CN110629670A - 上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种上、下钢板夹心式钢‑混凝土组合桥面板结构，包括顶钢板(1)和底钢板(2)，其中所述底钢板(2)与其下方的主梁(3)固定连接；且，所述顶钢板(1)和所述底钢板(2)之间横桥向设有若干腹板(4)，每个相邻的所述腹板(4)使所述顶钢板(1)和所述底钢板(2)内部形成若干的腔室，各所述腔室内部用于灌注高流动性混凝土(6)，形成上下钢板夹心式组合桥面板结构。本发明还公开了一种上、下钢板夹心式钢‑混凝土组合桥面板施工方法。本发明的夹心式钢‑混凝土组合桥面板结构既解决了正交异性钢桥面板的疲劳问题，又解决了混凝土桥面板的负弯矩区开裂的耐久性问题和自重较大的问题。
Description
技术领域
本发明属于桥梁工程技术领域，更具体地，涉及一种上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构及施工方法。
背景技术
桥面结构是桥梁设计的关键部位，桥面板直接承受车辆荷载作用，并将承受的荷载传递给主梁。对于大跨度的钢桥，现在主要有正交异钢桥面板和组合梁形式的混凝土桥面板结构。
正交异钢桥面板，是由纵、横加劲肋和盖板共同承受荷载的桥面板结构，其焊缝多，构造复杂，桥面板不仅直接承受车轮荷载而且主梁共同工作，受力复杂。其具有自重轻、跨越能力强、适用范围广等优点，但也桥面局部刚度较小，疲劳问题和桥面铺装的问题较突出，后期养护维修工作量大。钢结构疲劳是指在反复荷载的作用下，钢材应力低于极限强度时发生的破坏现象。近年来国内采用正交异钢桥面板的桥，由于超载、维修养护条件等原因，出现了较多的问题。
组合梁式的混凝土桥面板，为纯混凝土桥面板，该形式桥面板刚度较大，行车条件好，但应用在连续梁桥等结构中时，中支点区域负弯矩区混凝土板拉应力较大，存在混凝土板开裂和耐久性问题。
对于大跨度的钢桥、钢-混组合结构桥，需要一种新型的桥面结构克服正交异性钢桥面板的疲劳问题和混凝土桥面板的负弯矩区耐久性问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，既解决了正交异性钢桥面板的疲劳问题，又解决了混凝土桥面板的负弯矩区开裂的耐久性问题和自重较大的问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，包括顶钢板和其设于其下方的底钢板，其中所述底钢板与其下方的主梁固定连接；且，
所述顶钢板和所述底钢板之间横桥向设有若干腹板，每个相邻的所述腹板使所述顶钢板和所述底钢板内部形成若干的腔室，各所述腔室内部用于灌注高流动性混凝土，形成上下钢板夹心式组合桥面板结构。
进一步地，所述底钢板上，横桥向设有底钢板连接加劲肋，所述底钢板连接加劲肋底部与所述底钢板固定连接，其顶部与所述顶钢板之间具有间隔。
进一步地，所述主梁顶板上设有主梁连接板，所述主梁连接板与所述底钢板连接加劲肋之间通过连接构件固定。
进一步地，所述连接构件包括第一构件和与之垂直的第二构件，所述第二构件的数量与所述主梁连接板的数量一致。
进一步地，所述第一构件上设有若干螺栓孔，与所述底钢板连接加劲肋上设置的螺栓孔对应，所述第二构件上也设有若干螺栓孔，与所述主梁连接板上设置的螺栓孔对应。
进一步地，根据桥面分块情况，一块桥面板至少设有一处所述连接构件，所述主梁和所述底钢板其他连接处，采用剪力钉连接。
进一步地，所述主梁的顶板翼缘上与所述底钢板之间对应设有橡胶垫板。
进一步地，所述底钢板在所述主梁连接板和所述剪力钉对应位置设于开口，所述开口大小均根据所述主梁顶板大小确定，除留有所述橡胶垫板搁置的尺寸，其余对应所述主梁顶板对应位置设有开口。
进一步地，其特征在于，各所述腔室设有灌注孔和排气孔，其中所述灌注孔设于所述顶钢板上横向较低的一侧，所述排气孔设于所述顶钢板上横向较高的一侧。
按照本发明的另一个方面，提供一种上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板施工方法，应用于所述的一种上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，包括如下步骤：
S1：将所述底钢板与所述腹板、所述底钢板连接加劲肋加工成整体，并且在所述底钢板对应所述主梁顶板范围内开槽，供所述主梁上的剪力钉和连接构件穿过；
S2：在所述主梁顶板与所述底钢板接触的范围设置橡胶垫板；
S3：将所述底钢板、腹板以及底钢板连接加劲肋的整体构件运输至现场后，吊装就位，通过所述连接构件与所述主梁顶板连接；
S4：所述连接构件连接完成后，焊接分块的所述顶钢板，将所述顶钢板焊接在所述腹板的T形截面的翼缘上，密封各连接部分；
S5：安装注浆孔和排出孔；采用高压压浆的办法，从所述注浆孔灌注，确保灌注密实后拆除所述注浆孔和所述排出孔。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明的上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，采用上、下钢板，中间灌注高流动性混凝土的组合桥面板结构，具有较大的刚度、较轻的自重，耐久性好。解决了正交异钢桥面板的疲劳问题；钢板抗拉强度大，解决了混凝土桥面板的负弯矩区开裂的耐久性问题和自重较大的问题。
