CN111236067A

CN111236067A - 一种预制拼装钢桥面铺装结构及其实施方法

Info

Publication number: CN111236067A
Application number: CN202010124290.6A
Authority: CN
Inventors: 王文炜; 李霞; 惠迎新; 周畅; 薛彦杰; 郑宇宙; 黄辉; 田俊; 李杉; 尹世平
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2020-06-05
Anticipated expiration: 2040-02-27
Also published as: CN111236067B

Abstract

本发明公开了一种预制拼装钢桥面铺装结构及其实施方法，该预制拼装铺装结构中包括钢面板、定位型钢、预制ECC面板、FRP格栅、抗剪连接件、抗剪栓钉、现浇ECC段及磨耗层。四块预制ECC面板相邻的角部内设置抗剪栓钉。预制ECC面板边缘设置抗剪连接件，相邻两块预制ECC面板中间设置现浇ECC段。预制ECC面板内部配置纵向钢筋和横向钢筋。FRP格栅设置在预制ECC面板上部的磨耗层中。本发明可用于中、大跨径钢桥的桥面铺装，采用预制拼装的施工方法，可以快速完成钢桥面的铺装施工。使用ECC材料代替传统的沥青材料，可以提高铺装层的刚度，有效缓解钢面板的疲劳开裂和铺装层破损。抗剪连接件的设立，可以解决铺装层与钢面板在各种荷载作用下发生的界面滑移问题。

Description

一种预制拼装钢桥面铺装结构及其实施方法

技术领域

本发明涉及桥梁结构技术领域，具体涉及一种预制拼装钢桥面铺装结构及其实施方法。

背景技术

目前在建和已建成的钢结构桥梁桥面板，大多采用正交异性钢桥面板。钢桥面铺装是在正交异性钢桥面板上铺设一层多功能的保护层结构，主要功能是保护钢板不受车辆轮胎直接磨损和雨水的直接侵蚀并与钢板共同承受车辆、温度及风荷载等引起的应力与变形，是桥梁行车道系的重要组成部分。钢桥面铺装状况直接影响到行车的安全性、舒适性和桥梁耐久性。

由于正交异性钢桥面板的柔度大，在荷载作用下的变形、位移和振动都将使铺装层受力复杂，位于各纵向加劲肋、横肋(横隔板)与桥面板焊接处出现明显的应力集中，导致铺装层局部受力更加复杂。同时钢材导热系数远大于混凝土，受温度变化的影响大，对层间结合要求高。正交异性钢桥面铺装技术问题在国内外一直未得到很好的解决。我国部分新建的正交异性钢桥，在通车后不久，桥面铺装就出现车辙、滑移、推挤等破坏现象。桥面铺装一旦发生破坏将直接影响到整个路网交通的正常运行，且维修困难。

综上所述，提出一种方便可靠的预制拼装钢桥面铺装结构是有必要的。采用预制拼装的施工方法，可以快速完成钢桥面的铺装工作。使用ECC材料代替传统的沥青材料，可以提高铺装层的刚度，有效缓解钢面板的疲劳开裂问题和铺装层破损问题。此外，设置抗剪连接件可以有效缓解铺装层与钢面板在各种荷载作用下发生的界面滑移问题。本发明专利对于新型材料应用于钢桥面铺装结构的推广具有重要意义。

发明内容

技术问题：本发明目的是提供一种预制拼装钢桥面铺装结构及其实施方法，采用预制拼装的施工方法，可以快速完成钢桥面的铺装工作。其中使用ECC材料代替传统的沥青材料，可以提高铺装层的刚度，有效缓解钢面板的疲劳开裂问题和铺装层破损问题；设置抗剪连接件可以有效缓解铺装层与钢面板在各种荷载作用下发生的界面滑移问题。

