一種超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)，該組合橋梁結(jié)構(gòu)主要由鋼縱梁、鋼橫梁和超高韌性混凝土橋面板組成；鋼縱梁和鋼橫梁相互連接構(gòu)成組合橋梁結(jié)構(gòu)的主梁，超高韌性混凝土橋面板主要由超高韌性混凝土澆筑而成，超高韌性混凝土橋面板內(nèi)配有縱橫向鋼筋網(wǎng)；超高韌性混凝土橋面板與鋼縱梁的上翼緣板的結(jié)合面、超高韌性混凝土橋面板與鋼橫梁的上翼緣板的結(jié)合面均設(shè)置有剪力連接件。本實用新型的組合橋梁結(jié)構(gòu)具有自重輕、抗拉強度優(yōu)異和耐久性好等優(yōu)點，能顯著提高結(jié)構(gòu)剛度，降低混凝土收縮徐變影響，減少混凝土板接縫數(shù)量，有效防止混凝土板裂縫產(chǎn)生。
【專利說明】一種超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種新型的橋梁結(jié)構(gòu)，特別涉及一種輕型鋼-混凝土組合橋梁結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼-混凝土組合梁橋是將鋼梁與混凝土橋面板通過抗剪連接件連接成整體共同受力的橋梁結(jié)構(gòu)形式。相對于鋼橋，鋼-混凝土組合橋梁截面慣性矩和抗彎承載力均顯著提高，且混凝土橋面板對鋼梁穩(wěn)定性的增強使得鋼結(jié)構(gòu)材料性能得以充分發(fā)揮，大幅降低了鋼梁用鋼量，減少了材料費用，具有良好的經(jīng)濟性。與混凝土橋梁相比，組合橋梁具有結(jié)構(gòu)尺寸小、自重輕，結(jié)構(gòu)延性好，抗震性能優(yōu)良，基礎(chǔ)造價降低等優(yōu)點。同時，上部結(jié)構(gòu)梁高的減小，有利于增加橋下凈空和降低橋面高程，同時使結(jié)構(gòu)外形更纖細，增強了橋梁的景觀效果。
[0003]雖然鋼-混凝土組合橋梁力學性能和施工性能良好，但也存在一些問題。首先，傳統(tǒng)的鋼-混凝土組合橋梁中，由于混凝土的抗拉強度較低，為了抵抗輪載應(yīng)力，混凝土橋面板厚度較大(通常平均厚度在26厘米以上)，結(jié)構(gòu)的恒載較大，且隨著跨徑逐漸增加，恒載占承載力比重進一步加大。其次，在正彎矩作用下，混凝土橋面板處于縱向受壓狀態(tài)，混凝土橋面板作為組合橋梁的受壓翼緣共同工作抵抗恒載和活載，受力良好；但在負彎矩作用下，混凝土橋面板處于受拉狀態(tài)，而混凝土材料抗拉強度低，橋面板很容易開裂。再次，如圖1和圖2所示，普通的鋼-混凝土組合橋梁為了減小混凝土橋面板收縮變形受鋼梁約束而導致過大收縮應(yīng)力的影響，一般采用預(yù)制普通混凝土(RC)橋面板5，存放四個月后將RC橋面板預(yù)制段51安裝至鋼梁上，再在鋼梁上現(xiàn)澆RC橋面板現(xiàn)澆段52，因而此類組合橋梁結(jié)構(gòu)的縱橫向接縫53很多，而接縫又是結(jié)構(gòu)薄弱位置，容易開裂。最后，鋼-混凝土組合橋梁負彎矩區(qū)(特別是接縫處)的混凝土橋面板受拉開裂后，在使用階段隨材料性能劣化很容易造成混凝土橋面板內(nèi)鋼筋銹蝕、主梁滲水和鋼結(jié)構(gòu)生銹等問題，橋梁的耐久性面臨巨大隱患，難以滿足特大跨徑橋梁的要求。因此，如何改進組合橋梁結(jié)構(gòu)混凝土橋面板的力學性能和施工工藝，成為鋼-混凝土組合橋梁設(shè)計和施工中一項迫切需要解決的問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，為鋼混凝土組合橋梁提供一種輕型的、能提高結(jié)構(gòu)剛度和抗拉強度、能降低混凝土收縮徐變影響、減少混凝土板接縫數(shù)量、有效防止混凝土板裂縫產(chǎn)生和耐久性好的混凝土橋面板。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出的技術(shù)方案為:一種超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)，所述組合橋梁結(jié)構(gòu)主要由鋼縱梁、鋼橫梁和超高韌性混凝土(Super Toughness Concrete,簡稱STC)橋面板組成；所述鋼縱梁和鋼橫梁相互連接構(gòu)成組合橋梁結(jié)構(gòu)的主梁(鋼縱梁與所述鋼橫梁之間可通過焊接、栓接等方式相連，鋼橫梁優(yōu)選采用雙面坡口焊與鋼縱梁相連)，所述超高韌性混凝土橋面板主要由超高韌性混凝土澆筑而成，超高韌性混凝土橋面板內(nèi)配有縱橫向鋼筋網(wǎng)；所述超高韌性混凝土橋面板與鋼縱梁的上翼緣板的結(jié)合面、超高韌性混凝土橋面板與鋼橫梁的上翼緣板的結(jié)合面均設(shè)置有剪力連接件使其連接成一整體。本實用新型提出這種超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)可用于特大跨徑的梁橋、斜拉橋和懸索橋等工程實踐中。
