CN215366760U - 钢-uhpc组合桥面结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及桥梁的技术领域，尤其是涉及一种钢‑UHPC组合桥面结构，其包括钢箱梁单元；所述钢箱梁单元包括顶板，所述顶板上表面设置UHPC层；所述顶板上表面还固接有凸棱，所述凸棱开设有侧通孔；所述凸棱嵌入UHPC层中，所述侧通孔中充满UHPC。本申请通过凸棱侧通孔的设置，使UHPC和凸棱很好地交融在了一起，从而提高了UHPC和凸棱的连接牢固性，进而使UHPC与钢结构更加稳固的结合，提高了钢‑UHPC组合桥面结构的性能。

Description

钢-UHPC组合桥面结构

技术领域

本申请涉及桥梁的技术领域，尤其是涉及一种钢-UHPC组合桥面结构。

背景技术

桥面结构是桥梁的重要结构，其直接承受车辆载荷的反复冲击；因此，桥面结构的优劣直接决定了桥梁的质量。钢结构桥面是目前常用的一种桥面结构；然而，在车辆载荷的反复冲击下，钢结构桥面存在严重疲劳损伤和铺装易损的问题，从而影响了其在大跨径桥梁中的使用。

UHPC（超高性能混凝土）是一种具有超高强度、超强韧性和超长耐久性的新型混凝土；其抗压强度和抗拉强度远比普通混凝土要高。将UHPC与钢构桥面结构相结合而组成钢-UHPC组合桥面结构，可以有效降低桥面钢结构的疲劳应力，提高桥面结构的整体性能。

然而，混凝土和钢结构的结合性较差，需要通过外加结构加以固定。UHPC和钢结构结合的牢固性，决定了钢-UHPC组合桥面结构的性能优劣。

实用新型内容

为了提高UHPC与钢结构的结合牢固性，本申请提供了一种钢-UHPC组合桥面结构。

本申请提供的一种钢-UHPC组合桥面结构，采用如下技术方案：

钢-UHPC组合桥面结构，包括钢箱梁单元；所述钢箱梁单元包括顶板，所述顶板上表面设置UHPC层；

所述顶板上表面还固接有凸棱，所述凸棱开设有侧通孔；所述凸棱嵌入UHPC层中，所述侧通孔中充满UHPC。

通过采用上述技术方案，凸棱侧通孔的设置，使UHPC和凸棱融为一体，从而使UHPC和凸棱能够牢固的连接，进而提高了UHPC与钢结构的结合稳固性，提高了钢-UHPC组合桥面结构的性能。同时，凸棱的设置也增加了UHPC层的结构强度。

可选的，所述侧通孔设置多个，且沿凸棱长度方向均匀分布。

通过采用上述技术方案，均衡了受力，有利于提高UHPC和凸棱连接的稳固性。

可选的，所述凸棱上还开设有与侧通孔相连通的顶通孔，所述顶通孔和侧通孔一一对应。

通过采用上述技术方案，能够使UHPC和凸棱更好地融为一体，从而进一步提高了UHPC和凸棱结合的牢固性。

可选的，所述UHPC层上表面还设置有相变材料层。

通过采用上述技术方案，通过相变材料的吸放热有利于调节桥面的温度，使UHPC层和钢箱梁单元处于适宜的温度下工作，提高了桥面结构的使用寿命。

可选的，所述相变材料为微胶囊固液相变材料。

通过采用上述技术方案，当环境温度高于固液相变材料的相变点后，相变材料发生相变而由固体变成液体并吸收大量的热量，从而降低了桥面结构的温度，防止出现过热的现象，提高了桥面结构的高温稳定性和使用寿命。同时采用微胶囊封装固液相变材料，可以减少固液相变材料变为液相后的流动和泄漏。

