本發(fā)明涉及組合結構橋梁技術領域，特別是一種鋼混凝土組合橋面板及施工方法。

背景技術：

現(xiàn)代大跨徑橋梁設計中，其橋面系的構成主要分為三種：混凝土橋面板、純鋼橋面板和疊合梁橋面板，具體分別為：

1.混凝土橋面系，即混凝土梁和混凝土面板構成，因為所采用的混凝土用量較多，造成混凝土面板自重較大，致使橋梁總體恒載相對偏大，造成橋梁安裝困難，影響橋梁整體的經(jīng)濟性；

2.純鋼橋面系，即采用了鋼梁和鋼橋面板，雖然鋼橋面板自重輕，但用鋼量大，造價高；常見U肋焊縫易開裂，難以修復，導致橋梁載重能力降低。且橋面板上的瀝青混凝土鋪裝質量控制要求極高，普遍存在使用2-3年即大面積開裂重鋪的情況，社會不良影響大；

3.疊合梁橋面系，即采用了鋼梁和鋼筋混凝土橋面板，該預制鋼筋混凝土面板雖然造價低，技術較成熟，但是其但厚度普遍大于20㎝，自重大，靠板間濕接縫與鋼梁連接，易開裂。

因此，凾待一種能夠充分發(fā)揮混凝土和鋼材各自的力學性能有點的鋼混凝土組合橋面板，以使橋面板結構自重較輕，又施工安裝方便。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于：針對現(xiàn)有技術存在針對現(xiàn)有技術存在的現(xiàn)有混凝土梁和鋼筋混凝土橋面板重量大、施工周期較長、施工難度較大的不足，提供一種鋼混凝土組合橋面板，以及鋼混凝土組合橋面板的施工方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種鋼混凝土組合橋面板，包括：

底鋼板，設于由縱梁、橫梁構成的鋼格子梁上，在位于所述鋼格子梁承托區(qū)的所述底鋼板為與承托外壁適配的彎曲形狀，所述底鋼板的厚度為8-10mm；

若干個剪力板，豎直連接在所述底鋼板上；

混凝土層，內(nèi)含穿過所述剪力板的鋼筋網(wǎng)，所述混凝土層澆筑于所述底鋼板上，并覆蓋所述剪力板和鋼筋網(wǎng)；

所述組合橋面板的厚度為10-15cm。

該鋼混凝土組合橋面板，通過底鋼板、剪力板與混凝土結合形成，底鋼板還在鋼格子梁的承托區(qū)通過彎曲以與承托形狀適配，底鋼板作為面板的受力部件，也作為了現(xiàn)澆橋面板混凝土層的模板，有效省去了安裝、拆卸混凝土模板環(huán)節(jié)，施工周期短，更容易保證施工質量；剪力板作為底鋼板和混凝土層結合的剪力鍵，又兼做了底鋼板的加勁筋，能夠保證底鋼板與混凝土層形成良好的結合結構，有效防止了正彎矩區(qū)混凝土層開裂；混凝土層采用高韌性混凝土，能夠有效保證強度；同時底鋼板在保證強度的基礎上，其厚度選用8-10mm，組合橋面板的厚度控制在了10-15cm，相對現(xiàn)有的混凝土橋面系、純鋼橋面系和疊合梁橋面系，有效減少了面板的厚度，比疊合梁橋面系重量減輕了25％以上，減小了恒載，降低了成本，提高了主體結構的跨越能力、結構強度和耐久性。

