一种轻型钢-超高性能混凝土劲性组合肋板及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种轻型钢‑超高性能混凝土劲性组合肋板及施工方法，该组合肋板包括面板(1)、板肋(2)、劲性增强部件(3)和剪力连接件(4)，劲性增强部件(3)设置于板肋(2)的底部并与板肋(2)底面等宽，板肋(2)与劲性增强部件(3)通过剪力连接件(4)连接成整体，在组合肋板边缘处的边板肋的顶部设置有槽口(5)，在槽口(5)下方沿边板肋长度方向设置若干楔形口(6)。本发明专利技术可解决超高性能混凝土肋板易疲劳开裂难题，显著提升预制板间湿接缝抗裂性能，可充分利用超高性能混凝土和钢材优异的抗拉、压性能，结构自重更轻，截面利用效率更高，劲性组合肋板桥面板的整体和局部刚度更大，抗裂和抗超载能力强，且便于施工。

A kind of light steel-super high performance concrete stiff composite rib slab and its construction method

The invention discloses a stiff composite rib plate of light steel and ultra-high performance concrete and a construction method. The composite rib plate comprises a panel (1), a plate rib (2), a stiff strengthening component (3) and a shear connector (4), a stiff strengthening component (3) is arranged at the bottom of the plate rib (2) and is equal in width to the bottom of the plate rib (2), and a plate rib (2) and a stiff strengthening component (3) are connected as a whole through a shear connector (4) in the composite rib. A slot (5) is arranged at the top of the edge plate rib at the edge of the plate, and a number of wedge-shaped slots (6) are arranged below the slot (5) along the length direction of the edge plate rib. The invention can solve the problem of easy fatigue cracking of super high performance concrete rib slabs, significantly improve the crack resistance of wet joints between prefabricated slabs, make full use of the excellent tensile and compressive properties of super high performance concrete and steel, lighter structure weight, higher section utilization efficiency, greater overall and local stiffness of stiff composite rib slab bridge deck, strong crack resistance and overload resistance, and is convenient for construction.

【技术实现步骤摘要】
一种轻型钢-超高性能混凝土劲性组合肋板及施工方法
本专利技术属于桥梁结构建筑领域，特别涉及一种轻型钢-超高性能混凝土劲性组合肋板及施工方法。
技术介绍
