CN112982161A - 一种钢-混凝土组合桥面结构及桥梁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢‑混凝土组合桥面结构及桥梁，其包括：超高性能混凝土板；横梁，其沿横桥向布置，且位于所述超高性能混凝土板的下方，所述横梁通过剪力钉与所述超高性能混凝土板连接；钢肋，其沿纵桥向布置，所述钢肋穿设于所述横梁且与所述横梁交叉固定，同时，所述钢肋部分进入所述超高性能混凝土板。本发明涉及的一种钢‑混凝土组合桥面结构及桥梁，横梁和钢肋可以增强钢‑混凝土组合桥面结构整体的抗拉刚度和抗弯刚度，且采用超高性能混凝土材料，混凝土板的厚度可以设计的更薄，减轻钢‑混凝土组合桥面结构的整体重量；在钢‑混凝土组合桥面结构整体刚度得到提升的同时，也使得桥梁的整体强度、耐久性、安全性均得到提升。

Description

一种钢-混凝土组合桥面结构及桥梁

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，特别涉及一种钢-混凝土组合桥面结构及桥梁。

背景技术

目前，钢-混组合桥梁在我国城市立交桥梁及建筑结构中有着广泛的应用，是未来结构体系的主要发展方向之一。

相关技术中，钢-混凝土组合梁采用了较厚的混凝土桥面板，面板刚度大，焊接工作量少，桥面板疲劳病害不突出，且铺装层通常相比钢梁具有更长的使用寿命。但是由于钢-混凝土组合梁自重大，混凝土抗拉强度低，组合梁负弯矩区混凝土桥面板易开裂，对主梁刚度、耐久性、安全性均构成威胁。

因此，有必要设计一种新的钢-混凝土组合桥面结构及桥梁，以克服上述问题。

发明内容

本发明实施例提供一种钢-混凝土组合桥面结构及桥梁，以解决相关技术中钢-混凝土组合梁自重大，混凝土抗拉强度低，组合梁负弯矩区混凝土桥面板易开裂，对主梁刚度、耐久性、安全性均构成威胁的问题。

第一方面，提供了一种钢-混凝土组合桥面结构，其包括：超高性能混凝土板；横梁，其沿横桥向布置，且位于所述超高性能混凝土板的下方，所述横梁通过剪力钉与所述超高性能混凝土板连接；钢肋，其沿纵桥向布置，所述钢肋穿设于所述横梁且与所述横梁交叉固定，同时，所述钢肋部分进入所述超高性能混凝土板。

一些实施例中，所述钢肋包括第一竖板，所述第一竖板穿过所述横梁，且所述第一竖板的顶面高于所述横梁的顶面；所述第一竖板的顶部设有收容所述横梁的凹槽，所述凹槽的内壁与所述横梁之间具有间隙。

一些实施例中，所述横梁包括位于其顶部的横板，所述横板收容于所述凹槽内，且所述横板的上表面设有所述剪力钉。

一些实施例中，所述钢肋还包括固定于所述第一竖板底部的水平板；所述横梁设有供所述水平板穿过的开口，所述开口的内壁与所述水平板之间具有间隙。

一些实施例中，所述超高性能混凝土板内设有并排设置的上层钢筋网和下层钢筋网，所述上层钢筋网位于所述下层钢筋网的上方，且所述上层钢筋网包括横纵交错的第一横向钢筋和第一纵向钢筋，所述第一横向钢筋位于所述第一纵向钢筋的上方；所述下层钢筋网包括横纵交错的第二横向钢筋和第二纵向钢筋，所述第二横向钢筋位于所述第二纵向钢筋的下方。