技术方案：

本发明提供一种预制拼装钢桥面铺装结构，包括钢面板、焊接于钢面板上的定位型钢、抗剪连接件以及抗剪栓钉，预制ECC桥面板、FRP格栅、现浇ECC段和磨耗层。

其中所述预制ECC桥面板的顶部从下到上依次设有FRP格栅和磨耗层；

本发明的进一步改进在于：所述预制ECC桥面板平面几何形状为矩形，四角开有“L”型槽口，用于通过预制ECC桥面板中纵向钢筋和横向钢筋。相连的四块预制ECC桥面板 “L”型槽口共同形成“口”型槽口，用于设置抗剪栓钉。

沿着预制ECC桥面板四周边长方向设置有抗剪连接件；相邻两块预制ECC桥面板的之间设置有现浇ECC段。

本发明的进一步改进在于：所述钢板上焊接有定位型钢，定位型钢采用角钢或“L”形钢，上部设置“凹”型开孔，用于通过预制ECC桥面板中纵向钢筋和横向钢筋；所述定位型钢四个为一组，分别位于预制ECC桥面板的四个角的“L” 型槽口处，用来确定预制ECC桥面板在钢面板上的位置。

本发明的进一步改进在于：所述抗剪连接件高度等于预制ECC桥面板的厚度，且设有锯齿状开孔，开孔深度大于预制ECC桥面板中纵向钢筋和横向钢筋直径的两倍，用于穿过ECC桥面板中纵向钢筋和横向钢筋。

本发明的进一步改进在于：所述预制ECC板为高性能纤维增强水泥基复合材料所制，内含纵向钢筋和横向钢筋组成的钢筋网片，纵向钢筋和横向钢筋伸出预制ECC桥面板的四周，伸出的长度等于现浇ECC段宽度的一半。

一种预制拼装钢桥面铺装结构的实施方法，包括如下实施步骤：

1）在按照规划好的尺寸在工厂预制带有 “L”型槽口的预制ECC桥面板、定位型钢和抗剪连接件。预制ECC桥面板内设置有由纵向钢筋与横向钢筋组成的钢筋网，定位型钢采用角钢或“L”形钢，抗剪连接件由普通钢板经切割制成；

2）在钢面板上焊接定位型钢，定位型钢每四个为一组，位置对应于预制ECC桥面板四角的“L”型槽口处；

3）在钢面板上焊接抗剪连接件，位置位于两块预制ECC板的正中间处，纵向与横向抗剪连接件呈十字交叉分布。

4）将预制好的预制ECC桥面板吊装到四个定位型钢的内部，伸出预制ECC桥面板的纵向钢筋和横向钢筋，并穿过定位型钢上部的“凹”型开孔；

5）相互靠近的四块预制ECC桥面板的“L”型槽口形成“口”型槽口在“口”型槽口中设置抗剪栓钉；

6）相邻两块预制ECC桥面板之间形成现浇ECC段，现场浇筑现浇段ECC中的ECC，浇筑厚度与预制ECC面板等厚度，放置FRP格栅，铺装磨耗层，形成预制拼装钢桥面铺装结构。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、预制程度高；钢桥面铺装结构使用预制ECC桥面板，在现场进行吊装拼装施工，施工速度快，施工效率高，减小了现场施工时间与难度。同时，使用ECC材料替代传统的沥青铺装材料，增大了铺装层的刚度，减缓了铺装层开裂和钢面板的疲劳破坏。

2、连接可靠；通过抗剪连接件的设置，增大了ECC层与钢面板的界面连接的可靠度，有效缓解了铺装层与钢面板在各种荷载作用下发生的界面滑移问题。

3、焊接工作量少；抗剪连接件集中设置，减小了焊接工作量，避免在钢面板上引入过多的焊接残余应力，增大了钢面板的疲劳寿命。抗剪连接件与其周围的现浇段ECC组合在一起，避免了抗剪连接件过早破坏。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1是一种预制拼装钢桥面铺装结构整体示意图。

