一种钢桥面组合体制造技术

本实用新型专利技术涉及一种钢桥面组合体。一种钢桥面组合体，它包括钢桥面钢板、沥青混凝土层，其特征是：钢桥面钢板（４）上焊接有栓钉（８），钢桥面钢板（４）上铺装有掺钢纤维的轻质混凝土层（１），掺钢纤维的轻质混凝土层（１）位于素轻质混凝土的中和轴（７）下，预应力钢丝及钢筋网（２）位于掺钢纤维的轻质混凝土层（１）内，掺钢纤维的轻质混凝土层（１）与沥青混凝土层（９）之间设有素轻质混凝土层（５）。本实用新型专利技术能够有效解决目前钢桥面铺装普遍存在的沥青面层发生车辙、推移、拥包等技术难题，显著改善了钢桥面铺装层的路用性能，提高了钢桥的使用寿命。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种钢桥面组合体
本技术属于桥梁工程领域，具体涉及一种钢箱梁桥面组合体。
技术介绍
钢桥面由于具有施工方便、自重轻、经济省等特点而越来越广泛的被应用于大跨径桥梁，国内外现有的大量桥梁使用了这种桥面结构形式。钢桥面铺装一般是指在钢板上铺设10cm厚的沥青面层，桥面与沥青面层之间通过粘结剂结合在一起。在夏季高温条件下，钢桥面的温度将达到60~80℃左右，致使粘结材料因软化而失效，沥青混凝土稳定性变差，在车辆荷载特别是重载车的作用下极易造成钢桥面与沥青面层脱粘，沥青面层产生推移、拥包、车辙等病害，最终将降低桥面的路用性能，增加维修费用，严重时会导致交通工程事故的发生。目前，几乎所有的钢箱梁桥都在夏季遇到了上述的严重问题，即使有些桥梁在使用年限内没有出现上述病害，但它们都是在限制重载车通行的前提下才取得的这种效果。该问题已是本领域的专家和学者所公认的世界性难题。针对上述问题，目前主要通过四种铺装技术方案和铺装材料来解决：浇筑式沥青混凝土、沥青玛碲脂混合料、改性环氧树脂沥青和双层沥青玛蹄脂混合料SMA(Stone MasticAsphalt)。这四种铺装方案都有各自的特点，但是都没有很好的解决目前钢桥面铺装所存在的问题。特别是双层SMA(组合体)铺装近年来在国内使用较多，其破坏都是由于粘结剂性能不佳，在界面剪切的作用下产生滑移破坏。曾经有些设计部门也采取过其他一些铺装材料和技术，如用混凝土来取代沥青混合料层，但是由于这种方式既增加了桥面的自重，同时普通混凝土弹模高、脆性大，铺装层容易在重载和动荷载的作用下产生脆断破坏，进而影响桥面的工作性能，因而该种方案没有取得预期的效果。
技术实现思路
针对以上钢桥面铺装中存在的问题，本技术的目的在于提供一种具有路用性能好的钢桥面组合体。为了实现上述目的，本技术的技术方案是：一种钢桥面组合体，它包括钢桥面钢板、沥青混凝土层，其特征是：钢桥面钢板4上焊接有栓钉8，钢桥面钢板4上铺装有掺钢纤维的轻质混凝土层1，掺钢纤维的轻质混凝土层1位于素轻质混凝土的中和轴7下，预应力钢丝及钢筋网2位于掺钢纤维的轻质混凝土层1内，掺钢纤维的轻质混凝土层1与沥青混凝土层9之间设有素轻质混凝土层5。本技术在沥青混凝土层和钢桥面钢板4之间设置掺钢纤维的轻质混凝土和素轻质混凝土(不掺钢纤维的轻质混凝土)层，掺钢纤维的轻质混凝土和素轻质混凝土具有自重轻、韧性高、抗变形性能好、弹性模量低、抗渗性好、保温和隔热等特点，能有效解决铺-->装层的开裂、推移、拥抱和防水等问题；同时，在钢桥面钢板4上设置栓钉，在混凝土内部施加预应力钢丝形式来使钢板和铺装层结合更牢固，一致变形，抵抗掀起，提高钢板-混凝土组合层的工作性能和力学性能，即提高了路用性能，有效地解决了目前存在的问题。本技术具有如下特点：(1)在钢板和沥青混合料铺装层之间铺设掺钢纤维的轻质混凝土和素轻质混凝土层，具有自重轻、弹性模量低、韧性高、抗变形性能好、抗渗性能好、隔热、密实的高性能轻质复合材料层，有效克服了目前钢桥面铺装普遍存在易推移、开裂、拥抱等缺点；现有的1立方重2400公斤，本技术的掺钢纤维的轻质混凝土和素轻质混凝土层1立方重1950公斤，与现有相比每立方轻50公斤；(2)在钢板表面设置抗剪栓钉，有效的阻止了铺装层因重载车及动荷载作用下而产生的推移等问题的发生。同时，栓钉是连接钢板与混凝土的过渡单元，有力的保证了钢板和铺装层的一致变形和协同工作，提高组合层的综合工作效能；(3)在轻质复合材料中掺入纤维和钢筋网，提高混凝土的力学性能、韧性性能和抗变形性能；(4)对混凝土施加预应力，提高混凝土抗变形能力。