[0006]上述的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中，所述超高韌性混凝土可以為活性粉末混凝土、超高性能纖維增強混凝土、密實配筋水泥基復合材料等，但優(yōu)選為改性的活性粉末混凝土。該改性的活性粉末混凝土主要是指活性粉末混凝土中摻入有不同尺寸和/或外形的鍍銅高強鋼纖維(鋼纖維抗拉強度超過2800MPa)。該優(yōu)選的改性活性粉末混凝土可以有效改善STC橋面板的韌性和受拉性能。
[0007]上述的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中，所述的超高韌性混凝土中可摻入兩種或兩種以上不同尺寸或外形的鍍銅高強鋼纖維，以改善STC橋面板的韌性和受拉性能；但優(yōu)選的，所述鍍銅高強鋼纖維的長度與直徑的比例(即長徑比)控制為70~100 ；所述鍍銅高強鋼纖維的外形包括平直形、帶端鉤、扭曲形中的兩種或多種(參見圖3)。更優(yōu)選的，所述鍍銅高強鋼纖維選用鍍銅高強鋼纖維A和鍍銅高強鋼纖維B兩種，所述鍍銅高強鋼纖維A和鍍銅高強鋼纖維B的摻入體積比控制在0.5:1~1: 0.5，所述鍍銅高強鋼纖維的總體積摻量為2%~4%。優(yōu)化級配后的鍍銅高強鋼纖維可以提高體積摻量，并保證STC材料的和易性，提高抗彎拉強度和韌性。采用優(yōu)化級配后的變形鋼纖維還能在保證和易性及力學性能的前提下，降低體積摻量，并提高STC材料的抗彎拉強度、韌性及施工和易性。所述的超高韌性混凝土采用級配后的變形鋼纖維后斷裂能為22kJ/m2~45kJ/m2，極限伸長率高達5200 X 10-6~6500 X 10' [0008]上述的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的，所述超高韌性混凝土中摻有石棉尾礦酸性浸渣超細粉用以改性STC橋面板的收縮特性；所述石棉尾礦酸性浸渣超細粉的平均粒徑為2 μ m~5 μ m，石棉尾礦酸性浸渣超細粉的摻入量為超高韌性混凝土組分中膠凝材料(包括水泥、娃灰等活性材料)的10%~25% (質(zhì)量分數(shù))。摻入石棉尾礦酸性浸渣超細粉改性后，由于超細粉顆粒細，配比含量高，這使得STC材料的自收縮進一步減小，早期強度得到顯著提高。
[0009]上述的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中，所述鋼縱梁既可以是鋼板梁，也可以是鋼板梁、鋼箱梁和鋼桁架梁等鋼主梁的行車道板(可參見圖10、圖12和圖13);所述行車道板與鋼主梁通過焊接、栓接等方式相連。所述鋼橫梁可以是桁架式或?qū)嵏故綑M向聯(lián)結(jié)系；所述桁架式橫向聯(lián)結(jié)系包括K型、X型等桁架梁(可分別參見圖14和圖15)，所述實腹式橫向聯(lián)結(jié)系包括I型、工字型等實腹式橫梁，且其上翼緣板既可與鋼縱梁上翼緣板等高，也可低于鋼縱梁的上翼緣板(可分別參見圖16和圖17)。本實用新型中，所述鋼橫梁優(yōu)選為上翼緣與鋼縱梁翼緣等高的工字型實腹式橫向聯(lián)結(jié)系，以便于支承STC橋面板而減小橋面板跨徑，同時提供更多剪力連接件焊接所需的接觸面，增加剪力連接件數(shù)量而提高抗剪承載力。
[0010]上述的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中，更優(yōu)選的，所述鋼橫梁沿橋梁縱向密集布置，密集布置優(yōu)選是指鋼橫梁的間距為鋼縱梁間距的1/3~1/2或3m~6m,這樣可顯著減小車輪荷載作用下橋面板的內(nèi)力。當鋼縱梁為間距較小的鋼板梁時，鋼橫梁在縱向的間距優(yōu)選取鋼縱梁間距的1/3~1/2 ;當鋼縱梁為間距較大的鋼箱梁或鋼桁架梁時，鋼橫梁在縱向的間距優(yōu)選取3m?6m，這樣可以顯著減小車輪荷載作用下橋面板的內(nèi)力。
[0011]上述的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中，所述的抗剪連接件包含圓柱頭剪力釘、焊接縱橫向鋼筋網(wǎng)、槽鋼、開孔鋼板(PBL剪力鍵)、角鋼、L型鋼、彎起鋼筋、錨環(huán)和摩擦型高強螺栓等，優(yōu)選為圓柱頭剪力釘和PBL剪力鍵。
[0012]上述的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的，所述STC橋面板的厚度較薄，本實用新型中優(yōu)選取8cm?16cm，其僅為普通鋼-混凝土組合橋梁混凝土橋面板厚度的1/4?1/2，結(jié)構(gòu)自重輕，結(jié)構(gòu)抵抗荷載有效性和跨越能力大；所述STC橋面板內(nèi)還設(shè)置有沿橋梁縱橫向的縱橫向鋼筋網(wǎng)，縱橫向鋼筋網(wǎng)的單向配筋率優(yōu)選為3%?6%。
[0013]上述的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的，所述超高韌性混凝土經(jīng)過了高溫蒸汽養(yǎng)護成型，其收縮徐變在蒸養(yǎng)過程中幾乎全部完成，后期收縮徐變小，因而STC材料收縮變形受鋼板約束影響很??；因此，本實用新型中可將STC橋面板直接澆筑在鋼主梁上，并可在較長的縱向預(yù)制節(jié)段間設(shè)置橫向接縫，所述超高韌性混凝土橋面板的橫向接縫的間距優(yōu)選為間距為Sm?30m?；诖?，本實用新型優(yōu)選的組合橋梁結(jié)構(gòu)中，組合結(jié)構(gòu)的接縫數(shù)量大幅度減少(甚至橋梁跨徑不大時可全跨連續(xù)澆注STC橋面板而不設(shè)置接縫)，結(jié)構(gòu)抗裂安全度與剛度顯著提高。本實用新型中的STC橋面板既可采用現(xiàn)場連續(xù)澆注，也可采用工廠標準化節(jié)段預(yù)制、現(xiàn)場裝配并現(xiàn)澆濕接縫的施工工藝，優(yōu)選為工廠標準化分節(jié)段預(yù)制、現(xiàn)場裝配并現(xiàn)澆濕接縫的施工工藝。
