一种混凝土梁‑STC组合桥面结构及其施工方法，它主要是解决现有结构不合理、材料性能不优质、施工工艺低效、结构功能不完善的等技术问题。其技术方案要点是：它包括梁顶层（1）、STC层（2）及两端分别与梁顶层（1）和STC层（2）固联的栓钉（11），所述梁顶层（1）本体为混凝土结构层；在梁顶层（1）上表面植入栓钉（11），栓钉（11）上部突出梁顶层（1）上表面，栓钉（11）上部突出梁顶层（1）上表面的高度小于STC层（2）的厚度；在梁顶层（1）上铺设STC层（2）形成整体的混凝土梁‑STC组合桥面结构。它主要是应用于桥梁工程建设和桥梁工程后期维护以及修复建设。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种混凝土梁-STC组合桥面结构及其施工方法，特别是一种混凝土梁顶面板与超高韧性混凝土（STC）两者组合形成的桥面结构体系。
技术介绍
目前，混凝土梁在各种跨径的桥梁上运用很多、很广泛，是承担公共交通任务的非常重要的桥梁结构。但该类梁的桥面铺装结构在交通运营中，到目前为止，一直存在很多、很普遍及较严重的结构破坏问题，这在很大程度上对公共交通构成不利影响及造成社会经济损失。混凝土梁桥面铺装结构目前主要有3种类型，即混凝土结构、沥青结构、混凝土下层+沥青上层的组合式结构。混凝土梁桥面铺装结构体系目前存在较普遍和严重的损坏病害情况，包括早期损坏和受持续作用损坏等病害。早期损坏即通车不久即出现的各种损坏。受持续作用损坏是在持续的外部环境影响下，及在长期重复交通荷载作用下的包括疲劳破坏在内的各种重复作用、长期作用下的破坏。当前，混凝土梁的早期损坏病害就已很严重。在国内，对混凝土梁桥面铺装的病害情况和相应原因已进行了不少调研和总结工作，综合相关结论后可知，混凝土桥面的病害表现形式主要有开裂、碎裂、脱落、露骨和松散，及由此引起桥面钢筋甚至主梁钢筋锈蚀；沥青桥面病害表现为过早出现开裂、坑槽、推移、拥包等现象。混凝土梁-STC组合结构中的STC意为超高韧性混凝土。超高韧性混凝土英语表达为Super Toughness Concrete，STC是该英语的缩写。STC是超高性能混凝土UHPC的一个种类，因其韧性在UHPC中较突出，且普通混凝土材料韧性小，而STC则具有很大的韧性，所以称其为超高韧性混凝土。但因STC成本高，施工难度大，一般是采用薄层形式直接摊铺在钢架桥的钢板桥面上，且STC与混凝土表面因物理性能和结构性能区别较大，其相互间的结合作用不是很好，故本领域技术人员根本就没有考虑如何将STC有效应用于混凝土桥面或路面，存在此应用的空白，所以现有技术中基本上没有将STC应用混凝土路面和混凝土桥面的实践。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构合理、材料性能优越、施工工艺高效、结构功能很强的一种混凝土梁-STC组合桥面结构及其施工方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括梁顶层1、STC层2及两端分别与梁顶层1和STC层2固联的栓钉11，所述梁顶层1本体为混凝土结构层；在梁顶层1上表面根据力学原理排列分布设置有固定孔，在每个固定孔内固设有栓钉11，栓钉11上部突出梁顶层1上表面，栓钉11上部突出梁顶层1上表面的高度小于STC层2的厚度；在梁顶层1上铺设STC层2，从而使栓钉11两端分别与梁顶层1和STC层2固定连接，形成整体的混凝土梁-STC组合桥面结构。所述栓钉11为外周设置有凹凸台阶、或螺纹的钢钉，且在栓钉11顶部设置直径大于钉体本身直径的圆柱形或弧形头部，以增加抗拨、抗剪强度。