一些实施例中，所述剪力钉顶面的高度超出所述下层钢筋网顶面的高度。

一些实施例中，所述钢肋顶部设有一排圆形开孔，所述第二横向钢筋穿过所述圆形开孔。

一些实施例中，所述圆形开孔的直径大于所述第二横向钢筋的直径。

一些实施例中，所述超高性能混凝土板的抗压强度大于或者等于100MPa，抗折强度大于或者等于20MPa；且所述超高性能混凝土板的表面铺设沥青层。

第二方面，提供了一种桥梁，其包括：上述的钢-混凝土组合桥面结构；以及固设于所述钢-混凝土组合桥面结构底部的钢梁。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种钢-混凝土组合桥面结构及桥梁，由于钢-混凝土组合桥面结构具有横纵交叉固定的横梁和钢肋，横梁通过剪力钉与超高性能混凝土板连接，且钢肋部分进入超高性能混凝土板中，因此，横梁和钢肋可以与超高性能混凝土板一同受力，增强钢-混凝土组合桥面结构整体的抗拉刚度和抗弯刚度，使结构不易变形或者变形较小，由于设置了横梁和钢肋，且超高性能混凝土板采用的是超高性能混凝土材料制备的，使得混凝土板的强度较好，超高性能混凝土板的厚度可以设计的更薄、更加轻盈，承载力也更高，减轻钢-混凝土组合桥面结构的整体重量；在钢-混凝土组合桥面结构整体刚度得到提升的同时，也使得桥梁的整体强度、耐久性、安全性均得到提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例提供的一种钢-混凝土组合桥面结构的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种钢-混凝土组合桥面结构的剖视示意图；

图3为图2中A-A的剖视示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种钢-混凝土组合桥面结构的剖视示意图；

图5为本发明实施例提供的一种桥梁的钢梁为工字形的剖视示意图；

图6为本发明实施例提供的一种桥梁的钢梁为槽形的剖视示意图；

图7为本发明实施例提供的一种桥梁的钢梁为桁架结构的剖视示意图。

图中：

100、钢-混凝土组合桥面结构；

1、超高性能混凝土板；

2、横梁；21、横板；22、第二竖板；221、开口；

3、剪力钉；

4、钢肋；41、第一竖板；411、凹槽；412、圆形开孔；42、水平板；

5、下层钢筋网；51、第二横向钢筋；52、第二纵向钢筋；

6、上层钢筋网；61、第一横向钢筋；62、第一纵向钢筋；

7、沥青层；

200、钢梁。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种钢-混凝土组合桥面结构及桥梁，其能解决相关技术中钢-混凝土组合梁自重大，混凝土抗拉强度低，组合梁负弯矩区混凝土桥面板易开裂，对主梁刚度、耐久性、安全性均构成威胁的问题。

参见图1和图2所示，为本发明实施例提供的一种钢-混凝土组合桥面结构100，其可以包括：超高性能混凝土板1，本实施例中，超高性能混凝土板1的厚度为80～120mm；横梁2，其沿横桥向布置，且位于超高性能混凝土板1的下方，横梁2可以通过剪力钉3与超高性能混凝土板1连接，本实施例中，横梁2为钢板，且设有多个，多个横梁2沿纵桥向并排间隔设置，一般相邻两个横梁2之间的间距为2.5～3.5m，且每个横梁2的顶面均匀焊接有一排或者多排剪力钉3；以及钢肋4，其沿纵桥向布置，钢肋4可以穿设于横梁2且与横梁2交叉固定，本实施例中，钢肋4与横梁2焊接固定，且相邻钢肋4横向间距为400～800mm，在其他实施例中，钢肋4也可以与横梁2通过螺钉或者其他方式进行固定；同时，钢肋4部分进入超高性能混凝土板1，具体的，钢肋4的顶部向上延伸进入超高性能混凝土板1中，在浇筑混凝土时便与超高性能混凝土板1固结为一体，且横梁2通过剪力钉3也与超高性能混凝土板1固结，使超高性能混凝土板1、横梁2、钢肋4两两互相固定，最终三者连接成一个稳定的整体，由于设置了钢肋4，使得钢-混凝土组合桥面结构100沿纵桥向的抗弯拉刚度提高，结合超高性能混凝土板1高抗拉强度的特性，纵桥向负弯矩区不易开裂，由于设置了横梁2，使得钢-混凝土组合桥面结构100沿横桥向的抗拉强度和抗弯强度也得到提高，从而在横梁2和钢肋4的基础上，钢-混凝土组合桥面结构100的超高性能混凝土板1可以设计的较薄。

参见图1和图4所示，在一些实施例中，钢肋4可以包括第一竖板41，第一竖板41垂直穿过横梁2，且第一竖板41的顶面高于横梁2的顶面，使得第一竖板41的顶部能够进入超高性能混凝土板1中与超高性能混凝土板1固结；第一竖板41的顶部对应横梁2的位置可以设有收容横梁2的凹槽411，且凹槽411的内壁与横梁2之间可以具有间隙，一方面便于安装，另一方面可以避免钢肋4与横梁2的连接处因应力集中而出现疲劳裂缝，本实施例中，第一竖板41上的凹槽411为方形槽，且凹槽411贯穿第一竖板41的顶面，便于将横梁2插入凹槽411中。

参见图1所示，在一些可选的实施例中，横梁2可以包括位于其顶部的横板21，横板21收容于凹槽411内，保证钢结构的稳定性，且横板21的上表面设有剪力钉3，横板21为沿横桥向的平板，可以在每个横板21上焊接多排剪力钉3，通过在横板21上设置剪力钉3，加强横梁2与超高性能混凝土板1的连接，保证横桥向刚度。