[0014]上述的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的，所述的STC橋面板的橫向接縫可以設(shè)置在鋼橫梁的腹板頂部或鋼橫梁間的跨中位置；橫向接縫設(shè)置在鋼橫梁的腹板頂部時可以進行鋼橫梁的局部增強，如加寬頂板和焊接縱向加勁板；當橫向接縫設(shè)置在鋼橫梁間的跨中位置時，該橫向接縫處可以增加橫向增強鋼板。所述的STC橋面板的橫向接縫更優(yōu)選設(shè)置在鋼橫梁間的跨中位置。通過對橫向接縫的位置及接縫局部進行加強處理，不僅可減小接縫的受力、強化增大接縫處的剛度，而且能基本消除STC橋面板接縫開裂的風險。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的技術(shù)方案具備以下明顯的技術(shù)優(yōu)勢:
[0016]第一，本實用新型的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)采用了薄型的STC橋面板，其厚度僅為傳統(tǒng)鋼-混凝土組合橋梁混凝土橋面板厚度的1/4?1/2，結(jié)構(gòu)自重顯著降低，結(jié)構(gòu)抵抗荷載有效性和增大跨越能力大幅提高，這使得本實用新型的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)成為大跨徑橋梁中一種具有應(yīng)用前景的橋型。
[0017]第二，本實用新型的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)相比于普通的鋼-混凝土組合橋梁，其通過設(shè)置密集的鋼橫梁，減小了車輪荷載作用下的橋面板內(nèi)力。
[0018]第三，本實用新型的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中，STC材料采用不同尺寸或外形的鋼纖維進行優(yōu)化級配改性后，STC斷裂能可達22kJ/m2?45kJ/m2、極限伸長率高達5200X 10_6?6500X 10_6，相對于普通混凝土的斷裂能0.12kJ/m2、極限拉應(yīng)變60X10_6?120 X 10_6，本實用新型STC橋面板的抗拉強度高、韌性大，故能更好地承受組合橋梁混凝土橋面板中較大的拉應(yīng)力或拉應(yīng)變，防止其受拉破壞。
[0019]第四，本實用新型中優(yōu)化改性后的超高韌性混凝土相比于普通混凝土，組分中摻入了平均粒徑僅2 μ m?5 μ m的石棉尾礦酸性浸渣超細粉，該超細粉顆粒細，粉體含量高，因而STC材料的自收縮小，極限拉應(yīng)變大，顯著改善了 STC橋面板的收縮特性。
[0020]第五，普通混凝土橋面板收縮變形受鋼梁約束的影響較大，故傳統(tǒng)的鋼-混凝土組合橋梁一般采用自由收縮變形后的預(yù)制混凝土橋面板，后期在鋼梁上現(xiàn)澆接縫段，因而縱橫向接縫很多。而STC橋面板的收縮徐變在高溫蒸養(yǎng)強度形成過程中幾乎全部完成，后期收縮徐變可忽略不計，因而本實用新型中STC橋面板收縮變形受鋼板約束影響很小，可將其直接澆注在鋼梁上，只需在預(yù)制節(jié)段間設(shè)置橫向接縫，從而大幅度減少接縫數(shù)量，結(jié)構(gòu)抗裂安全性和剛度較普通鋼-混凝土橋梁有明顯提高。
[0021]第六，普通鋼-混凝土組合橋梁的縱橫向接縫一般設(shè)置在鋼梁支撐處，負彎矩較大，容易受拉開裂。而本實用新型中超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆段與預(yù)制段的橫向接縫可靈活設(shè)置在鋼橫梁間拉應(yīng)力較小處，或設(shè)置在鋼橫梁頂部，通過將鋼橫梁局部增強，可提高其剛度，降低接縫處應(yīng)力，因而能顯著降低現(xiàn)澆段STC橋面板與預(yù)制段STC橋面板間接縫開裂的風險。
[0022]第七，普通鋼-混凝土組合橋梁負彎矩區(qū)特別是接縫處的混凝土橋面板受拉開裂后，在使用階段隨材料性能劣化很容易造成混凝土板內(nèi)鋼筋銹蝕，主梁滲水和鋼結(jié)構(gòu)生銹等問題；而本實用新型中的STC橋面板內(nèi)摻有優(yōu)化級配后的變形鋼纖維，抗拉強度高、韌性大，能承受組合橋梁橋面板中較大的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變，從而能有效防止橋面板特別是接縫處受拉開裂，且STC材料耐久性優(yōu)異，壽命可達200年，能有效解決因材料性能隨時間退化而引起的上述一系列耐久性問題。