所述STC层2的厚度为35-80㎜，栓钉11上部突出梁顶层1上表面的高度为10-60㎜，且栓钉11顶部与STC层2上表面距离为10-20㎜。在梁顶层1上表面上布置的固定孔的间距为10-40㎝；栓钉11采用类似于植筋的方式植入梁顶层内，即先在梁顶层1上表面上钻固定孔，然后在固定孔内灌无机胶，再将栓钉11插入孔内，栓钉11通过胶材与梁顶层牢固连接。所述STC层2包括钢筋网和超高性能混凝土，所述超高性能混凝土完全包覆突出梁顶层1上表面的栓钉11和整个钢筋网。对梁顶层1上表面采用抛丸糙化工艺进行处理，使之形成抛丸糙化面，从而使梁顶层1与STC层2更牢固连接。在所述STC层2上表面铺设有面层3，所述面层3是采用包括沥青或TPO结构聚合材料制作而成的耐磨层。对STC层2上表面采用抛丸糙化工艺进行处理，使之形成抛丸糙化面，从而面层3与STC层2更牢固连接。它按以下步骤进行施工：1）对混凝土梁顶表面进行清理，凿除浮浆，清除表面油渍、锈迹、杂物，使表面清洁、无松散物；2）对混凝土梁顶的每一幅段与上一幅段之间的施工缝进行结构处理；3）对梁顶面进行抛丸糙化处理；4）对混凝土梁顶表面进行标高测量，掌握梁顶面标高状况；5）在梁顶面向梁顶层内植入栓钉11；6）模板安装；7）对一幅段与下一幅段之间的施工缝进行加强构造设置；8）在梁顶面上方布置、安装钢筋网；9）在梁顶层1上表面上进行STC浇筑；在此之前，完成STC配合比设计和干混料生产；10）在STC浇筑过程中和浇筑后2天时间内，对STC面进行湿润养护；11）对STC层进行高温蒸汽养护；从而形成整体的混凝土梁-STC组合桥面结构。12）对STC层顶面进行抛丸糙化处理；13）在STC层顶面进行面层施工，即在所述STC层2上表面铺设有面层3，所述面层3是采用包括沥青或TPO结构聚合材料制作而成的耐磨层。混凝土梁-STC组合结构桥面由梁顶层、STC层、面层三部分构成。梁顶层即为混凝土梁的顶面板部分。STC层由栓钉、纵横钢筋网及将它们包裹的STC组成。其中栓钉采用类似于植筋的方式，通过植钉方法将其植入梁顶层内，即先在梁顶层上表面上钻孔，然后在孔内灌胶，再将栓钉插入孔内。栓钉通过胶材与梁顶层牢固连接。面层为组合结构直接承受行车荷载作用的部分，目前较多采用常规的路面沥青结构。通过栓钉，STC层与梁顶层连接形成整体，而面层通过抛丸糙化面及面层中的粘结层与STC层连接形成整体。这样，梁顶层、STC层、面层就形成了梁-STC组合结构桥面。混凝土梁-STC组合结构桥面能解决混凝土梁桥面铺装结构前述目前所存在的各种问题。该桥面行车舒适，耐久性好，使用寿命长。STC层可按不开裂设计，使用寿命按100年考虑。混凝土梁顶层使用寿命不低于梁体本身。面层使用寿命不仅可高于采用其它技术的桥面，而且也可不低于甚至高于道路的路面。混凝土梁-STC组合结构桥面解决混凝土梁桥面铺装所存在问题的相应原因和相关工作原理是：1、结构合理本组合结构优化组合，充分利用各组成构件、材料的优点，发挥其优势，使组合结构适应桥面使用要求，在桥面运营过程中，达到良好使用效果。本组合结构通过在梁顶层上表面上设置STC层，将混凝土梁顶层转变成组合结构。STC是超高性能混凝土，具有很高的力学性能，因此组合结构的力学性能也很高。本组合结构桥面这一特性，体现了与现有混凝土梁桥面铺装本质性的不同，即现有混凝土梁桥面铺装仅作为行车铺装层使用，而混凝土梁-STC组合结构桥面不仅是行车铺装层，而且也是参与结构受力的结构层。梁顶层、STC层、面层通过栓钉、抛丸糙化面、粘结层形成组合结构整体。