專利名稱：鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橋梁結(jié)構(gòu)的建筑細(xì)部，尤其涉及一種鋼橋的橋面結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
正交異性鋼橋面于1948年在德國首創(chuàng)采用，60年來這種輕型的鋼橋面已成為鋼 橋(尤其是特大型橋梁)的首選橋面型式。經(jīng)過幾十年的工程建設(shè)實(shí)踐，目前正交異性鋼橋 面鋪裝方案主要發(fā)展為以下四類，即(1)熱拌浙青混凝土或改性密級配浙青混凝土方案；高溫拌合澆注式浙青混凝土方案；(3)浙青瑪蹄脂混凝土方案；(4)環(huán)氧樹脂浙青混凝 土方案。現(xiàn)有常規(guī)的鋼橋橋面結(jié)構(gòu)形式如圖1所示，現(xiàn)有的四類鋼橋面浙青混凝土橋面鋪 裝層價格昂貴，同時都有一個自身無法克服的缺點(diǎn)，即浙青混凝土橋面鋪裝層3與鋼橋面 板1的膨脹系數(shù)不同，二者粘連度不牢，如果橋位處冬夏溫差較大，在車輛荷載作用下，浙 青混凝土橋面鋪裝層3與鋼橋面板1很容易發(fā)生相對滑移，從而造成橋面鋪裝層3出現(xiàn)開 裂、車轍、壅包等病害。由于正交異性鋼橋面為輕型橋面，面板比較薄，加上浙青混凝土鋪裝層破壞造成 路面不平整，從而容易引起車輛荷載的沖擊作用，使得在高密度行車，尤其是超載嚴(yán)重的車 輛荷載作用下，面板與縱肋焊接處的疲勞破壞問題變得十分突出。對于正交異性鋼橋面的 疲勞破壞問題，現(xiàn)有解決問題的思路是加大面板厚度，采用大型縱肋，肋距增大，這樣橫隔 板(橫肋)的間距也可增大，減少縱橫肋與面板的焊縫；改進(jìn)細(xì)部構(gòu)造，并規(guī)定嚴(yán)格的焊接 制造工藝，以盡可能減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。這種思路是著眼于通過提高結(jié)構(gòu)尺寸來改善橋面 板的工作狀態(tài)，雖然能起到一定的效果，但不能從根本上解決面板與縱肋焊接處的疲勞破 壞問題，而且成本也比較高，同時，增加橋面板厚度也不能從根本上解決鋪裝層易損壞的問 題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種建筑高度小、剛度大、 各組合層間粘結(jié)性能好、耐久性好、抗疲勞性能好、車輛沖擊作用小的鋼超高性能混凝土組 合橋面結(jié)構(gòu)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種鋼超高性能混凝土組合橋面 結(jié)構(gòu)，所述橋面結(jié)構(gòu)包括鋼橋面板，所述鋼橋面板上方覆設(shè)有超高性能混凝土層，所述超高 性能混凝土層上方覆設(shè)有橋面鋪裝層；所述超高性能混凝土層中配有鋼筋。本發(fā)明提出的 該技術(shù)方案是結(jié)合運(yùn)用組合結(jié)構(gòu)橋面思想與超高性能混凝土技術(shù)，在現(xiàn)有的正交異性鋼橋 面板與浙青混凝土橋面鋪裝層之間增加薄型超高性能混凝土層，這不僅能夠有效避免鋼橋 面板和橋面鋪裝層處于不利的變形和應(yīng)力狀態(tài)，而且可以有效解決鋼橋面板使用中容易出 現(xiàn)的鋪裝層開裂、滑移、面板與縱橫肋的疲勞破壞等問題。上述的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)中，所述超高性能混凝土層是指由超高性 能混凝土澆筑而成。本領(lǐng)域內(nèi)的超高性能混凝土為一專有名稱，在本發(fā)明中一般是指具有
3超高強(qiáng)度、高延性、高韌性、高和易性、耐久性好且能適用于鋼橋面板鋪裝的混凝土，其是相 對普通混凝土、高性能混凝土而言的另一類力學(xué)綜合性能更加優(yōu)異的混凝土材料，例如活 性粉末混凝土、超高性能纖維增強(qiáng)混凝土、注漿纖維混凝土、密實(shí)配筋復(fù)合材料、工程膠凝 復(fù)合材料等，但優(yōu)選為活性粉末混凝土、超高性能纖維增強(qiáng)混凝土或注漿纖維混凝土。上述技術(shù)方案中，鋼橋面板與超高性能混凝土層的結(jié)合面可以為平面或粗糙面， 但作為對上述鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述鋼橋面板與超高性能混 凝土層的結(jié)合面優(yōu)選設(shè)置成抗剪構(gòu)造或設(shè)置抗剪連接件。所述的抗剪構(gòu)造優(yōu)選為一凹凸點(diǎn) 陣式粗糙結(jié)合面或一凹凸槽式結(jié)合面。所述抗剪連接件優(yōu)選為栓釘或PBL剪力鍵。甚至可 以將抗剪構(gòu)造和抗剪連接件同時設(shè)置。上述技術(shù)方案中，所述超高性能混凝土層與橋面鋪裝層的結(jié)合面可以為自然粗糙 面，但優(yōu)選設(shè)置成凹凸槽式結(jié)合面以進(jìn)一步增加層間的抗剪切能力。