[0023]第八，由于采用了高強高韌、超薄輕型的STC橋面板，本實用新型的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)較之純鋼梁橋，STC橋面板使截面慣性矩顯著增大，結(jié)構(gòu)剛度大幅提高，活載下組合結(jié)構(gòu)的局部撓度明顯減小，正交異性鋼橋面的疲勞開裂及鋪裝破損等問題均不復存在。
[0024]第九，本實用新型的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)既可以作為鋼主梁承受整體受力，也可以作為鋼板梁、鋼箱梁和鋼桁架梁的行車道板直接承受車輛荷載，結(jié)構(gòu)適用范圍廣，通用性強。
[0025]第十，由于本實用新型中的STC橋面板一方面與鋼縱梁和鋼橫梁形成組合截面共同承擔外部荷載，同時提供了正彎矩區(qū)鋼梁受壓翼緣的約束作用，且STC超高的材料抗壓強度顯著改善了鋼梁的受壓穩(wěn)定性，有利于結(jié)構(gòu)性能的充分發(fā)揮。
[0026]第十一，本實用新型總超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中鋼縱梁和鋼橫梁均通過剪力連接件與STC橋面板形成組合梁，剪力連接件抗剪承載力高，保證了 STC橋面板和鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合面可靠連接而不被拉拔掀起。
[0027]最后，本實用新型的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)易于工廠標準化生產(chǎn)，現(xiàn)場安裝質(zhì)量好，施工速度快，施工費用低。
[0028]綜上，本實用新型的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)，既具有自重輕、結(jié)構(gòu)強度和剛度大、抗裂安全度高、整體和局部穩(wěn)定性好、橋面板接縫少、連接性能可靠、施工簡便、抗疲勞性能好、耐久性優(yōu)異和適用范圍廣等優(yōu)點，也具有重大的實用價值和良好的經(jīng)濟效益，尤其是在鋼-混凝土組合橋梁的施工建造上具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】[0029]圖1為【背景技術(shù)】中的鋼-混凝土組合橋梁結(jié)構(gòu)的立面圖。
[0030]圖2為【背景技術(shù)】中的鋼-混凝土組合橋梁結(jié)構(gòu)的平面圖。
[0031]圖3為本實用新型中三種不同外形的鋼纖維對比結(jié)構(gòu)示意圖；其中(a)表示平直形鋼纖維，(b)表示帶端鉤鋼纖維，(c)表示扭曲形鋼纖維。
[0032]圖4為本實用新型實施例1中超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)的透視圖。
[0033]圖5為本實用新型實施例1中超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)的縱向立面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖6為本實用新型實施例2中超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)的縱向立面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖7為本實用新型實施例3中超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)的縱向立面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖8為圖6中C處的局部放大圖。
[0037]圖9為圖7中D處的局部放大圖。
[0038]圖10為圖5中A-A處的剖視圖。
[0039]圖11為圖5中B-B處的斷面圖。
[0040]圖12為本實用新型實施例4中超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)的橫向截面示意圖。
[0041]圖13為本實用新型實施例中鋼縱梁為鋼桁架梁的組合橋梁結(jié)構(gòu)的橫向截面示意圖。
[0042]圖14為本實用新型實施例中鋼橫梁為K型橫向聯(lián)結(jié)系的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)的橫向截面示意圖。
[0043]圖15為本實用新型實施例中鋼橫梁為X型橫向聯(lián)結(jié)系的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)的橫向截面示意圖。
[0044]圖16為采用工字型橫向聯(lián)結(jié)系(鋼橫梁與鋼縱梁的上翼緣等高)的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)的橫向截面示意圖。
[0045]圖17為采用工字型橫向聯(lián)結(jié)系(鋼橫梁與鋼縱梁的上翼緣不等高)的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)的橫向截面示意圖。