(2)本发明的上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，通过设置连接构件7，能够实现上述整体结构与主梁的预先固定，为后续设置顶钢板、剪力钉以及浇筑混凝土等工序提供便利。
(3)本发明的上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，在正、负弯矩区均有较好的性能，正弯矩区底钢板受拉、顶钢板和混凝土受压；负弯矩区顶钢板受拉、底钢板和混凝土受压。
(4)本发明的上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，组合桥面板刚度大，行车条件好，应用在铁路和公路均有良好的局部刚度性能。
(5)本发明的上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板施工方法，出厂前将底钢板与腹板、底钢板连接加劲肋加工成整体，分块安装，再安装顶钢板，并从坡面结构的低处向高处采用高压压浆灌注，能够保证中间混凝土层的均匀无气泡，施工方便快捷，钢结构连接后直接灌注混凝土，桥面板施工无需模板支架、施工方便、快速。
附图说明
图1为本发明实施例上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构示意图；
图2为本发明实施例上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构与主梁连接示意图；
图3为本发明实施例图2中桥面板结构与主梁连接示意图；
图4为本发明实施例上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构混凝土注浆示意图。
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-顶钢板、2-底钢板、3-主梁、4-腹板、5-底钢板连接加劲肋、6-高流动性混凝土、7-连接构件、8-主梁连接板、9-橡胶垫板、10-注浆孔、11-排气孔；
701-第一构件、702-第二构件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1为本发明实施例上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构示意图，如图1所示，本发明实施例上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，包括顶钢板1和底钢板2，其中底钢板2与主梁3固定连接。顶钢板1和底钢板2之间横桥向设有若干腹板4，两个相邻的腹板4之间使顶钢板1和底钢板2之间形成若干的腔室，每个腔室内部用于灌注高流动性混凝土6，形成上下钢板夹心式组合桥面板结构。上、下钢板的夹心混凝土组合结构，在正、负弯矩区均有较好的性能，正弯矩区底钢板受拉、顶钢板和混凝土受压；负弯矩区顶钢板受拉、底钢板和混凝土受压。
具体地，图2为本发明实施例上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构与主梁连接示意图，结合图1和图2，在腹板4之间形成的腔室中，横桥向设有底钢板连接加劲肋5，底钢板连接加劲肋5底部焊接在底钢板2上，其顶部与顶钢板1间隔一定距离；主梁3的顶板上设有若干与之垂直的主梁连接板8，主梁连接板8与底钢板连接加劲肋5垂直，底钢板2在主梁连接板的对应位置设于开口，主梁连接板8顶部穿过该开口，并且通过连接构件7与底钢板连接加劲肋5固定连接。底钢板2与腹板4、底钢板连接加劲肋5出厂前为加工的整体结构。本发明的上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，通过设置连接构件7，能够实现上述整体结构与主梁2的预先固定，为后续设置顶钢板、剪力钉以及浇筑混凝土等工序提供便利。
优选地，主梁3的顶板翼缘上与底钢板2之间对应设有橡胶垫板9。优选地，底钢板2的开口大小根据主梁3顶板大小确定，除留有橡胶垫板9搁置的尺寸，其余对应主梁3顶板对应位置开口，但是，纵桥向距离腹板4的位置留有一定距离。开口与主梁顶板对应，有利于桥面板压浆的混凝土能够更多的与主梁顶板连接。
根据桥面分块情况，一块桥面板上至少设有一处连接构件7，其他的主梁3和底钢板2处，均采用剪力钉连接，通过剪力钉受力。同样设置剪力钉处，底钢板2的开口大小根据主梁3顶板大小确定，除留有橡胶垫板9搁置的尺寸，其余对应主梁3顶板对应位置开口，但是，纵桥向距离腹板4的位置留有一定距离。
另外，如图2所示，两个相邻的底钢板连接加劲肋5通过若干螺栓连接，用于将相邻的两块底钢板2顺桥向连接。其中连接构件7与其中一个底钢板连接加劲肋5错开设置，与另一个底钢板连接加劲肋5固定连接。
