CN109457607B - 钢-超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钢‑超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造及施工方法。采用正弦曲线的补强钢板铺装接缝构造，补强钢板与钢桥面板通过环氧粘钢结构胶粘结。本发明基于正弦曲线的超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造，能极大减少超高性能混凝土‑接缝构造连接处的应力集中，同时，采用环氧粘钢结构胶将正弦补强钢板与钢桥面板紧密粘结在一起，彻底解决了传统焊接工艺造成的残余应力与局部脱层问题，保证了接缝部位的协同受力与变形，有效提高超高性能混凝土板块间接缝连接能力，延长使用寿命。

Description

钢-超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造及施工方法

技术领域

本发明属于桥梁结构建筑技术领域，具体涉及一种钢-超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造及施工方法。

背景技术

近年来为解决传统钢桥面铺装对温度敏感性高，疲劳寿命短等问题，钢-超高性能混凝土组合桥面开始在国内大跨径钢桥面铺装中推广应用。由于该种铺装结构具有自重较小、承载力高、疲劳寿命长等突出特点，能大幅度提高钢桥面铺装设计、使用年限，受到桥梁工程界的广泛关注。但是由于超高性能混凝土中掺加了大量的钢纤维，混凝土拌和、浇筑施工难度大、速度慢，在大跨径钢桥面应用时必须要分幅浇筑、养生，由此不可避免的会带来混凝土接缝问题。

为了增强超高性能混凝土板接缝处的强度，通常采用在接缝处直接焊接补强钢板的方式，如专利CN108396647A公开了一种钢-超高性能混凝土组合桥面连接结构，包括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，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。通过上述加强连接构建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。

专利CN107988904A公开了一种钢-超高性能混凝土组合桥面板接缝连接构造，在分次浇筑超高性能混凝土层的接缝处设置与钢桥面板顶面焊接的连续Ω形加强钢板，连续Ω形加强钢板为分次浇筑超高性能混凝土层所覆盖；所述连续Ω形加强钢板为在中轴线左右交错相对的若干个顶面为斜面的Ω形凸台式结构，Ω 形凸台式结构的两个底边与相邻的Ω形凸台式结构的底边错开并相对连接；所述连续Ω形加强钢板所包围的空间内设置与钢桥面板焊接的剪力钉。

但上述技术存在主要问题：一是，接缝补强钢板形状不合理，存在较多的折角、锐角。由于接缝处受力情况复杂，是整个超高性能混凝土面板的薄弱面，在车辆荷载作用下，折角处极易造成应力集中，而导致超高性能混凝土-接缝构造连接处开裂；二是，与钢桥面板连接方式不合理。现有技术基本采用直接焊接方式将接缝补强钢板与钢桥面板连接，由于钢板焊接过程中都会产生应力集中、焊缝处的残余应力不可避免，后期使用过程中可能导致桥面钢板和焊缝产生裂纹。同时，焊接采用局部点焊或者间断条焊，不能保证补强钢板与地面与原桥面钢板完全贴合，板间空隙的存在会造成局部受力不均匀或者脱层。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种钢-超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造及施工方法。本发明接缝构造受力合理、质量可靠、施工方便、整个施工过程不对原桥面钢板造成任何损伤，能有效增强超高性能混凝土板块间接缝连接能力，提高接缝抗拉能力，减少车辆荷载作用下接缝处混凝土产生开裂风险。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种钢-超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造，包括钢桥面板、剪力钉、补强钢板、钢筋网、超高性能混凝土层；所述剪力钉焊接在所述钢桥面板上；所述超高性能混凝凝土层的先浇筑层和后浇筑层形成超高性能混凝凝土层接缝；所述补强钢板由sinx正弦曲线形状的钢板和-sinx正弦曲线形状的钢板组合而成，相接位置位于超高性能混凝凝土层接缝处，补强钢板与钢桥面板通过环氧粘钢结构胶粘结；所述钢筋网位于钢桥面板、补强钢板上方以及超高性能混凝凝土层的内层，钢筋网与剪力钉连接在一起。其中所述的补强钢板的组合为卡合结构或一体浇筑。

进一步地，sinx正弦曲线形状的钢板在相接位置压在-sinx正弦曲线形状的钢板上，sinx正弦曲线形状的钢板的相接部位具有一体浇筑的曲面凸起，凸起最厚点的厚度是钢板厚度的2~3倍；同时，曲面凸起的最下方具有沟槽，在相接部位能够与-sinx正弦曲线形状的钢板相卡和。通过该结构，曲面凸起能够提高垂直方向上的受力，通过沟槽卡和提高补强钢板整体的稳定性。另外一种实施方式，所述sinx正弦曲线形状的钢板与-sinx正弦曲线形状的钢板为一体浇筑，sinx正弦曲线形状的钢板的相接部位具有一体浇筑的曲面凸起，凸起最厚点的厚度是钢板厚度的2~3倍。

