基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)，包括鋼橋面板和覆蓋在鋼橋面板上的超高性能混凝土層，所述超高性能混凝土層內(nèi)設(shè)置有由鋼筋縱橫交錯(cuò)組成的鋼筋網(wǎng)，所述鋼橋面板上均布焊接有若干個(gè)同時(shí)提供抗剪力和抗掀起力的鋼管連接件，所述所有鋼管連接件被超高性能混凝土層所覆蓋。該結(jié)構(gòu)不僅受力合理，強(qiáng)度高，剛度大，有效避免鋼橋面系病害的產(chǎn)生，而且結(jié)構(gòu)簡單，易于工廠批量生產(chǎn)。
【專利說明】基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及橋面結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]公路鋼橋的橋面結(jié)構(gòu)主要由橋面板和橋面鋪裝組成，是直接承受橋上車輪荷載并且把它傳遞到主梁上的主要結(jié)構(gòu)，也是橋梁結(jié)構(gòu)中最易損的部位之一。主要表現(xiàn)在鋼橋面板開裂和橋面鋪裝易損壞病害。盡管國內(nèi)外橋梁、道路界人士對鋼橋面板和鋼橋面鋪裝做了大量的理論和試驗(yàn)研宄，嘗試了改進(jìn)鋪裝混合料的材料性能、優(yōu)化鋪裝層厚度、改進(jìn)鋼橋面構(gòu)造、提高焊接施工工藝等方法。但從基本原理來看，鋼橋面板自身剛度低，而柔性鋪裝層由于模量低(特別是夏季),不能有效提高橋面系剛度和降低各層中的應(yīng)力，其變形較難與變形較大的鋼橋面板協(xié)調(diào)，因此還是未從根本上解決橋面結(jié)構(gòu)病害的出現(xiàn)。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，受高層建筑鋼-混凝土組合樓板研宄與應(yīng)用的啟發(fā)，一些學(xué)者嘗試著將組合板應(yīng)用于橋面板來提高橋面剛度，避免鋼橋面系病害的產(chǎn)生。橋面剛度的提高可降低結(jié)構(gòu)對瀝青鋪裝的受力性能要求，并可減少瀝青鋪裝的厚度。由于橋梁具有跨度大、荷載大等特點(diǎn)，一些學(xué)者嘗試用輕質(zhì)混凝土、鋼纖維混凝土、高性能混凝土來代替普通混凝土。但在車輛荷載作用下，位于加勁肋、橫隔板和縱隔板處的橋面板由于支承作用會(huì)形成負(fù)彎矩區(qū)，使得這些材料自身的抗拉強(qiáng)度仍然不能滿足要求，在工程實(shí)踐中仍出現(xiàn)橋面鋪裝開裂現(xiàn)象。另一方面，橋面結(jié)構(gòu)直接暴露在環(huán)境下，承受行車、人行、風(fēng)力和溫度等外荷載，以及濕度、空氣所含氯離子等環(huán)境因素的作用，所以橋面結(jié)構(gòu)必須除具備足夠的強(qiáng)度、剛度和良好的整體性能，還應(yīng)有足夠的抗裂、抗沖擊、耐磨等性能。
[0004]超尚性能混凝土是一種尚強(qiáng)度、尚申旲量、尚延性的超尚性能纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料，特別對于超高性能混凝土中的活性粉末混凝土(尺?^)，是眾多超高性能混凝土中應(yīng)用最多也是最具發(fā)展前景的一種新型建筑材料。并可通過在研層內(nèi)摻入一定體積含量的鋼纖維和布置鋼筋網(wǎng)進(jìn)一步增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗拉能力。因?yàn)闉r青鋪裝層下層是水泥基材料，極大的改善了與瀝青面層界面的力學(xué)性能，同時(shí)可減小對瀝青鋪裝層厚度的要求。研具有相當(dāng)高的致密性，抗?jié)B系數(shù)很高，水分基本不易透過研進(jìn)入粘結(jié)層，研能使鋼橋面板處于良好的耐腐蝕狀態(tài)。因此，研是較為理想的組合橋面板材料，有望通過研組合橋面板解決鋼橋面病害的難題。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)中，有一種鋼超高性能混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)，其抗剪構(gòu)造采用焊釘和連接件常規(guī)剪力鍵，如圖1所示(以焊釘作為常規(guī)剪力鍵4的示例X常規(guī)剪力鍵4如需提供有效地抗掀起力，因此需要較大的高度，導(dǎo)致超高性能混凝土層增大，引起鋼橋面板1恒載重量增加、降低經(jīng)濟(jì)性。超高性能混凝土層2 —般做得比較薄，厚度一般為去掉保護(hù)層后極短的常規(guī)剪力鍵4較難提供足夠的拉拔力，從而會(huì)降低該組合橋面板的使用效率和耐久性?？梢钥闯?，將常規(guī)剪力鍵應(yīng)用于超薄研層中，有其局限性。