[0046]為了更清晰地表示組合橋梁結(jié)構(gòu)，上述圖5?圖9中省略了 STC橋面板內(nèi)的橫向鋼筋，在其余的各橫向截面示意圖中則省略了 STC橋面板內(nèi)的縱橫向鋼筋網(wǎng)等。
[0047]圖例說明:
[0048]1、鋼縱梁；11、鋼縱梁上翼緣板；12、鋼縱梁腹板；13、鋼縱梁下翼緣板；14、鋼箱梁底板；15、鋼縱梁側(cè)向加勁板；16、腹板縱向I型加勁肋；17、底板縱向T型加勁肋；18、鋼縱梁對接焊縫；2、鋼橫梁；21、鋼橫梁上翼緣板；22、鋼橫梁腹板；23、鋼橫梁下翼緣板；24、鋼橫梁加勁板；25、加寬上翼緣板；26、加寬上翼緣板加勁肋；27、局部橫向增強鋼板；3、超高韌性混凝土(STC)橋面板；31、STC橋面板預(yù)制段；32、STC橋面板現(xiàn)澆段；33、STC預(yù)制段縱向鋼筋；34、STC現(xiàn)澆段縱向連接鋼筋；35、橫向接縫；4、抗剪連接件；5、普通混凝土橋面板；51、RC橋面板預(yù)制段；52、RC橋面板現(xiàn)澆段；53、縱橫向接縫；6、縱橫向鋼筋網(wǎng)?！揪唧w實施方式】
[0049]以下結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案作進一步的描述，但并不因此而限制本實用新型的保護范圍。
[0050]實施例1:
[0051]如圖4、圖5、圖10和圖11所示，一種本實用新型的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)，該組合橋梁結(jié)構(gòu)主要由鋼縱梁1、鋼橫梁2和超高韌性混凝土橋面板3組成；鋼縱梁I和鋼橫梁2相互連接構(gòu)成組合橋梁結(jié)構(gòu)的鋼主梁。本實施例中的鋼縱梁I采用工字型鋼板梁，包括鋼縱梁上翼緣板11、鋼縱梁腹板12和鋼縱梁下翼緣板13，鋼縱梁I上還設(shè)有鋼縱梁側(cè)向加勁板15 ;鋼橫梁2采用實腹式工字型鋼梁，包括鋼橫梁上翼緣板21、鋼橫梁腹板22和鋼橫梁下翼緣板23，鋼橫梁腹板22上設(shè)有鋼橫梁加勁板24 ;本實施例中的鋼縱梁上翼緣板11與鋼橫梁上翼緣板21等高。鋼橫梁2沿橋梁縱向采用密集布置方式，其間距為鋼縱梁I間距的1/2 ;鋼橫梁2采用雙面坡口焊與鋼縱梁I相連。超高韌性混凝土橋面板3主要由超高韌性混凝土澆筑而成，超高韌性混凝土橋面板3的厚度為12cm，超高韌性混凝土橋面板3內(nèi)配有縱橫向鋼筋網(wǎng)6，單向配筋率控制在3%?6%。超高韌性混凝土橋面板3與鋼縱梁上翼緣板11的結(jié)合面、超高韌性混凝土橋面板3與鋼橫梁上翼緣板21的結(jié)合面均設(shè)置有抗剪連接件4 (即剪力連接件)使其連接成一整體。本實施例中的抗剪連接件4采用圓柱頭栓釘。
[0052]本實施例的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中，超高韌性混凝土為改性的活性粉末混凝土，其常規(guī)組分為水泥、硅灰、細砂、石英磨細粉、減水劑、早強劑和水等。然而，本實施例的改性活性粉末混凝土特別是指活性粉末混凝土中摻入有兩種不同尺寸和不同外形的鍍銅高強鋼纖維A和鍍銅高強鋼纖維B用以改善STC橋面板的韌性和受拉性能。鍍銅高強鋼纖維A是指長度14mm、直徑0.2mm (長徑比70)的帶端鉤(端部帶彎鉤)鍍銅高強鋼纖維，鍍銅高強鋼纖維B是指長度30mm、直徑0.3mm (長徑比100)的平直形鍍銅高強鋼纖維。鍍銅高強鋼纖維A占STC材料體積摻量的2%，鍍銅高強鋼纖維B占STC材料體積摻量的1.5%，兩種鍍銅高強鋼纖維的總體積摻量為3.5%。
[0053]本實施例的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中還摻有石棉尾礦酸性浸渣超細粉用以改性STC橋面板的收縮特性；石棉尾礦酸性浸渣超細粉的平均粒徑為2 μ m?5 μ m,石棉尾礦酸性浸洛超細粉的摻入量為超高韌性混凝土組分中膠凝材料(包括水泥、硅灰等活性材料)的15%。摻入石棉尾礦酸性浸渣超細粉改性后，由于超細粉顆粒細，配比含量高，這使得STC材料的自收縮進一步減小，早期強度得到顯著提高。
[0054]本實施例的超高韌性混凝土由高溫蒸汽養(yǎng)護(90°C蒸汽養(yǎng)護48小時以上)成型后直接澆筑在鋼主梁上。整個超高韌性混凝土橋面板3在橋梁縱向上不設(shè)置橫向接縫(例如在取經(jīng)濟跨徑20m的情況下)。
[0055]本實施例的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)采用工廠標準化分節(jié)段預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場整體連續(xù)澆注STC橋面板的施工工藝。在工廠內(nèi)首先將鋼縱梁上翼緣板
11、鋼縱梁腹板12和鋼縱梁下翼緣板13通過焊接形成標準節(jié)段長度的鋼縱梁1，同時將鋼橫梁上翼緣板21、鋼橫梁腹板22和鋼橫梁下翼緣板23通過焊接形成標準節(jié)段內(nèi)的鋼橫梁2，然后通過焊接將鋼縱梁I和鋼橫梁2形成標準節(jié)段鋼主梁，并在鋼縱梁上翼緣板11和鋼橫梁上翼緣板21上焊接抗剪連接件4。將標準節(jié)段焊接的鋼結(jié)構(gòu)運至橋梁現(xiàn)場吊裝就位后，采用鋼縱梁對接焊縫18將相鄰兩標準節(jié)段鋼主梁逐段焊接形成橋梁全跨鋼結(jié)構(gòu)，然后架立模板并鋪筑縱橫向鋼筋網(wǎng)6，整體連續(xù)澆注整跨的STC橋面板層3，現(xiàn)場高溫蒸汽養(yǎng)護STC板三天形成強度后拆模，完成施工。