可选的，所述相变材料的相变点大于40℃。

可选的，所述相变材料层上设置有沥青混凝土耐磨层。

通过采用上述技术方案，提高了桥面结构的耐磨性，也保护了UHPC层，减少其磨损。

可选的，所述钢箱梁单元还包括底板、腹板以及横隔板，所述腹板具有两块；所述顶板、底板以及两块腹板构成钢箱梁单元的箱体结构；

所述横隔板设置于箱体结构内，并将箱体结构横向隔断，所述横隔板上开设检修口。

可选的，还包括纵肋，其位于钢箱梁单元的箱体结构中，并设置在顶板、底板、腹板中的一个或多个上；所述纵肋和横隔板纵横交错设置。

通过采用上述技术方案，纵肋和横隔板纵横交错设置提高了钢箱梁单元的结构稳定性。

可选的，所述钢箱梁单元还包括第一连接板和第二连接板；所述第一连接板和第二连接板均设置在所述钢箱梁单元的箱体结构内，且所述第一连接板和第二连接板分别从箱体结构两端延伸到钢箱梁单元外侧；

所述第一连接板用于和另一钢箱梁单元的第二连接板连接，以实现钢箱梁单元之间的连接。

通过采用上述技术方案，第一连接板和第二连接板的设置实现了钢箱梁单元之间稳固的连接。

综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果之一：

1.本申请通过凸棱侧通孔的设置，使UHPC和凸棱很好地交融在了一起，从而提高了UHPC和凸棱的连接牢固性，进而使UHPC与钢结构更加稳固的结合，提高了钢-UHPC组合桥面结构的性能。

2.本申请在凸棱上设置顶通孔，可以进一步提高凸棱和UHPC的融合性，从而提高了UHPC与钢结构结合的牢固性。

3.本申请通过相变材料层的设置，当环境温度大于相变材料相变点时，相变材料发生相变并吸收热量，从而降低了桥面结构过热的现象，提高了桥面结构的高温稳定性和使用寿命。

附图说明

图1是本申请实施例的钢-UHPC组合桥面结构的立体示意图。

图2是本申请实施例的钢箱梁单元的爆炸示意图。

图3是本申请实施例的钢箱梁单元的外观示意图。

图4是本申请实施例的凸棱的结构示意图。

图5是本申请实施例的相变材料层的结构示意图。

附图标记说明：1、钢箱梁单元；11、顶板；12、凸棱；121、侧通孔；122、顶通孔；123、第一凸棱；124、第二凸棱；13、底板；14、腹板；15、横隔板；151、检修口；16、纵肋；17、第一连接板；18、第二连接板；2、UHPC层；3、相变材料层；31、钢管；4、沥青混凝土耐磨层。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开了一种钢-UHPC组合桥面结构。参照图1，钢-UHPC组合桥面结构由多个位于同一水平面的钢箱梁单元1相互连接而构成。

参照图2和图3，每个钢箱梁单元1均包括顶板11、底板13、腹板14、横隔板15以及纵肋16。其中，顶板11和底板13均为长方形板，两者呈水平状态设置，且顶板11位于底板13的正上方。腹板14为长方形板，且相对于垂直面倾斜设置；同时，腹板14具有两块且以垂直面为对称面对称设置，每一腹板14的一侧长边和顶板11的一侧长边连接，腹板14的另一侧长边与底板13的一侧长边连接。从而，顶板11、两腹板14和底板13构成一横截面为倒置梯形的纵长形箱体结构。

参照图2，横隔板15设置多块，且沿箱体结构的轴向均匀排列在其内。具体的，每块横隔板15均通过焊接等方式固接于箱体结构内，且将箱体结构沿横向（即箱体结构的径向）隔断；同时，横隔板15上开设可供检修人员通过的检修口151。

参照图2，纵肋16具有多条，均设置于钢箱梁单元1的箱体结构内，且每条纵肋16均沿箱体结构的轴向延伸。具体的，纵肋16通过焊接的方式分别固接在顶板11和底板13的内表面上；并且固接在顶板11上的多条纵肋16沿顶板11宽度方向均匀分布，固接在底板13上的多条纵肋16沿底板13宽度方向均匀分布。另外，多条纵肋16和箱体结构内的横隔板 15纵横交错设置。通过纵肋16和横隔板 15的设置可以提高箱体结构，即提高钢箱梁单元1整体的结构强度。

