CN210341640U - 一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构 - Google Patents

一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构 Download PDF

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刘艳
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Abstract

本实用新型公开了一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构,包括设置在桥面上表面的钢板,所述钢板上表面设置保护层,所述保护层上表面设置超高性能混凝土层,所述超高性能混凝土层上表面设置高性能防水粘结层,所述高性能防水粘结层上表面设置铺装层。该改进型钢梁桥面铺装组合结构整体上提高了钢桥主体结构刚度,降低了后期疲劳裂缝的产生,同时还保证了钢板、超高性能混凝土层、铺装层三者能成为一个整体,减少后期铺装层表面病害的发生,可以大大提高钢桥面的使用寿命。

Description

一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构
技术领域
本实用新型涉及桥面铺装结构领域,具体地,涉及一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构。
背景技术
当今国内外的大跨径钢桥面钢主梁通常设置钢桥面,由于钢桥面具有自重小,承载力大,施工方便等优点,目前得到了广泛的应用。而现有钢桥面的铺筑结构主要分为四类,即在钢桥面表面铺装双层SMA沥青混凝土、GA浇注式沥青混凝土+SMA沥青混凝土、双层环氧沥青混凝土、ERS(EBCL防水抗滑粘结层+RA05树脂混凝土+SMA沥青混凝土),通过对现有各种钢桥面铺装结构的调研发现,一是正交异性钢桥面的母板及各种焊缝处容易发生疲劳开裂,二是铺装层的表面容易产生裂缝、坑槽、推移等病害。分析钢桥面的母板及各种焊缝处发生的疲劳开裂主要原因在于钢桥面板自重小,刚度低,在交通荷载的作用下反复处于较大的变形所致,而铺装层表面的病害除了与钢桥面板变形较大和铺筑层施工质量不足外,还与各个结构层层间的粘结有关。
针对现有钢桥面存在的上述问题,湖南大学提出了首先在钢板上焊接剪力钉和布置钢筋网,然后在表面浇筑超高性能韧性混凝土(UHPC)和加铺超薄抗滑层的技术方案,尽管解决了钢桥面板刚度不足问题,然而对钢板和UHPC以及UHPC与铺装层之间的粘结尚未做出明确的处理。在钢板表面直接浇筑UHPC,由于层间未对钢板做有效的防护处理,UHPC中的水和氯离子可能对钢板进行腐蚀,导致后期与钢板产生脱离,引发结构耐久性降低;另外在UHPC与铺装层间无做高性能的防水粘结层,不仅降低层间的粘结性能,更为重要的是导致地表水下渗至UHPC表面,在长期的水作用和荷载作用下,导致UHPC表面强度降低,使得铺装层与UHPC 完全脱离,引发铺装层产生推移、坑槽等病害。因此如何改进优化现有钢桥面铺装结构,减少钢桥面的病害,提高桥面的耐久性迫在眉睫。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型的目的是提供一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构,优点是降低钢桥面板的疲劳开裂及铺装层表面病害的发生,大大提高钢桥面的使用寿命。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构,包括设置在桥面上表面的钢板,所述钢板上表面设置保护层,所述保护层上表面设置超高性能混凝土层,所述超高性能混凝土层上表面设置高性能防水粘结层,所述高性能防水粘结层上表面设置铺装层。
进一步,所述保护层为油漆、无机富锌漆、环氧富锌漆、甲基丙烯酸树脂(MMA)、溶剂型沥青粘结剂或者环氧树脂的一种或者多种材料。所述保护层的涂刷量为200-1000g/m2
进一步,所述保护层和超高性能混凝土层连接处设置钢筋网,所述钢筋网通过至少2个剪力钉与所述保护层连接,所述剪力钉的底端与所述钢板固定连接。
进一步,所述剪力钉顶端的直径为13~25mm,相邻所述剪力钉的距离为120~200mm。
进一步,所述的超高性能混凝土层为活性粉末混凝土、超高性能纤维混凝土、超韧性钢纤维混凝土的一种或者多种材料。