[0056]實施例2:
[0057]如圖6和圖8所示，一種本實用新型的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)，該組合橋梁結(jié)構(gòu)主要由鋼縱梁1、鋼橫梁2和超高韌性混凝土橋面板3組成；鋼縱梁I和鋼橫梁2相互連接構(gòu)成組合橋梁結(jié)構(gòu)的鋼主梁。本實施例中的鋼縱梁I采用工字型鋼板梁，包括鋼縱梁上翼緣板11、鋼縱梁腹板12和鋼縱梁下翼緣板13，鋼縱梁I上還設(shè)有鋼縱梁側(cè)向加勁板15 ;鋼橫梁2采用實腹式工字型鋼梁，包括鋼橫梁上翼緣板21、鋼橫梁腹板22和鋼橫梁下翼緣板23，鋼橫梁腹板22上設(shè)有鋼橫梁加勁板24 ;本實施例中的鋼縱梁上翼緣板11與鋼橫梁上翼緣板21等高。鋼橫梁2沿橋梁縱向采用密集布置方式，其間距為鋼縱梁I間距的1/2 ;鋼橫梁2采用雙面坡口焊與鋼縱梁I相連。超高韌性混凝土橋面板3主要由超高韌性混凝土澆筑而成，超高韌性混凝土橋面板3的厚度為12cm，超高韌性混凝土橋面板3內(nèi)配有縱橫向鋼筋網(wǎng)6，單向配筋率控制在3%?6%。超高韌性混凝土橋面板3與鋼縱梁上翼緣板11的結(jié)合面、超高韌性混凝土橋面板3與鋼橫梁上翼緣板21的結(jié)合面均設(shè)置有抗剪連接件4 (即剪力連接件)使其連接成一整體。本實施例中的抗剪連接件4采用圓柱頭栓釘。
[0058]本實施例的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中，超高韌性混凝土為改性的活性粉末混凝土，其常規(guī)組分為水泥、硅灰、細砂、石英磨細粉、減水劑、早強劑和水等。然而，本實施例的改性活性粉末混凝土特別是指活性粉末混凝土中摻入有兩種不同尺寸和不同外形的鍍銅高強鋼纖維A和鍍銅高強鋼纖維B用以改善STC橋面板的韌性和受拉性能。鍍銅高強鋼纖維A是指長度14mm、直徑0.2mm (長徑比70)的帶端鉤(端部帶彎鉤)鍍銅高強鋼纖維，鍍銅高強鋼纖維B是指長度30mm、直徑0.3mm (長徑比100)的經(jīng)冷軋扭加工的扭曲形(變形)鍍銅高強鋼纖維。鍍銅高強鋼纖維A占STC材料體積摻量的2%，鍍銅高強鋼纖維B占STC材料體積摻量的1.5%，兩種鍍銅高強鋼纖維的總體積摻量為3.5%。
[0059]本實施例的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中還摻有石棉尾礦酸性浸渣超細粉用以改性STC橋面板的收縮特性；石棉尾礦酸性浸渣超細粉的平均粒徑為2 μ m?5 μ m,石棉尾礦酸性浸洛超細粉的摻入量為超高韌性混凝土組分中膠凝材料(包括水泥、硅灰等活性材料)的15%。摻入石棉尾礦酸性浸渣超細粉改性后，由于超細粉顆粒細，配比含量高，這使得STC材料的自收縮進一步減小，早期強度得到顯著提高。
[0060]本實施例的超高韌性混凝土由高溫蒸汽養(yǎng)護(90°C蒸汽養(yǎng)護48小時以上)成型后直接澆筑在鋼主梁上。
[0061 ] 本實施例的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)的STC橋面板橫向接縫35設(shè)置在鋼橫梁腹板22上方，橫向接縫間距為25m，將STC橋面板預(yù)制段31與現(xiàn)澆段32相連，橫向接縫35處采用加寬頂板25和焊接縱向局部加勁板26將鋼橫梁2端部局部增強，以增大接縫處的結(jié)構(gòu)剛度，減小接縫處應(yīng)力。
[0062]本實施例的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)采用工廠標準化分節(jié)段預(yù)制、現(xiàn)場裝配并現(xiàn)澆接縫段STC橋面板的施工工藝。在工廠內(nèi)首先將鋼縱梁上翼緣板11、鋼縱梁腹板12、鋼縱梁下翼緣板13和鋼縱梁側(cè)向加勁板15通過焊接形成標準節(jié)段長度的鋼縱梁I。同時將鋼橫梁上翼緣板21、鋼橫梁腹板22、鋼橫梁下翼緣板23和鋼橫梁加勁板24通過焊接形成標準節(jié)段內(nèi)鋼橫梁2，將標準節(jié)段端部(鋼橫梁)加寬上翼緣板25、(鋼橫梁)加寬上翼緣板加勁肋26、鋼橫梁腹板22和鋼橫梁下翼緣板23焊接形成端部鋼橫梁，然后通過焊接將鋼縱梁1、標準節(jié)段內(nèi)鋼橫梁2以及節(jié)段端部鋼橫梁連接成標準節(jié)段鋼主梁。在鋼縱梁上翼緣板11和鋼橫梁上翼緣板21上焊接抗剪連接件4，之后在標準節(jié)段間立模板綁扎縱橫向鋼筋網(wǎng)6，并預(yù)留STC預(yù)制段縱向鋼筋33—定長度，以便于現(xiàn)場和STC現(xiàn)澆段縱向連接鋼筋34連接成整體。澆注STC橋面板預(yù)制段31并高溫蒸汽養(yǎng)護三天后拆模形成標準節(jié)段的STC板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)。將標準節(jié)段的STC板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)運至現(xiàn)場吊裝就位后，通過節(jié)段間鋼縱梁對接焊縫18將相鄰兩標準節(jié)段的STC板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)相連，最后在STC橋面板現(xiàn)澆段32處內(nèi)鋪設(shè)縱橫向鋼筋網(wǎng)，并將STC現(xiàn)澆段縱向連接鋼筋34與STC預(yù)制段縱向鋼筋33預(yù)留部分焊接相連，澆注STC橋面板現(xiàn)澆段32內(nèi)混凝土后高溫蒸汽養(yǎng)生，形成強度后脫模即完成施工。
