CN111877172A - 一种装配式uhpc钢混组合桥面板及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及桥梁施工技术领域,尤其涉及一种装配式UHPC钢混组合桥面板,包括:连续膜压成形的阶梯型钢板;预制的倒U型UHPC桥面板,设置在阶梯型钢板的上方,倒U型UHPC桥面板与阶梯型钢板的上表面通过高强螺栓相连接;并通过在倒U型UHPC桥面板之间浇筑C40混凝土,将整个钢混组合桥面板形成一个整体,并在其上方铺设沥青铺装层。本发明通过倒U型UHPC桥面板与阶梯型钢板相连接,可以增加桥面板的抗弯刚度,提高耐疲劳性能;倒U型UHPC桥面板通过工厂预制成型,构件质量容易保证,现场安装速度快;UHPC预制板与钢板通过高强螺栓连接,方便维护与更换。本发明还请求保护一种装配式UHPC钢混组合桥面板的施工方法。

Description

一种装配式UHPC钢混组合桥面板及其施工方法
技术领域
本发明涉及桥梁施工技术领域,尤其涉及一种装配式UHPC钢混组合桥面板及其施工方法。
背景技术
正交异性钢桥面板是用纵横向互相垂直的U肋连同桥面盖板所组成的共同承受车轮荷载的结构。目前国内传统的正交异性钢桥面板组合结构主要是将混凝土铺装层直接铺筑于正交异性钢板上,U肋与钢桥面板通常是采用焊接工艺完成。
然而现有技术中,在对U肋进行焊接时,通常会在焊缝位置产生例如夹杂、气孔、未熔合等各类缺陷;为了解决上述缺陷,常采用无损检测手段对可检测处的缺陷位置进行补强;
然而由于钢桥面板在长期的车辆载荷作用下,纵向U肋与钢桥面板的焊接部位在自身焊接缺陷即外力作用的共同影响下,极易形成疲劳裂缝,严重影响行车安全。并且,由于钢桥面板自身结构受力复杂,在长期荷载作用下会造成纵向U肋与桥面板、横向横隔板连接处出现应力集中现象,进一步增加了疲劳裂缝出现的风险。
鉴于上述问题的存在,本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识,积极加以研究创新,以期创设一种装配式UHPC钢混组合桥面板及其施工方法,使其更具有实用性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种装配式UHPC钢混组合桥面板及其施工方法,克服传统钢桥面板与U肋焊接位置存在的疲劳裂缝问题,并提高正交异性钢桥面板的结构强度。
为了达到上述目的,本发明所一方面提供了一种装配式UHPC钢混组合桥面板,包括:
阶梯型钢板,所述阶梯型钢板的横截面呈连续波状结构,且所述阶梯型钢板的波形方向朝向横桥向设置;
倒U型UHPC桥面板,设置在所述阶梯型钢板上方,且呈倒U型横跨所述阶梯型钢板的波谷设置,所述倒U型UHPC桥面板沿横桥向排列设置,且所述倒U型UHPC桥面板与所述阶梯型钢板的接触面上设置有上下连通的锚固孔;
高强螺栓,从所述阶梯型钢板底部穿过所述锚固孔,且凸出于所述倒U型UHPC桥面板的接触面设置;
混凝土制件,浇筑在两所述倒U型UHPC桥面板之间成型,且所述混凝土制件将所述高强螺栓的凸出部固定在所述混凝土制件内部,将所述阶梯型钢板、倒U型UHPC桥面板和高强螺栓形成一个整体。
沥青混凝土铺装层,铺设在所述倒U型UHPC桥面板的上侧设置;
其中,所述混凝土制件成型后的上表面与所述倒U型UHPC桥面板的上表面齐平设置。
进一步地,所述阶梯型钢板由钢板模压制备成型。
进一步地,所述阶梯型钢板具有顶板、底板和连接在二者之间的倾斜板;所述顶板与底板平行且二者之间的垂直距离固定设置,两相邻所述倾斜板沿与所述顶板或底板长度方向上的垂直中心面对称设置。
进一步地,所述锚固孔设置在所述顶板上,且沿所述顶板的长度方向设置有至少一列。
进一步地,所述倒U型UHPC桥面板由混凝土浇筑成型,且在安装时,两所述倒U型UHPC桥面板的边缘处预留一定间隙。
进一步地,所述倒U型UHPC桥面板包括支撑上壁、与所述支撑上壁的两侧连接的倾斜侧壁以及与两所述倾斜侧壁的外侧连接的支撑下壁,所述支撑下壁与所述支撑上壁平行设置,所述锚固孔设置在所述支撑下壁上。