優(yōu)選地，所有所述剪力板沿鋼格子梁縱向方向設置，所有所述剪力板上設有若干個孔，所述混凝土層內(nèi)含的有能夠橫向穿過所述剪力板的橫向鋼筋。

優(yōu)選地，相鄰兩個所述剪力板的間距為35-45cm，每個所述剪力板上的孔直徑為5-6cm，每個所述剪力板上相鄰兩個開孔間距為12-15cm。

通過在剪力板上設置孔，混凝土層內(nèi)的橫向鋼筋能夠穿過剪力板，將所有剪力板連成一體，能夠增加混凝土層的強度，以及剪力鍵的抗剪能力。

優(yōu)選地，所述混凝土層內(nèi)設有由若干個所述橫向鋼筋和縱向鋼筋構成的縱橫雙層鋼筋網(wǎng)，所述橫向鋼筋和縱向鋼筋的直徑為12-16mm。

優(yōu)選地，所述鋼格子梁的承托正彎矩區(qū)設置的混凝土層內(nèi)的縱向鋼筋配筋率大于2.4％。能夠增加鋼格子梁承托處混凝土層強度，防止了正彎矩區(qū)混凝土層開裂。

優(yōu)選地，所述混凝土層采用高韌性混雜纖維混凝土，即包含0.7-0.9kg/m³的聚丙烯腈纖維和35-50kg/m³的鋼纖維。

區(qū)別于采用普通的混凝土層，通過采用高韌性混雜纖維混凝土層(簡稱高韌性混凝土)，能夠有效實現(xiàn)混凝土抗?jié)B等級不低于W8級，實現(xiàn)低收縮、高抗裂、高韌性的目標，提高組合橋面板的結構強度。

優(yōu)選地，所述格子梁的承托區(qū)域還設置有與承托形狀適配的彎起鋼筋，所述彎起鋼筋上部與所述鋼筋網(wǎng)連接，所述彎起鋼筋底部焊接在鋼格子梁的上翼緣。以抵抗支撐處較大的剪力，避免鋼格子梁上翼緣處的混凝土層，受栓釘剪力鍵的局部成雅作用而易發(fā)生劈裂的現(xiàn)象。

優(yōu)選地，所述鋼格子梁的承托區(qū)設置的底鋼板相對鋼格子梁上翼緣的連接夾角為40°-50°，可保證施焊的可行性。

優(yōu)選地，所述底鋼板上設有若干個栓釘剪力鍵與所述鋼格子梁頂部相互連接。保證格子梁上混凝土與鋼板的有效連接。

優(yōu)選地，所述鋼格子梁的承托正彎矩區(qū)設置的底鋼板在鋼格子梁上的焊腳距離所述鋼格子梁邊緣距離為10-15mm?？梢员苊獾卒摪迮c鋼格子梁上縱橫鋼梁連接處形成涂裝死角。

本發(fā)明還提供了一種鋼混凝土組合橋面板的施工方法，包括以下步驟：

步驟一、焊接剪力板，將所有剪力板豎直焊接在底鋼板上，使所有剪力板沿格子梁縱向方向以相互平行的方式等距排列；實際中一般是在工廠內(nèi)就進行 剪力板焊接在鋼底板上；

步驟二、焊接底鋼板，將底鋼板運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，將底鋼板鋪設在鋼格子梁上，并焊接固定在橫梁或縱梁上，在位于鋼格子梁承托區(qū)時，將所述底鋼板彎曲貼合在承托區(qū)外壁并焊接固定；

步驟三、澆筑混凝土層，在所述剪力板之間綁扎鋼筋網(wǎng)，所述鋼筋網(wǎng)的橫向鋼筋穿過每個所述剪力板，使鋼筋網(wǎng)與剪力板聯(lián)結成整體，澆筑混凝土覆蓋所述剪力板和鋼筋網(wǎng)，控制組合橋面板的厚度為10-15cm。

本發(fā)明所述鋼混凝土組合橋面板的施工方法，采用底鋼板作為面板的受力部件，剪力板又作為底鋼板和混凝土層結合的剪力鍵，又兼做了底鋼板的加勁筋，然后直接在底鋼板上現(xiàn)澆橋面板混凝土層的，有效省去了安裝、拆卸混凝土模板裝拆環(huán)節(jié)，保證底鋼板與混凝土層形成良好的結合結構，有效防止了正彎矩區(qū)混凝土層開裂，保證了施工質量，使施工完成的組合橋面板的厚度控制在了10-15cm，相對現(xiàn)有的混凝土橋面系、純鋼橋面系和疊合梁橋面系，有效減少了面板的厚度，降低了成本，比疊合梁橋面系重量減輕了25％以上，減小了恒載，提高了主體結構的跨越能力、結構強度和耐久性，其施工方法周期短，提高了施工效率。