桥面板直接承受车辆荷载和环境作用，是受超载、腐蚀、疲劳等不利因素影响最直接的构件，因此其工作状态将直接影响倒桥梁主体结构的耐久性和行车舒适性。正交异性钢桥面板、普通混凝土桥面板是目前桥梁工程应用的两种主要的桥面板形式。普通混凝土桥面板可较好地适应沥青混凝土桥面铺装或水泥铺装，行车效果较好，但由于普通混凝土抗拉强度偏低，导致其板厚较大，结构自重较大，难以适应大跨度桥梁的需求，且在湿接缝、负弯矩区、斜拉索锚固区附近易开裂。正交异性钢桥面板具有自重轻、极限承载力大、施工周期短等优点，被广泛应用于大跨度桥梁中，但由于钢桥面板刚度偏低，与沥青混凝土的粘结性和变形协调性能差等原因，使得运营多年的正交异性钢桥面板易出现疲劳开裂和铺装破损等病害。超高性能混凝土(UHPC)具有高弹性模量、高抗压、抗拉强度和良好的徐变特性等优点，可以减小结构尺寸，减轻结构自重，提高结构抵抗荷载有效性和增大跨越的能力。因此，基于超高性能混凝土性能研发的超高性能混凝土桥面板可避免正交异性钢桥面板疲劳开裂和铺装易损的难题，可减轻结构自重，适应大跨度桥梁需求，同时具有优异的抗拉性能的超高性能混凝土可解决普通混凝土桥面板易开裂的难题，耐久性好。公布号CN106758813A的专利技术专利公开了一种用于钢混组合梁桥的超高性能混凝土井式肋桥面板及其施工方法，包括预制超高性能混凝土井式肋桥面板、矩形柱状槽口、上层钢筋、下层钢筋、簇钉群、高强灌浆料、湿接带钢筋以及湿接带混凝土。该专利技术的桥面板可发挥超高性能混凝土抗压、抗拉强度高的力学特性，利用井式肋和面板组合，有效提高刚度、承载力、减小板厚。但是该井式肋桥面板肋宽度仅10cm～15cm，在保证良好施工性能前提下，受拉区配置普通钢筋数量有限，桥面板跨径较大时，易疲劳开裂，难以适应高抗裂性能的需求。此外，宽度仅10cm～15cm板肋内配置普通钢筋，可能对超高性能混凝土内纤维分布产生不利影响，影响结构安全性。此外，井式肋桥面板间湿接缝带构造采用常规平口构造，易在新旧混凝土截面产生收缩裂缝，由于钢纤维不连续而导致的受力薄弱点开裂风险高，耐久性差。公布号CN107604815A的专利技术专利公开了一种自带模板超高性能混凝土组合桥面板，它主要由数块单元板拼接而成，单元板包括钢底板和设于钢底板上的超高性能混凝土面板，钢底板上焊接有用于连接超高性能混凝土面板的剪力连接件，每块钢底板为扁平的四棱台形薄壁钢构件，相邻的钢底板与位于桥面板下方的主梁的内部构件连接而使各钢底板连接成一体；在剪力连接件的上方沿顺桥向和横桥向分别设有连接成一体的钢筋，构成桥面板上缘受力钢筋网，钢底板和剪力连接件相应成为桥面板下缘受力钢筋及剪力钢筋，并共同作为桥面板的底模。该专利技术桥面板采用超高性能混凝土，可有效解决现有钢桥面所存在的容易开裂、桥面铺装破损等难题，但是这类组合桥面板整个底部均设置有钢板，一方面会显著增加桥梁结构用钢量，增加结构自重和造价，影响桥梁结构的跨越能力，另外一方面底板钢板对桥面板的超高性能混凝土将会形成强约束边界，实桥应用中现场浇筑、常温养护容易产生收缩开裂等影响结构的安全性和耐久性，必须通过蒸汽养护等方式避免收缩开裂，这给施工带来不便。公布号CN105780649A的专利技术专利公开了一种凹肋耐候钢一混凝土组合桥面板，组合桥面板单元包括底钢板和浇筑于其上的现浇混凝土板，以及使底钢板、现浇混凝土板连接为一体的剪力键，在底钢板宽度方向两端焊接连接封头带孔钢板，以有效减少桥面系用钢量，并使桥面板的施工质量易于得到保证，简化施工工艺，从而有效节约工程费用。但这类构造仅适用于普通混凝土组合桥面板，应用超高性能混凝土桥面板时，底部设置的钢板将会对超高性能混凝土形成强约束边界，易使超高性能混凝土在养护和运营过程中收缩开裂，影响结构安全性，且底部全宽设置钢板也无法发挥超高性能混凝土优异的抗压和抗拉性能，此外在底钢板宽度方向两端焊接连接的封头带孔钢板也将阻断超高性能混凝土内钢纤维的连续和随机分布，对结构安全产生不利影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种自重轻、刚度大、施工便捷、耐久性好的轻型钢-超高性能混凝土劲性组合肋板及施工方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种轻型钢-超高性能混凝土劲性组合肋板，包括面板、板肋、劲性增强部件和剪力连接件，板肋设置于面板底部并与面板浇筑为一体，板肋垂直于面板，面板和肋板由超高性能混凝土浇筑而成，劲性增强部件设置于板肋的底部并与板肋底面等宽，板肋与劲性增强部件通过剪力连接件连接成整体，在组合肋板边缘处的边板肋的顶部接缝处设置有沿边板肋长度方向设置的槽口，在槽口下方沿边板肋长度方向设置若干楔形口，楔形口沿面板所处平面方向的截面为外窄内宽的楔形。槽口构成T形接缝的上部台阶。进一步的，楔形口顶部贯通槽口，槽口与楔形口的总高度等于T形接缝的高度。进一步的，所述边板肋的宽度为0.20m～0.60m，所述槽口的深度为0.03m～0.10m，槽口的宽度为0.05m～0.40m，所述楔形口近板外侧宽度为0.05m～0.30m，所述楔形口近板内侧宽度为0.10m～0.40m。