CN201254694Y

CN201254694Y - 组合桥面板

Info

Publication number: CN201254694Y
Application number: CNU2008200649110U
Authority: CN
Inventors: 梁健; 范碧琨; 牟廷敏; 林其均; 朱学雷; 钟川剑; 田波; 郑旭峰; 蒋自强; 黎志忠; 李劲松
Original assignee: INST OF HIGHWAY SURVEY AND DESIGN SICHUAN COMMUNIATION OFFICE
Current assignee: INST OF HIGHWAY SURVEY AND DESIGN SICHUAN COMMUNIATION OFFICE
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2018-08-28

Abstract

本实用新型公开了一种组合桥面板，该桥面板具有重量轻、用钢量少的特点。它包括：a.桥面梁，由间隔设置的纵梁、横梁固定连接形成格子型梁架；b.钢底板，在桥面梁每一个格子的上方各设置一个，各钢底板与纵梁、横梁固定连接；c.抗剪板，沿桥面板的纵向间隔设置，抗剪板与钢底板焊接；d.钢筋混凝土层，浇筑在钢底板上。本实用新型的有益效果是，钢底板、钢筋混凝土层与格子型梁架连接，提高了桥梁整体刚度，在相同承载力条件下，能较大幅度地降低桥面板重量和用钢量，从而有利于降低桥梁的造价；具有行车舒适、抗风性好的技术特点，特别适合用作大型桥梁和特大桥梁的桥面板。

Description

组合桥面板

技术领域

本实用新型涉及桥梁，特别涉及桥梁的桥面板。

背景技术

在桥梁的结构中，通常采用的桥面板构造有混凝土桥面板、叠合桥面板和钢桥面板。混凝土桥面板和叠合桥面板自重较大，致使桥梁总体恒载相对偏大，造成桥梁安装困难，影响了桥梁整体的经济性；而钢桥面板虽然自重较轻，但从国内应用的情况来看，设计、施工难度较大，实际使用中鲜有达到预期效果者，且钢材用量大、铺装层材料单价高，造成总体造价偏高。因此，为使桥面兼具重量轻、用钢量少、工程总体费用低的特点，采用钢—混凝土组合桥面板是途径之一，这种结构能充分发挥钢材和混凝土各自的力学优点，使结构达到最合理状态。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种钢—混凝土组合桥面板，该桥面板在相同承载力条件下，具有重量轻、用钢量少的特点，从而有利于降低桥梁的造价。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型的钢—混凝土组合桥面板，其特征是它包括：桥面梁，由间隔设置的纵梁、横梁固定连接形成格子型梁架；钢底板，在桥面梁每一个格子的上方各设置一个，各钢底板与纵梁、横梁固定连接；c.抗剪板，沿桥面板的纵向间隔设置，抗剪板与钢底板焊接；d.钢筋混凝土层，浇筑在钢底板上。

作为本实用新型的一种优选方案，所述抗剪板的板面上间隔开孔，孔内穿钢筋混凝土层的钢筋，钢筋混凝土层的钢筋网铺设在抗剪板的顶面上。抗剪板加劲了钢底板，且有利于浇筑钢筋混凝土层。

作为对上述一种优选方案的进一步优化，所述纵梁、横梁的顶面上，在相邻钢底板之间的设置有与纵梁、横梁固定连接为一体的若干个剪力钉。即采用了带孔钢板和剪力钉混合抗剪器，以充分发挥了两种抗剪器的力学性能，既提高了桥面板组合结构的抗剪能力，又提高了极限屈服时的滑移量。

本实用新型的有益效果是，钢底板、钢筋混凝土层与格子型梁架连接，提高了桥梁整体刚度，在相同承载力条件下，能较大幅度地降低桥面板重量和用钢量，从而有利于降低桥梁的造价；具有行车舒适、抗风性好的技术特点，特别适合用作大型桥梁和特大桥梁的桥面板。

