CN110846963A - 一种钢板结构和钢板路面结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢板结构和钢板路面结构及其施工方法，所述钢板结构包括底板、顶板、搭接板、肋板；所述底板与顶板的规格一致且相互平行，所述肋板位于底板和顶板之间且分别与底板和顶板固定连接；所述搭接板的一端位于顶板的第一宽边端的下方并且与顶板固定连接，所述搭接板的另一端伸出顶板的第一宽边端外且开有螺纹孔Ⅰ；在沿顶板的宽边方向等间距平行布设有若干块搭接板。所述钢板路面结构包括自上而下布设的钢板面层、换填土层、土基；所述钢板面层是由若干个钢板结构拼接而成的。本发明在低路堤或无路堤的路面结构中使用能够最大程度缓解下卧层模量不均匀对上部路面结构服役性能的不利影响。

Description

一种钢板结构和钢板路面结构及其施工方法

技术领域

本发明属于公路路面工程技术领域，具体涉及一种钢板结构和钢板路面结构及其施工方法。

背景技术

目前针对低路堤的定义，由于地域等方面的因素，尚未形成统一的标准，一般将填土高度低于2.5m的路堤称为低路堤。路堤填土高度降低后，交通荷载将势必会影响一定厚度范围之内的地基土层。因此在修建公路、铁路甚至机场跑道等交通设施之前，一般要采取一些举措，如堆载预压、真空预压、复式真空预压及排水固结等方法进行较长时间的工作，来消除绝大部分固结变形和固结沉降。尽管如此，在使用过程中交通荷载还会对低路堤高速公路的软粘土地基层产生较大影响。由于路堤填土高度的降低，会使得路基填土抵抗不均匀沉降的能力降低，很容易会导致不均匀沉降。

目前国外一些发达国家的高速公路路基高度普遍都较低，平均高度约为0.5～1.0m。例如德国、法国，从德国到法国的沿线高速公路路基与周围地面几乎在一个水平面上。平路基的土石方量少，所以在两侧看不到取土坑，这样也便于野生动物从公路通过；又例如交通发达，高速公路网密集的荷兰，乡村道路和高速公路都是采用低路堤，其高度除了桥梁接线外路堤外一般不超lm。荷兰采用低路堤的原因是荷兰的土地资源匮乏、地势低洼，路基的用土一般是就近取材；还有奥地利，其高速公路的线形指标远低于我国，线形选择顺其自然，与环境的结合十分和谐，设计因地制宜，没有大填大挖的现象，有利于减少对地貌的破坏。

如今，我国已有多处路段使用低路堤设计方案，如山东省济青高速、沪宁高速公路、青银高速公路、江苏省苏北绕城高速和盐通高速通州段等，但国内外针对软土地区低路堤路面结构的传统技术方案均着眼于路基土的改性或采用土工格栅对路堤承载力进行增强。从应用效果看，这两种方案能够保证短期内路基的承载力和变形满足要求，但是由于两种方案均无法阻断水分在路基土内的迁移，长期效果不能保证，而且低路堤的特殊土地基的变形与强度问题非常突出，特殊土地基土体在不同的温度湿度条件下会产生不均匀变形或结构性破坏。

特殊土地基主要包括冻土、软土、膨胀土等的土地基。冻土含有丰富的的地下冰，是一种对温度极为敏感的土体介质，具有长期强度远低于瞬时强度的特征，面临冻胀和融沉问题。同时由于修筑道路改变了地表与大气间的热交换关系，从而使得路堤的吸热量变化进而改变了路基下多年冻土的天然上限发生变化，加剧了公路面临着路基底部不均匀变形导致的面层结构的破坏。为减少路基下多年冻土受温度影响，冻土地区公路基本采取高填方路堤与具有散热、隔热功能的辅助设施如热棒、通风管、XPS隔热板等；软土具有天然含水量高、压缩性高、抗剪强度低、扰动性大、灵敏度高的特点，在荷载作用下变形大而不均匀，变形稳定历时长，总体承载力低。软土地基改善土基压缩性提高强度处治方法主要有轻基浅埋、土基周围打板桩基础、换填浅层软土、排水固结、掺添加剂等；膨胀土具有明显胀缩性，吸水膨胀，遇水崩解或软化，失水收缩，抗冲刷能力差的特点，长期反复胀缩使土体强度产生衰减。季节性的湿度变化常引起道路变形开裂甚至严重破坏。膨胀土地基进行防水保湿、强度提高处治方法主要有加大基础埋深、增设沉降缝、采用支墩板基础或桩基础、设防水层、掺添加剂等。