優(yōu)選地，所述步驟一中所述剪力板與底鋼板采用連續(xù)角焊縫單面焊接，或者采用間斷錯位雙面焊縫焊接，保證剪力板與底鋼板的連接強度，節(jié)約焊接時間。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明所述的鋼混凝土組合橋面板，通過底鋼板、剪力板與混凝土結合形成，底鋼板還在鋼格子梁的承托區(qū)通過彎曲以與承托形狀適配，底鋼板作為面板的受力部件，也作為了現(xiàn)澆橋面板混凝土層的模板，有效省去了安裝、拆卸混凝土模板環(huán)節(jié)，施工周期短，更容易保證施工質量；剪力板作為底鋼板和混凝土層結合的剪力鍵，又兼做了底鋼板的加勁筋，能夠保證底鋼板與混凝土 層形成良好的結合結構，有效防止了正彎矩區(qū)混凝土層開裂；混凝土層采用高韌性混凝土，能夠有效保證強度；同時底鋼板在保證強度的基礎上，其厚度選用8-10mm，組合橋面板的厚度控制在了10-15cm，相對現(xiàn)有的混凝土橋面系、純鋼橋面系和疊合梁橋面系，有效減少了面板的厚度，大大減少了施工投入和施工周期，降低了成本，比疊合梁橋面系重量減輕了25％以上，減小了恒載，提高了主體結構的跨越能力、結構強度和耐久性；

2、本發(fā)明所述的鋼混凝土組合橋面板，通過在剪力板上設置孔，混凝土層內(nèi)的橫向鋼筋能夠穿過剪力板，將所有剪力板連成一體，能夠增加混凝土層的強度，以及剪力鍵的抗剪能力；

3、本發(fā)明所述的鋼混凝土組合橋面板，在鋼格子梁的承托正彎矩區(qū)設置的底鋼板在鋼格子梁上的焊腳距離所述鋼格子梁邊緣距離為10-15mm，可以避免底鋼板與鋼格子梁上縱橫鋼梁連接處形成涂裝死角；

4、本發(fā)明所述的鋼混凝土組合橋面板，在格子梁的承托正彎矩區(qū)設置有與承托形狀適配的彎起鋼筋，彎起鋼筋底部焊接在鋼格子梁的上翼緣，以抵抗支撐處較大的剪力，避免鋼格子梁上翼緣處的混凝土層，受栓釘剪力鍵的局部成雅作用而易發(fā)生劈裂的現(xiàn)象；

5、本發(fā)明所述鋼混凝土組合橋面板的施工方法，采用底鋼板作為面板的受力部件，剪力板又作為底鋼板和混凝土層結合的剪力鍵，又兼做了底鋼板的加勁筋，然后直接在底鋼板上現(xiàn)澆橋面板混凝土層的，有效省去了安裝、拆卸混凝土模板裝拆環(huán)節(jié)，保證底鋼板與混凝土層形成良好的結合結構，有效防止了正彎矩區(qū)混凝土層開裂，保證了施工質量，使施工完成的組合橋面板的厚度控制在了10-15cm，相對現(xiàn)有的混凝土橋面系、純鋼橋面系和疊合梁橋面系，有效減少了面板的厚度，降低了成本，比疊合梁橋面系重量減輕了25％以上，減小了恒載，提高了主體結構的跨越能力、結構強度和耐久性，其施工方法周期短，提高了施工效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述鋼混凝土組合橋面板的設于鋼格子梁上的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明所述鋼混凝土組合橋面板的結構示意圖；