附图说明图1是本技术铺装组合层的施工方法图图2是本技术栓钉布置图图3是本技术栓钉结构图图4是本技术的结构示意图图中：1——掺钢纤维的轻质混凝土层，位于中和轴以下；2——预应力钢丝及钢筋网，用专用的锚具锚固在张拉台座上，钢筋网绑扎在栓钉上；3——张拉台座，采用焊接方式焊接于钢板上；4——钢桥面钢板，正交异性钢箱梁的顶板，厚度为12cm；5——素轻质混凝土层，不掺钢纤维，位于中和轴以上；6——锚具，专用预应力锚固工具；7——素轻质混凝土的中和轴；8——栓钉，采用拉弧式焊接法焊接于钢板上；9——沥青混凝土层；H——栓钉的总高度；H0——栓钉冒的高度；H1——栓钉杆身的高度；φ1——栓钉冒的直径；φ2——栓钉柱身的直径；L1——栓钉的横向间距，600mm≥L1≥6φ2；L2——栓钉的纵向间距，600mm≥L2≥6φ2。具体实施方式如图4所示，一种钢桥面组合体，它包括钢桥面钢板4、沥青混凝土层9，钢桥面钢板4上焊接有栓钉8，钢桥面钢板4上铺装有掺钢纤维的轻质混凝土层1，掺钢纤维的轻质混凝土层1位于素轻质混凝土的中和轴7下，预应力钢丝及钢筋网2位于掺钢纤维的轻质混凝土层1内，掺钢纤维的轻质混凝土层1与沥青混凝土层9之间为素轻质混凝土层5。所述掺钢纤维的轻质混凝土层1和素轻质混凝土层5的总厚度为S，50mm≤S≤80mm。如图2、图3所示，所述的栓钉的高度为H，栓钉柱身的直径为φ2，且有0.95S≥H≥4-->φ2；栓钉的横向间距为L1，纵向间距为L2，且应满足600mm≥L1≥6φ2、600mm≥L2≥6φ2。所述的预应力钢丝离钢板4上表面的高度为掺钢纤维的轻质混凝土层1和素轻质混凝土层5的总厚度S的1/3-1/2处。钢筋网离钢板4上表面的高度为掺钢纤维的轻质混凝土层1和素轻质混凝土层5的总厚度S的40％-50％。所述的掺钢纤维的轻质混凝土层1的厚度为30~50mm，素轻质混凝土层5的厚度为20~30mm。上述钢桥面组合体的铺装方法，包括如下步骤：1.制备掺钢纤维的轻质混凝土和制备素轻质混凝土：a.制备掺钢纤维的轻质混凝土：掺钢纤维的轻质混凝土主要由水、预处理后的轻集料、水泥、细集料、硅灰、高效减水剂FDN、钢纤维和水溶性聚合物组成，按重量份数比：水∶预处理后的轻集料∶水泥∶细集料∶硅灰＝1∶3.00~3.50∶2.90~3.50∶3.80~3.95∶0.15~0.40，高效减水剂FDN按水泥用量％的0.8~1.4，钢纤维按掺钢纤维的轻质混凝土体积％的0.1~1.5，水溶性聚合物按水泥用量％的10~20；将上述组份搅拌均匀制成混合料，即得产品。性能指标如下：  初始坍  落度  /cm  抗压强度/MPa  抗折强度  /MPa/28d  韧性指  数η30  抗渗透  性  导热系  数  /W/m·K  干表观  密度  /kg/m3  7d  28d  16~18  ≥40  ≥50  ≥6.8  ≥23.0  P12以上  0.8~1.2  ≤1950制备素轻质混凝土(不掺钢纤维的轻质混凝土)：素轻质混凝土主要由水、预处理后的轻集料、水泥、细集料、硅灰、高效减水剂FDN和水溶性聚合物组成，按重量份数比：水∶预处理后的轻集料∶水泥∶细集料∶硅灰＝1∶3.00~3.50∶2.90~3.50∶3.80~3.95∶0.15~0.40，高效减水剂FDN按水泥用量％的0.8~1.4，水溶性聚合物按水泥用量％的10~20；将上述组份搅拌均匀制成混合料，即得产品。所述水泥为42.5#或52.5#普通硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢桥面组合体，它包括钢桥面钢板、沥青混凝土层，其特征是：钢桥面钢板（４）上焊接有栓钉（８），钢桥面钢板（４）上铺装有掺钢纤维的轻质混凝土层（１），掺钢纤维的轻质混凝土层（１）位于素轻质混凝土的中和轴（７）下，预应力钢丝及钢筋网（２）位于掺钢纤维的轻质混凝土层（１）内，掺钢纤维的轻质混凝土层（１）与沥青混凝土层（９）之间设有素轻质混凝土层（５）。

【技术特征摘要】
1.一种钢桥面组合体，它包括钢桥面钢板、沥青混凝土层，其特征是：钢桥面钢板(4)上焊接有栓钉(8)，钢桥面钢板(4)上铺装有掺钢纤维的轻质混凝土层(1)，掺钢纤维的轻质混凝土层(1)位于素轻质混凝土的中和轴(7)下，预应力钢丝及钢筋网(2)位于掺钢纤维的轻质混凝土层(1)内，掺钢纤维的轻质混凝土层(1)与沥青混凝土层(9)之间设有素轻质混凝土层(5)。2.根据权利要求1所述的一种钢桥面组合体，其特征是：所述掺钢纤维的轻质混凝土层和素轻质混凝土层总厚度为S，50mm≤S≤80mm。3.根据权利要求1所述的一种钢桥面组合体，其特征是：所述的栓钉的高度为H，栓钉柱身的直径为φ2，掺钢纤维的轻质混凝土层和素轻质混凝土层总厚度为S...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡曙光，林汉清，丁庆军，林青，张锋，周成昀，王发洲，彭波，吕林女，何永佳，刘沐宇，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]