上述特殊土地基处治工程均有施工期长、造价较高及养护修复困难的弊端。近年来隔温材料与防水材料的迅速发展为特殊土受温度湿度影响的稳定性问题提供了新思路，不需要通过高填方的路堤形式、大量的换填以及额外的散热、隔热及排水的辅助设施来保障特殊土土基的稳定性，从而降低路面结构的高度，减少工程造价，大大缩短施工期，但仍缺少与特殊土土基相适应的低路堤或无路堤的路面结构。

发明内容

针对上述不足，本发明公开了一种钢板结构和钢板路面结构及其施工方法，在低路堤或无路堤的路面结构中，使用该钢板路面结构能对地基的不均匀沉降和冻胀应力进行更大面积的分散，最大程度缓解下卧层模量不均匀对上部路面结构服役性能的不利影响。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种钢板结构，其包括底板、顶板、搭接板、肋板；所述底板、顶板、搭接板和肋板均是矩形钢材板件；所述底板与顶板的规格一致且相互平行，所述肋板位于底板和顶板之间且分别与底板和顶板固定连接；所述搭接板的一端位于顶板的第一宽边端的下方并且与顶板固定连接，所述搭接板的另一端伸出顶板的第一宽边端外且开有螺纹孔Ⅰ；在沿顶板的宽边方向等间距平行布设有若干块搭接板；在所述顶板的第二宽边端上开有与搭接板等数量的凹槽，所述凹槽的底面上开有贯通顶板的螺纹孔Ⅱ；当两个钢板构件拼接时，第一块顶板的第二宽边端放置在第二块顶板的搭接板上，第一块顶板上的螺纹孔Ⅱ与第二块顶板的搭接板上的螺纹孔Ⅰ相重合且通过螺栓固定连接。

进一步的，所述肋板沿底板的宽边方向垂直于底板和顶板，并且在沿底板的长边方向等间距平行布设有若干块肋板。

进一步的，所述底板的长边长度为5000mm～10000mm，宽边长度为3500～5000mm，厚度为4～10mm。

进一步的，所述底板的长边长度为8000mm，宽边长度为路幅宽度，厚度为6mm。

进一步的，所述搭接板的长边长度为250mm，宽边长度为150～250mm，厚度为100mm。

进一步的，所述肋板的长边和宽边的长度为200mm，厚度为6mm，在沿底板长边方向按照250mm的间距平行布设有若干块肋板。

进一步的，所述钢板结构还包括若干个吊装件，所述吊装件是立方体结构，所述吊装件的一端安插于顶板、底板和两块肋板围成的矩形孔内，所述吊装件的另一端的上表面设有带吊装耳孔的吊装耳孔板，所述吊装耳孔圆心位置高于顶板的水平位置。

进一步的，所述顶板、底板、肋板、搭接板的任意两者之间均采用焊接方式固定连接。

一种钢板路面结构，其包括自上而下布设的钢板面层、换填土层、土基；所述钢板面层是由若干个如上所述的钢板结构拼接而成的。

进一步的，所述钢板面层的两侧还布设有路肩。在路肩内可以布设排水设施。

进一步的，所述钢板面层和换填土层之间还布设有路堤，所述路堤高度小于1000mm；所述换填土层和土基之间还布设有功能层，所述功能层内水平铺设有隔温材料或是防水材料。设置隔温材料保障地下冰不受热融化以及冻土上限不因道路使用而升高；设置防水层阻止下方膨胀土地基较大的湿度变化。