圖3為圖2中帶孔的剪力板與底鋼板的連接結構示意圖；

圖4為圖3的左視圖；

圖5為圖3中底鋼板與剪力板安裝在鋼格子梁上的示意圖；

圖6為鋼格子梁正彎矩區(qū)段彎起鋼筋的立面構造示意圖。

圖中標記：

1、鋼格子梁，2、底鋼板，3、剪力板，31、孔，4、混凝土層，5、鋼筋網(wǎng)，51、橫向鋼筋，52、縱向鋼筋，6，栓釘剪力鍵，7、承托區(qū)，71、彎起鋼筋。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發(fā)明作詳細的說明。

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1

如圖1-6所示，一種鋼混凝土組合橋面板，包括：

底鋼板2，設于由縱梁、橫梁構成的鋼格子梁1上，在位于所述鋼格子梁1承托區(qū)7的所述底鋼板2為與承托外壁適配的彎曲形狀，所述底鋼板2的厚度為8-10mm；

若干個剪力板3，豎直連接在所述底鋼板2上；

混凝土層4，內(nèi)含穿過所述剪力板3的鋼筋網(wǎng)5，所述混凝土層4澆筑于所 述底鋼板2上，并覆蓋所述剪力板3和鋼筋網(wǎng)5；

所述組合橋面板的厚度d為10-15cm。

上述所有剪力板3上設有若干個孔31，混凝土層4內(nèi)含的有能夠橫向穿過所述剪力板3的橫向鋼筋51。通過在剪力板3上設置孔31，混凝土層4內(nèi)的橫向鋼筋51能夠穿過剪力板3，將所有剪力板3連成一體，澆筑混凝土層4時，能夠增加混凝土層4的強度，該每個剪力板3上的孔31直徑為5-6cm，相鄰兩個剪力板3的間距為35-45cm，由于上述的混凝土層4內(nèi)設有由若干個橫向鋼筋51和縱向鋼筋52構成的縱橫雙層鋼筋網(wǎng)5，為了穿過剪力板3上的孔31，該橫向鋼筋51和縱向鋼筋52的直徑均選用為12-16mm，使鋼筋直徑約為剪力板3上開孔31直徑的四分之一。

在底鋼板2上設有若干個栓釘剪力鍵6與所述鋼格子梁1頂部相互連接，以增大底鋼板2在與鋼格子梁1的抗剪力要求，該栓釘剪力鍵6的間距設為15-30cm，當該間距布置的剪力鍵無法滿足抗剪要求時，可以加密錯位布設增加剪力鍵數(shù)量。同時在設有剪力板3的底鋼板2上的混凝土層4大于10mm，在設有栓釘剪力鍵6的底鋼板2上的混凝土層4大于15mm。為了保證混凝土層4的強度，該混凝土選用強度等級C40，粗集料最大直徑不大于0.25倍帶孔31鋼板開孔31直徑；表面還鋪設有瀝青橋面鋪裝層。

上述帶孔31的剪力板3和底鋼板2，其采用的尺寸為底鋼板2厚度為8-10mm，同時帶孔31鋼板厚度采用6-10mm。為了底鋼板2和帶孔31剪力板3均較薄，其加工、制造和焊接變形較大，為了減少構件的焊接變形，帶孔31剪力板3采取單獨裝配、焊接、矯正，合格后再與底鋼板2點焊裝配。

上述承托處(即正彎矩區(qū))截面高度h為22-28cm，為了能夠增加鋼格子梁1在承托處正彎矩區(qū)的混凝土層4強度，該鋼格子梁1的承托正彎矩區(qū)設置的混凝土層4內(nèi)的縱向鋼筋52配筋率大于2.4％，當受拉鋼筋即縱向鋼筋52長度布置在正彎矩區(qū)以外時，在同一截面截斷的受拉鋼筋面積占受拉鋼筋總面積的百 分數(shù)要小于50％。以抵抗支撐處較大的剪力，該格子梁的承托正彎矩區(qū)設置有與承托形狀適配的彎起鋼筋71，彎起鋼筋71底部焊接在鋼格子梁1的上翼緣，能夠有效避免鋼格子梁1上翼緣處的混凝土層4，受栓釘剪力鍵6的局部成雅作用而易發(fā)生劈裂的現(xiàn)象。同時，在鋼格子梁1的承托正彎矩區(qū)設置的底鋼板2，在鋼格子梁1上的焊腳距離所述鋼格子梁1邊緣距離為10-15mm，可以避免底鋼板2與鋼格子梁1上縱橫鋼梁連接處形成涂裝死角。鋼格子梁1的承托正彎矩區(qū)設置的底鋼板2相對鋼格子梁1的連接夾角為40°-50°?？杀ＷC施焊的可行性。

