一种UHPC-NC-钢板组合桥面板结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种UHPC

【技术实现步骤摘要】
一种UHPC
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NC
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钢板组合桥面板结构


[0001]本技术涉及桥梁
，更为具体地，涉及一种UHPC
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NC
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钢板组合桥面板结构。

技术介绍

[0002]现如今大跨钢桥桥面板多采用正交异性钢桥面板结构、钢
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混凝土组合桥面板结构。如西堠门大桥、苏通大桥、鄂东长江大桥等采用的时正交异性钢桥面板结构；湖南矮寨大桥和醴水大桥均采用钢
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混凝土组合桥面板结构。而这些方案均存在着许多问题。
[0003]正交异性钢桥面具有自重轻、建造快和承载能力大的特点，已广泛应用于大跨钢桥中，然而长期的工程实践表明正交异性钢桥面存在两大顽疾：铺装层损坏和钢桥面板疲劳开裂。铺装层破坏主要因为钢桥面板的刚度不足且刚度分布不均匀，在车载作用下铺装层处于高应力区导致疲劳开裂并且因为沥青混凝土工作环境恶劣容易导致车辙、黏结层失效或脱层等问题。钢桥面疲劳开裂的主要原因有钢桥面板刚度不足、钢板及焊缝应力幅过大、构造细节处应力集中、超载等，解决方法是加大桥面板厚度，改造构造细节，管制超载车辆等，但均未从根本上解决问题。
[0004]若采用钢
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混凝土桥面板组合结构，相对于正交异性钢桥面具有一定的经济优势，但其自重大、厚度大、经济适用的跨径有限，在后期维修中，因混凝土自重大，必须增加板厚，导致后期维修费用高。混凝土桥面板开裂是钢
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混凝土桥面板的主要病害，将导致主梁刚度下降、内部钢筋及下部钢结构的锈蚀问题，影响桥梁结构的耐久性和安全性。因此，采用配置预应力钢筋、规定混凝土层最小配筋率等方式降低混凝土层的开裂或者较小裂缝宽度，但这些措施会增加桥梁的成本和施工难度，还有混凝土的收缩、徐变导致的应力损失过大等问题，无法从根本上解决开裂问题。
[0005]除此之外，有学者提出了钢
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超高性能混凝土轻型组合桥面体系，该体系具有自重轻、强度高、收缩徐变小、开裂风险低、超长耐久等突出优势，但经大量理论分析、模型试验以及实桥测试结果表明该体系中的UHPC层能够较好的降低钢面板的疲劳应力幅，但是随着疲劳细节离钢面板的距离的增加，UHPC层对疲劳细节疲劳应力幅水平的降低作用急剧下降，例如对U肋
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面板焊缝细节的疲劳应力幅水平降幅高达90％，而对横隔板弧形切口细节的疲劳应力幅水平降幅仅约20％。经疲劳评估发现，在桥梁设计寿命内，弧形切口处细节仍然存在疲劳开裂的风险。通常解决这一问题的思路有两种，一种是优化钢结构疲劳细节构造，使其满足相关规范的评定要求。经过长期的探索与实践，发现这一思路似乎对弧形切口处疲劳细节行不通，不管弧形切口的线形如何优化总绕不开该处的复杂几何构造带来的应力集中效应，因此效果并不理想。另一种思路则是提出全新的可替代的桥面板结构体系。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种构造简单、耐久性好、刚度大、适用性广，以及工艺流程简单，施工便捷、造价低廉的组合桥面板结构。
[0007]本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0008]一种UHPC
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NC
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钢板组合桥面板结构，包括沥青磨耗层1、超高性能混凝土层2、普通混凝土层3和钢面板6，所述组合桥面板结构9内焊接有剪力连接件4并布置有钢筋网5。
[0009]进一步，所述剪力连接件为PBL剪力连接件。
[0010]所述钢筋网5设置在普通混凝土层3和超高性能混凝土层2中。
[0011]所述组合桥面板结构9之间通过超高混凝土现浇湿接缝8连接。
[0012]所述钢面板6下方还设置有横隔板7。
[0013]作为优选的方案，所述沥青磨耗层1厚度为3～5cm，超高性能混凝土层2厚度为30～80cm，普通混凝土层3厚度为40～120cm，钢面板6厚度为0.5～1cm。
[0014]进一步，所述组合桥面板结构9内每30～60cm设置有一道剪力连接件4。
[0015]优选的，所述组合桥面板结构9内每45～50cm设置有一道剪力连接件4。
[0016]所述超高性能混凝土层2为采用活性粉末混凝土、超高性能纤维增强混凝土、注浆纤维混凝土、密实配筋复合材料或工程胶凝复合材料浇筑而成的超高性能混凝土层。