进一步,所述超高性能混凝土层的厚度为40~60mm,坍落度为180mm~280mm,扩展度为450mm~650mm,抗压强度不小于120Mpa,抗弯强度不小于18Mpa,抗拉强度不小于4.5Mpa。
进一步,所述高性能防水粘结层为改性乳化沥青、改性沥青,溶剂型沥青粘结剂、甲基丙烯酸树脂(MMA)、环氧沥青、环氧树脂的一种或者多种材料。
进一步,所述铺装层为AC沥青混凝土,SMA沥青混凝土、GA浇注式沥青混凝土、环氧沥青混凝土、OGFC大空隙沥青混凝土一种或者多种材料。
进一步,所述铺装层为SMA-10、OGFC-10、Novachip、SAC-10中的一种或者多种材料。
进一步,所述铺装层包括高分子粘结剂和设置在所述高分子粘结剂上表面的碎石层或者所述高分子粘结剂与碎石的拌合物,所述高分子粘结剂为水性环氧乳化沥青、环氧树脂、聚氨酯或者甲基丙烯酸树脂MMA一种或者多种材料。
本实用新型的有益效果是:
本实用新型提供了一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构,该结构整体上提高了钢桥主体结构刚度,降低了后期疲劳裂缝的产生,同时还保证了钢板、超高性能混凝土层、铺装层三者能成为一个整体,减少后期铺装层表面病害的发生,可以大大提高钢桥面的使用寿命。
本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述,其中:
附图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图,对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解,优选实施例仅为了说明本实用新型,而不是为了限制本实用新型的保护范围。
实施例1
本实用新型提出了一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构,包括设置在桥面上表面的钢板 1,钢板1上表面设置保护层7,保护层7上表面设置超高性能混凝土层2,超高性能混凝土层2上表面设置高性能防水粘结层4,高性能防水粘结层4上表面设置铺装层3。
作为进一步改进,钢板1为正交异性板,厚度为12mm,保护层7为环氧富锌漆,涂刷量为300g/m2;超高性能混凝土层2为活性粉末混凝土,厚度为50mm,坍落度为200mm,扩展度为500mm,抗压强度为120Mpa,抗弯强度为18Mpa,抗拉强度为4.5Mpa;高性能防水粘结层4为改性乳化沥青;铺装层3采用40mm的SMA沥青混凝土,要求高性能防水粘结层4在25℃下其与超高性能混凝土层2的粘结强度不小于2Mpa,与上层铺装层3的粘结强度不小于0.6Mpa,在50℃下其与超高性能混凝土层2粘结强度不小于1Mpa,与上层铺装层3的粘结强度不小于0.3Mpa。
保护层7的保护机理在于在钢板1的上连接了一种电势负值更大的金属作为牺牲阳极,在电解液与被保护的钢板结构形成一个大电池,通过优先溶解阳极,释放出的电流使钢板的结构的阴极极化到所需的电位从而实现对钢板1的保护。
高性能防水粘结层2具有防水、粘结的作用能达到防止超高性能混凝土层2腐蚀、层间脱落,其机理在于,高性能的防水粘结层2材料具有良好的渗透性,能充分渗透至超高性能混凝土层2 1~2mm,充分封闭超高性能混凝土层2表面的微孔,加之其自身具有的高粘结性,可以有效的与超高性能混凝土层2紧紧形成一个“强强组合”整体,达到防止水分对超高性能混凝土层2表面破坏;另外高性能防水粘结材料自身材料远大于铺装层3材料抗拉强度,使得在层间不会产生剪切破坏,进而达到了防止层间脱落的作用。
作为进一步改进,保护层7和超高性能混凝土层2连接处设置钢筋网6,钢筋网6通过6 个剪力钉5与保护层7连接,剪力钉5的底端与钢板1固定连接。钢筋网6为钢筋构成的横、纵向分布的网状结构,间距为35mm,剪力钉5上表面的直径为20mm,相邻剪力钉5的距离为150mm。
钢板1上浇筑超高性能混凝土层2使得成为一个整体,共同组成钢桥的主体结构,增加了桥面板的重量,提高了刚度,可以有效的降低变形,使得钢桥面在后期运行中钢桥面母板及各种焊缝处疲劳裂缝大大降低;钢板1表面设置的保护层7,有效的防止了后期超高性能混凝土层2对钢板的腐蚀,降低超高性能混凝土层2与钢板分离风险;钢板表面设置的剪力钉5和钢筋网6与超高性能混凝土层2充分贯穿,可以保证后期超高性能混凝土层2C与钢板1能成为一个整体,提高钢桥主体结构的使用耐久性;超高性能混凝土层2表面设置高性能防水粘结层4保证了与铺装层3间充分粘结,同时有效防止了超高性能混凝土层2遭受破坏。
一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构的施工步骤如下:
(1)焊接制作钢板1,对表面喷砂除锈,在钢板1上焊接剪力钉5并绑扎钢筋网6;
(2)待步骤(1)完成之后立即对钢板表面喷含有环氧富锌漆的保护层7;
(3)配制超高性能纤维混凝土,然后将其浇筑在钢板1上,使之形成超高性能混凝土层2;
(4)对浇筑的高性能混凝土层2进行蒸汽养护;
(5)待超高性能混凝土层2各种力学性能指标达到要求后,对表面喷砂处理后喷涂改性乳化沥青高性能防水粘结剂的高性能防水粘结层4;
(6)最后铺装4cm厚度的含有SMA-13改性沥青混凝土的铺装层3,完成整个桥面组合结构的施工。
实施例2
本实用新型提出了一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构,包括设置在桥面上表面的钢板 1,钢板1上表面设置保护层7,保护层7上表面设置超高性能混凝土层2,超高性能混凝土层2上表面设置高性能防水粘结层4,高性能防水粘结层4上表面设置铺装层3。
作为进一步改进,钢板1为正交异性板,厚度为14mm,保护层7为环氧树脂,涂刷量为300g/m2;超高性能混凝土层2为活性粉末混凝土,厚度为50mm,坍落度为200mm,扩展度为500mm,抗压强度为120Mpa,抗弯强度为18Mpa,抗拉强度为4.5Mpa;高性能防水粘结层4采用甲基丙烯酸树脂MMA;铺装层3采用15mm的SMA-10,要求高性能防水粘结层 4在25℃下与超高性能混凝土层2的粘结强度不小于2Mpa,与上层铺装层3的粘结强度不小于0.6Mpa,在50℃下其与超高性能混凝土层2粘结强度不小于1Mpa,与上层铺装层3的粘结强度不小于0.3Mpa。
作为进一步改进,保护层7和超高性能混凝土层2连接处设置钢筋网6,钢筋网6通过6 个剪力钉5与保护层7连接,剪力钉5的底端与钢板1固定连接。钢筋网6为钢筋构成的横、纵向分布的网状结构,间距为35mm,剪力钉5上表面的直径为20mm,相邻剪力钉5的距离为150mm。
保护层7的作用机理根据保护层的材料不同可分为屏蔽防护及电化学防护。以油漆、甲基丙烯酸树脂MMA、溶剂型沥青粘结剂或者环氧树脂等为代表的保护层其对钢板1保护机理在于阻隔、屏蔽水分和氧的渗入,在正负两极间形成高电阻的涂膜,防止钢板的表面因为局部电池作用导致锈蚀,从而达到保护钢板1的作用。
高性能防水粘结层2具有防水、粘结的作用能达到防止超高性能混凝土层2腐蚀、层间脱落,其机理在于,高性能的防水粘结层2材料具有良好的渗透性,能充分渗透至超高性能混凝土层2 1~2mm,充分封闭超高性能混凝土层2表面的微孔,加之其自身具有的高粘结性,可以有效的与超高性能混凝土层2紧紧形成一个“强强组合”整体,达到防止水分对超高性能混凝土层2表面破坏;另外高性能防水粘结材料自身材料远大于铺装层材料抗拉强度,使得在层间不会产生剪切破坏,进而达到了防止层间脱落的作用。
钢板1上浇筑超高性能混凝土层2使得成为一个整体,共同组成钢桥的主体结构,增加了桥面板的重量,提高了刚度,可以有效的降低变形,使得钢桥面在后期运行中钢桥面母板及各种焊缝处疲劳裂缝大大降低;钢板1表面设置的保护层7,有效的防止了后期超高性能混凝土层2对钢板的腐蚀,降低超高性能混凝土层2与钢板分离风险;钢板表面设置的剪力钉5和钢筋网6与超高性能混凝土层2充分贯穿,可以保证后期超高性能混凝土层2C与钢板1能成为一个整体,提高钢桥主体结构的使用耐久性;超高性能混凝土层2表面设置高性能防水粘结层4保证了与铺装层3间充分粘结,同时有效防止了超高性能混凝土层2遭受破坏。
一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构的施工步骤如下:
(1)焊接制作钢板1,对表面喷砂除锈,在钢板1上焊接剪力钉5并绑扎钢筋网6;
(2)待步骤(1)完成之后立即对钢板表面喷涂含有环氧树脂的保护层7;
(3)配制活性粉末混凝土,然后将其浇筑在钢板1上,使之形成超高性能混凝土层2;
(4)对浇筑的高性能混凝土层2进行蒸汽养护;
(5)待超高性能混凝土层2各种力学性能指标达到要求后,对表面喷砂处理后喷涂含有甲基丙烯酸树脂MMA的高性能防水粘结剂的高性能防水粘结层4;
(6)最后铺装15mm厚度的含有的SMA-10的铺装层3,完成整个桥面组合结构的施工。
实施例3
本实用新型提出了一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构,包括设置在桥面上表面的钢板 1,钢板1上表面设置保护层7,保护层7上表面设置超高性能混凝土层2,超高性能混凝土层2上表面设置高性能防水粘结层4,高性能防水粘结层4上表面设置铺装层3。