参照图2和图3，钢箱梁单元1的箱体结构内还设置有多个第一连接板17（本实施方案设置两个）以及与第一连接板17一一对应的第二连接板18，且第一连接板17和第二连接板18均为长方形板体。第一连接板17和第二连接板18上分别开设有连接通孔，且第一连接板17上的连接通孔与对应的第二连接板18上的连接通孔一一对应。具体的，第一连接板17平行设置，并与临近钢箱梁单元1箱体结构一端的横隔板15固接，且第一连接板17的自由端经箱体结构该端的开口延伸到钢箱梁单元1外。类似的，第二连接板18平行设置，并与临近钢箱梁单元1箱体结构另一端的横隔板15固接，且第二连接板18的自由端经箱体结构该端的开口延伸到钢箱梁单元1外。

第一连接板17和第二连接板18的设置用于钢箱梁单元1之间的连接。当两箱梁单元1连接时，属于其中一个箱梁单元1（定义为第一箱梁单元）的第一连接板17进入另一个钢箱梁单元1（定义为第二箱梁单元）的箱体结构中；相应的，属于第二箱梁单元的第二连接板18进入第一箱梁单元的箱体结构中。同时上述第一连接板17和对应的第二连接板18相互交错并贴合，两者对应的连接通孔相互连通。通过螺栓穿入连接通孔螺母固定的方式，使上述第一连接板17和第二连接板18固定，从而使两箱梁单元1连接固定。

参照图4，每个钢箱梁单元1的顶板11的上表面通过焊接的方式固接有多条钢质的凸棱12。每条凸棱12均呈长方条状结构，凸棱12的侧面均开设有沿其宽度方向将其贯通的侧通孔121。每条凸棱12上的侧通孔121沿凸棱12的长度方向均匀排列。同时，凸棱12的顶部还开设有顶通孔122，顶通孔122和侧通孔121一一对应；顶通孔122从凸棱12的顶部向下延伸并与对应的侧通孔121相连通。

参照图4，多条凸棱12可分为长度方向不同的第一凸棱123和第二凸棱124；在本实施方案中，第一凸棱123的长度方向平行于顶板11的长度方向，第二凸棱124的长度方向平行于顶板11的宽度方向；并且两类凸棱12相互连接构成纵横网络状结构。当然在其他实施方式中，第一凸棱123和第二凸棱124也可排布成多个方形状结构或菱形状结构。

参照图2，每个钢箱梁单元1的顶板11的上表面还设置有UHPC层2，凸棱12嵌入UHPC层2中，且UHPC层2中的混凝土充满凸棱12的侧通孔121和顶通孔122。这样设置使凸棱12和UHPC层2交融在一起，可以使UHPC层2更为牢固地连接在顶板11上。同时，凸棱12的设置也增加了UHPC层2的结构强度，并分散了受力，减少了结构应力集中的可能性。另外，凸棱12及其侧通孔121和顶通孔122将整块的UHPC分隔成多个小部分，有利于阻断收缩，减少混凝土大面积收缩的产生。凸棱12分成两类（第一凸棱123和第二凸棱124）的设置可以应对各方向的作用力，提高了UHPC层2与顶板11连接的牢固性。

参照图5，UHPC层2的上表面上均匀铺设有相变材料层3，该层以普通混凝土为基材，并在基材中埋设多根填充有微胶囊固液相变材料且两端封闭的钢管31。这些钢管31均沿相变材料层3的宽度方向延伸，且这些钢管31沿相变材料层3的长度方向均匀排布。具体的，微胶囊固液相变材料的相变温度在40-50℃内，本实施方案优选碳原子为22的石蜡。当桥面温度过高时，固液相变材料由固体变为液体并吸收大量的热量，从而降低了桥面的温度，减少了过热而对UHPC层2等产生不利影响的可能性，提高了桥面结构的高温稳定性和使用寿命。采用微胶囊封装固液相变材料，可以防止固液相变材料变为液相后的泄漏；本实施方案中，微胶囊的壁材为聚氨酯，采用界面聚合法制成。在其他实施方案中，微胶囊的壁材还可以采用密胺树脂或聚脲树脂，微胶囊制备方法还可以采用原位聚合法。