附图说明

本说明书包括如下四幅附图：

图1是本实用新型组合桥面板的横截面结构示意图；

图2是本实用新型组合桥面板中格子型梁架的结构示意图；

图3是本实用新型组合桥面板实施例1的总体布置图；

图4是本实用新型组合桥面板实施例1中格子型梁架的结构示意图。

图中零部件、部位名称及所对应的标记：主纵梁10、次纵梁11、主横梁20、次横梁21、钢底板30、剪力钉40、抗剪板50、钢筋混凝土层60、改性沥青混凝土层61。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

参照图1和图2，本实用新型的组合桥面板包括：桥面梁，由间隔设置的纵梁、横梁固定连接形成格子型梁架；钢底板30，在桥面梁每一个格子的上方各设置一个，各钢底板30与纵梁、横梁固定连接；抗剪板50，沿桥面板的纵向间隔设置，抗剪板50与钢底板30焊接；钢筋混凝土层60，浇筑在钢底板30上。由于钢底板30、钢筋混凝土层60与格子型梁架连接，提高了桥梁整体刚度，在相同承载力条件下，能较大幅度地降低桥面板重量和用钢量，从而有利于降低桥梁的造价；具有行车舒适、抗风性好的技术特点，特别适合用作大型桥梁和特大桥梁的桥面板。

参照图1，作为一种优选的实施方式，所述抗剪板50的板面上间隔开孔，孔内穿钢筋混凝土层60的钢筋，钢筋混凝土层60的钢筋网铺设在抗剪板50的顶面上。所述纵梁、横梁的顶面上，在相邻钢底板30之间的设置有与纵梁、横梁固定连接为一体的若干个剪力钉40。带孔钢板抗剪板50和剪力钉40构成混合抗剪器，可充分发挥了两种抗剪器的力学性能，既提高了桥面板组合结构的抗剪能力，又提高了极限屈服时的滑移量。参照图1和图2，通常，所述剪力钉40在各纵梁上横向间隔设置至少两排，在各横梁上纵向间隔设置至少两排。除此之外，为提高钢底板30的结构强度，以使其在浇筑钢筋混凝土时的承载力，参照图1，所述各钢底板30周边与纵梁、横梁的顶面焊接，各钢底板30的中部相对于周边上凸。

实施例：

图3中示出的申请人应用上述本实用新型组合桥面板技术设计的一桥梁实例。参照图3，桥型采用了造型别致、线形优美的钢拱—连续梁协作体系桥。该桥的设计荷载：汽车—超20级，挂—120级；局部构件用城—A荷载标准验算；人群荷载按规范取值；桥梁全桥宽48.6m(净2×15m车行道，净2×6m人行道)。

该桥全长1322.2m，主跨组合跨径为300m，由主拱、副拱及拱顶合并段的箱型截面组合拱圈组成；两岸边跨半拱跨径53.2m的抛物线的箱型截面拱圈，箱内灌注C40混凝土。钢箱与混凝土间采用PBL抗剪器锚固连接；拱上采用“H”形断面的钢立柱。主、副拱肋及边拱肋每隔两个吊杆(立柱)间距设一道管式横撑，全桥共14道，边拱肋间横撑及边拱肋端横梁内灌注混凝土。

两岸边跨预应力混凝土连续梁，端部梁高2.5m，根部梁高6.0m，桥面宽48.6m，为了外形与主桥边跨匹配，主梁采用了肋板式截面。连续梁纵肋与钢拱肋及两者桥面板均为固结连接。

桥面梁由三道主纵梁10(即钢系杆)、两道次纵梁11与主横梁20、次横梁21组成格子梁架。主纵梁10间距为17.2m，两主纵梁10间中心处，设置了一道次纵梁11。吊杆或立柱处设置了主横梁20，两道主横梁20间设置了四道次横梁21。