参见图2和图3所示，进一步，钢肋4还可以包括固定于第一竖板41底部的水平板42，本实施例中，水平板42与第一竖板41焊接固定，且水平板42与第一竖板41垂直设置，第一竖板41的厚度为8～10mm，高度为170～300mm，水平板42的厚度为8～10mm，宽度为120～240mm；当钢肋4未设置水平板42时，第一竖板41的厚度为16～22mm，高度为220～340mm；横梁2还可以包括与横板21垂直设置的第二竖板22，第一竖板41插入第二竖板22对应的槽中，且与第二竖板22焊接固定，第二竖板22可以设有供水平板42穿过的开口221，且开口221的内壁与水平板42之间可以具有间隙，避免水平板42与第二竖板22的连接处在焊接时可能出现的应力集中，受力性能好；本实施例中，横梁2为T形，横板21的宽度为100～200mm，在其他实施例中，横梁2还可以为工字形结构。

参见图2至图4所示，在一些实施例中，超高性能混凝土板1内可以设有并排设置的上层钢筋网6和下层钢筋网5，上层钢筋网6位于下层钢筋网5的上方，且上层钢筋网6可以包括横纵交错的第一横向钢筋61和第一纵向钢筋62，第一横向钢筋61位于第一纵向钢筋62的上方；下层钢筋网5包括横纵交错的第二横向钢筋51和第二纵向钢筋52，第二横向钢筋51位于第二纵向钢筋52的下方，通过设置两层钢筋网，且上层钢筋网6与下层钢筋网5的排布方式不同，当钢-混凝土组合桥面结构100受到沿横桥向向下的负弯矩时，第一横向钢筋61支撑于第一纵向钢筋62上，可以增强钢-混凝土组合桥面结构100的横向抗裂能力，本实施例中，第一横向钢筋61与第二横向钢筋51的端部距离超高性能混凝土板1的外表面之间的距离均为10～15mm，避免钢筋显露于空气中。

参见图1和图5所示，进一步，剪力钉3顶面的高度超出可以下层钢筋网5顶面的高度，使剪力钉3进入超高性能混凝土板1内的高度较高，连接强度较好，且剪力钉3可以穿插在横纵交错的第二横向钢筋51与第二纵向钢筋52中，进而剪力钉3的头部可以被下层钢筋网5挡止在其上方，减小剪力钉3与超高性能混凝土板1脱落的风险，本实施例中，剪力钉3的高度为60～100mm，直径为19～25mm，且剪力钉3布置间距为200～400mm。

参见图1和图3所示，进一步，钢肋4顶部设有一排圆形开孔412，第二横向钢筋51可以穿过圆形开孔412，本实施例中，圆形开孔412设于第一竖板41，圆形开孔412的间距为50～100mm，且圆形开孔412的上边界距离第一竖板41顶面最近距离为10mm，通过在钢肋4上设置供第二横向钢筋51穿过的圆形开孔412，使得钢肋4的每一处均与第二横向钢筋51连接，形成钢肋4与超高性能混凝土板1内钢筋网的连接系，进一步增强钢肋4与超高性能混凝土板1的连接强度。

参见图3所示，进一步，圆形开孔412的直径可以大于第二横向钢筋51的直径，便于第二横向钢筋51插入圆形开孔412内，且可以避免因制造误差导致部分第二横向钢筋51不能安装进入圆形开孔412中，本实施例中，圆形开孔412比第二横向钢筋51的直径大8～12mm。

参见图1所示，在一些实施例中，超高性能混凝土板1的抗压强度大于或者等于100MPa，抗折强度大于或者等于20MPa，超高性能混凝土板1的材料组分中不含粗骨料，且应具有较好的工作性能和体积稳定性，超高性能混凝土板1的表面可以铺设沥青层7，本实施例中，沥青层7的厚度为30～60mm，起到防水、耐磨、提高行车舒适性等作用。

参见图5至图7所示，为本发明实施例提供的一种桥梁，其可以包括：上述的钢-混凝土组合桥面结构100；以及固设于钢-混凝土组合桥面结构100底部的钢梁200，其中，横梁2可以为钢梁200的横隔板或者横肋，钢梁200为工字形或槽形，当钢梁200为槽形时，钢梁200为单箱或多箱结构，所述钢梁200还可以为两榀或多榀桁架结构，钢梁200的上翼缘可以焊有剪力钉3或其它抗剪连接件，与钢-混凝土组合桥面结构100相连。