[0006]抗剪連接件是影響組合橋面結(jié)構(gòu)中鋼橋面板與超高性能混凝土充分協(xié)調(diào)工作的關(guān)鍵因素?？辜暨B接件不僅用來承受鋼橋面板與混凝土板之間的剪力，還用來抵抗鋼橋面板與混凝土板之間的掀起力，使鋼板與混凝土緊密結(jié)合起來，共同受力。因此，對于超高性能混凝土⑶!應(yīng)用于組合橋面板情況，選擇常規(guī)剪力連接件難以滿足鋼橋面板與超薄而?層的連接。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題做出改進(jìn)，即本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不僅受力合理，強(qiáng)度高，剛度大，有效避免鋼橋面系病害的產(chǎn)生，而且結(jié)構(gòu)簡單，易于工廠批量生產(chǎn)。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)，包括鋼橋面板和覆蓋在鋼橋面板上的超高性能混凝土層，所述超高性能混凝土層內(nèi)設(shè)置有由鋼筋縱橫交錯(cuò)組成的鋼筋網(wǎng)，所述鋼橋面板上均布焊接有若干個(gè)同時(shí)提供抗剪力和抗掀起力的鋼管連接件，所述所有鋼管連接件被超高性能混凝土層所覆蓋。
[0009]進(jìn)一步的，所述超高性能混凝土層是由超高性能混凝土饒筑而成，所述超高性能混凝土是指組分中含鋼纖維且無粗骨料、抗壓強(qiáng)度不低于100腿^、軸拉強(qiáng)度不低于挪？3的水泥混凝土，該水泥混凝土為活性粉末混凝土、超高性能纖維增強(qiáng)混凝土或注漿纖維混凝土。
[0010]進(jìn)一步的，所述鋼管連接件的外側(cè)壁焊接在鋼橋面板上，或?qū)摴苓B接件一端部焊接在鋼橋面板上，所述鋼管連接件為完整鋼管結(jié)構(gòu)或部分截面鋼管結(jié)構(gòu)，所述部分截面鋼管結(jié)構(gòu)即沿鋼管軸向去除部分側(cè)壁，該去除部分側(cè)壁的橫截面弦長小于鋼管直徑，所述部分截面鋼管結(jié)構(gòu)采用外側(cè)壁焊接在鋼橋面板上的方式時(shí)，將其側(cè)壁開口焊接在鋼板面橋上或?qū)⑵溟_口正對的外側(cè)壁焊接在鋼橋面板上。
[0011]進(jìn)一步的，所述鋼管連接件側(cè)壁開設(shè)有通孔。
[0012]進(jìn)一步的，所述超高性能混凝土層的厚度為40111111^80111111。
[0013]進(jìn)一步的，所述超高性能混凝土層內(nèi)添加的鋼纖維含量為1%?4%。
[0014]進(jìn)一步的，所述鋼管連接件的混凝土凈保護(hù)層厚度大于或等于10111111，所述混凝土凈保護(hù)層即是鋼管連接件最頂端上方覆蓋的超高性能混凝土層的厚度。
[0015]進(jìn)一步的，所述鋼筋網(wǎng)的混凝土凈保護(hù)層厚度為10臟?25臟，所述混凝土凈保護(hù)層即是鋼筋網(wǎng)最頂端上方覆蓋的超高性能混凝土層的厚度；在保證混凝土凈保護(hù)層厚度情況下，鋼筋網(wǎng)臨近超高性能混凝土層上表面布置。
[0016]進(jìn)一步的，所述鋼管連接件長度為30111111^200111111，以使鋼管連接件內(nèi)超高性能混凝土密實(shí)。
[0017]進(jìn)一步的，所述超高性能混凝土層上鋪設(shè)有橋面鋪裝層。
[0018]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型利用鋼管連接件使鋼橋面板和超高性能混凝土層組合在一起形成鋼-超高性能混凝土組合橋面板，利用鋼管內(nèi)超高性能混凝土和貫通鋼筋所起的銷栓作用在界面提拱有效地抗剪力和抗拉撥力。同時(shí)鋼管側(cè)壁薄，貫穿鋼管連接件的鋼筋能最大限度的布置在超高性能混凝土層的頂部，充分發(fā)揮鋼筋網(wǎng)在超高性能混凝土層中作用。鋼管連接件適用于組合板中鋼橋面板與超薄混凝土層的連接，可以采用完整鋼管結(jié)構(gòu)也可以采用部分截面鋼管結(jié)構(gòu)，將國標(biāo)鋼管按一定長度徑向切割即可得到完整鋼管結(jié)構(gòu)。而部分截面鋼管結(jié)構(gòu)，是沿著鋼管的軸向切開，再按一定長度徑向切割，即可得到部分截面鋼管結(jié)構(gòu)。