[0063]實施例3:
[0064]如圖7和圖9所示，一種本實用新型的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)，該組合橋梁結(jié)構(gòu)主要由鋼縱梁1、鋼橫梁2和超高韌性混凝土橋面板3組成；鋼縱梁I和鋼橫梁2相互連接構(gòu)成組合橋梁結(jié)構(gòu)的鋼主梁。本實施例中的鋼縱梁I采用工字型鋼板梁，包括鋼縱梁上翼緣板11、鋼縱梁腹板12和鋼縱梁下翼緣板13，鋼縱梁I上還設(shè)有鋼縱梁側(cè)向加勁板15 ;鋼橫梁2采用實腹式工字型鋼梁，包括鋼橫梁上翼緣板21、鋼橫梁腹板22和鋼橫梁下翼緣板23，鋼橫梁腹板22上設(shè)有鋼橫梁加勁板24 ;本實施例中的鋼縱梁上翼緣板11與鋼橫梁上翼緣板21等高。鋼橫梁2沿橋梁縱向采用密集布置方式，其間距為鋼縱梁I間距的1/2 ;鋼橫梁2采用雙面坡口焊與鋼縱梁I相連。超高韌性混凝土橋面板3主要由超高韌性混凝土澆筑而成，超高韌性混凝土橋面板3的厚度為12cm，超高韌性混凝土橋面板3內(nèi)配有縱橫向鋼筋網(wǎng)6，單向配筋率控制在3%?6%。超高韌性混凝土橋面板3與鋼縱梁上翼緣板11的結(jié)合面、超高韌性混凝土橋面板3與鋼橫梁上翼緣板21的結(jié)合面均設(shè)置有抗剪連接件4 (即剪力連接件)使其連接成一整體。本實施例中的抗剪連接件4采用圓柱頭栓釘。
[0065]本實施例的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中，超高韌性混凝土為改性的活性粉末混凝土，其常規(guī)組分為水泥、硅灰、細砂、石英磨細粉、減水劑、早強劑和水等。然而，本實施例的改性活性粉末混凝土特別是指活性粉末混凝土中摻入有兩種不同尺寸和不同外形的鍍銅高強鋼纖維A和鍍銅高強鋼纖維B用以改善STC橋面板的韌性和受拉性能。鍍銅高強鋼纖維A是指長度14mm、直徑0.2mm (長徑比70)的平直形鍍銅高強鋼纖維，鍍銅高強鋼纖維B是指長度30mm、直徑0.3mm (長徑比100)的帶端鉤(端部帶彎鉤)鍍銅高強鋼纖維。鍍銅高強鋼纖維A占STC材料體積摻量的2%，鍍銅高強鋼纖維B占STC材料體積摻量的1.5%，兩種鍍銅高強鋼纖維的總體積摻量為3.5%。
[0066]本實施例的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中還摻有石棉尾礦酸性浸渣超細粉用以改性STC橋面板的收縮特性；石棉尾礦酸性浸渣超細粉的平均粒徑為2 μ m?5 μ m,石棉尾礦酸性浸洛超細粉的摻入量為超高韌性混凝土組分中膠凝材料(包括水泥、硅灰等活性材料)的15%。摻入石棉尾礦酸性浸渣超細粉改性后，由于超細粉顆粒細，配比含量高，這使得STC材料的自收縮進一步減小，早期強度得到顯著提高。[0067]本實施例的超高韌性混凝土由高溫蒸汽養(yǎng)護(90°C蒸汽養(yǎng)護48小時以上)成型后直接澆筑在鋼主梁上。
[0068]本實施例的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)的STC橋面板橫向接縫35設(shè)置在內(nèi)力較小的鋼橫梁2間鋼縱梁I的跨中位置，并在此處增設(shè)局部橫向增強鋼板27，橫向接縫35位于局部橫向增強鋼板27的正中位置，接縫間距為30m。
[0069]本實施例的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)采用工廠標準化分節(jié)段預(yù)制、現(xiàn)場裝配并現(xiàn)澆接縫段STC橋面板的施工工藝。在工廠內(nèi)首先將鋼縱梁上翼緣板11、鋼縱梁腹板12、鋼縱梁下翼緣板13和鋼縱梁側(cè)向加勁板15通過焊接形成標準節(jié)段長度的鋼縱梁I。同時將鋼橫梁上翼緣板21、鋼橫梁腹板22、鋼橫梁下翼緣板23和鋼橫梁加勁板24通過焊接形成標準節(jié)段內(nèi)鋼橫梁2，然后通過焊接將鋼縱梁I和標準節(jié)段內(nèi)鋼橫梁2連接成標準節(jié)段鋼主梁，并在標準節(jié)段鋼主梁端部上方加焊局部橫向增強鋼板27且用臨時支撐固定。在鋼縱梁上翼緣板11、鋼橫梁上翼緣板21和局部橫向增強鋼板27上焊接抗剪連接件4，之后在標準節(jié)段間立模板綁扎縱橫向鋼筋網(wǎng)6，并預(yù)留STC預(yù)制段縱向鋼筋33 —定長度進入現(xiàn)澆段內(nèi)，以便在現(xiàn)場和STC現(xiàn)澆段縱向連接鋼筋34連接成整體。