图3为本发明实施例图2中桥面板结构与主梁连接示意图，结合图2和图3，连接构件7包括第一构件701和第二构件702，第一构件701和第二构件702之间垂直设置，且两者均垂直于顶钢板1和底钢板2。第二构件702的数量与主梁连接板8的数量一致。其中，第一构件701上设有若干螺栓孔，与底钢板连接加劲肋5上设置的螺栓孔对应，第一构件701和底钢板连接加劲肋5之间通过两者对应螺栓孔设置的螺栓固定连接；第二构件702上也设有若干螺栓孔，与主梁连接板8上设置的螺栓孔对应，第二构件702和主梁连接板8之间通过两者对应的螺栓孔设置的螺栓固定连接。
本发明为简化和方便施工，底钢板采用连接构件与主梁连接，主梁上翼缘设置橡胶垫，底钢板搭在橡胶垫上；底钢板上焊接腹板，腹板采用T形截面，桥面板钢结构与主梁顶板连接就位后，焊接顶钢板，顶钢板焊接在腹板T形截面的翼缘上。
优选地，第一构件701和底钢板连接加劲肋5对应的螺栓孔以及第二构件702和主梁连接板8对应的螺栓孔之间互相垂直，有利于相互连接稳定性以及施工方便性。
优选地，第二构件702的高度小于或者等于主梁连接板8的高度。
优选地，底钢板连接加劲肋5的长度与桥面的宽度一致，腹板4的长度与桥面的宽度一致，有利于更好支撑上下钢板，使整体受力更为稳定。
进一步地，图4为本发明实施例上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构混凝土注浆示意图，结合图1和图4，每个灌注的腔室中，顶钢板1上横向一端设有灌注孔10，用于灌注高流动性混凝土6，另一端设有排气孔11，用于灌注高流动性混凝土6过程中的排气。桥面的横向两侧为其中一侧较另一侧高的坡面设计，有利于桥面的排水。且灌注孔10设置于顶钢板1上横向较低的一侧，相对应的，排气孔11设置于顶钢板1上横向较高的一侧，灌注高流动性混凝土6在灌注时，从低向高灌注，由于向上灌注时的压力，可以挤压高流动性混凝土6内部的空气，从而使气体从排气孔11排出，能够使上下钢板中的混凝土灌注时更为密实和均匀，使整体结构更为稳定。
本发明的上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，采用上、下钢板，中间灌注高流动性混凝土的组合桥面板结构，具有较大的刚度、较轻的自重，耐久性好。解决了钢桥面板的疲劳问题，钢板抗拉强度大，混凝土桥面板的负弯矩区开裂的耐久性问题和自重较大的问题。
总之，本发明的上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构与现有技术相比，组合板刚度大，疲劳性能好、行车条件好、且能增加主梁间距的跨径；耐久性好，上、下钢板与混凝土结合后，解决了混凝土开裂问题，也解决了钢结构的疲劳问题，耐久性好；综合经济性好；本组合桥面板刚度大，承载能力高，能减少桥面板厚度和重量，增大主梁纵梁或横梁的间距，能取得较好的经济效益；组合桥面板刚度大，行车条件好，应用在铁路和公路均有良好的局部刚度性能；
本发明的上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构的施工方法，包括如下步骤：
S1：将底钢板2与腹板4、底钢板连接加劲肋5加工成整体，并且在底钢板2对应主梁3顶板范围内开槽，供主梁上的剪力钉和π型连接构件穿过；
S2：在主梁3顶板与底钢板2接触的范围设置橡胶垫板9；
S3：将底钢板2、腹板4以及底钢板连接加劲肋5的整体构件运输至现场后，吊装就位，通过连接构件7与主梁3顶板连接；
S4：连接构件7连接完成后，焊接分块的顶钢板1，将顶钢板1焊接在腹板4的T形截面的翼缘上，密封各连接部分；
S5：灌注高流动性混凝土，包括如下步骤：
S51：安装注浆孔10和排出孔11；
S52：用水湿润注浆孔10内腔；灌入高流动性混凝土6，形成上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构
S53：采用高压压浆的办法，从注浆孔10灌注；
S54：确保灌注密实后拆除注浆孔10和排出孔11。
本发明的上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构的施工方法，钢结构采用工厂预制，现场安装连接。
本发明的上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板的施工方法，出厂前将底钢板与腹板、底钢板连接加劲肋加工成整体，分块安装，再安装顶钢板，并从坡面结构的低处向高处采用高压压浆灌注，能够保证中间混凝土层的均匀无气泡，施工方便快捷，钢结构连接后直接灌注混凝土，桥面板施工无需模板支架、施工方便、快速。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，其特征在于，包括顶钢板(1)和其设于其下方的底钢板(2)，其中所述底钢板(2)与其下方的主梁(3)固定连接；且，
所述顶钢板(1)和所述底钢板(2)之间横桥向设有若干腹板(4)，每个相邻的所述腹板(4)使所述顶钢板(1)和所述底钢板(2)内部形成若干的腔室，各所述腔室内部用于灌注高流动性混凝土(6)，形成上下钢板夹心式组合桥面板结构。