作为进一步改进,钢板1为正交异性板,厚度为14mm,保护层7为普通油漆,涂刷量为300g/m2;超高性能混凝土层2为超韧性钢纤维混凝土,厚度为50mm,坍落度为200mm,扩展度为500mm,抗压强度为120Mpa,抗弯强度为18Mpa,抗拉强度为4.5Mpa;高性能防水粘结层4采用溶剂型沥青粘结剂;铺装层3采用Novachip,NovaChip这类超薄抗滑层是使用设备NovaPaver进行施工,施工过程包括NovaBond改性乳化沥青喷洒、紧随其后的 NovaBinder改性沥青混合料的摊铺、压路机碾压成型。要求高性能防水粘结层4在25℃下其与超高性能混凝土层2的粘结强度不小于2Mpa,与上层铺装层3的粘结强度不小于0.6Mpa,在50℃下其与超高性能混凝土层2粘结强度不小于1Mpa,与上层铺装层3的粘结强度不小于0.3Mpa。
作为进一步改进,保护层7和超高性能混凝土层2连接处设置钢筋网6,钢筋网6通过6 个剪力钉5与保护层7连接,剪力钉5的底端与钢板1固定连接。钢筋网6为钢筋构成的横、纵向分布的网状结构,间距为35mm,剪力钉5上表面的直径为20mm,相邻剪力钉5的距离为150mm。
保护层7的作用机理根据保护层的材料不同可分为屏蔽防护及电化学防护。以油漆、甲基丙烯酸树脂MMA、溶剂型沥青粘结剂或者环氧树脂等为代表的保护层其对钢板1保护机理在于阻隔、屏蔽水分和氧的渗入,在正负两极间形成高电阻的涂膜,防止钢板的表面因为局部电池作用导致锈蚀,从而达到保护钢板1的作用。
高性能防水粘结层2具有防水、粘结的作用能达到防止超高性能混凝土层2腐蚀、层间脱落,其机理在于,高性能的防水粘结层2材料具有良好的渗透性,能充分渗透至超高性能混凝土层2 1~2mm,充分封闭超高性能混凝土层2表面的微孔,加之其自身具有的高粘结性,可以有效的与超高性能混凝土层2紧紧形成一个“强强组合”整体,达到防止水分对超高性能混凝土层2表面破坏;另外高性能防水粘结材料自身材料远大于铺装层材料抗拉强度,使得在层间不会产生剪切破坏,进而达到了防止层间脱落的作用。
钢板1上浇筑超高性能混凝土层2使得成为一个整体,共同组成钢桥的主体结构,增加了桥面板的重量,提高了刚度,可以有效的降低变形,使得钢桥面在后期运行中钢桥面母板及各种焊缝处疲劳裂缝大大降低;钢板1表面设置的保护层7,有效的防止了后期超高性能混凝土层2对钢板的腐蚀,降低超高性能混凝土层2与钢板分离风险;钢板表面设置的剪力钉5和钢筋网6与超高性能混凝土层2充分贯穿,可以保证后期超高性能混凝土层2与钢板1能成为一个整体,提高钢桥主体结构的使用耐久性;超高性能混凝土层 2表面设置高性能防水粘结层4保证了与铺装层3间充分粘结,同时有效防止了超高性能混凝土层2遭受破坏。
一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构的施工步骤如下:
(1)焊接制作钢板1,对表面喷砂除锈,在钢板1上焊接剪力钉5并绑扎钢筋网6;
(2)待步骤(1)完成之后立即对钢板表面喷涂含有普通油漆的保护层7;
(3)配制超韧性钢纤维混凝土,然后将其浇筑在钢板1上,使之形成超高性能混凝土层2;
(4)对浇筑的高性能混凝土层2进行蒸汽养护;
(5)待超高性能混凝土层2各种力学性能指标达到要求后,对表面喷砂处理后喷涂含有甲基丙烯酸树脂MMA的高性能防水粘结剂的高性能防水粘结层4;
(6)最后铺装铺装层3——NovaChip超薄抗滑层,完成整个桥面组合结构的施工。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构,其特征在于:包括设置在桥面上表面的钢板,所述钢板上表面设置保护层,所述保护层上表面设置超高性能混凝土层,所述超高性能混凝土层上表面设置高性能防水粘结层,所述高性能防水粘结层上表面设置铺装层。
2.根据权利要求1所述的一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构,其特征在于:所述保护层和超高性能混凝土层连接处设置钢筋网,所述钢筋网通过至少2个剪力钉与所述保护层连接,所述剪力钉的底端与所述钢板固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构,其特征在于:所述剪力钉的顶端的直径为13~25mm,相邻所述剪力钉的距离为120~200mm。
4.根据权利要求1所述的一种改进型的钢梁桥面铺装组合结构,其特征在于:所述超高性能混凝土层的厚度为40~60mm,坍落度为180mm~280mm,扩展度为450mm~650mm,抗压强度不小于120Mpa,抗弯强度不小于18Mpa,抗拉强度不小于4.5Mpa。
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