上述技術(shù)方案中，所述的橋面鋪裝層可以為各類浙青混凝土橋面鋪裝層或其他材 料的橋梁鋪裝層，換句話說，本發(fā)明的技術(shù)方案具有廣泛的適應(yīng)性，不會因?yàn)闃蛎驿佈b層的 材料差異性而影響到本發(fā)明技術(shù)方案的技術(shù)效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在鋼橋面板(尤其是正交異性鋼橋面板)上設(shè)置超高性 能混凝土層，再在超高性能混凝土層上鋪設(shè)浙青混凝土之類的橋面鋪裝層，將現(xiàn)有常規(guī)的 鋼橋面轉(zhuǎn)變成鋼-超高性能混凝土組合式橋面，這大大改變了鋼橋面板的結(jié)構(gòu)形式和橋面 鋪裝的工作狀態(tài)，這也使得本發(fā)明的技術(shù)方案具備以下明顯的優(yōu)勢首先，本發(fā)明的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)共同受力，減小了鋼橋面板及其 縱橫肋在車輛輪載下的應(yīng)力，大幅度減小了鋼橋面板與縱肋及隔板間焊縫疲勞開裂風(fēng)險， 而超高性能混凝土層自身的應(yīng)力、變形等指標(biāo)均能滿足與鋼結(jié)構(gòu)協(xié)同工作的要求；其次，本發(fā)明的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)增大了橋面板的剛度，改善了浙 青混凝土橋面鋪裝層與橋面板的粘結(jié)性能，提高了橋面鋪裝層的抗裂性能和耐久性能；尤 其是在本發(fā)明組合橋面結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的抗剪設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)一步減小橋面鋪裝層與鋼橋面板之 間的相對滑移，減小了橋面鋪裝層的壅包，降低了車輛荷載作用下的沖擊作用，從而進(jìn)一步 提高了橋面鋪裝層的耐久性能；此外，本發(fā)明技術(shù)方案中的超高性能混凝土層所選用的是適用于鋼橋面板的超高 性能混凝土，不僅易于施工操作，且能夠保證密實(shí)性，提高了鋼橋面板的耐久性，并且其結(jié) 構(gòu)層較薄，整體上并不明顯增加橋面恒載的重量。綜上，本發(fā)明的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)具有建筑高度小、剛度大、各組合 層間粘結(jié)性能好、耐久性好、抗疲勞性能好、車輛沖擊作用小等優(yōu)點(diǎn)，具有重大的實(shí)用價值 和良好的經(jīng)濟(jì)效益，尤其是在大型、特大型鋼橋的施工建造上具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為現(xiàn)有常規(guī)的正交異性鋼箱梁橋面的結(jié)構(gòu)示意圖(橫斷面圖)。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖(橫斷面 圖)。圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖(縱斷面 圖)。
4
圖4為本發(fā)明實(shí)施例3的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖(縱斷面 圖)。圖5為本發(fā)明實(shí)施例3的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖(橫斷面 圖)。圖6為本發(fā)明實(shí)施例4的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖(縱斷面 圖)。圖7為本發(fā)明實(shí)施例5的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖(縱斷面 圖)。圖例說明1、鋼橋面板；2、超高性能混凝土層；3、橋面鋪裝層；4、栓釘；5、PBL剪力鍵；6、凹 凸槽式結(jié)合面；7、鋼筋。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種如圖2所示的本發(fā)明的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)，該橋面結(jié)構(gòu)包括鋼 橋面板1，鋼橋面板1上方覆設(shè)有超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2上方覆設(shè)有橋 面鋪裝層3，超高性能混凝土層2中配有鋼筋7。超高性能混凝土層2是由超高性能混凝土 澆筑而成，本實(shí)施例選用的超高性能混凝土是活性粉末混凝土。在鋼橋面板1與超高性能 混凝土層2的結(jié)合面處設(shè)置有抗剪用的栓釘4。鋼橋面板1與超高性能混凝土層2之間的 結(jié)合面為平面，超高性能混凝土層2與橋面鋪裝層3之間的結(jié)合面為自然粗糙面，橋面鋪裝 層3采用的是普通浙青混凝土材料。上述本實(shí)施例的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的施工步驟為(1)焊接制作鋼橋面板1，鋼橋面板1的頂面為平面，對其頂面做防腐涂裝，并在其 頂面均勻焊接抗剪用的栓釘4 ；(2)布設(shè)超高性能混凝土層中的鋼筋7，配制超高性能混凝土，并將配制好的超高 性能混凝土澆筑于鋼橋面板1上，形成超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2的頂面為 自然粗糙面；(3)對澆筑后的超高性能混凝土層2進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；(4)待超高性能混凝土層強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，配制橋面鋪裝層3用 的浙青混凝土材料，然后將浙青混凝土材料覆設(shè)于養(yǎng)護(hù)好的超高性能混凝土層2上；(5)最后進(jìn)行橋面鋪裝層3的養(yǎng)護(hù)，完成整個鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的 施工。