一种采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的组合加固结构制造技术

一种采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的组合加固结构，其技术方案要点是：它包括已疲劳开裂钢桥面板、剪力连接件、纤维增强复合材料层、钢筋网以及轻骨料混凝土层，所述已疲劳开裂钢桥面板的开裂部位铺设有纤维增强复合材料层，所述钢筋网安放在已疲劳开裂钢桥面板上，纤维增强复合材料层上设置有剪力连接件，所述轻骨料混凝土层浇筑在已疲劳开裂钢桥面板上，且覆盖剪力连接件、纤维增强复合材料层、钢筋网与已疲劳开裂钢桥面板连接。

【技术实现步骤摘要】
一种采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的组合加固结构
本技术涉及一种用于正交异性钢桥面板加固的桥梁结构，尤其是涉及一种采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的组合加固结构。
技术介绍
正交异性钢桥面板作为钢桥桥面板的一种重要结构形式，因自重轻、强度高、工期短等优点，获得了广泛的应用。但随着服役时间的增加，钢桥面板通常会出现两类病害：钢桥面钢结构疲劳开裂和桥面铺装层损坏，严重影响了钢桥的正常使用。目前，在国内外的正交异性钢桥面板的桥梁中，已观察到不同程度的疲劳裂纹。国内已建的虎门大桥等重要桥梁结构的主梁或加劲梁均采用钢箱梁正交异性板结构，投入运行后其面板焊接部位皆出现了不同程度的疲劳损伤、裂缝病害甚至破坏，导致桥梁承载能力、通行能力大大降低，不得不采取限重、限速通行措施，同时其使用寿命也大大缩短。针对这两大病害，提出了各种加固方案，其中专利《一种无需修补已疲劳开裂钢桥面板的轻型组合加固结构》提出了带有焊接短栓钉的钢板点焊于已裂桥面板，同时桥面板焊接短栓钉，最后浇筑超高性能混凝土，形成组合加固结构，以此来达到加固作用。但是该结构仍存在以下诸多问题：1.未对原有桥面板进行加固，钢桥面所处环境恶劣，钢桥面有进一步开裂腐蚀的危险；2.钢板条点焊于已疲劳开裂钢桥面板，其不能与原有桥面板紧密结合，必然留有空隙，不能和原有前面板共同受力；3.钢板条和超高性能混凝土的密度都较大，由于其增大了桥梁自重，降低了桥梁承载力。4.原有桥面板已经开裂，再焊接短栓钉，带入焊接残余应力，新裂纹，进一步削弱了钢桥面的承载力。
技术实现思路
<br>与将混凝土直接应用于完好正交异性钢桥面板（或修复至完好）不同，对于已疲劳开裂的钢桥面板，疲劳裂缝的存在会大大降低钢面板对混凝土的强化作用。因此，若不在已裂钢桥面板顶面采取有效的强化措施，混凝土层底面的抗拉强度极低，将导致开裂。因此，对于混凝土应用于已裂正交异性钢桥面板，需要充分考量钢板裂缝对混凝土层受力的不利影响，采取合理的强化措施，且关键在于如何对混凝土层底面进行强化，防止混凝土层开裂。本技术的目的是提供一种结构简单，便于施工、组合桥面混凝土层底面抗裂能力强的已疲劳开裂钢桥面板的轻型组合加固结构，进而有效降低钢桥面板的疲劳应力幅以消除疲劳开裂病害，且确保混凝土层底面不会由于钢桥面板存在裂缝而受拉开裂。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括已疲劳开裂钢桥面板、剪力连接件、纤维增强复合材料层、钢筋网以及轻骨料混凝土层，所述已疲劳开裂钢桥面板的开裂部位铺设有纤维增强复合材料层，所述钢筋网安放在已疲劳开裂钢桥面板上，纤维增强复合材料层上设置有剪力连接件，所述轻骨料混凝土层浇筑在已疲劳开裂钢桥面板上，且覆盖剪力连接件、纤维增强复合材料层、钢筋网与已疲劳开裂钢桥面板连接。已疲劳开裂钢桥面板的开裂部位铺设有2条以上纤维增强复合材料层，相邻的纤维增强复合材料层之间的钢桥面板上设置有剪力连接件，相邻剪力连接件的间距为100~300mm。本技术的纤维增强复合材料层上设有开孔并设置开孔钢板连接件，纤维增强复合材料层通过开孔钢板连接件沿桥向间隔布置在已疲劳开裂钢桥面板上，所述开孔钢板连接件由纤维增强复合材料层纵向的开孔竖向钢板构成，并通过纤维增强复合材料层孔内的轻骨料混凝土来抵抗纤维增强复合材料层与轻骨料混凝土之间的纵向剪力及上拔力，开孔钢板连接件可由两条纵向钢板连接到纤维增强复合材料层上翼缘。本技术的连接件相对于栓钉连接件，开孔钢板连接件（PBL连接件）对钢梁的影响小，在达到极限荷载之前，开孔钢板连接件（PBL连接件）的刚度较大。当滑移量达到15mm之后，仍能承担80%的极限荷载，而栓钉的承载力在滑移达到10mm后就开始下降并有个别栓钉被剪断。本技术的纤维增强复合材料通过胶结材料与已疲劳开裂钢桥面板紧密粘结，并对钢桥面板进行抛光打磨。本技术的纤维增强复合材料层包括纤维增强材料条、金属板条，例如碳纤维板条、铝板条，所述纤维增强材料条位于纤维增强复合材料层底端，所述金属板条略大于纤维增强材料条，安放在纤维增强材料条上，所述纤维增强复合材料层的长度等于已疲劳开裂钢桥面板的宽度，纤维增强复合材料的宽度范围为50~300mm，纤维增强复合材料层中设有金属板条，金属板条的宽度范围为50~200mm，金属板条通过包括焊接、胶结、栓接的连接方式定位于钢桥面板上。本技术的剪力连接件包括栓钉、T型钢、角钢、钢筋连接件、PBL开孔钢板连接件、碳纤维型材剪力连接件，剪力键可以布置在相邻强化板条的间隙区域。本技术的纤维增强复合材料层可以做成碳纤维布或碳纤维板条放在已疲劳开裂钢桥面板上使用。本技术的钢筋网为多层钢筋网，所述钢筋网分为纵、横桥向两层，其中横桥向钢筋布置在上层、纵桥向钢筋布置在下层，纵、横桥向钢筋在交叉点位置可采用绑扎形式，钢筋网位于纤维增强复合材料层的下方和/或上方；钢筋网由以相邻钢筋间距20-70mm、交错铺设的纵向钢筋和横向钢筋组成，钢筋直径为8-16mm。所述钢筋网的横桥向钢筋、纵桥向钢筋可以间隔不均匀布置，离裂缝越近布置越密。本技术的轻骨料混凝土层是指由水、轻骨料、水泥、细集料、硅灰、高效减水剂、钢纤维和水溶性聚合物组成的混凝土材料，组分中含钢纤维且采用与处理过的轻集料、抗压强度不低于50MPa、抗折强度不低于6.8MPa的混凝土，并且轻骨料混凝土层上设有耐磨层，耐磨层包括沥青混凝土类和树脂类。本技术包括已疲劳开裂钢桥面板、连接有剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件）的金属板条或者纤维增强复合材料（FRP）条带、轻骨料混凝土层，所述板条沿顺桥向间隔布置在已疲劳开裂钢桥面板上，所述轻骨料混凝土层浇筑在已疲劳开裂钢桥面板上，且覆盖板条及钢桥面板。进一步，连接有剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））的金属板条的长度等于钢桥面板的宽度，所述剪力键连接在金属板条长度方向的中心线上；金属板条的宽度范围为50~200mm，具体实桥应用中应根据钢桥面板裂缝情况确定，钢桥面板裂缝越集中金属板条越宽，钢桥面板裂缝越少金属板条越窄，金属板条通过可靠的连接方式定位于钢桥面板上。进一步，所述纤维增强复合材料（FRP）条带的长度等于钢桥面板的宽度，FRP板条沿顺桥向布置于剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））之间，通过可靠粘结方式平整粘于钢桥面板上。FRP板条的宽度范围为50-300mm，具体实桥应用中应根据钢桥面板裂缝情况确定，钢桥面板裂缝越集中FRP板条越宽，钢桥面板裂缝越少FRP板条越窄。进一步，已疲劳开裂钢桥面板上布设有剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件）），前述连接有剪力键的金属板条或FRP板条铺设在与钢桥面板相连接的剪力键之间，相邻剪力键的间距为100~300mm。进一步，所述剪力键（型钢（角钢/T形钢）连接件、开孔钢板连接件（PBL连接件））与金属板条的连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的组合加固结构，其特征是：它包括已疲劳开裂钢桥面板、剪力连接件、纤维增强复合材料层、钢筋网以及轻骨料混凝土层，所述已疲劳开裂钢桥面板的开裂部位铺设有纤维增强复合材料层，所述钢筋网安放在已疲劳开裂钢桥面板上，纤维增强复合材料层上设置有剪力连接件，所述轻骨料混凝土层浇筑在已疲劳开裂钢桥面板上，且覆盖剪力连接件、纤维增强复合材料层、钢筋网与已疲劳开裂钢桥面板连接。/n