图2是定位型钢与抗剪连接件布置示意图。

图3是预制ECC板示意图。

附图标记：1-钢面板、2-定位型钢、3-预制ECC面板、4- FRP格栅、5-抗剪连接件、6-栓钉、7-现浇ECC段、8-磨耗层、9-纵向钢筋、10-横向钢筋，21-定位型钢上凹型开孔，51-抗剪连接件上开孔，31-“L”型槽口，32-“口”型槽口。

具体实施例

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：

如图1所示，本实施例的一种预制拼装钢桥面铺装结构，包括钢面板1、焊接于钢面板1上的定位型钢2、抗剪连接件5以及抗剪栓钉6，预制ECC面板3、FRP格栅4、现浇ECC段7、磨耗层8。

在中、大跨径钢桥的钢面板上进行喷砂除锈和喷涂防腐漆等预处理，并根据桥面板的横向宽度与纵向长度对预制ECC板的尺寸以及定位型钢的焊接位置进行合理的规划，要说明的是，对于中、大跨径钢桥，桥梁纵向长度要远大于桥面的宽度，图1为了能清晰显示铺装结构细节部分，限制了纵向长度，实际施工中可根据桥梁长度和吊装能力酌情考虑预制ECC板尺寸。

如图2所示，钢板1上焊接有定位型钢2，定位型钢2采用角钢或“L”形钢，上部设置“凹”型开孔21，用于通过预制ECC桥面板3中纵向钢筋9和横向钢筋10。

所述定位型钢2四个为一组，分别位于预制ECC桥面板3的四个角的“L” 型槽口31处，用来确定预制ECC桥面板3在钢面板1上的位置。定位型钢高度与预制ECC板厚度相等或略低于预制ECC板的厚度，定位型钢上具体“凹”型开孔21的开孔数量和位置应该根据伸出预制ECC板的纵、横筋来确定，开孔大小需确保纵、横筋能顺利放入孔内。

钢面板1上焊接有抗剪连接件5，其位置位于两块相邻的预制ECC板3中间位置处，在钢面板的纵向与横向上均焊接有抗剪连接件，纵向与横向抗剪连接件呈十字交叉分布。

抗剪连接件5可由普通钢板经切割得来，其厚度一般为10~30mm，其高度等于预制ECC板3的厚度，其长度等于预制ECC板3的边长加上现浇段ECC的宽度。

抗剪连接件5的上部设有开孔51，呈锯齿状，开孔深度大于纵、横钢筋9、10直径的两倍，开孔数量应该根据伸出预制ECC板的纵、横筋来确定，需确保预制ECC板可以准确、顺利的放置在钢面板上。

如图3所示，预制ECC桥面板3平面几何形状为矩形，四角开有“L”型槽口31，用于通过预制ECC桥面板3中纵向钢筋9和横向钢筋10。相连的四块预制ECC桥面板3的“L”型槽口31共同形成“口”型槽口32，用于设置抗剪栓钉6。沿着预制ECC桥面板3四周边长方向设置有抗剪连接件5。相邻两块预制ECC桥面板3之间设置有现浇ECC段7。

预制ECC板为高性能纤维增强水泥基复合材料所制，内含纵向钢筋9和横向钢筋10组成的钢筋网片，纵向钢筋9和横向钢筋10伸出预制ECC桥面板3的四周，伸出的长度等于现浇ECC段7宽度的一半，安装时穿过抗剪连接件5上的开孔处。

将预制好的ECC面板3安装在钢面板1上，在ECC面板上放置FRP格栅4，FRP格栅可以为CFRP或GFRP或BFRP等材料，覆盖住所有预制和现浇的ECC，增加ECC层与磨耗层之间的界面黏结性，现场进行现浇段ECC的浇筑，浇筑厚度与预制ECC面板等厚度。在整个ECC层，包括预制ECC板和现浇ECC段的上表面铺设FRP格栅4，再现场浇筑磨耗层8，磨耗层8覆盖住所有的FRP格栅4，即形成了复合钢桥面ECC铺装。

图3中为显示清晰明了，易于观看，并未布置过多的纵、横向钢筋，实际应用中，应根据预制ECC板的设计要求布置钢筋网，考虑到预制ECC板的厚度，钢筋直径宜取20mm以下。