該鋼混凝土組合橋面板，具有以下特點：

a.橋面板與主梁錨固連接，可以提高橋面板與鋼梁的整體工作性能；

b.底鋼板2既為板的主要受力部件，同時為現(xiàn)澆橋面板混凝土的模板，因此需要必要的剛度；帶孔剪力板即帶孔鋼板既是鋼板與混凝土結合的剪力鍵，又兼做底鋼板2的加勁肋；考慮到鋼板的可焊性和受力情況，確定了鋼板的合理厚度；

c.帶孔31鋼板開孔31直徑、穿入鋼筋直徑、混凝土粗集料粒徑的規(guī)定保證了剪力鍵的強度；

d.正彎矩區(qū)段受拉鋼筋高配筋率避免了混凝土開裂，設置彎起鋼筋71既可加強鋼板與混凝土的錨固，又可承受較大的剪力。配合混凝土材料的改進，即區(qū)別于采用普通的混凝土層，通過采用高韌性混雜纖維混凝土層4(簡稱高韌性混凝土層4)，可以實現(xiàn)混凝土抗?jié)B等級不低于W8級；實現(xiàn)低收縮、高抗裂、高韌性的目標；

e.橋面板跨中反拱度設置，使焊接帶孔31鋼板的變形量得以抵消，保證橋面平整和混凝土板厚度。

特別的，該混凝土層5采用混雜纖維混凝土，即包含0.7-0.9kg/m³的聚丙烯腈纖維和35-50kg/m³的鋼纖維；具體還包括了混雜纖維的摻量及技術指標，混凝土的力學性能和工作性能指標、外加劑技術要求，具體的：

鋼纖維滿足的要求為：采用多錨固點的碳素冷拔鋼絲切斷鋼纖維，長度為30mm以上，直徑或等效直徑為0.6-0.9mm，抗拉強度大于600MPa；該鋼纖維表面不得有銹蝕、油污等雜質，加工不良的粘連片、鐵屑等雜質含量不得超過總重量的1.0％；具有良好的彎折性能，能夠承受一次彎折90°而不斷裂；在混凝土中不應變“V”形，不結團，具有良好分散性；

聚丙烯腈纖維需要滿足的要求為：直徑為12-15μm，長度為6-12mm，抗拉強度≥800MPa，彈性模量為7.0-9.0GPa；在混凝土中不應結團，分散性能優(yōu)良；外色應均勻，沒有污染，不得含有雜質；應具有良好的親水性能，在水中均勻分散；

本發(fā)明所述的鋼混凝土組合橋面板采用的混凝土強度等級不宜超過C40，當采用C40混凝土時，其力學性能指標為：混凝土28d試配抗壓強度不應小于48MPa，28d試配抗折強度不應小于5.5MPa；當采用C30混凝土時，其力學性能指標為：混凝土28d試配抗壓強度不應小于38MPa，28d試配抗折強度不應小于5.0MPa。