上述钢板路面结构的施工方法，其包括如下步骤：

（1）按照常规技术规范进行土基施工，接着在土基上根据土基的类型铺设隔温材料或防水材料作为功能层，然后在功能层上进行换填土层施工，具体是在路基范围内用稳定性好的土、石回填并压实或夯实，如有需要，同时进行路堤的施工；

（2）在换填土层或路堤上进行钢板面层施工，具体是先预制若干块钢板结构，接着将若干个吊装件分别等数量等距离置于钢板结构的两侧，然后将吊装件安插于由钢板结构的顶板、底板和两块肋板围成的矩形孔内，再用吊装绳索连接吊装件的吊装耳孔，将钢板结构吊装至路面设计位置与相邻的钢板结构进行拼接，将一个钢板结构的顶板的第二宽边端与另一个钢板结构的搭接板上下叠在一起，再将一个钢板结构的顶板的第二宽边端的螺纹孔Ⅱ与另一个钢板结构的搭接板的螺纹孔Ⅰ对齐，将螺栓自上而下拧入螺纹孔Ⅱ和螺纹孔Ⅰ，并且螺栓的上端完全嵌入螺纹孔Ⅱ上方的凹槽内，接着将吊装件取出用于后续钢板结构的吊装拼接直至完成整个钢板面层的铺设；

（3）在铺设好的钢板面层两侧按照常规技术规范进行路肩和排水设施的施工。

本技术方案与现有技术相比较具有以下有益效果：

1.本发明提出一种钢板路面结构，在低路堤或无路堤的路面结构中使用，不仅能对地基的不均匀沉降和冻胀应力进行更大面积的分散，最大程度缓解下卧层模量不均匀对上部路面结构服役性能的不利影响；而且钢板面层的存在能够完全阻隔路基水分向上部结构迁移，由路面结构下渗的地表水也能够通过钢板面层横向排出路面结构，有效保障低路堤路面结构的水稳状况，由此看出，设置钢板面低路堤路面结构具有非常广阔的应用前景。

2.本发明利用钢板面层的高强度，保证了在特殊土地基的不均匀变形下任有较好的平整度与耐久性，整体结构层的设计确保特殊土地基的变形与强度均符合规范要求。

3.本发明的钢板面层采用预制的钢板结构进行拼装，提高了面层施工效率；吊装件根据吊装需求可灵活地安插于钢板结构的两侧，钢板结构间采用隐藏式的螺栓固定，保持螺栓不会突出顶板的表面，保障了钢板面层的平整度，并且易于拆卸安装，为道路使用阶段的养护与修复提供了便利。钢板路面结构在满足安全性与路面使用要求的情况下无需设置高填方路堤，降低了传统特殊土地基上道路结构的高度以及工程造价；预制拼装式的钢板面层优化了施工方案，缩短了施工期同时便于后期的养护修复；此外吊装件以及破损的钢板结构均可回收利用，避免传统焊接组装带来的不便与材料的浪费，符合绿色节能的理念。

附图说明

图1是本实施例1所述两块钢板结构之间拼接的示意图。

图2是本实施例1所述钢板路面结构的结构示意图。

图3是本实施例1所述钢板结构的结构示意图。

图4是本实施例1所述吊装件的结构示意图。

图5是本实施例1所述吊装件使用示意图。

图6是本实施例1中所述的钢板路面结构不同深度出温度日变化图，其中曲线1表示0～20cm深度，曲线2表示30cm深度，曲线3表示40cm深度，曲线4表示50cm深度。

附图标记：1-钢板面层，2-路肩，3-换填土层，4-功能层，5-土基，11-顶板，12-底板，13-肋板，14-螺纹孔Ⅱ，15-搭接板，16-螺栓，17-吊装件，18-吊装耳孔板，19-第一宽边端，20-第二宽边端，21-螺纹孔Ⅰ。

