專利名稱：一種正交異性鋼混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橋面結(jié)構(gòu)，具體涉及一種正交異性鋼混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的正交異性鋼橋面結(jié)構(gòu)，是用縱橫向互相垂直的加勁肋(縱肋和橫肋)連同橋面蓋板所組成的共同承受車輪荷載的結(jié)構(gòu)，通常采用U型縱肋(見附圖2)。由于其具有自重輕等許多優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛用于大跨度橋梁中，但這些橋梁上已出現(xiàn)不同程度的疲勞裂紋，主要集中在縱助與面板之間的肋角焊縫處、縱橫肋交叉的弧形缺口處、U形肋鋼襯墊板對接焊縫處等位置。此外，在行車荷載和溫度等共同作用下，結(jié)構(gòu)易形成過大的局部變形，使鋪裝層出現(xiàn)車轍、粘結(jié)層失效 或脫層等問題，不僅影響行車的通暢性和舒適性，也影響整個橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。鋼橋面鋪裝損壞的原因主要是鋼橋面板的剛度不足?？v肋與橫肋焊接處受力復(fù)雜，容易疲勞開裂。工程界曾試圖從正交異性鋼橋面板的構(gòu)造細節(jié)來加以改進，雖然在一定程度上改善了結(jié)構(gòu)的受力，但未從根本上解決問題。隨著交通事業(yè)的不斷發(fā)展，該問題已引起各方面的高度重視。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有正交異性鋼橋面結(jié)構(gòu)在汽車集中輪壓荷載的作用下，鋼橋面局部易出現(xiàn)相對較大的變形，從而導(dǎo)致橋面出現(xiàn)疲勞、開裂等病害的技術(shù)問題，提供一種一種正交異性鋼混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)。為了達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
所述正交異性鋼混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)包括頂板、通過腹板與頂板連接的下底板；所述頂板與下底板之間設(shè)有上底板；上底板與頂板之間填充混凝土 ；上底板的上表面和頂板的底面均設(shè)有若干個剪力釘。其中，所述上底板上表面的剪力釘與頂板底面的剪力釘交錯排布。相鄰兩個剪力釘?shù)拈g距相等。所述混凝土為輕質(zhì)高強混凝土。所述頂板上設(shè)有鋪裝層。所述鋪裝層為浙青混凝土鋪裝層。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
參見圖2，傳統(tǒng)的正交異性鋼橋面結(jié)構(gòu)包括頂板1、與頂板I焊接的腹板8、與腹板8焊接的下底板7、鋪設(shè)于頂板I上的鋪裝層5，頂板I下焊接有U形加勁肋6，通常在實際結(jié)構(gòu)中為了增大鋼橋面系的整體剛度還設(shè)有分布較疏的橫肋來加勁橋面鋼板橫肋。根據(jù)縱肋與橫肋布置關(guān)系可分為縱肋不貫通橫肋及縱肋貫通橫肋兩種情況，當縱肋不貫通橫肋時，在兩橫肋間用角焊縫焊接縱肋與橫肋腹板，然而這種結(jié)構(gòu)形式在輪載作用下，易引起橫肋面外變形，且橫肋橫向受力時在縱肋下翼緣角部有較大的應(yīng)力集中，極易產(chǎn)生疲勞裂縫。同時，過大的變形也會引起鋼橋面板與橋面鋪裝層粘結(jié)力不足導(dǎo)致脫層、推移等問題。當縱肋貫通橫肋時，若將橫肋直接焊接到U型肋下翼緣上，在移動輪載作用下，U型肋的撓曲變形將引起橫肋腹板的反復(fù)面外變形，該變形受到連接焊縫的約束，必然在焊趾處產(chǎn)生很大的彎曲次應(yīng)力而很快引發(fā)疲勞裂紋，因此，需在橫肋上設(shè)置弧形缺口，但缺口的設(shè)計尺寸、切割和焊接質(zhì)量不易控制，從而給施工增加難度。參見圖1，