进一步地，所述剪力钉的规格为φ13×35mm，间距100mm×100mm。

进一步地，所述剪力钉的屈服强度≥320MPa，抗拉强度≥400MPa。

进一步地，所述钢筋网包括横向钢筋和纵向钢筋，横向钢筋和纵向钢筋的间距为100mm×100mm，钢筋规格均为HRB400φ10mm。

进一步地，所述环氧粘钢结构胶粘结为A、B双组份双酚A型改性环氧树脂结构胶，A组份为双酚A型改性环氧树脂，B组份为常温固化剂，优选地，A组份与B组份的重量比为2：1。

本发明还提供了上述一种钢-超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造的施工方法，包括如下步骤：

（1）首先将钢板表面进行喷砂除锈处理并焊接剪力钉；

（2）在接缝处，铺装sinx正弦曲线形状的钢板和-sinx正弦曲线形状的钢板，采用环氧粘钢结构胶将补强钢板与桥面钢板顶面粘结在一起；

（3）焊接接缝部位剪力钉；铺设单层钢筋网，预留与下阶段浇筑超高性能混凝凝土时搭接的纵向钢筋；浇筑超高性能混凝土，浇筑的边界为补强钢板的一半，并养生；

（4）上一次浇筑的超高性能混凝土强度形成后，焊接后浇超高性能混凝凝土层剪力钉、铺设钢筋网，并将该钢筋网中钢筋与上阶段预留的纵向钢筋焊接成整体；

（5）浇筑超高性能混凝土包含覆盖sinx正弦补强钢板的剩余一半，并养生使接缝两侧超高性能混凝土形成受力整体。

进一步地，所述步骤（1）喷砂除锈处理要求清洁度达到Sa2.5级，粗糙度达到80~120µm。

进一步地，所述步骤（3）焊接接缝部位剪力钉，剪力钉位置与sinx正弦补强钢板重合的可焊接于补强钢板表面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

①基于sinx正弦曲线的超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造，线型圆滑、过渡自然，能够使接缝处超高性能混凝土均匀受力，克服了现有技术接缝补强钢板形状不合理，存在较多的折角、锐角，导致超高性能混凝土-接缝构造连接处开裂的问题。

②此种接缝构造采用环氧粘钢结构胶将sinx正弦补强钢板与桥面钢板顶面粘结在一起，施工方便，与桥面钢面板之间不需要任何焊接工艺，既能够保证补强钢板底面与桥面钢板顶面的紧密粘结（无死角、无脱层），也能保证整个施工过程不对原桥面钢板造成任何损伤，彻底解决了采用焊接方式将接缝补强钢板与钢桥面板连接，钢板焊接过程中都会产生应力集中、高温焊缝处的残余应力对原桥面钢板的损伤影响不可避免，后期使用过程中可能导致桥面钢板顶面和焊缝产生裂纹、脱层的问题。

③环氧粘钢结构胶为A、B双组份双酚A型改性环氧树脂结构胶，具有超强粘接力、剪切力强、抗老化、耐介质（酸、碱、水）性能好、抗冲击性能强，常温固化、硬化过程收缩小、施工无流淌、不含挥发性溶剂、无毒以及施工方便等特点。

附图说明

图1为本发明一种超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造俯视图；

图2为本发明一种超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造剖面图；

图3为本发明的卡合结构的sinx正弦曲线形状的钢板的相接部位的示意图；

图中：1、桥面钢板顶板 ；2、剪力钉；3、正弦补强钢板；4、横向钢筋；5、纵向钢筋；6、超高性能混凝凝土接缝；7、先浇筑超高性能混凝凝土层；8、后浇筑超高性能混凝凝土层；9、环氧粘钢结构胶；10、曲面凸起；11沟槽。

实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1-3所示，一种钢-超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造，包括钢桥面板、剪力钉、补强钢板、钢筋网、超高性能混凝土层；所述剪力钉焊接在所述钢桥面板上；所述超高性能混凝凝土层的先浇筑层和后浇筑层形成超高性能混凝凝土层接缝；所述补强钢板由sinx正弦曲线形状的钢板和-sinx正弦曲线形状的钢板组合而成，相接位置位于超高性能混凝凝土层接缝处，补强钢板与钢桥面板通过环氧粘钢结构胶粘结；所述钢筋网位于钢桥面板、补强钢板上方以及超高性能混凝凝土层的内层，钢筋网与剪力钉连接在一起。其中，sinx正弦曲线形状的钢板在相接位置压在-sinx正弦曲线形状的钢板上，sinx正弦曲线形状的钢板的相接部位具有一体浇筑的曲面凸起，凸起最高点的厚度是钢板厚度的4倍；同时，曲面凸起的下方具有沟槽，沟槽与钢板的夹角约为45°，在相接部位能够与-sinx正弦曲线形状的钢板相卡和。所述剪力钉的规格为φ13×35mm，间距100mm×100mm。所述钢筋网包括横向钢筋和纵向钢筋，横向钢筋和纵向钢筋的间距为100mm×100mm，钢筋规格均为HRB400φ10mm。