具体实施方式

以下通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。下列实施例中未注明的具体实验条件和方法，所采用的技术手段通常为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1：

如附图3所示，一种钢板结构，其包括底板12、顶板11、搭接板15、肋板13；所述底板12、顶板11、搭接板15和肋板13均是矩形钢材板件；所述底板12与顶板11的规格一致且相互平行，所述肋板13位于底板12和顶板11之间且分别与底板12和顶板11固定连接；所述搭接板15的一端位于顶板11的第一宽边端19的下方并且与顶板11固定连接，所述搭接板15的另一端伸出顶板11的第一宽边端19外且开有螺纹孔Ⅰ21；在沿顶板11的宽边方向等间距平行布设有若干块搭接板15；在所述顶板11的第二宽边端20上开有与搭接板15等数量的凹槽，所述凹槽的底面上开有贯通顶板11的螺纹孔Ⅱ14；当两个钢板构件拼接时，第一块顶板11的第二宽边端20放置在第二块顶板11的搭接板15上，第一块顶板11上的螺纹孔Ⅱ14与第二块顶板11的搭接板15上的螺纹孔Ⅰ21相重合且通过螺栓16固定连接；所述肋板13沿底板12的宽边方向垂直于底板12和顶板11，并且在沿底板12的长边方向等间距平行布设有若干块肋板13；所述底板12的长边长度为8000mm，宽边长度为路幅宽度，厚度为6mm；所述搭接板15的长边长度为250mm，宽边长度为200mm，厚度为100mm；所述肋板13的长边和宽边的长度为200mm，厚度为6mm，在沿底板12长边方向按照250mm的间距平行布设有若干块肋板13；所述钢板结构还包括若干个吊装件17，如附图4所示，所述吊装件17是立方体结构，所述吊装件17的一端安插于顶板11、底板12和两块肋板13围成的矩形孔内，所述吊装件17的另一端的上表面设有带吊装耳孔的吊装耳孔板18，所述吊装耳孔圆心位置高于顶板11的水平位置；所述顶板11、底板12、肋板13、搭接板15的任意两者之间均采用焊接方式固定连接。

如附图2所示，一种钢板路面结构，其包括自上而下布设的厚度为20cm的钢板面层1、厚度为30cm的换填土层3、土基5；所述钢板面层1是由若干个如本实施例所述的钢板结构拼接而成的；所述钢板面层1的两侧还布设有路肩2；所述钢板面层1和换填土层3之间还布设有厚度为200cm的路堤；所述换填土层3和土基5之间还布设有厚度为10cm的功能层4，所述功能层4内水平铺设有隔温材料。

本实施例所述钢板路面结构的施工方法，其包括如下步骤：

（1）按照常规技术规范进行土基5施工，接着在土基5上根据土基5的类型铺设隔温材料或防水材料作为功能层4，然后在功能层4上进行换填土层3施工，具体是在路基范围内用稳定性好的土、石回填并压实或夯实，同时进行路堤的施工；

（2）在路堤上进行钢板面层1施工，具体是先预制若干块钢板结构，接着将若干个吊装件17分别等数量等距离置于钢板结构的两侧，然后如附图5所示，将吊装件17安插于由钢板结构的顶板11、底板12和两块肋板13围成的矩形孔内，再用吊装绳索连接吊装件17的吊装耳孔，将钢板结构吊装至路面设计位置与相邻的钢板结构进行拼接，如图1所示，将一个钢板结构的顶板11的第二宽边端20与另一个钢板结构的搭接板15上下叠在一起，再将一个钢板结构的顶板11的第二宽边端20的螺纹孔Ⅱ14与另一个钢板结构的搭接板15的螺纹孔Ⅰ21对齐，将螺栓16自上而下拧入螺纹孔Ⅱ14和螺纹孔Ⅰ21，并且螺栓16的上端完全嵌入螺纹孔Ⅱ14上方的凹槽内，接着将吊装件17取出用于后续钢板结构的吊装拼接直至完成整个钢板面层1的铺设；