进一步地,所述支撑下壁朝向所述支撑上壁的方向上具有U型钢筋,所述U型钢筋锚固于所述支撑底板内。
本发明另一方面还提供了上述装配式UHPC钢混组合桥面板的施工方法,包括以下步骤:
加工阶梯型钢板;
绑扎倒U型UHPC桥面板的钢筋、安装所需模板并进行倒U型UHPC桥面板的浇筑与养护;
翻转成型后的所述倒U型UHPC桥面板呈倒U型并置于存梁场地;
吊装加工好的所述阶梯型钢板和倒U型UHPC桥面板至现场指定位置处;
将所述倒U型UHPC桥面板吊装至所述阶梯型钢板的正上方,并将两者的锚固孔对中;
将高强螺栓从下至上穿过所述锚固孔,将所述阶梯型钢板和倒U型UHPC桥面板初步连接;
浇筑混凝土于所述阶梯型钢板和倒U型UHPC桥面板的连接位置处形成混凝土制件;
待所述混凝土制件的养生条件及强度达到标准时,铺设沥青混凝土铺装层。
本发明的有益效果为:本发明通过连续的阶梯型钢板的设置,与传统U型钢板相比,不仅强度高、耐久性好,而且具有较大的变形能力可承受高强度的车辆载荷作用;通过将传统的钢桥面板设置为倒U型,并且通过高强螺栓连接,与现有技术的焊接相比,从本质上解决了焊接疲劳裂缝的产生也减轻了钢桥面的自重;通过混凝土制件的浇筑,保证了阶梯型钢板、倒U型UHPC桥面板以及高强螺栓的充分粘结融合,增强了结构的整体性和强度。本发明通过倒U型UHPC桥面板与阶梯型钢板相连接,可以增加桥面板的抗弯刚度,提高耐疲劳性能;倒U型UHPC桥面板通过工厂预制成型,构件质量容易保证,现场安装速度快;UHPC预制板与钢板通过高强螺栓连接,方便维护与更换。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中装配式UHPC钢混组合桥面板的示意图;
图2为本发明实施例中阶梯型钢板的结构示意图;
图3为本发明实施例中倒U型UHPC桥面板的结构示意图;
图4为本发明实施例中装配式UHPC钢混组合桥面板的施工方法流程图;
图5为本发明实施例中倒U型UHPC桥面板模板浇筑时的结构示意图;
图6为本发明实施例中倒U型UHPC桥面板的放置结构示意图;
图7为本发明实施例中阶梯型钢板与倒U型UHPC桥面板的连接结构示意图。
附图标记:10、阶梯型钢板;11、顶板;12、底板;13、倾斜板;20、倒U型UHPC桥面板;21、支撑上壁;22、倾斜侧壁;23、支撑下壁;24、U型钢筋;30、锚固件;40、混凝土制件;50、沥青混凝土铺装层;60、锚固孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中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。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1至图3所示的装配式UHPC钢混组合桥面板,包括阶梯型钢板10、倒U型UHPC桥面板20、高强螺栓30、混凝土制件40和沥青混凝土铺装层50,其中:
阶梯型钢板10的横截面呈连续波状结构,且阶梯型钢板10的波形方向朝向横桥向设置;这里需要指出的是阶梯型钢板10为钢板压制成型,通过模压工艺可以一次预制多片,与现场焊接相比缩短了施工期限提高了施工效率,而且阶梯型钢板10的的耐久性好同时具有较大的变形能力,可承受高强度的车辆载荷作用。
倒U型UHPC桥面板20设置在阶梯型钢板10上方,且呈倒U型横跨阶梯型钢板10的波谷设置,倒U型UHPC桥面板20沿横桥向排列设置,且倒U型UHPC桥面板20与阶梯型钢板10的接触面上设置有上下连通的锚固孔60;如图2中所示,单个倒U型UHPC桥面板20在固定时开口朝下设置,且与阶梯型钢板10的波谷对应,通过这种设置,可以减轻倒U型UHPC桥面板20的重量。这里需要指出的是,UHPC指的是超高性能混凝土,其具有超高的耐久性和超高的力学性能,与现有技术中的钢桥面板相比不论是经济性还是结构强度都比钢桥面板要优异。
