[发明专利]钢‑超高性能混凝土组合板连接接头及施工方法

说明书

技术领域

本发明属于桥梁结构的建筑细部及其施工技术领域，特别涉及一种钢-超高性能混凝土组合板连接接头及施工方法。

背景技术

在现有的大跨钢箱梁桥梁中，不少采用了钢箱梁螺栓连接的技术，如图1所示，钢桥面板螺栓连接区域由于钢截面被削弱导致桥面铺装层8受力不利，尤其在螺栓连接区域与非螺栓连接区域的交界截面上，截面突变导致的应力集中更加剧了桥面铺装层的不利受力，使得桥面铺装层极易发生受拉开裂，这不仅大大减少了桥面铺装层的使用寿命，同时也引起桥面雨水渗透至钢桥面板1，大大减少了钢梁的使用寿命，最终影响全桥的耐久性。

随着材料科学的发展和进步，在桥梁建筑领域出现了超高性能混凝土。虽然超高性能混凝土具有抗拉强度高、刚度大、耐久性好等优点，将其应用于钢箱梁桥梁中形成钢-超高性能混凝土组合桥面板，能够一定程度改善螺栓连接区域的受力，但在螺栓连接区域与非螺栓连接区域交界的截面上依然未能解决由于截面突变导致刚度突变，进而引起应力集中的问题，这使得局部应力过大、开裂风险高、桥梁结构耐久性及抗疲劳性能难以满足正常使用要求等重大缺陷依然存在。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种内应力小、局部抗拉强度和刚度高、可提高桥梁结构耐久性的钢-超高性能混凝土组合板连接接头，并且提供了该连接接头的施工方法，该施工方法对工艺设备要求低，操作简单、实用性强。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种钢-超高性能混凝土组合板连接接头，包括钢桥面板、连接于相邻两钢桥面板上方的连接板以及浇筑于所述钢桥面板上的超高性能混凝土层，所述连接板的上方设有多根纵向钢筋和横向钢筋组成的纵横向钢筋，超高性能混凝土层包覆所述连接板、纵向钢筋和横向钢筋，所述钢桥面板上沿纵横向固设有多个剪力钉，所述超高性能混凝土层包覆所述剪力钉，所述纵向钢筋通长设置在所述连接板的上方，多根纵向钢筋中的至少部分与连接板焊接，焊接位置设置在纵向钢筋与连接板两侧边缘的交汇处。

上述的钢-超高性能混凝土组合板连接接头，优选的，所述剪力钉呈多排布置，靠近连接板处的剪力钉加密设置，靠近连接板的剪力钉与连接板之间留有间隙，所述间隙的宽度不小于所述横向钢筋的直径，该间隙中布置至少一根所述横向钢筋(优选1根)。

上述的钢-超高性能混凝土组合板连接接头，优选的，所述多根纵向钢筋中的一半与连接板焊接。

上述的钢-超高性能混凝土组合板连接接头，优选的，所述连接板通过多个高强螺栓与钢桥面板连接，所述超高性能混凝土层包覆所述高强螺栓；所述剪力钉固设在连接板以外的钢桥面板上。

上述的钢-超高性能混凝土组合板连接接头，优选的，所述纵向钢筋布置在横向钢筋的下方。

作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种上述钢-超高性能混凝土组合板连接接头的施工方法，包括以下步骤：

S1、将预制的钢桥面板和连接板进行现场拼接；

S2、在拼接好的钢桥面板上焊接多个剪力钉；

S3、在连接板上通长设置多根纵向钢筋，并在纵向钢筋上布置横向钢筋，将多根纵向钢筋中的至少部分在连接板两侧的边缘处与连接板进行焊接；

S4、在钢桥面板上浇筑超高性能混凝土层，将所述连接板、剪力钉纵向钢筋和横向钢筋包覆在浇筑超高性能混凝土层内，完成连接接头的施工。

上述的施工方法，优选的，所述步骤S2中，在靠近连接板处加密布置剪力钉，剪力钉与连接板之间留有间隙。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)通过在连接区域与非连接区域的交界处焊接剪力钉，并在靠近连接板处对剪力钉进行加密设置，使得超高性能混凝土层与钢桥面板紧密结合，共同受力，提高了局部抗拉强度和刚度，降低了由于截面突变带来的应力集中，减少了开裂风险，保证了桥梁结构的耐久性。

(2)通过将纵向钢筋焊接于连接板上，进一步提高了该连接接头的局部抗拉强度和刚度，确保桥梁结构的耐久性。

(3)本发明的连接接头在应用中仅需加密焊接剪力钉或焊接纵向钢筋于连接板上，无需复杂的施工工艺和特殊的施工设备，采用普通焊接技术即可完成，设备投入小，简单易操作，对劳动力素质和工艺要求较低，具有极大的使用价值和良好的经济效益，尤其在采用钢箱梁栓接技术的大跨桥梁桥面铺装及其维修中具有广阔的应用前景。

附图说明