[0019]鋼-超高性能混凝土組合橋面板與常規(guī)鋼橋面板相比，結(jié)構(gòu)剛度有較大提高，從根本上減小了鋼橋面板在車輛輪載作用下的應(yīng)力，同時(shí)超高性能混凝土自身的應(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；另一方面，改善了瀝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。超高性能混凝土有較高的密實(shí)性，提高了橋面結(jié)構(gòu)抗?jié)B能力，增強(qiáng)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。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:本發(fā)明的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)具有建筑高度小、剛度大、各組合間粘結(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(jià)值和良好的經(jīng)濟(jì)效益，尤其是在大型、特大型鋼橋的建造上具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中組合鋼橋面板構(gòu)造示意圖。
[0023]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一的構(gòu)造示意俯視圖。
[0024]圖3為圖2中六-八剖視圖。
[0025]圖4為圖2中8-8剖視圖。
[0026]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例二的構(gòu)造示意圖。
[0027]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例三的構(gòu)造示意圖。
[0028]圖中:1-鋼橋面板，2-超高性能混凝土層，3-鋼筋網(wǎng)，4-常規(guī)剪力鍵，5-完整鋼管連接件，51-通孔，6-部分鋼管連接件。

【具體實(shí)施方式】
[0029]實(shí)施例一:如圖廣4所示，一種基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)，包括鋼橋面板1和覆蓋在鋼橋面板1上的超尚性能混凝土層2，所述超尚性能混凝土層2內(nèi)設(shè)置有由鋼筋縱橫交錯(cuò)組成的鋼筋網(wǎng)3，所述鋼橋面板1上均布焊接有若干個(gè)同時(shí)提供抗剪力和抗掀起力的完整鋼管連接件5，所述所有完整鋼管連接件5被超高性能混凝土層2所覆蓋，所述鋼筋沿鋼管的軸向貫穿完整鋼管連接件5。
[0030]本實(shí)施例中，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是指組分中含鋼纖維且無粗骨料、抗壓強(qiáng)度不低于100腿^、軸拉強(qiáng)度不低于8腿^的水泥混凝土，該水泥混凝土為活性粉末混凝土、超高性能纖維增強(qiáng)混凝土或注漿纖維混凝土。
[0031]本實(shí)施例中，所述完整鋼管連接件5的外側(cè)壁焊接在鋼橋面板1上。
[0032]本實(shí)施例中，所述完整鋼管連接件5在鋼橋面板1上呈矩陣式排列。
[0033]本實(shí)施例中，所述完整鋼管連接件5的側(cè)壁上開設(shè)有若干個(gè)通孔51，便于增強(qiáng)完整鋼管連接件5管內(nèi)外超高性能混凝土層2的連貫性和連接性能。
[0034]本實(shí)施例中，所述超高性能混凝土層2的厚度為40111111^80111111。
[0035]本實(shí)施例中，所述超高性能混凝土層2內(nèi)添加的鋼纖維含量為1%?4%。
[0036]本實(shí)施例中，所述完整鋼管連接件5的凈混凝土凈保護(hù)層厚度大于或等于10臟，所述凈混凝土凈保護(hù)層即是完整鋼管連接件5最頂端上方覆蓋的超高性能混凝土層2的厚度。
[0037]本實(shí)施例中，所述鋼筋網(wǎng)3的凈混凝土凈保護(hù)層厚度為10臟?25臟，所述凈混凝土凈保護(hù)層即是鋼筋網(wǎng)3最頂端上方覆蓋的超高性能混凝土層2的厚度。
[0038]本實(shí)施例中，在保證混凝土凈保護(hù)層厚度情況下，鋼筋網(wǎng)3臨近超高性能混凝土層2上表面布置，即鋼筋網(wǎng)3應(yīng)盡量靠超高性能混凝土層2上表面布置。。
[0039]本實(shí)施例中，所述完整鋼管連接件5長度為30臟?200111111，以使完整鋼管連接件5內(nèi)超高性能混凝土密實(shí)。
[0040]本實(shí)施例中，所述超高性能混凝土層2上鋪設(shè)有橋面鋪裝層。
