有剪力键的金属板条或FRP板条铺设在与钢桥面板相连接的剪力键之间，相邻剪力键的间距为100~300mm。
进一步，所述剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））与金属板条的连接方式、剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））与钢桥面的连接方式可选择但不局限于连续焊、间断焊、粘接等。
进一步，所述轻骨料混凝土层是由超轻骨料混凝土而成，所述超轻骨料混凝土是指组分中含钢纤维且采用与处理过的轻集料、抗压强度不低于50MPa、抗折强度不低于6.8MPa的混凝土。
进一步的改进方案为，所述轻型组合加固结构还包括布置在轻骨料混凝土层中的钢筋网，钢筋网位于连接有剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））的金属板条或者纤维增强复合材料（FRP）条带的下方和/或上方；钢筋网由以相邻钢筋间距为其公称直径的1.5-5倍、交错铺设的纵向钢筋和横向钢筋组成，钢筋直径为8-12mm，参阅图1至图3，其余同以上任一实施例或2个以上实施例的组合。
实施例11，本发明是一种已疲劳开裂钢桥面板的轻型组合加固结构，在已疲劳开裂钢桥面板上布置剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））；然后将连接有有剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））的金属板条或纤维增强复合材料（FRP）条带布置在相邻剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））之间，并通过可靠连接方式定位于已开裂的钢桥面板上，使金属板条或纤维增强复合材料（FRP）条带沿顺桥向每隔一定间距通长布置于整个钢桥面板，沿横桥向通长布置于整桥宽，构成已疲劳开裂钢桥面板的轻型组合加固结构，消除已开裂的钢桥面板裂缝继续发展的风险。
本发明的型钢（角钢/T形钢）连接件的强度和刚度高于栓钉连接件。型钢（角钢/T形钢）连接件主要依靠混凝土的局部承压作用，其抗剪承载力主要取决于混凝土的局部抗压强度，而本专利采用的轻骨料混凝土掺入纤维轻质高强，因此采用的型钢（角钢/T形钢）连接件抗剪能力高。
本发明的连接件相对于栓钉连接件，开孔钢板连接件（PBL连接件）对钢梁的影响小，在达到极限荷载之前，开孔钢板连接件（PBL连接件）的刚度较大。当滑移量达到15mm之后，仍能承担80%的极限荷载，而栓钉的承载力在滑移达到10mm后就开始下降并有个别栓钉被剪断。且其抗疲劳性能也较好。疲劳试验表明，连接件在40%极限荷载下经过200万次加载循环后，开孔钢板连接件（PBL连接件）的滑移量仅为0.14mm，栓钉连接件则达1.5mm。工作应力下，开孔钢板连接件（PBL连接件）变形小，接近于刚性连接件，抗疲劳性能更好。
本发明的连接方式相较于点焊，连续焊使得被焊接两者之间的牢固程度更高，抗疲劳性能更好，可以有效降低焊后残余应力，保证焊接质量。
本发明的连接方式相较于点焊，间断焊使得被焊接两者之间的牢固程度更高，抗疲劳性能更好，可以有效降低焊后残余应力，保证焊接质量。
本发明的连接方式相对点焊来说，金属板条与已疲劳开裂钢桥面板的粘接使得两者的连接更为紧密，对原已裂刚桥面的伤害也更小，提高了加固结构的加固质量。
本发明的连接方式相对金属板条与已疲劳开裂钢桥面板之间采用点焊来说，纤维增强复合材料（FRP）条带与已疲劳开裂钢桥面板的粘接使得两者的连接更为紧密，对原已裂刚桥面板的伤害也更小，提高了加固结构的加固质量。纤维增强复合材料（FRP）条带的使用减轻了加固结构的重量，其本身对钢桥面板上的裂缝也有控制作用，提高了被加固桥梁的安全性，参阅图1至图3，其余同以上任一实施例或2个以上实施例的组合。
实施例12，本发明还可以包括已疲劳开裂钢桥面板、粘结在已裂钢桥面板上的强化条（强化条上粘结有剪力连接件）、焊接在原钢桥面板上的剪力连接件、钢筋网、轻骨料混凝土层及磨耗层，所述强化条通过有机结构胶沿横桥向粘结在已裂钢桥面板上，所述钢筋网安放在已裂钢桥面板上，所述轻骨料混凝土层浇筑在已裂钢桥面板上，且覆盖强化条、剪力连接件、钢筋网，所述磨耗层浇筑在轻骨料混凝土层上。
本发明的强化条可以是铝板条和碳纤维板条。强化条上粘结有T型、L型钢或碳纤维型材等剪力连接件。
本发明带剪力键的强化条通过有机结构胶沿横桥向粘结在已开裂钢桥面板顶面，协同轻骨料混凝土底面受拉，以弥补原钢桥面板疲劳开裂的不足。通过有机结构胶粘结，可确保强化条与原钢桥面板紧密贴合，避免间隙，改善两者间的协同受力。
本发明已开裂钢桥面板上焊接有剪力键。所述剪力键可以是栓钉、T型钢、L型钢等形式，剪力键布置在相邻强化板条的间隙区域。
本发明的钢筋网布置在已开裂钢桥面板及强化条的上方，且错开剪力键位置。所述钢筋网分为纵、横桥向两层。钢筋网主要起到对轻骨料混凝土层加强的作用，其中横桥向钢筋布置在上层、纵桥向钢筋布置在下层，纵、横桥向钢筋在交叉点位置可采用绑扎形式。