钢系杆既为平衡主拱拱脚水平推力的受拉构件，同时也为桥面主纵梁10，其断面采用1.2×2.2m箱型截面，箱内顶底板及腹板均设置了纵向加劲肋。在每根吊杆及立柱处，设置了横向“工”字形主横梁20，梁高为2.2m，腹板厚16mm，上翼缘宽600mm、板厚16mm，下翼缘宽800mm、板厚18mm。在吊杆和立柱间，设置了横向“工”字形次横梁21，梁高为1.2m，腹板厚16mm，上翼缘宽600mm、板厚16mm，下翼缘宽600mm、板厚20mm。

在桥面梁每一个格子的上方各设置一个8毫米厚的钢底板30，各钢底板30与纵梁(主纵梁10、次纵梁11)、横梁(主横梁20、次横梁21)焊接。沿桥纵向每隔40cm设置一条与钢底板30焊接的抗剪板50。抗剪板50采用PBL型抗剪器，其高为10cm，开孔间距为10cm，开孔直径为4cm，孔内穿钢筋混凝土层60的Φ12mm钢筋，抗剪板50顶面铺设钢筋混凝土层60钢筋网，再现浇C40钢纤维混凝土，最小板厚12cm，梁顶最大板厚为20cm。钢筋混凝土层60的顶面再铺装采用5cm的改性沥青混凝土；连续梁桥面铺装为5cm厚改性沥青混凝土加6cm厚C40防水混凝土调平层。该桥采用开孔钢板型剪力连接件，桥面板混凝土层厚度仅12cm，厚度大幅度低于传统的混凝土桥面板和叠合桥面板。

申请人在设计过程中对本实用新型钢—混凝土组合桥面板进行了全面的试验研究。

一、正弯矩模型试验

1、试验条件

承受正弯矩钢-混凝土组合桥面板的模型与实桥比例为1:1，实际构件的大小为：2400×6000mm。模型的边界条件取板的两长边简支，模型在试验过程中，支承条件一边采用转动支座，一边采用四氟乙烯板来模拟可以纵向移动的支座。

2、静、动试验

3、破坏试验

4、试验结论

通过对钢-混凝土组合桥面板承受正弯矩模型的静载、疲劳和破坏试验以及结果分析，可以得知：

(1)、在超载10％的静力设计荷载作用下，模型最大挠度为1.30mm，为模型计算跨度的1/1692；最大挠度点的荷载-变形曲线基本成线性变化趋势，与理论计算结果基本一致；且混凝土和钢板的应变基本呈线性变化，且与计算值符合较好。

(2)、在疲劳荷载作用下，钢板底面和混凝土顶面的应变几乎没有增长，钢板的最大拉应力为24.39MPa、混凝土的最大压应力为4.06MPa；结构的最大挠度从静力时的0.67mm增长到0.80mm，总增长幅度达到19％，但从1万次到200万次时增长幅度较小(仅2.6％)，说明板的整体工作性能良好，刚度降低小；

(3)、在破坏加载阶段，构件的荷载-挠度曲线基本上呈曲线变化，当荷载达到1950kN时，最大挠度为21mm；钢板在1400kN时开始屈服，PBL剪力连接件在1500kN时达到屈服强度，模型的破坏荷载为2200kN。

试验表明本实用新型的钢-混凝土组合桥面板具有良好的静力、疲劳工作性能，极限承载力高。

二、负弯矩模型试验

1、试验条件

由于模型比例为1:1，通过分析，取模型A试验构件的尺寸为：2400mm×5000mm。模型A的边界条件取梁两端简支，在模型中梁两端各设置一根与中梁横截面完全一致的端梁，中梁长5000mm，端梁长1100mm，中梁和端梁的连接方式和实桥一致，用高强螺栓和拼接板将中梁和端梁拼接在一起，端梁端部500mm部分用一1700×1800×900mm的混凝土墙包裹，使中梁形成简支结构。详细结构尺寸见模型A施工图。