[0017]进一步，所述普通混凝土层3为经标准养护和简单凿毛的普通混凝土层；所述超高性能混凝土层2为经高温蒸汽养护和抛丸处理的超高性能混凝土层。
[0018]本技术的有益效果是：该结构摒弃了传统正交异性桥面板下方的纵向加劲肋，由薄钢面板、NC层也即普通混凝土层、UHPC层也即超高性能混凝土层，通过PBL剪力连接件连接，横隔板或横隔梁直接焊接在薄钢面板下方。这一处理方式可以将原本复杂的正交异性钢桥面构造大大简化成平钢板的直接焊接，从而将正交异性钢桥面复杂多样的疲劳细节简化为仅有横隔板
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面板疲劳细节，同时还能大大降低钢结构部分的造价。而相对较厚的水泥基材料，UHPC层和NC层能够弥补取消纵向加劲肋带来的刚度损失，如果只采用UHPC则有较大一部分材料会处于相对较低的应力水平而得不到充分利用，如果只采用NC则需要的材料过厚而大大增加桥面板的重量从而导致不经济。PBL剪力连接件替代常用的栓钉剪力连接件可以在保证层间连接的基础上进一步增加桥面板的刚度。该桥面板可采用现浇也可采用工厂预制，现场吊装。若采用工厂预制，一方面可以保证施工质量，另一方面可以加快施工速度。桥面板接缝则采用UHPC现浇湿接缝。此外，薄钢板除了作为组合桥面板结构的一部分，同时也是浇筑普通混凝土的钢模板。由于钢面板为普通平钢板，其单位重量的价格仅为正交异性钢桥面板价格的一半，而无需复杂的切割焊接工作大大简化了钢桥面板的制造流程。此外，由于UHPC材料的价格约为普通混凝土的15倍，在保证桥面板刚度的前提下应尽可能采用NC替代UHPC，则可充分发挥各自的材料性能。充分利用材料的力学性能体现结构的经济性。基于UHPC良好的力学性能，UHPC
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NC
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钢板组合桥面板是解决正交异性钢桥面疲劳开裂和铺装层破坏的有效方案。该新体系可以进一步拓宽组合桥面结构体系范畴，具有显著的理论研究意义和工程应用价值。
[0019]本技术的UHPC
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NC
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钢板组合桥面板结构的施工方法，在预制场将钢面板、超高性能混凝土层、普通混凝土层、剪力连接件、钢筋网预制成UHPC
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NC
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钢板组合桥面板单元，桥面板可现浇，也可预制，从而大大缩短桥梁铺装时间，其工艺流程简单，施工设备要求低，保证了本技术应用的可行性；且施工方便、快捷，对于保证工期、提高效率有重要意义。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种UHPC
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NC
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钢板组合桥面板结构，其特征在于：包括沥青磨耗层(1)、超高性能混凝土层(2)、普通混凝土层(3)和钢面板(6)，所述组合桥面板结构(9)内焊接有剪力连接件(4)并布置有钢筋网(5)。2.根据权利要求1所述的一种UHPC
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钢板组合桥面板结构，其特征在于：所述剪力连接件为PBL剪力连接件。3.根据权利要求1所述的一种UHPC
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NC
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钢板组合桥面板结构，其特征在于：所述钢筋网(5)设置在普通混凝土层(3)和超高性能混凝土层(2)中。4.根据权利要求1所述的一种UHPC
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NC
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钢板组合桥面板结构，其特征在于：所述组合桥面板结构(9)之间通过超高混凝土现浇湿接缝(8)连接。5.根据权利要求1所述的一种UHPC
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NC
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钢板组合桥面板结构，其特征在于：所述钢面板(6)下方还设置有横隔板(7)。6.根据权利要求1所述的一种UHPC
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NC
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钢板组合桥面板结构，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴必达，李传习，朱星畅，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：新型
国别省市：