参照图2，相变材料层3的上表面上设置有沥青混凝土耐磨层4，该层是由SMA-13沥青混凝土铺设而成，可以提高桥面结构的耐磨性，也能保护UHPC层2。

本实施例钢-UHPC组合桥面结构的实施原理：采用预制的方式制备钢箱梁单元1，首先在钢箱梁单元1的顶板11上焊接凸棱12，之后在顶板11上铺设UHPC层2，铺设时混凝土流入并充满凸棱12的侧通孔121和顶通孔122中，使UHPC层2和凸棱12融为一体，从而使UHPC层2和钢箱梁单元1牢固地连接。之后在UHPC层2上铺设相变材料层3，并在其中埋入填充微胶囊相变材料的钢管31；通过固液相变材料的相变吸热，减少桥面结构的过热现象。最后在相变材料层3上铺设沥青混凝土耐磨层4。之后将该预制的结构单元运送到施工现场，并首尾拼接。操作人员进入钢箱梁单元1的箱式结构中，采用螺栓螺母将两钢箱梁单元1对应的第一连接板17和第二连接板18连接，从而实现钢箱梁单元1的连接。同时为了提高钢箱梁单元1连接的稳固性，并封闭接缝，还可对接缝进行焊接，或在接缝处连接钢垫板。

需要说明的是，位于桥面不同部位的钢箱梁单元1会由于与桥体其他部件（如桥墩、斜拉索等）发生联系而有一些适应性的变化；这些变化均为常规改变，在此不做过多赘述。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.钢-UHPC组合桥面结构，其特征在于：包括钢箱梁单元（1）；所述钢箱梁单元（1）包括顶板（11），所述顶板（11）上表面设置UHPC层（2）；

所述顶板（11）上表面还固接有凸棱（12），所述凸棱（12）开设有侧通孔（121）；所述凸棱（12）嵌入UHPC层（2）中，所述侧通孔（121）中充满UHPC。

2.根据权利要求1所述的钢-UHPC组合桥面结构，其特征在于：所述侧通孔（121）设置多个，且沿凸棱（12）长度方向均匀分布。

3.根据权利要求2所述的钢-UHPC组合桥面结构，其特征在于：所述凸棱（12）上还开设有与侧通孔（121）相连通的顶通孔（122），所述顶通孔（122）和侧通孔（121）一一对应。

4.根据权利要求1所述的钢-UHPC组合桥面结构，其特征在于：所述UHPC层（2）上表面还设置有相变材料层（3）。

5.根据权利要求4所述的钢-UHPC组合桥面结构，其特征在于：所述相变材料为微胶囊固液相变材料。

6.根据权利要求5所述的钢-UHPC组合桥面结构，其特征在于：所述相变材料的相变点大于40℃。

7.根据权利要求4所述的钢-UHPC组合桥面结构，其特征在于：所述相变材料层（3）上设置有沥青混凝土耐磨层（4）。

8.根据权利要求1所述的钢-UHPC组合桥面结构，其特征在于：所述钢箱梁单元（1）还包括底板（13）、腹板（14）以及横隔板（15），所述腹板（14）具有两块；所述顶板（11）、底板（13）以及两块腹板（14）构成钢箱梁单元（1）的箱体结构；

所述横隔板（15）设置于箱体结构内，并将箱体结构横向隔断，所述横隔板（15）上开设检修口（151）。

9.根据权利要求8所述的钢-UHPC组合桥面结构，其特征在于：还包括纵肋（16），其位于钢箱梁单元（1）的箱体结构中，并设置在顶板（11）、底板（13）、腹板（14）中的一个或多个上；所述纵肋（16）和横隔板（15）纵横交错设置。

10.根据权利要求8所述的钢-UHPC组合桥面结构，其特征在于：所述钢箱梁单元（1）还包括第一连接板（17）和第二连接板（18）；所述第一连接板（17）和第二连接板（18）均设置在所述钢箱梁单元（1）的箱体结构内，且所述第一连接板（17）和第二连接板（18）分别从箱体结构两端延伸到钢箱梁单元（1）外侧；

所述第一连接板（17）用于和另一钢箱梁单元（1）的第二连接板（18）连接，以实现钢箱梁单元（1）之间的连接。

Images