2.根据权利要求1所述的一种上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，其特征在于，所述底钢板(2)上，横桥向设有底钢板连接加劲肋(5)，所述底钢板连接加劲肋(5)底部与所述底钢板(2)固定连接，其顶部与所述顶钢板(1)之间具有间隔。
3.根据权利要求2所述的一种上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，其特征在于，所述主梁(3)顶板上设有主梁连接板(8)，所述主梁连接板(8)与所述底钢板连接加劲肋(5)之间通过连接构件(7)固定。
4.根据权利要求3所述的一种上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，其特征在于，所述连接构件(7)包括第一构件(701)和与之垂直的第二构件(702)，所述第二构件(702)的数量与所述主梁连接板(8)的数量一致。
5.根据权利要求4所述的一种上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，其特征在于，所述第一构件(701)上设有若干螺栓孔，与所述底钢板连接加劲肋(5)上设置的螺栓孔对应，所述第二构件(702)上也设有若干螺栓孔，与所述主梁连接板(8)上设置的螺栓孔对应。
6.根据权利要求3-5任一项所述的一种上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，其特征在于，根据桥面分块情况，一块桥面板至少设有一处所述连接构件(7)，所述主梁(3)和所述底钢板(2)其他连接处，采用剪力钉连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，其特征在于，所述主梁(3)的顶板翼缘上与所述底钢板(2)之间对应设有橡胶垫板(9)。
8.根据权利要求7所述的一种上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，其特征在于，所述底钢板(2)在所述主梁连接板(8)和所述剪力钉对应位置设于开口，所述开口大小均根据所述主梁(3)顶板大小确定，除留有所述橡胶垫板(9)搁置的尺寸，其余对应所述主梁(3)顶板对应位置设有开口。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，其特征在于，各所述腔室设有灌注孔(10)和排气孔(11)，其中所述灌注孔(10)设于所述顶钢板(1)上横向较低的一侧，所述排气孔(11)设于所述顶钢板(1)上横向较高的一侧。
10.一种上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板施工方法，应用于如权利要求1-9任一项所述的一种上、下钢板夹心式钢-混凝土组合桥面板结构，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将所述底钢板(2)与所述腹板(4)、所述底钢板连接加劲肋(5)加工成整体，并且在所述底钢板(2)对应所述主梁(3)顶板范围内开槽，供所述主梁(3)上的剪力钉和连接构件(7)穿过；
S2：在所述主梁(3)顶板与所述底钢板(2)接触的范围设置橡胶垫板(9)；
S3：将所述底钢板(2)、腹板(4)以及底钢板连接加劲肋(5)的整体构件运输至现场后，吊装就位，通过所述连接构件(7)与所述主梁(3)顶板连接；
S4：所述连接构件(7)连接完成后，焊接分块的所述顶钢板(1)，将所述顶钢板(1)焊接在所述腹板(4)的T形截面的翼缘上，密封各连接部分；
S5：安装注浆孔(10)和排出孔(11)；采用高压压浆的办法，从所述注浆孔(10)灌注，确保灌注密实后拆除所述注浆孔(10)和所述排出孔(11)。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN111608311A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-01 | 中建科工集团有限公司 | 一种大跨度水平组合板结构及其制备方法 |
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2019
- 2019-09-02 CN CN201910824173.8A patent/CN110629670A/zh active Pending
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| CN111608311A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-01 | 中建科工集团有限公司 | 一种大跨度水平组合板结构及其制备方法 |
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