【技术特征摘要】
20180930 CN 20182160929671.一种采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的组合加固结构，其特征是：它包括已疲劳开裂钢桥面板、剪力连接件、纤维增强复合材料层、钢筋网以及轻骨料混凝土层，所述已疲劳开裂钢桥面板的开裂部位铺设有纤维增强复合材料层，所述钢筋网安放在已疲劳开裂钢桥面板上，纤维增强复合材料层上设置有剪力连接件，所述轻骨料混凝土层浇筑在已疲劳开裂钢桥面板上，且覆盖剪力连接件、纤维增强复合材料层、钢筋网与已疲劳开裂钢桥面板连接。


2.根据权利要求1所述的采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的组合加固结构，其特征是：已疲劳开裂钢桥面板的开裂部位铺设有2条以上纤维增强复合材料层，相邻的纤维增强复合材料层之间的钢桥面板上设置有剪力连接件，相邻剪力连接件的间距为100~300mm。


3.根据权利要求1所述的采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的组合加固结构，其特征是：所述纤维增强复合材料层上设有开孔并设置开孔钢板连接件，纤维增强复合材料层通过开孔钢板连接件沿桥向间隔布置在已疲劳开裂钢桥面板上，所述开孔钢板连接件由纤维增强复合材料层纵向的开孔竖向钢板构成，并通过纤维增强复合材料层孔内的轻骨料混凝土来抵抗纤维增强复合材料层与轻骨料混凝土之间的纵向剪力及上拔力，开孔钢板连接件可由两条纵向钢板连接到纤维增强复合材料层上翼缘。


4.根据权利要求1所述的采用轻骨料混凝土解决已裂钢桥桥面的组合加固结构，其特征是：所述纤维增强复合材料通过胶结材料与已疲劳开裂钢桥面板紧密粘结，并对钢桥面板进行抛光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张法，喻满，肖广峰，吴新印，马足，
申请(专利权)人：湖南中路华程桥梁科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43