[0041]實(shí)施例二:如圖5所示，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同，區(qū)別在于鋼管連接件采用部分鋼管連接件6，并將其側(cè)壁開口正對的外側(cè)壁焊接在鋼橋面板1上。與實(shí)施例一相比，本實(shí)施例的鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)更方便快捷，并適用于更薄的？％層中。
[0042]實(shí)施例三:如圖6所示，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同，區(qū)別在于鋼管連接件采用部分鋼管連接件6，并將其側(cè)壁開口焊接在鋼橋面板1上。與實(shí)施例一相比，本實(shí)施例的鋼管連接件焊接更穩(wěn)固。
[0043]當(dāng)然，也可將鋼管連接件的一端焊接在鋼橋面板1。
[0044]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)，包括鋼橋面板和覆蓋在鋼橋面板上的超高性能混凝土層，所述超高性能混凝土層內(nèi)設(shè)置有由鋼筋縱橫交錯(cuò)組成的鋼筋網(wǎng)，其特征在于:所述鋼橋面板上均布焊接有若干個(gè)同時(shí)提供抗剪力和抗掀起力的鋼管連接件，所述所有鋼管連接件被超高性能混凝土層所覆蓋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(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饒筑而成，所述超高性能混凝土是指組分中含鋼纖維且無粗骨料、抗壓強(qiáng)度不低于lOOMPa、軸拉強(qiáng)度不低于SMPa的水泥混凝土，該水泥混凝土為活性粉末混凝土、超高性能纖維增強(qiáng)混凝土或注漿纖維混凝土。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鋼管連接件的外側(cè)壁焊接在鋼橋面板上，或?qū)摴苓B接件一端部焊接在鋼橋面板上，所述鋼管連接件為完整鋼管結(jié)構(gòu)或部分截面鋼管結(jié)構(gòu)，所述部分截面鋼管結(jié)構(gòu)即沿鋼管軸向去除部分側(cè)壁，該去除部分側(cè)壁的橫截面弦長小于鋼管直徑，所述部分截面鋼管結(jié)構(gòu)采用外側(cè)壁焊接在鋼橋面板上的方式時(shí)，將其側(cè)壁開口焊接在鋼板面橋上或?qū)⑵溟_口正對的外側(cè)壁焊接在鋼橋面板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鋼管連接件側(cè)壁開設(shè)有通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述超高性能混凝土層的厚度為40mnT80mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述超高性能混凝土層內(nèi)添加的鋼纖維含量為1°/Γ4%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鋼管連接件的混凝土凈保護(hù)層厚度大于或等于10mm，所述混凝土凈保護(hù)層即是鋼管連接件最頂端上方覆蓋的超高性能混凝土層的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鋼筋網(wǎng)的混凝土凈保護(hù)層厚度為10mnT25mm，所述混凝土凈保護(hù)層即是鋼筋網(wǎng)最頂端上方覆蓋的超高性能混凝土層的厚度；在保證混凝土凈保護(hù)層厚度情況下，鋼筋網(wǎng)臨近超高性能混凝土層上表面布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鋼管連接件長度為30mnT200mm，以使鋼管連接件內(nèi)超高性能混凝土密實(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鋼管連接件的鋼-超高性能混凝土組合橋面板結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述超高性能混凝土層上鋪設(shè)有橋面鋪裝層。
【文檔編號(hào)】E01D19/12GK204185768SQ201420586803
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】趙秋, 陳寶春, 陳美忠 申請人:福州大學(xué)