实施例2：

实施例1中的一种超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造的施工方法，包括如下步骤：

①首先将桥面钢板顶板表面进行喷砂除锈处理，要求清洁度达到Sa2.5级，粗糙度达到80~120µm；

②焊接剪力钉，规格φ13×35mm，剪力钉间距100mm×100mm；

③配置环氧粘钢结构胶：将环氧粘钢结构胶的A组份双酚A型改性环氧树脂、B组份常温固化剂两组份分别搅匀后，再按照A组份：B组份=2：1 （重量比）的比例混合搅拌均匀；

④在超高性能混凝土接缝处铺装补强钢板，将补强钢板（厚度14mm）底面涂刷环氧粘钢结构胶，胶层厚度2mm，中间厚两边薄，然后将sinx正弦补强钢板与桥面钢板顶板粘接并加压，使胶从四周溢出并刮除多余胶体，胶体固化24小时后可进行下步工艺。

⑤铺设超高性能混凝土层内单层钢筋网，其中横向钢筋、纵向钢筋间距分别为100mm×100mm，钢筋规格均为HRB400φ10mm；并将剪力钉与钢筋网连接在一起。铺设钢筋网时应预留纵向钢筋，方便下次施工时搭接。

⑥在桥面钢板顶板上先浇筑超高性能混凝土层（厚度6cm），先浇筑超高性能混凝土层的浇筑边界为sinx正弦补强钢板的一半，并养生。

⑦上一次浇筑的超高性能混凝土层强度形成后，焊接后浇超高性能混凝土层中相应的剪力钉、铺设钢筋网，并将该钢筋网中的纵向钢筋与上阶段预留的纵向钢筋焊接成整体。

⑧在桥面钢板顶板上后浇筑超高性能混凝土层（厚度6cm），浇筑超高性能混凝土层，包含覆盖sinx正弦补强钢的剩余一半，并养生使接缝两侧超高性能混凝土形成受力整体，本接缝构造施工完成。

实施例1所使用的材料的性能如表1至表2所示。

表1环氧粘钢结构胶主要性能

表2剪力钉技术要求

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种钢-超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造，其特征在于，包括钢桥面板、剪力钉、补强钢板、钢筋网、超高性能混凝土层；所述剪力钉焊接在所述钢桥面板上；所述超高性能混凝凝土层的先浇筑层和后浇筑层形成超高性能混凝凝土层接缝；所述补强钢板由sinx正弦曲线形状的钢板和-sinx正弦曲线形状的钢板组合而成，所述sinx正弦曲线形状的钢板在相接位置压在-sinx正弦曲线形状的钢板上，sinx正弦曲线形状的钢板的相接部位具有一体浇筑的曲面凸起，凸起最厚点的厚度是钢板厚度的2~3倍；同时，曲面凸起的最下方具有沟槽，在相接部位能够与-sinx正弦曲线形状的钢板相卡合；相接位置位于超高性能混凝凝土层接缝处，补强钢板与钢桥面板通过环氧粘钢结构胶粘结；所述环氧粘钢结构胶粘结为A、B双组份双酚A型改性环氧树脂结构胶，A组份为双酚A型改性环氧树脂，B组份为常温固化剂；所述钢筋网位于钢桥面板、补强钢板上方以及超高性能混凝凝土层的内层，钢筋网与剪力钉连接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种钢-超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造，其特征在于，所述剪力钉的规格为φ13×35mm，间距100mm×100mm；剪力钉的屈服强度≥320MPa，抗拉强度≥400MPa。

3.根据权利要求1所述的一种钢-超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造，其特征在于，所述钢筋网包括横向钢筋和纵向钢筋，横向钢筋和纵向钢筋的间距为100mm×100mm，钢筋规格均为HRB400φ10mm。

4.根据权利要求1所述的一种钢-超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造，其特征在于，所述A组份与B组份的重量比为2：1。

5.权利要求1-4任一项所述的一种钢-超高性能混凝土组合桥面铺装接缝构造的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）首先将钢板表面进行喷砂除锈处理并焊接剪力钉；

（2）在接缝处，铺装sinx正弦曲线形状的钢板和-sinx正弦曲线形状的钢板，采用环氧粘钢结构胶将补强钢板与桥面钢板顶面粘结在一起；

（3）焊接接缝部位剪力钉；铺设单层钢筋网，预留与下阶段浇筑超高性能混凝凝土时搭接的纵向钢筋；浇筑超高性能混凝土，浇筑的边界为补强钢板的一半，并养生；

（4）上一次浇筑的超高性能混凝土强度形成后，焊接后浇超高性能混凝凝土层剪力钉、铺设钢筋网，并将该钢筋网中钢筋与上阶段预留的纵向钢筋焊接成整体；

（5）浇筑超高性能混凝土包含覆盖sinx正弦补强钢板的剩余一半，并养生使接缝两侧超高性能混凝土形成受力整体。

6.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，步骤（1）喷砂除锈处理要求清洁度达到Sa2.5级，粗糙度达到80~120µm。

7.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，步骤（3）焊接接缝部位剪力钉，剪力钉位置与sinx正弦补强钢板重合的可焊接于补强钢板表面。