所述正交異性鋼混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)頂板、通過腹板與頂板連接的下底板；所述頂板與下底板之間設(shè)有上底板；上底板與頂板之間填充混凝土 ；上底板的上表面和頂板的底面均設(shè)有若干個剪力釘。其中，所述上底板上表面的剪力釘與頂板底面的剪力釘交錯排布。相鄰兩個剪力釘?shù)拈g距相等。所述頂板上設(shè)有鋪裝層。所述鋪裝層為浙青混凝土鋪裝層。本發(fā)明的橋面結(jié)構(gòu)包括頂板1、上底板4、頂板I與上底板4間的交錯布置的剪力釘3以及填充的混凝土 2，該混凝土為市售的輕質(zhì)高強混凝土。此外，同傳統(tǒng)鋼橋面一樣，本發(fā)明的橋面結(jié)構(gòu)還包括鋪裝層5、下底板7和腹板8。也就是說，本申請采用兩層交錯布置的剪力釘及填充的輕質(zhì)高強混凝土來取代傳統(tǒng)的U形加勁肋與橫肋，其中輕質(zhì)高強混凝土混凝土不僅具有質(zhì)量輕的優(yōu)點，而且還具有優(yōu)良的抗彎、抗裂、抗震、耐疲勞等特性，并通過剪力釘與上底板一起形成鋼-混組合結(jié)構(gòu)(剪力釘使鋼板與混凝土之間連接得到加強，該結(jié)構(gòu)不僅能保證在使用過程中充分發(fā)揮混凝土與鋼材各自的材料性能，還增加了結(jié)構(gòu)的整體抗彎剛度，不出現(xiàn)局部失穩(wěn)。從而在很大程度上改善一般正交異性鋼橋面結(jié)構(gòu)系的受力，使結(jié)構(gòu)更為安全、可靠。降低橋面結(jié)構(gòu)系的維護加固費用。工程中，可采用先預(yù)制后焊接的施工工藝，豎向澆筑輕質(zhì)高強混凝土。待混凝土達到強度后，通過腹板8與下底板7進行焊接，不僅保證混凝土的澆筑質(zhì)量，還能縮短工期，在保持高度不變的情況下，本發(fā)明鋼橋面的抗彎剛度相比傳統(tǒng)鋼橋面的整體抗彎剛度能提高2倍左右。本發(fā)明橋面組合區(qū)域(圖1中的A處)的局部抗彎剛度比傳統(tǒng)鋼橋面無加勁肋區(qū)域(圖3中的B處)的局部抗彎剛度提高千余倍；比有加勁肋區(qū)域(圖3中的C處)的局部抗彎剛度提百余倍；此外，傳統(tǒng)鋼橋面的有無加勁肋區(qū)域的抗彎剛度相差百余倍，二者剛度相差巨大，因而在營運過程中易出現(xiàn)橋面鋪裝開裂、壓碎、脫層等病害；大量研究表明營運過程中傳統(tǒng)鋼橋面病害通 常發(fā)生在的無加勁肋區(qū)域或在有無加勁肋的交界位置附近，而本發(fā)明的新型鋼-混橋面結(jié)構(gòu)的組合區(qū)域無抗彎剛度差，因此，局部抗彎剛度將大幅提高，在汽車輪壓荷載作用下橋面各處不易出現(xiàn)局部變形過大的現(xiàn)象，各處受力將更加均衡?？傊?，本發(fā)明的橋面結(jié)構(gòu)中，頂板I與上底板4之間通過剪力連接件(剪力釘3)以及輕質(zhì)高強混凝土 2形成鋼-混組合體系，相比一般傳統(tǒng)鋼橋面結(jié)構(gòu)(圖2)能提供相對更大的抗彎剛度。這種新型正交異性鋼-混組合橋面結(jié)構(gòu)解決了傳統(tǒng)鋼橋面的縱橫肋連接處的復(fù)雜應(yīng)力問題，同時有效避免結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)過大的變形而導(dǎo)致橋面結(jié)構(gòu)系出現(xiàn)剝離、脫空等現(xiàn)象，適用于各種橋梁體系的一般鋼橋面。而且本發(fā)明提出的正交異性鋼-混組合橋面結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，能很好的改善鋼橋面的力學(xué)性能，增強橋面的可靠性和耐久性。