（3）在铺设好的钢板面层1两侧按照常规技术规范进行路肩2和排水设施的施工。

按照本实施例所述方法在冻土地区修筑钢板路面，交通荷载采用标准轴载BZZ-100，环境参数选用青海玉树地区日温度及辐射数据，所使用的主要材料热工参数如表1所示；通过有限元计算路面的温度场分布特点，钢板路面结构温度场分布图如图6所示，距土基顶面的温度场影响深度为44cm，高温区处于换填层内，隔温层下4cm不受表明温度辐射影响。钢板路面结构通过面层钢板结构及浅层换填稳定土分散荷载应力，降低交通荷载对土基顶面产生的压应变；通过土基内隔温层实现多年冻土产生冻胀融沉病害，保障冻土地区路面结构的稳定性。

表1 钢板路面材料热工参数

实施例2：

一种钢板结构，其包括底板12、顶板11、搭接板15、肋板13；所述底板12、顶板11、搭接板15和肋板13均是矩形钢材板件；所述底板12与顶板11的规格一致且相互平行，所述肋板13位于底板12和顶板11之间且分别与底板12和顶板11固定连接；所述搭接板15的一端位于顶板11的第一宽边端19的下方并且与顶板11固定连接，所述搭接板15的另一端伸出顶板11的第一宽边端19外且开有螺纹孔Ⅰ21；在沿顶板11的宽边方向等间距平行布设有若干块搭接板15；在所述顶板11的第二宽边端20上开有与搭接板15等数量的凹槽，所述凹槽的底面上开有贯通顶板11的螺纹孔Ⅱ14；当两个钢板构件拼接时，第一块顶板11的第二宽边端20放置在第二块顶板11的搭接板15上，第一块顶板11上的螺纹孔Ⅱ14与第二块顶板11的搭接板15上的螺纹孔Ⅰ21相重合且通过螺栓16固定连接；所述肋板13沿底板12的宽边方向垂直于底板12和顶板11，并且在沿底板12的长边方向等间距平行布设有若干块肋板13；所述底板12的长边长度为5000mm，宽边长度为3500mm，厚度为4mm；所述搭接板15的长边长度为250mm，宽边长度为150mm，厚度为100mm；所述肋板13的长边和宽边的长度为200mm，厚度为6mm，在沿底板12长边方向按照250mm的间距平行布设有若干块肋板13；所述钢板结构还包括若干个吊装件17，所述吊装件17是立方体结构，所述吊装件17的一端安插于顶板11、底板12和两块肋板13围成的矩形孔内，所述吊装件17的另一端的上表面设有带吊装耳孔的吊装耳孔板18，所述吊装耳孔圆心位置高于顶板11的水平位置；所述顶板11、底板12、肋板13、搭接板15的任意两者之间均采用焊接方式固定连接。

一种钢板路面结构，其包括自上而下布设的厚度为20cm的钢板面层1、厚度为30cm的换填土层3、土基5；所述钢板面层1是由若干个如本实施例所述的钢板结构拼接而成的；所述钢板面层1的两侧还布设有路肩2；所述钢板面层1和换填土层3之间还布设有厚度为150cm的路堤；所述土基5按照常规方法进行土基处治。