高强螺栓30从阶梯型钢板10底部穿过锚固孔60,且凸出于倒U型UHPC桥面板20的接触面设置;本发明实施例中,高强螺栓30选用的是高强度帽顶,能够保证倒U型UHPC桥面板20与阶梯型钢板10的高强度连接。这里的凸出于接触面指的是比倒U型UHPC桥面板20的支撑下壁23的上表面的高度要高,但不高于倒U型UHPC桥面板20的支撑上壁21的上表面。
混凝土制件40浇筑在两倒U型UHPC桥面板20之间成型,且混凝土制件40将高强螺栓30的凸出部固定在混凝土制件40内部;混凝土制件40同样采用超高性能混凝土,将阶梯型钢板10、倒U型UHPC桥面板20和高强螺栓30形成一个整体通过这种浇筑设置,不仅能够增强UHPC墙面板与阶梯型钢板10的连接强度,还可以提高相邻两倒U型UHPC桥面板20制件的整体密实度,从而增强结构的整体性能。混凝土材质为C40混凝土。
沥青混凝土铺装层50铺设在倒U型UHPC桥面板20的上侧设置;
其中,混凝土制件40成型后的上表面与倒U型UHPC桥面板20的上表面齐平设置。
在上述实施例中,通过连续的阶梯型钢板10的设置,与传统U型钢板相比,不仅强度高、耐久性好,而且具有较大的变形能力可承受高强度的车辆载荷作用;通过将传统的钢桥面板设置为倒U型,并且通过高强螺栓30连接,与现有技术的焊接相比,从本质上解决了焊接疲劳裂缝的产生也减轻了钢桥面的自重;通过混凝土制件40的浇筑,保证了阶梯型钢板10、倒U型UHPC桥面板20以及高强螺栓30的充分粘结融合,增强了结构的整体性和强度。
具体的,如图2所示,阶梯型钢板10具有顶板11、底板12和连接在二者之间的倾斜板13;顶板11与底板12平行且二者之间的垂直距离固定设置,两相邻倾斜板13沿与顶板11或底板12长度方向上的垂直中心面对称设置。锚固孔60设置在顶板11上,且沿顶板11的长度方向设置有至少一列。作为上述实施例的优选,锚固孔60设置有两列。在上述实施例中,顶板11和底板12均为平面结构,通过倾斜板13连接在一起,通过锚固孔60、高强螺栓30以及混凝土制件40的浇筑实现对阶梯型钢板10与倒U型UHPC桥面板20紧密连接,既提高了连接的强度又提高了结构的整体性,由于混凝土制件40的设置,也减少了倒U型UHPC桥面板20之间力的传递,提高了整体的抗变形性能。
如图1和图3中所示,倒U型UHPC桥面板20由混凝土浇筑成型,且在安装时,两倒U型UHPC桥面板20的边缘处预留一定间隙。相邻两倒U型UHPC桥面板20制件预留一定间隙一方面便于安装,另一方面也减少了由于热胀冷缩造成的整体变形。
具体的,请继续参照图3,倒U型UHPC桥面板20包括支撑上壁21、与支撑上壁21的两侧连接的倾斜侧壁22以及与两倾斜侧壁22的外侧连接的支撑下壁23,支撑下壁23与支撑上壁21平行设置,锚固孔60设置在支撑下壁23上。此外,支撑下壁23朝向支撑上壁21的方向上具有U型钢筋24,U型钢筋24锚固于支撑底板12内。U型钢筋24的作用在于进一步提高铆接的连接强度,提高倒U型UHPC桥面板20与混凝土制件40浇筑时的接触面积,从而提高共同受力的同步性。
本发明实施例还提供一种装配式UHPC钢混组合桥面板的施工方法,如图4至图7所示,包括以下步骤:
预制阶梯型钢板10;这里需要指出的是,在预制阶梯型钢板10时在顶板11上预留双排锚固孔60;
绑扎倒U型UHPC桥面板20的钢筋、安装所需模板并进行倒U型UHPC桥面板20的浇筑与养护;在浇筑前使用泡沫剂对模板两端进行封堵,保证浇筑时不漏浆;
翻转成型后的倒U型UHPC桥面板20呈倒U型并置于存梁场地;倒U型放置有利于对倒U型UHPC桥面板20的保护以及转运。
吊装预制好的阶梯型钢板10和倒U型UHPC桥面板20至现场指定位置处;
将倒U型UHPC桥面板20吊装至阶梯型钢板10的正上方,并将两者的锚固孔60对中;
将高强螺栓30从下至上穿过锚固孔60,将阶梯型钢板10和倒U型UHPC桥面板20初步连接;