圖1為本發(fā)明新型正交異性鋼-混組合橋面結(jié)構(gòu)斷面 圖2為本發(fā)明頂板或上底板裝有剪力釘一面的結(jié)構(gòu)示意 圖3為傳統(tǒng)正交異性鋼橋面結(jié)構(gòu)斷面圖。圖中，1、頂板；2、混凝土 ；3、剪力釘；4、上底板；5、鋪裝層；6、U形加勁肋；7、下底板；8、腹板;A、本發(fā)明橋面的橋面組合區(qū)域；B、傳統(tǒng)鋼橋面的無加勁肋區(qū)域；C、傳統(tǒng)鋼橋面的有加勁肋區(qū)域。
具體實施例方式參見圖1，所述正交異性鋼混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)包括頂板1、通過腹板8與頂板I焊接的下底板7 ;所述頂板I與下底板7之間設(shè)有上底板4 ;上底板4與頂板I之間填充混凝土 2 ;上底板4的上表面和頂板I的底面均焊接有若干個剪力釘3。其中，所述上底板4上表面的剪力釘3與頂板I底面的剪力釘3交錯排布。相鄰兩個剪力釘3的間距相等。所述混凝土 2為輕質(zhì)高強混凝土。 所述頂板I上設(shè)有鋪裝層5。所述鋪裝層5為浙青混凝土鋪裝層。
權(quán)利要求
1.一種正交異性鋼混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)，它包括頂板(I)、通過腹板(8)與頂板(I)連接的下底板(7);其特征在于，所述頂板(I)與下底板(7)之間設(shè)有上底板(4);上底板(4)與頂板(I)之間填充混凝土(2);上底板(4)的上表面和頂板(I)的底面均設(shè)有若干個剪力釘(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的橋面結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上底板(4)上表面的剪力釘(3)與頂板(I)底面的剪力釘(3 )交錯排布。
3.如權(quán)利要求1所述的橋面結(jié)構(gòu)，其特征在于，相鄰兩個剪力釘(3)的間距相等。
4.如權(quán)利要求1所述的橋面結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述混凝土(2)為輕質(zhì)高強混凝土。
5.如權(quán)利要求1至4任一項所述的橋面結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述頂板(I)上設(shè)有鋪裝層(5)。
6.如權(quán)利要求5所述的橋面結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鋪裝層(5)為浙青混凝土鋪裝層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種正交異性鋼混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)，它包括頂板、通過腹板與頂板連接的下底板；所述頂板與下底板之間設(shè)有上底板；上底板與頂板之間填充混凝土；上底板的上表面和頂板的底面均設(shè)置剪力釘。本發(fā)明充分利用了鋼材與混凝土各自的材料性能，并通過交錯布置的剪力連接(呈梅花狀分布)件以提高結(jié)構(gòu)整體性，有效避免結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)過大的變形而導(dǎo)致橋面出現(xiàn)剝離、脫空等問題，同時在很大程度上減少了焊接工作量，解決了了橫肋與縱肋間由于焊接的缺陷或疲勞產(chǎn)生的裂縫問題，而且本發(fā)明提出的正交異性鋼-混組合橋面結(jié)構(gòu)簡單、可采用先預(yù)制后焊接的施工工藝有效縮短工期，并能很好的改善鋼橋面的力學(xué)性能，增強橋面的可靠性及耐久性。
文檔編號E01D19/12GK103215892SQ20131013972
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者王達, 劉揚, 陳春苗, 鄧潔 申請人:長沙理工大學(xué)