本实施例所述钢板路面结构的施工方法，其包括如下步骤：

（1）按照常规技术规范进行土基5施工，然后在土基5上进行换填土层3施工，具体是在路基范围内用稳定性好的土、石回填并压实或夯实，同时进行路堤的施工；

（2）在路堤上进行钢板面层1施工，具体是先预制若干块钢板结构，接着将若干个吊装件17分别等数量等距离置于钢板结构的两侧，然后将吊装件17安插于由钢板结构的顶板11、底板12和两块肋板13围成的矩形孔内，再用吊装绳索连接吊装件17的吊装耳孔，将钢板结构吊装至路面设计位置与相邻的钢板结构进行拼接，将一个钢板结构的顶板11的第二宽边端20与另一个钢板结构的搭接板15上下叠在一起，再将一个钢板结构的顶板11的第二宽边端20的螺纹孔Ⅱ14与另一个钢板结构的搭接板15的螺纹孔Ⅰ21对齐，将螺栓16自上而下拧入螺纹孔Ⅱ14和螺纹孔Ⅰ21，并且螺栓16的上端完全嵌入螺纹孔Ⅱ14上方的凹槽内，接着将吊装件17取出用于后续钢板结构的吊装拼接直至完成整个钢板面层1的铺设；

（3）在铺设好的钢板面层1两侧按照常规技术规范进行路肩2和排水设施的施工。

按照本实施例所述方法在软土地区修筑钢板路面，由于软土在荷载作用下变形大且不均匀，结构设计应以结构变形为重要指标，交通荷载采用标准轴载BZZ-100，钢板路面结构通过面层钢板结构及浅层换填稳定土分散荷载应力，降低交通荷载对土基顶面产生的压应变；通过土基处治提高土体的强度，保障软土地区路面结构的承载力。

实施例3：

一种钢板结构，其包括底板12、顶板11、搭接板15、肋板13；所述底板12、顶板11、搭接板15和肋板13均是矩形钢材板件；所述底板12与顶板11的规格一致且相互平行，所述肋板13位于底板12和顶板11之间且分别与底板12和顶板11固定连接；所述搭接板15的一端位于顶板11的第一宽边端19的下方并且与顶板11固定连接，所述搭接板15的另一端伸出顶板11的第一宽边端19外且开有螺纹孔Ⅰ21；在沿顶板11的宽边方向等间距平行布设有若干块搭接板15；在所述顶板11的第二宽边端20上开有与搭接板15等数量的凹槽，所述凹槽的底面上开有贯通顶板11的螺纹孔Ⅱ14；当两个钢板构件拼接时，第一块顶板11的第二宽边端20放置在第二块顶板11的搭接板15上，第一块顶板11上的螺纹孔Ⅱ14与第二块顶板11的搭接板15上的螺纹孔Ⅰ21相重合且通过螺栓16固定连接；所述肋板13沿底板12的宽边方向垂直于底板12和顶板11，并且在沿底板12的长边方向等间距平行布设有若干块肋板13；所述底板12的长边长度为10000mm，宽边长度为5000mm，厚度为10mm；所述搭接板15的长边长度为250mm，宽边长度为250mm，厚度为100mm；所述肋板13的长边和宽边的长度为200mm，厚度为6mm，在沿底板12长边方向按照250mm的间距平行布设有若干块肋板13；所述钢板结构还包括若干个吊装件17，所述吊装件17是立方体结构，所述吊装件17的一端安插于顶板11、底板12和两块肋板13围成的矩形孔内，所述吊装件17的另一端的上表面设有带吊装耳孔的吊装耳孔板18，所述吊装耳孔圆心位置高于顶板11的水平位置；所述顶板11、底板12、肋板13、搭接板15的任意两者之间均采用焊接方式固定连接。

一种钢板路面结构，其包括自上而下布设的厚度为20cm的钢板面层1、厚度为30cm的换填土层3、土基5；所述钢板面层1是由若干个如本实施例所述的钢板结构拼接而成的；所述钢板面层1的两侧还布设有路肩2；所述换填土层3和土基5之间还布设有厚度为10cm的功能层4，所述功能层4内水平铺设有防水材料。

本实施例所述钢板路面结构的施工方法，其包括如下步骤：

（1）按照常规技术规范进行土基5施工，接着在土基5上根据土基5的类型铺设防水材料作为功能层4，然后在功能层4上进行换填土层3施工，具体是在路基范围内用稳定性好的土、石回填并压实或夯实；