边板肋顶面设置槽口，可以通过槽口顶面阻滞现浇超高性能混凝土的收缩，从而降低了浇筑前后新旧超高性能混凝土界面的收缩应力，避免了接缝出现收缩裂缝，显著提高了桥梁接缝处的耐久性，另外一方面设置槽口可以将钢纤维不连续的受力薄弱面设置于低拉应力区，大大降低其开裂风险。边板肋底部设置外窄内宽的楔形口，不仅可以阻滞现浇超高性能混凝土的收缩，还可以使楔形口构造处新旧超高性能混凝土的界面相互交错，改善了纤维不连续造成的薄弱环节的受力，有效提高了梁板接缝处的抗剪和抗拉承载力，取消现有接缝构造的凿毛过程，可以简化施工，预制板横向拼装并精确定位后，无需任何现场的钢筋作业，便于施工，有利于实现超高性能混凝土结构的快速化施工。进一步的，所述面板厚度为0.02m～0.30m。优选地，所述面板厚度大于0.06m时，所述面板内设置有由纵横交错组成的钢筋网，这一设置有益于增强提高面板的强度和抗冲切承载力。进一步的，所述板肋包括纵桥向板肋和/或横桥向板肋，纵桥向板肋和横桥向板肋相互垂直交叉。进一步的，所述板肋高度为0.10m～0.60m，所述面板与板肋组合形成肋板结构，所述板肋截面为倒梯形或矩形，其上缘宽度为0.08m～0.30m，下缘宽度为0.08m～0.30m，相邻所述板肋中心间距为0.30m～1.50m。该种设置在保证用料最少的前提下，提高了整体的刚度和强度。进一步的，所述劲性增强部件厚度不小于0.006m。这一设置一方面可以提高桥面板的刚度、抗裂性和承载能力，同时可以取消肋板底部的纵向受拉钢筋，避免钢筋对超高性能混凝土薄板中纤维分布的不利影响，另外一方面仅在肋底部设置劲性增强部件不会对超高性能混凝土桥面板形成强约束边界，不易出现收缩开裂的病害，可适应于现场浇筑常温养护的情况，施工便捷。进一步的，所述劲性增强部件为槽钢、板肋宽度方向的单向波纹钢板、花纹钢板或平钢板，其中槽钢高度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻型钢‑超高性能混凝土劲性组合肋板，其特征在于，包括面板(1)、板肋(2)、劲性增强部件(3)和剪力连接件(4)，板肋(2)设置于面板(1)底部并与面板(1)浇筑为一体，板肋(2)垂直于面板(1)，面板(1)和肋板(2)由超高性能混凝土浇筑而成；劲性增强部件(3)设置于板肋(2)的底部并与板肋(2)底面等宽，板肋(2)与劲性增强部件(3)通过剪力连接件(4)连接成整体；在组合肋板边缘处的边板肋的顶部接缝处设置有槽口(5)，槽口(5)沿边板肋长度方向设置，在槽口(5)下方沿边板肋长度方向设置若干楔形口(6)，楔形口(6)沿面板(1)所处平面方向的截面为外窄内宽的楔形状。

【技术特征摘要】
1.一种轻型钢-超高性能混凝土劲性组合肋板，其特征在于，包括面板(1)、板肋(2)、劲性增强部件(3)和剪力连接件(4)，板肋(2)设置于面板(1)底部并与面板(1)浇筑为一体，板肋(2)垂直于面板(1)，面板(1)和肋板(2)由超高性能混凝土浇筑而成；劲性增强部件(3)设置于板肋(2)的底部并与板肋(2)底面等宽，板肋(2)与劲性增强部件(3)通过剪力连接件(4)连接成整体；在组合肋板边缘处的边板肋的顶部接缝处设置有槽口(5)，槽口(5)沿边板肋长度方向设置，在槽口(5)下方沿边板肋长度方向设置若干楔形口(6)，楔形口(6)沿面板(1)所处平面方向的截面为外窄内宽的楔形状。2.根据权利要求1所述的轻型钢-超高性能混凝土劲性组合肋板，其特征在于，所述面板(1)厚度为0.02m～0.30m，面板(1)厚度大于0.06m时，面板(1)内设置有由纵横交错组成的钢筋网。3.根据权利要求1所述的轻型钢-超高性能混凝土劲性组合肋板，其特征在于，所述板肋(2)包括纵桥向板肋(21)和/或横桥向板肋(22)，纵桥向板肋(21)和横桥向板肋(22)相互垂直交叉。4.根据权利要求1所述的轻型钢-超高性能混凝土劲性组合肋板，其特征在于，所述板肋(2)截面为倒梯形或矩形。5.根据权利要求1所述的轻型钢-超高性能混凝土劲性组合肋板，其特征在于，所述劲性增强部件(3)厚度不小于0.006m。6.根据权利要求1所述的轻型钢-超高性能混凝土劲性组合肋板，其特征在于，所述劲性增强部件(3)为槽钢、板肋宽度方向的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵旭东，邱明红，毛志坚，张欣，王衍，吴新印，李玉祺，
申请(专利权)人：湖南大学，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