梁顶层在组合结构中承受桥面车辆荷载传递的受力，并向混凝土梁传力；STC层在组合结构承受外部荷载时，为其提供抗拉、压抵抗力，增强梁顶层抵抗外力的强度和刚度，减少梁顶层在反复荷载作用下的应力、应变幅度，从而显著提高梁顶层和桥面部分抵抗疲劳破坏的能力。STC层的抗压抵抗力主要由STC承担，抗拉抵抗力则主要由STC层中的钢筋网承担。在STC层内所设置的纵横密集布置钢筋网，在本组合结构承受弯矩作用时，为其提供抗拉、压抵抗力，并对本组合结构外部受力起分布受力作用，使受力更均匀、合理。因自身不开裂，耐久性好，STC层中的STC还在本组合结构全寿命期，对STC层中的钢筋网及其下的梁顶层提供有效保护，使钢筋和梁顶层不受外部有害物质侵蚀，保证本组合结构桥面及梁体的高耐久性；面层是本组合结构的最外层，其本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种混凝土梁‑STC组合桥面结构，其特征是：它包括梁顶层（1）、STC层（2）及两端分别与梁顶层（1）和STC层（2）固联的栓钉（11），所述梁顶层（1）本体为混凝土结构层；在梁顶层（1）上表面根据力学原理排列分布设置有固定孔，在每个固定孔内固设有栓钉（11），栓钉（11）上部突出梁顶层（1）上表面，栓钉（11）上部突出梁顶层（1）上表面的高度小于STC层（2）的厚度；在梁顶层（1）上铺设STC层（2），从而使栓钉（11）两端分别与梁顶层（1）和STC层（2）固定连接，形成整体的混凝土梁‑STC组合桥面结构。
【技术特征摘要】
1.一种混凝土梁-STC组合桥面结构，其特征是：它包括梁顶层（1）、STC层（2）及两端分别与梁顶层（1）和STC层（2）固联的栓钉（11），所述梁顶层（1）本体为混凝土结构层；在梁顶层（1）上表面根据力学原理排列分布设置有固定孔，在每个固定孔内固设有栓钉（11），栓钉（11）上部突出梁顶层（1）上表面，栓钉（11）上部突出梁顶层（1）上表面的高度小于STC层（2）的厚度；在梁顶层（1）上铺设STC层（2），从而使栓钉（11）两端分别与梁顶层（1）和STC层（2）固定连接，形成整体的混凝土梁-STC组合桥面结构。2.根据权利要求1所述的一种混凝土梁-STC组合桥面结构，其特征是：所述栓钉（11）为外周设置有凹凸台阶、或螺纹的钢钉，且在栓钉（11）顶部设置直径大于钉体本身直径的圆柱形或弧形头部，以增加抗拨、抗剪强度。3.根据权利要求1所述的一种混凝土梁-STC组合桥面结构，其特征是：所述STC层（2）的厚度为35-80㎜，栓钉（11）上部突出梁顶层（1）上表面的高度为10-60㎜，且栓钉（11）顶部与STC层（2）上表面距离为10-20㎜。4.根据权利要求1所述的一种混凝土梁-STC组合桥面结构，其特征是：在梁顶层（1）上表面上布置的固定孔的间距为10-40㎝；栓钉（11）采用类似于植筋的方式植入梁顶层（1）内，即先在梁顶层（1）上表面上钻固定孔，然后在固定孔内灌无机胶，再将栓钉（11）插入固定孔内，栓钉（11）通过胶材与梁顶层牢固连接。5.根据权利要求1所述的一种混凝土梁-STC组合桥面结构，其特征是：所述STC层（2）包括钢筋网和超高性能混凝土，所述超高性能混凝土完全包覆突出梁顶层（1）上表面的栓钉（11）和整个钢筋网。6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵旭东，胡建华，毛志坚，张法，彭力军，
申请(专利权)人：湖南中路华程桥梁科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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