本发明实施例提供的一种钢-混凝土组合桥面结构及桥梁的原理为：

由于钢-混凝土组合桥面结构100具有横纵交叉固定的横梁2和钢肋4，横梁2通过剪力钉3与超高性能混凝土板1连接，且钢肋4部分进入超高性能混凝土板1中，因此，横梁2和钢肋4可以与超高性能混凝土板1一同受力，增强钢-混凝土组合桥面结构100整体的抗拉刚度和抗弯刚度，使结构不易变形或者变形较小，结构体系好，由于设置了横梁2和钢肋4，且超高性能混凝土板采用的是超高性能混凝土材料制备的，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性，使得混凝土板的强度较好，超高性能混凝土板1的厚度可以设计的更薄、更加轻盈，承载力也更高，减轻钢-混凝土组合桥面结构100的整体重量，且可以充分利用超高性能混凝土板1高强、高耐久的力学性能优势，大幅减少钢-混凝土组合桥面结构100超高性能混凝土板1的开裂病害，自重更轻；在钢-混凝土组合桥面结构100整体刚度得到提升的同时，也使得桥梁的整体强度、耐久性、安全性均得到提升，在大跨径钢桥主梁中具有广阔应用前景。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种钢-混凝土组合桥面结构，其特征在于，其包括：

超高性能混凝土板(1)；

横梁(2)，其沿横桥向布置，且位于所述超高性能混凝土板(1)的下方，所述横梁(2)通过剪力钉(3)与所述超高性能混凝土板(1)连接；

钢肋(4)，其沿纵桥向布置，所述钢肋(4)穿设于所述横梁(2)且与所述横梁(2)交叉固定，同时，所述钢肋(4)部分进入所述超高性能混凝土板(1)。

2.如权利要求1所述的钢-混凝土组合桥面结构，其特征在于：

所述钢肋(4)包括第一竖板(41)，所述第一竖板(41)穿过所述横梁(2)，且所述第一竖板(41)的顶面高于所述横梁(2)的顶面；

所述第一竖板(41)的顶部设有收容所述横梁(2)的凹槽(411)，所述凹槽(411)的内壁与所述横梁(2)之间具有间隙。

3.如权利要求2所述的钢-混凝土组合桥面结构，其特征在于：

所述横梁(2)包括位于其顶部的横板(21)，所述横板(21)收容于所述凹槽(411)内，且所述横板(21)的上表面设有所述剪力钉(3)。

4.如权利要求2所述的钢-混凝土组合桥面结构，其特征在于：

所述钢肋(4)还包括固定于所述第一竖板(41)底部的水平板(42)；

所述横梁(2)设有供所述水平板(42)穿过的开口(221)，所述开口(221)的内壁与所述水平板(42)之间具有间隙。

5.如权利要求1所述的钢-混凝土组合桥面结构，其特征在于：

所述超高性能混凝土板(1)内设有并排设置的上层钢筋网(6)和下层钢筋网(5)，所述上层钢筋网(6)位于所述下层钢筋网(5)的上方，

且所述上层钢筋网(6)包括横纵交错的第一横向钢筋(61)和第一纵向钢筋(62)，所述第一横向钢筋(61)位于所述第一纵向钢筋(62)的上方；

所述下层钢筋网(5)包括横纵交错的第二横向钢筋(51)和第二纵向钢筋(52)，所述第二横向钢筋(51)位于所述第二纵向钢筋(52)的下方。

6.如权利要求5所述的钢-混凝土组合桥面结构，其特征在于：所述剪力钉(3)顶面的高度超出所述下层钢筋网(5)顶面的高度。

7.如权利要求5所述的钢-混凝土组合桥面结构，其特征在于：

所述钢肋(4)顶部设有一排圆形开孔(412)，所述第二横向钢筋(51)穿过所述圆形开孔(412)。

8.如权利要求7所述的钢-混凝土组合桥面结构，其特征在于：所述圆形开孔(412)的直径大于所述第二横向钢筋(51)的直径。

9.如权利要求1所述的钢-混凝土组合桥面结构，其特征在于：

所述超高性能混凝土板(1)的抗压强度大于或者等于100MPa，抗折强度大于或者等于20MPa；且所述超高性能混凝土板(1)的表面铺设沥青层(7)。

10.一种桥梁，其特征在于，其包括：

如权利要求1-9任一项所述的钢-混凝土组合桥面结构(100)；以及固设于所述钢-混凝土组合桥面结构(100)底部的钢梁(200)。

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