（2）在换填土层3上进行钢板面层1施工，具体是先预制若干块钢板结构，接着将若干个吊装件17分别等数量等距离置于钢板结构的两侧，然后将吊装件17安插于由钢板结构的顶板11、底板12和两块肋板13围成的矩形孔内，再用吊装绳索连接吊装件17的吊装耳孔，将钢板结构吊装至路面设计位置与相邻的钢板结构进行拼接，将一个钢板结构的顶板11的第二宽边端20与另一个钢板结构的搭接板15上下叠在一起，再将一个钢板结构的顶板11的第二宽边端20的螺纹孔Ⅱ14与另一个钢板结构的搭接板15的螺纹孔Ⅰ21对齐，将螺栓16自上而下拧入螺纹孔Ⅱ14和螺纹孔Ⅰ21，并且螺栓16的上端完全嵌入螺纹孔Ⅱ14上方的凹槽内，接着将吊装件17取出用于后续钢板结构的吊装拼接直至完成整个钢板面层1的铺设；

（3）在铺设好的钢板面层1两侧按照常规技术规范进行路肩2和排水设施的施工。

按照本实施例所述方法膨胀土地区修筑钢板路面，由于膨胀土体积会因内部湿度的变化产生巨大的体积变形，结构设计应以湿度影响为重要指标，交通荷载采用标准轴载BZZ-100，钢板路面结构通过面层钢板结构及浅层换填稳定土分散荷载应力，降低交通荷载对土基顶面产生的压应变；通过土基内防水层实现土体内部湿度无大幅变化，保障膨胀土地区路面结构的体积稳定性。

实验例：

设计5种不同的钢板面层结构方案，然后通过有限元软件计算在标准轴载BZZ-100作用下各结构方案的最大应力、应变及竖向位移，并与等效厚度的单层钢板受力性能作比较，5种设计方案以及其分析结果如表2所示。

表2 钢板夹层结构力学分析计算结果

序号	类型	竖向位移(mm）	最大剪应力（Mpa）	最大主应力（Mpa）	最大剪应变E<sub>12</sub>	最大主应变E<sub>max</sub>
							1	单层板	1.545	0.01905	0.04726	2.38E-07	1.85E-07
2	双层板+钢管	10.23	20.85	36.22	2.61E-04	1.69E-04
							3	双层板+横隔肋板	0.3172	7.471	72.29	9.34E-05	4.29E-04
4	双层板+网格肋板	0.3728	5.705	49.41	7.13E-05	2.08E-04
							5	双层板+蜂巢肋板	0.4192	6.757	107.9	8.45E-05	4.68E-04

根据以上数据分析，各方案的应力应变水平均远小于钢材的受力极限，方案比选的关键指标为结构在标准轴载下的竖向位移，本发明所选用的双层板加横隔肋板的结构为最优方案，其结构内部降低了25%最大竖向变形，主要受力构件为横隔肋板，应力最大值位于肋板中部，根据不同的交通情况调整横隔肋板的厚度即可满足设计强度的要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种钢板结构，其特征在于：包括底板（12）、顶板（11）、搭接板（15）和肋板（13）；所述底板（12）、顶板（11）、搭接板（15）和肋板（13）均是矩形钢材板件；所述底板（12）与顶板（11）的规格一致且相互平行；所述肋板（13）位于底板（12）和顶板（11）之间且分别与底板（12）、顶板（11）固定连接；所述搭接板（15）的一端位于顶板（11）的第一宽边端（19）的下方并且与顶板（11）固定连接，所述搭接板（15）的另一端伸出顶板（11）的第一宽边端（19）外且开有螺纹孔Ⅰ（21）；在沿顶板（11）的宽边方向等间距平行布设有若干块搭接板（15）；在所述顶板（11）的第二宽边端（20）上开有与搭接板（15）等数量的凹槽，所述凹槽的底面上开有贯通顶板（11）的螺纹孔Ⅱ（14）；当两个钢板构件拼接时，第一块顶板的第二宽边端（20）放置在第二块顶板的搭接板（15）上，第一块顶板上的螺纹孔Ⅱ（14）与第二块顶板的搭接板（15）上的螺纹孔Ⅰ（21）相重合且通过螺栓（16）固定连接。