總之，該鋼混凝土組合橋面板，通過底鋼板2、剪力板3與高韌性混凝土層4結合形成，底鋼板2還在鋼格子梁1的承托區(qū)7通過彎曲以與承托形狀適配，底鋼板2作為面板的受力部件，也作為了現(xiàn)澆橋面板混凝土層4的模板，有效省去了安裝、拆卸混凝土模板環(huán)節(jié)，施工周期短，更容易保證施工質量；剪力板3作為底鋼板2和混凝土層4結合的剪力鍵，又兼做了底鋼板2的加勁筋，能夠保證底鋼板2與混凝土層4形成良好的結合結構，有效防止了正彎矩區(qū)混凝土層4開裂；同時底鋼板2在保證強度的基礎上，其厚度選用8-10mm。通過加強配筋和添加混雜纖維等措施提高混凝土層4的抗裂性能、高韌性要求，使組合橋面板的厚度控制在了10-15cm，相對現(xiàn)有的混凝土橋面系、純鋼橋面系和疊合梁橋面系，有效減少了面板的厚度，大大減少了施工投入和施工周期，降低了成本，比疊合梁橋面系重量減輕了25％以上，減小了恒載，提高了主體結構的跨越能力、結構強度和耐久性。

實施例2

本發(fā)明還提供了一種鋼混凝土組合橋面板的施工方法，包括以下步驟：

步驟一、焊接剪力板3，在工廠內(nèi)將所有剪力板3豎直焊接在底鋼板2上，使所有剪力板3沿格子梁縱向方向以相互平行的方式等距排列；

步驟二、焊接底鋼板2，將底鋼板2運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，將底鋼板2鋪設在鋼格子梁1上，并焊接固定在橫梁或縱梁上，在位于鋼格子梁1承托區(qū)7時，將所述底鋼板2彎曲貼合在承托區(qū)7外壁并焊接固定；

步驟三、澆筑混凝土層4，在所述剪力板3之間綁扎鋼筋網(wǎng)5，所述鋼筋網(wǎng)5的橫向鋼筋51穿過每個所述剪力板3，使鋼筋網(wǎng)5與剪力板3聯(lián)結成整體，澆筑混凝土覆蓋所述剪力板3和鋼筋網(wǎng)5，控制組合橋面板的厚度為10-15cm。

上述帶孔31的剪力板3和底鋼板2，其采用的尺寸為底鋼板2厚度為8-10mm，同時帶孔31鋼板厚度采用6-10mm。為了底鋼板2和帶孔31剪力板3均較薄，其加工、制造和焊接變形較大，為了減少構件的焊接變形，帶孔31剪力板3采取單獨裝配、焊接、矯正，合格后再與底鋼板2點焊裝配，并且底鋼板2和剪力板3的裝配需要滿足以下要求：

1)底鋼板2和帶孔31剪力板3應設置10-15mm的反變形量；

2)應采用先焊外表面焊縫，內(nèi)側焊縫用電弧氣刨清根后再焊接的焊接順序；

3)該剪力板3與底鋼板2的焊接方式，采用連續(xù)角焊縫或間斷錯位雙面焊

縫，其構造應符合焊腳高度大于6mm；

底鋼板2和帶孔31剪力板3、栓釘剪力鍵6加工和組裝成構件時，需要經(jīng)檢驗合格后，才能與鋼格子梁1組裝形成主梁。

本發(fā)明所述鋼混凝土組合橋面板的施工方法，采用底鋼板2作為面板的受力部件，剪力板3又作為底鋼板2和混凝土層4結合的剪力鍵，又兼做了底鋼板2的加勁筋，然后直接在底鋼板2上現(xiàn)澆橋面板混凝土層4的，有效省去了 安裝、拆卸混凝土模板裝拆環(huán)節(jié)，保證底鋼板2與混凝土層4形成良好的結合結構，有效防止了正彎矩區(qū)混凝土層4開裂，保證了施工質量，使施工完成的組合橋面板的厚度控制在了10-15cm，相對現(xiàn)有的混凝土橋面系、純鋼橋面系和疊合梁橋面系，有效減少了面板的厚度，降低了成本，比疊合梁橋面系重量減輕了25％以上，減小了恒載，提高了主體結構的跨越能力、結構強度和耐久性，其施工方法周期短，提高了施工效率。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。