實(shí)施例2 一種如圖3所示的本發(fā)明的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)，該橋面結(jié)構(gòu)包括鋼 橋面板1，鋼橋面板1上方覆設(shè)有超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2上方覆設(shè)有橋 面鋪裝層3，超高性能混凝土層2中配有鋼筋7。超高性能混凝土層2是由超高性能混凝土 澆筑而成，本實(shí)施例選用的超高性能混凝土是活性粉末混凝土。鋼橋面板1與超高性能混 凝土層2的結(jié)合面設(shè)置為凹凸槽式結(jié)合面6。超高性能混凝土層2與橋面鋪裝層3之間的 結(jié)合面為自然粗糙面，橋面鋪裝層3采用的是普通浙青混凝土材料。
上述本實(shí)施例的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的施工步驟為(1)焊接制作鋼橋面板1，鋼橋面板1的頂面為凹凸槽式帶肋面，對其頂面做防腐 涂裝；(2)布設(shè)超高性能混凝土層中的鋼筋7，配制超高性能混凝土，并將配制好的超高 性能混凝土澆筑于鋼橋面板1上，形成超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2的頂面為 自然粗糙面；(3)對澆筑后的超高性能混凝土層2進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；(4)待超高性能混凝土層強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，配制橋面鋪裝層3用 的浙青混凝土材料，然后將浙青混凝土材料覆設(shè)于養(yǎng)護(hù)好的超高性能混凝土層2上；(5)最后進(jìn)行橋面鋪裝層3的養(yǎng)護(hù)，完成整個鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的 施工。實(shí)施例3一種如圖4、圖5所示的本發(fā)明的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)，該橋面結(jié)構(gòu)包 括鋼橋面板1，鋼橋面板1上方覆設(shè)有超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2上方覆設(shè) 有橋面鋪裝層3，超高性能混凝土層2中配有鋼筋7。超高性能混凝土層2是由超高性能混 凝土澆筑而成，本實(shí)施例選用的超高性能混凝土是活性粉末混凝土。在鋼橋面板1與超高 性能混凝土層2的結(jié)合面處設(shè)置有抗剪用的PBL剪力鍵5。鋼橋面板1與超高性能混凝土 層2之間的結(jié)合面為平面，超高性能混凝土層2與橋面鋪裝層3之間的結(jié)合面為自然粗糙 面，橋面鋪裝層3采用的是普通浙青混凝土材料。上述本實(shí)施例的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的施工步驟為(1)焊接制作鋼橋面板1，鋼橋面板1的頂面為平面，對其頂面做防腐涂裝，并在其 頂面均勻焊接抗剪用的PBL剪力鍵5 ；(2)布設(shè)超高性能混凝土層中的鋼筋7，配制超高性能混凝土，并將配制好的超高 性能混凝土澆筑于鋼橋面板1上，形成超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2的頂面為 自然粗糙面；(3)對澆筑后的超高性能混凝土層2進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；(4)待超高性能混凝土層強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，配制橋面鋪裝層3用 的浙青混凝土材料，然后將浙青混凝土材料覆設(shè)于養(yǎng)護(hù)好的超高性能混凝土層2上；(5)最后進(jìn)行橋面鋪裝層3的養(yǎng)護(hù)，完成整個鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的 施工。實(shí)施例4一種如圖6所示的本發(fā)明的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)，該橋面結(jié)構(gòu)包括鋼 橋面板1，鋼橋面板1上方覆設(shè)有超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2上方覆設(shè)有橋 面鋪裝層3，超高性能混凝土層2中配有鋼筋7。超高性能混凝土層2是由超高性能混凝土 澆筑而成，本實(shí)施例選用的超高性能混凝土是活性粉末混凝土。鋼橋面板1與超高性能混 凝土層2的結(jié)合面設(shè)置為凹凸槽式結(jié)合面6，超高性能混凝土層2與橋面鋪裝層3之間的結(jié) 合面同樣設(shè)置為凹凸槽式結(jié)合面6，橋面鋪裝層3采用的是普通浙青混凝土材料。上述本實(shí)施例的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的施工步驟為(1)焊接制作鋼橋面板1，鋼橋面板1的頂面為凹凸槽式帶肋面；