浇筑混凝土于阶梯型钢板10和倒U型UHPC桥面板20的连接位置处形成混凝土制件40;在浇筑时注意振捣均匀、密实,保证阶梯型钢板10与倒U型UHPC桥面板20以及高强螺栓30和U型钢筋24充分粘接融合,增加结构整体性。
待混凝土制件40的养生条件及强度达到标准时,铺设沥青混凝土铺装层50。
本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种装配式UHPC钢混组合桥面板,其特征在于,包括:
阶梯型钢板,所述阶梯型钢板的横截面呈连续波状结构,且所述阶梯型钢板的波形方向朝向横桥向设置;
倒U型UHPC桥面板,设置在所述阶梯型钢板上方,且呈倒U型横跨所述阶梯型钢板的波谷设置,所述倒U型UHPC桥面板沿横桥向排列设置,且所述倒U型UHPC桥面板与所述阶梯型钢板的接触面上设置有上下连通的锚固孔;
高强螺栓,从所述阶梯型钢板底部穿过所述锚固孔,且凸出于所述倒U型UHPC桥面板的接触面设置;
混凝土制件,浇筑在两所述倒U型UHPC桥面板之间成型,且所述混凝土制件将所述高强螺栓的凸出部固定在所述混凝土制件内部,将所述阶梯型钢板、倒U型UHPC桥面板和高强螺栓形成一个整体;
沥青混凝土铺装层,铺设在所述倒U型UHPC桥面板及混凝土制件的上侧设置;
其中,所述混凝土制件成型后的上表面与所述倒U型UHPC桥面板的上表面齐平设置。
2.根据权利要求1所述的装配式UHPC钢混组合桥面板,其特征在于,所述阶梯型钢板由钢板模压制备成型。
3.根据权利要求2所述的装配式UHPC钢混组合桥面板,其特征在于,所述阶梯型钢板具有顶板、底板和连接在二者之间的倾斜板;所述顶板与底板平行且二者之间的垂直距离固定设置,两相邻所述倾斜板沿与所述顶板或底板长度方向上的垂直中心面对称设置。
4.根据权利要求3所述的装配式UHPC钢混组合桥面板,其特征在于,所述锚固孔设置在所述顶板上,且沿所述顶板的长度方向设置有至少一列。
5.根据权利要求1所述的装配式UHPC钢混组合桥面板,其特征在于,所述倒U型UHPC桥面板由混凝土浇筑成型,且在安装时,两所述倒U型UHPC桥面板的边缘处预留一定间隙。
6.根据权利要求5所述的装配式UHPC钢混组合桥面板,其特征在于,所述倒U型UHPC桥面板包括支撑上壁、与所述支撑上壁的两侧连接的倾斜侧壁以及与两所述倾斜侧壁的外侧连接的支撑下壁,所述支撑下壁与所述支撑上壁平行设置,所述锚固孔设置在所述支撑下壁上。
7.根据权利要求6所述的装配式UHPC钢混组合桥面板,其特征在于,所述支撑下壁朝向所述支撑上壁的方向上具有U型钢筋,所述U型钢筋锚固于所述支撑底板内。
8.一种如权利要求1至7任一项所述的装配式UHPC钢混组合桥面板的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
加工阶梯型钢板;
绑扎倒U型UHPC桥面板的钢筋、安装所需模板并进行倒U型UHPC桥面板的浇筑与养护;
翻转成型后的所述倒U型UHPC桥面板呈倒U型并置于存梁场地;
吊装加工好的所述阶梯型钢板和倒U型UHPC桥面板至现场指定位置处;
将所述倒U型UHPC桥面板吊装至所述阶梯型钢板的正上方,并将两者的锚固孔对中;
将锚固件从下至上穿过所述锚固孔,将所述阶梯型钢板和倒U型UHPC桥面板初步连接;
浇筑混凝土于所述阶梯型钢板和倒U型UHPC桥面板的连接位置处形成混凝土制件;
待所述混凝土制件的养生条件及强度达到标准时,铺设沥青混凝土铺装层。
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叶琨: "波形钢-混凝土组合桥面板栓钉抗剪连接件推出试验研究", 《合肥工业大学》 *

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CN113215982A (zh) * 2021-05-11 2021-08-06 中交第三公路工程局有限公司 一种uhpc组合桥的面板结构及组合方法

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