2、荷载试验值

模型的试验设计荷载列于下表

3、试验结论

1、应力-荷载曲线呈线性关系，结构在设计荷载作用下处于弹性工作。混凝土顶板的开裂荷载约为79.37kN，仅在结构内部形成微小裂缝。

2、在疲劳荷载作用下，钢结构测点的应力-荷载曲线呈线性关系，均远低于其屈服强度，处于弹性工作阶段；在经过1万次疲劳循环加载后，在63.52kN荷载级作用下，混凝土顶板出现4条纵向裂缝裂缝位于悬臂板的变截面处，最大纵向裂缝宽度为0.04mm；经过200万次疲劳加载后，混凝土顶面裂缝纵向最大宽度达0.05mm；经过300万次疲劳加载，混凝土顶面裂缝纵向最大宽度达0.055mm。

3、混凝土的裂缝宽度随荷载的增大而扩大，且出现新的裂缝，在393kN荷载下，最大纵向裂缝宽度达0.2mm；在632kN荷载下最大纵向裂缝宽度为0.4mm。极限破坏荷载为1750kN，表现出很高的承载力。计算结果与试验值符合较好。

试验表明本实用新型的钢-混凝土组合桥面板结构具有较好的静力、疲劳工作性能，极限承载力高，满足设计要求。

三、工程经济性比较

通过对设计、试验研究、分析比较，本实用新型的钢-混凝土组合桥面板具有以下特点：

1、桥面结构重量较轻，对同规模桥梁桥面梁重量比较如下：

桥面梁类型	混凝土桥面板	叠合桥面板	钢桥面板	钢—混凝土桥面板
桥面梁类型	混凝土桥面板	叠合桥面板	钢桥面板	钢—混凝土桥面板	重量(kg/m²)	2196	1069	436	473

2、桥面板工程造价相对较低，根据国内同类型桥梁桥面梁比较如下：

类型用量(kg/m²)	混凝土桥面板	叠合桥面板	钢桥面板	钢—混凝土桥面板
类型用量(kg/m²)	混凝土桥面板	叠合桥面板	钢桥面板	钢—混凝土桥面板	型钢用量	0	91.7	435.9	205.7
钢筋用量	176.8	108.4	0	34.9	型钢用量	0	91.7	435.9	205.7
钢筋用量	176.8	108.4	0	34.9	预应力束用量	39.3	26.8	0	0
混凝土用量	0.796	0.337	0	0.093	预应力束用量	39.3	26.8	0	0

附注：①桥面板面积计入人行道宽度；②未计入沥青混凝土铺装用量

经过比较可以看出，本实用新型的组合桥面板具有重量轻、用钢量少、工程总体费用低特点。

Claims

1.组合桥面板，其特征是它包括：

a.桥面梁，由间隔设置的纵梁、横梁固定连接形成格子型梁架；

b.钢底板(30)，在桥面梁每一个格子的上方各设置一个，各钢底板(30)与纵梁、横梁固定连接；

c.抗剪板(50)，沿桥面板的纵向间隔设置，抗剪板(50)与钢底板(30)焊接；

d.钢筋混凝土层(60)，浇筑在钢底板(30)上。

2.如权利要求1所述的组合桥面板，其特征是：所述抗剪板(50)的板面上间隔开孔，孔内穿钢筋混凝土层(60)的钢筋，钢筋混凝土层(60)的钢筋网铺设在抗剪板(50)的顶面上。

3.如权利要求2所述的组合桥面板，其特征是：所述所述纵梁、横梁的顶面上，在相邻钢底板(30)之间的设置有与纵梁、横梁固定连接为一体的若干个剪力钉(40)。

4.如权利要求3所述的组合桥面板，其特征是：所述剪力钉(40)在各纵梁上横向间隔设置至少两排，在各横梁上纵向间隔设置至少两排。

5.如权利要求1、2或3所述的组合桥面板，其特征是：所述各钢底板(30)周边与与纵梁、横梁的顶面焊接，各钢底板(30)的中部相对于周边上凸。