本发明的轻骨料混凝土是指由水、轻骨料、水泥、细集料、硅灰、高效减水剂、钢纤维和水溶性聚合物组成的混凝土材料。所述轻骨料混凝土铺设在钢桥面板上方，覆盖强化条、剪力键及钢筋网。
本发明的轻骨料混凝土上方铺设有磨耗层，磨耗层可以是沥青混凝土类和树脂类，参阅图1至图3，其余同以上任一实施例或2个以上实施例的组合。
Claims (7)
1.一种采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的加固结构，其特征是：它包括已疲劳开裂钢桥面板、剪力连接件、纤维增强复合材料层、钢筋网以及轻骨料混凝土层，所述已疲劳开裂钢桥面板上设置剪力连接件，所述钢筋网安放在已疲劳开裂钢桥面板上，所述纤维增强复合材料层铺设至已疲劳开裂钢桥面板的开裂部位，所述轻骨料混凝土层浇筑在已疲劳开裂钢桥面板上，且覆盖剪力连接件、纤维增强复合材料层、钢筋网与已疲劳开裂钢桥面板连接，所述剪力连接件连接在纤维增强复合材料层上，纤维增强复合材料沿已疲劳开裂钢桥面板横桥向布置剪力连接件，已疲劳开裂钢桥面板上设有剪力连接件，连接有剪力连接件的纤维增强复合材料层铺设在与钢桥面板相连接的剪力连接件之间，相邻剪力连接件的间距为100~300mm。
2.根据权利要求1所述的一种采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的加固结构，其特征是：所述纤维增强复合材料层上设有开孔并设置开孔钢板连接件，纤维增强复合材料层通过开孔钢板连接件沿桥向间隔布置在已疲劳开裂钢桥面板上，所述开孔钢板连接件由纤维增强复合材料层纵向的开孔竖向钢板构成，并通过纤维增强复合材料层孔内的轻骨料混凝土来抵抗纤维增强复合材料层与轻骨料混凝土之间的纵向剪力及上拔力，开孔钢板连接件可由两条纵向连接到纤维增强复合材料层上翼缘。
3.根据权利要求1所述的一种采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的加固结构，其特征是：所述纤维增强复合材料通过胶结材料与已疲劳开裂钢桥面板紧密粘结，并对钢桥面板进行抛光打磨。
4.根据权利要求1所述的一种采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的加固结构，其特征是：所述纤维增强复合材料层包括纤维增强材料条、金属板条，所述纤维增强材料条位于纤维增强复合材料层底端，所述金属板条略大于纤维增强材料条，安放在纤维增强材料条上，所述纤维增强复合材料层的长度等于已疲劳开裂钢桥面板的宽度，纤维增强复合材料的宽度范围为50~300mm，金属板条的宽度范围为50~200mm，金属板条通过包括焊接、胶结、栓接的连接方式定位于钢桥面板上。
5.根据权利要求1所述的一种采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的加固结构，其特征是：所述剪力连接件包括栓钉、T型钢、角钢、钢筋连接件、PBL开孔钢板连接件、碳纤维型剪力连接件。
6.根据权利要求1-6所述的一种采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的加固结构，其特征是：所述钢筋网为多层钢筋网，所述钢筋网分为纵、横桥向两层，其中横桥向钢筋布置在上层、纵桥向钢筋布置在下层，纵、横桥向钢筋在交叉点位置可采用绑扎形式，钢筋网位于纤维增强复合材料层的下方和/或上方；钢筋网由以相邻钢筋间距20-70mm、交错铺设的纵向钢筋和横向钢筋组成，钢筋直径为8-16mm。
7.根据权利要求1-6所述的一种采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的加固结构，其特征是：所述轻骨料混凝土层是指由水、轻骨料、水泥、细集料、硅灰、高效减水剂、钢纤维和水溶性聚合物组成的混凝土材料，组分中含钢纤维且采用与处理过的轻集料、抗压强度不低于50MPa、抗折强度不低于6.8MPa的混凝土，并且轻骨料混凝土层上设有磨耗层，磨耗层包括沥青混凝土类和树脂类。
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| CN110983990A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-10 | 四川交投建设工程股份有限公司 | 复合强劲桥面铺装的施工方法 |
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| CN110983990B (zh) * | 2019-12-31 | 2021-04-06 | 四川交投建设工程股份有限公司 | 复合强劲桥面铺装的施工方法 |
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