然后澆注STC橋面板預(yù)制段31并高溫蒸汽養(yǎng)護三天后，拆除模板和局部橫向增強鋼板27的臨時支撐，形成標準節(jié)段的STC板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)。將標準節(jié)段的STC板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)運至現(xiàn)場吊裝就位后，通過節(jié)段間鋼縱梁對接焊縫18將相鄰兩標準節(jié)段的STC板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)相連，在STC橋面板現(xiàn)澆段32處鋪設(shè)縱橫向鋼筋網(wǎng)，并將STC現(xiàn)澆段縱向連接鋼筋34與STC預(yù)制段縱向鋼筋33預(yù)留部分焊接相連，澆注STC橋面板現(xiàn)澆段32內(nèi)混凝土后高溫蒸汽養(yǎng)生，形成強度后脫模即完成施工。
[0070]實施例4:
[0071]如圖12所示，一種本實用新型的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)，其主要結(jié)構(gòu)、連接方式、施工材料及施工工藝與實施例1、2和3基本相同，其區(qū)別僅在于:上述實施例中的鋼縱梁采用工字型鋼板梁，而本實施例中的鋼縱梁I是采用鋼箱梁構(gòu)造，與此相適應(yīng)，本實施例的鋼縱梁I中包括有鋼箱梁底板14，且在鋼箱梁底板14上設(shè)置有底板縱向T型加勁肋17 ;本實施例的鋼縱梁I中不設(shè)置上述實施例的鋼縱梁側(cè)向加勁板15，而以腹板縱向I型加勁肋16取而代之。
[0072]此外，本實用新型的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中，鋼縱梁還可采用如圖13所示鋼桁架梁的結(jié)構(gòu)形式。本實用新型的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)中，鋼橫梁還可以采用桁架式或?qū)嵏故綑M向聯(lián)結(jié)系；桁架式橫向聯(lián)結(jié)系包括如圖14所示的K型桁架式橫向聯(lián)結(jié)系、如圖15所示的X型桁架式橫向聯(lián)結(jié)系等，實腹式橫向聯(lián)結(jié)系包括I型、工字型等實腹式橫梁，且其上翼緣板既可與鋼縱梁上翼緣板等高(參見圖16)，也可低于鋼縱梁的上翼緣板(參見圖17)。
[0073]以上所述僅為本實用新型的幾種優(yōu)選實施例，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型技術(shù)框架下所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)，所述組合橋梁結(jié)構(gòu)主要由鋼縱梁、鋼橫梁和超高韌性混凝土橋面板組成；所述鋼縱梁和鋼橫梁相互連接構(gòu)成組合橋梁結(jié)構(gòu)的主梁，所述超高韌性混凝土橋面板主要由超高韌性混凝土澆筑而成，超高韌性混凝土橋面板內(nèi)配有縱橫向鋼筋網(wǎng)；所述超高韌性混凝土橋面板與鋼縱梁的上翼緣板的結(jié)合面、超高韌性混凝土橋面板與鋼橫梁的上翼緣板的結(jié)合面均設(shè)置有剪力連接件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鋼橫梁為其上翼緣板與鋼縱梁的上翼緣板等高的工字型實腹式橫向聯(lián)結(jié)系；所述鋼橫梁沿橋梁縱向密集布置，密集布置是指鋼橫梁間距為鋼縱梁間距的1/3?1/2或3m?6m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述超高韌性混凝土橋面板的厚度為8cm?16cm ;所述超高韌性混凝土橋面板內(nèi)的縱橫向鋼筋網(wǎng)的單向配筋率為3%?6%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述超高韌性混凝土經(jīng)過了高溫蒸汽養(yǎng)護成型，所述超高韌性混凝土橋面板的橫向接縫間距為8m?30m。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述超高韌性混凝土橋面板的橫向接縫設(shè)置在鋼橫梁間的跨中位置或鋼橫梁的腹板頂部，并在橫向接縫處下方增設(shè)局部增強鋼板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超高韌性混凝土板-鋼梁輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)，其特征在于:當所述橫向接縫設(shè)置在鋼橫梁的腹板頂部位置時，所述橫向接縫處采用加寬頂板和焊接縱向加勁板處理；當橫向接縫設(shè)置在鋼橫梁間的跨中位置時，該橫向接縫處增設(shè)橫向增強鋼板。
【文檔編號】E01D1/00GK203768784SQ201320891535
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】邵旭東, 張哲 , 黃政宇 申請人:湖南大學