上述实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围，即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种预制拼装钢桥面铺装结构，其特征在于：包括钢面板(1)、焊接于钢面板（1）上的定位型钢（2）、抗剪连接件（5）、抗剪栓钉（6），预制ECC桥面板（3）、FRP格栅（4）、现浇ECC段（7）及磨耗层（8）；预制ECC桥面板（3）的顶部从下到上依次设有FRP格栅（4）和磨耗层（8）；所述预制ECC桥面板（3）的平面几何形状为矩形，四角开有“L”型槽口（31），用于通过预制ECC桥面板（3）中的纵向钢筋（9）和横向钢筋（10）；相连的四块预制ECC桥面板（3）的“L”型槽口（31）共同形成“口”型槽口（32），用于设置抗剪栓钉（6）；沿着预制ECC桥面板（3）四周边长方向设置有抗剪连接件（5）；相邻两块预制ECC桥面板（3）的之间设置有现浇ECC段（7）。

2.根据权利要求1所述的一种预制拼装钢桥面铺装结构，其特征在于：所述定位型钢（2）采用角钢或“L”形钢，上部设置“凹”型开孔（21），用于通过预制ECC桥面板（3）中纵向钢筋（9）和横向钢筋（10）；所述定位型钢（2）四个为一组，分别位于预制ECC桥面板（3）的四个角的“L” 型槽口处，用来确定预制ECC桥面板（3）在钢面板（1）上的位置。

3.根据权利要求1所述的一种预制拼装钢桥面铺装结构，其特征在于：所述抗剪连接件（5）高度等于预制ECC桥面板（3）的厚度，且设有锯齿状开孔（51），开孔深度大于预制ECC桥面板（3）中纵向钢筋（9）和横向钢筋（10）直径的两倍，用于穿过ECC桥面板（3）中纵向钢筋（9）和横向钢筋（10）。

4.根据权利要求1所述的一种预制拼装钢桥面铺装结构，其特征在于：所述预制ECC板（3）为高性能纤维增强水泥基复合材料所制，内含纵向钢筋（9）和横向钢筋（10）组成的钢筋网，纵向钢筋（9）和横向钢筋（10）伸出预制ECC桥面板（3）的四周，伸出的长度等于现浇ECC段（7）宽度的一半。

5.根据权利要求1所述的一种预制拼装钢桥面铺装结构的实施方法，其特征在于，包括如下实施步骤：

1）在按照规划好的尺寸在工厂预制带有 “L”型槽口（31）的预制ECC桥面板（3）、定位型钢（2）和抗剪连接件（5）；预制ECC桥面板（3）内设置有由纵向钢筋（9）与横向钢筋（10）组成的钢筋网，定位型钢（2）采用角钢或“L”形钢，抗剪连接件（5）由普通钢板经切割制成；

2）在钢面板（1）上焊接定位型钢（2），定位型钢（2）每四个为一组，位置对应于预制ECC桥面板（3）四角的“L”型槽口（31）处；

3）在钢面板（1）上焊接抗剪连接件（5），位置位于两块预制ECC板（3）的正中间处，纵向与横向抗剪连接件呈十字交叉分布；

4）将预制好的预制ECC桥面板（3）吊装到四个定位型钢（2）的内部，伸出预制ECC桥面板（3）的纵向钢筋（9）和横向钢筋（10），并穿过定位型钢（2）上部的“凹”型开孔（21）；

5）相互靠近的四块预制ECC桥面板（3）的“L”型槽口（31）形成“口”型槽口（32），在“口”型槽口（32）中设置抗剪栓钉（6）；

6）相邻两块预制ECC桥面板（3）之间形成现浇ECC段（7），现场浇筑现浇段ECC（7）中的ECC，浇筑厚度与预制ECC面板等厚度，放置FRP格栅（4），铺装磨耗层（8），形成预制拼装钢桥面铺装结构。