2.根据权利要求1所述钢板结构，其特征在于：所述肋板（13）沿底板（12）的宽边方向垂直于底板（12）和顶板（11），并且在沿底板（12）的长边方向等间距平行布设有若干块肋板（13）。

3.根据权利要求2所述钢板结构，其特征在于：所述底板（12）的长边长度为5000mm～10000mm，宽边长度为3500～5000mm，厚度为4～10mm；所述搭接板（15）的长边长度为250mm，宽边长度为150～250mm，厚度为100mm。

4.根据权利要求2或3所述钢板结构，其特征在于：所述肋板（13）的长边和宽边的长度为200mm，厚度为6mm，在沿底板（12）长边方向按照250mm的间距平行布设有若干块肋板（13）。

5.根据权利要求4所述钢板结构，其特征在于：所述钢板结构还包括若干个吊装件（17），所述吊装件（17）是立方体结构，所述吊装件（17）的一端安插于顶板（11）、底板（12）和两块肋板（13）围成的矩形孔内，所述吊装件（17）的另一端的上表面设有带吊装耳孔的吊装耳孔板（18），所述吊装耳孔圆心位置高于顶板（11）的水平位置。

6.根据权利要求1、2或3所述钢板结构，其特征在于：所述顶板（11）、底板（12）、肋板（13）、搭接板（15）的任意两者之间均采用焊接方式固定连接。

7.一种钢板路面结构，其特征在于：包括自上而下布设的钢板面层（1）、换填土层（3）、土基（5）；所述钢板面层（1）是由若干个如权利要求1～6任一所述的钢板结构拼接而成的。

8.根据权利要求7所述钢板路面结构，其特征在于：所述钢板面层（1）的两侧还布设有路肩（2）。

9.根据权利要求8所述钢板路面结构，其特征在于：所述钢板面层（1）和换填土层（3）之间还布设有路堤，所述路堤高度小于1000mm；所述换填土层（3）和土基（5）之间还布设有功能层（4），所述功能层（4）内水平铺设有隔温材料或是防水材料。

10.一种如权利要求7～9任一所述钢板路面结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）按照常规技术规范进行土基（5）施工，接着在土基（5）上根据土基（5）的类型铺设隔温材料或防水材料作为功能层（4），然后在功能层（4）上进行换填土层（3）施工，具体是在路基范围内用稳定性好的土、石回填并压实或夯实，如有需要，同时进行路堤的施工；

（2）在换填土层（3）或路堤上进行钢板面层（1）施工，具体是先预制若干块钢板结构，接着将若干个吊装件（17）分别等数量等距离置于钢板结构的两侧，然后将吊装件（17）安插于由钢板结构的顶板（11）、底板（12）和两块肋板（13）围成的矩形孔内，再用吊装绳索连接吊装件（17）的吊装耳孔，将钢板结构吊装至路面设计位置与相邻的钢板结构进行拼接，将一个钢板结构的顶板（11）的第二宽边端（20）与另一个钢板结构的搭接板（15）上下叠在一起，再将一个钢板结构的顶板（11）的第二宽边端（20）的螺纹孔Ⅱ（14）与另一个钢板结构的搭接板（15）的螺纹孔Ⅰ（21）对齐，将螺栓（16）自上而下拧入螺纹孔Ⅱ（14）和螺纹孔Ⅰ（21），并且螺栓（16）的上端完全嵌入螺纹孔Ⅱ（14）上方的凹槽内，接着将吊装件（17）取出用于后续钢板结构的吊装拼接直至完成整个钢板面层（1）的铺设；

（3）在铺设好的钢板面层（1）两侧按照常规技术规范进行路肩（2）和排水设施的施工。

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