(2)布設(shè)超高性能混凝土層中的鋼筋7，配制超高性能混凝土，并將配制好的超高 性能混凝土澆筑于鋼橋面板1上，形成超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2的頂面同 樣設(shè)置為凹凸槽式帶肋面；(3)對澆筑后的超高性能混凝土層2進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；(4)待超高性能混凝土層強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，配制橋面鋪裝層3用 的浙青混凝土材料，然后將浙青混凝土材料覆設(shè)于養(yǎng)護(hù)好的超高性能混凝土層2上；(5)最后進(jìn)行橋面鋪裝層3的養(yǎng)護(hù)，完成整個鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的 施工。實(shí)施例5—種如圖7所示的本發(fā)明的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)，該橋面結(jié)構(gòu)包括鋼 橋面板1，鋼橋面板1上方覆設(shè)有超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2上方覆設(shè)有橋 面鋪裝層3，超高性能混凝土層2中配有鋼筋7。超高性能混凝土層2是由超高性能混凝土 澆筑而成，本實(shí)施例選用的超高性能混凝土是活性粉末混凝土。鋼橋面板1與超高性能混 凝土層2的結(jié)合面為平面，超高性能混凝土層2與橋面鋪裝層3之間的結(jié)合面設(shè)置為凹凸 槽式結(jié)合面6，橋面鋪裝層3采用的是普通浙青混凝土材料。上述本實(shí)施例的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的施工步驟為(1)焊接制作鋼橋面板1，鋼橋面板1的頂面為平面，對其頂面做防腐涂裝；(2)布設(shè)超高性能混凝土層中的鋼筋7，配制超高性能混凝土，并將配制好的超高 性能混凝土澆筑于鋼橋面板1上，形成超高性能混凝土層2，超高性能混凝土層2的頂面設(shè) 置為凹凸槽式帶肋面；(3)對澆筑后的超高性能混凝土層2進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；(4)待超高性能混凝土層強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，配制橋面鋪裝層3用 的浙青混凝土材料，然后將浙青混凝土材料覆設(shè)于養(yǎng)護(hù)好的超高性能混凝土層2上；(5)最后進(jìn)行橋面鋪裝層3的養(yǎng)護(hù)，完成整個鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的 施工。
權(quán)利要求
一種鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)，所述橋面結(jié)構(gòu)包括鋼橋面板，其特征在于所述鋼橋面板上方覆設(shè)有超高性能混凝土層，所述超高性能混凝土層上方覆設(shè)有橋面鋪裝層；所述超高性能混凝土層中配有鋼筋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)，其特征在于所述超高性 能混凝土層是由超高性能混凝土澆筑而成，所述超高性能混凝土為活性粉末混凝土、超高 性能纖維增強(qiáng)混凝土、注漿纖維混凝土、密實(shí)配筋復(fù)合材料或工程膠凝復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鋼 橋面板與超高性能混凝土層的結(jié)合面設(shè)置有抗剪構(gòu)造或設(shè)置抗剪連接件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)，其特征在于所述抗剪構(gòu) 造為一凹凸點(diǎn)陣式粗糙結(jié)合面或?yàn)橐话纪共凼浇Y(jié)合面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)，其特征在于所述抗剪連 接件為栓釘或PBL剪力鍵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)，其特征在于所述超 高性能混凝土層與橋面鋪裝層的結(jié)合面為自然粗糙面或設(shè)置成為凹凸槽式結(jié)合面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋼橋的橋面結(jié)構(gòu)，具體公開了一種鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)，該橋面結(jié)構(gòu)包括鋼橋面板，鋼橋面板上方覆設(shè)有超高性能混凝土層，超高性能混凝土層上方覆設(shè)有橋面鋪裝層；超高性能混凝土層中配有鋼筋。本發(fā)明的鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)具有建筑高度小、剛度大、各組合層間粘結(jié)性能好、耐久性好、抗疲勞性能好、車輛沖擊作用小等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號E01D101/26GK101858052SQ20101021465
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者李嘉, 邵旭東, 黃政宇 申請人:湖南大學(xué)