[发明专利]基于折形钢板闭口肋的钢-超高性能混凝土组合梁的现浇施工方法

说明书

本发明涉及组合梁技术领域，特别涉及一种基于折形钢板闭口肋的钢‑超高性能混凝土组合梁的现浇施工方法，包括以下步骤：（1）加工、制造与安装钢主梁；（2）折形钢板加工与安装；（3）现浇超高性能混凝土桥面板；（4）超高性能混凝土养护；（5）施工护栏或防撞墙；（6）施工桥面铺装。该施工方法简便，形成的组合梁能有效减小疲劳敏感部位的应力集中程度，改善正交异性钢桥面板的疲劳性能。

技术领域

本发明涉及组合梁技术领域，特别涉及一种基于折形钢板闭口肋的钢-超高性能混凝土组合梁的现浇施工方法。

背景技术

正交异性钢桥面板具有自重轻、强度高、施工快、造型优美等特点，受到了国内外桥梁设计者的青睐，欧洲、北美、亚洲等许多国家的大跨径桥梁基本上都采用正交异性钢桥面板。然而由于正交异性钢桥面板构造的复杂性、各种焊接所产生的残余应力、结构本身的初始缺陷、车辆荷载的反复作用以及施工质量等因素的影响，使得正交异性钢桥面板易于发生疲劳损伤。而桥面铺装层厚度薄、刚度小，使得正交异性钢桥面板近似直接承受车轮荷载，显著增加了桥面顶板承受的应力幅。疲劳开裂主要出现在焊缝和几何不连续等应力集中部位，因而减少结构焊缝数量和几何不连续部位，同时增大桥面板刚度，能有效减小疲劳敏感部位的应力集中程度，改善正交异性钢桥面板的疲劳性能。

在现有技术中，受多层及高层建筑钢-混凝土组合楼板研究与应用的启发，一些学者尝试着将组合板应用于桥面板来提高桥面刚度，降低轮载作用下构造细节的应力幅。为了兼顾自重，满足不断增长的跨径需求，同时进一步地提高正交异性桥面板的疲劳性能，一些学者尝试用轻质混凝土、钢纤维混凝土、高性能混凝土来代替普通混凝土。但在车辆荷载作用下，位于加劲肋、横隔板和纵隔板处的桥面板由于支承作用会形成负弯矩区，使得这些材料自身的抗拉强度仍然不能满足要求，在工程实践中仍出现桥面铺装开裂现象。

超高性能混凝土（UHPC）是一种高强度、高模量、高延性的超高性能纤维增强水泥复合材料，又称为活性粉末混凝土（RPC），是由水泥、砂、活性掺和料、钢纤维、高效减水剂以及水按最大密实度理论配置而成，使得材料内部的缺陷减至最少。相比普通混凝土，UHPC孔隙率几乎为零，抗渗系数高，有着优异的超高的力学性能。通常UHPC抗压强度不低于120MPa、轴拉强度不低于8MPa，并可通过在UHPC中掺入一定体积含量的钢纤维和密集配筋进一步增强抗拉能力，弯拉强度可达到20~40MPa，甚至更高。采用UHPC材料构建组合桥面板可以有效地减轻结构的自重，并具有优异的耐久性、高韧性、耐高温性、耐火性，符合绿色环保的发展理念。因而，有望通过具有综合性发展优势的UHPC组合桥面板解决现有的桥面系问题。

当前的研究表明，在钢桥面板上加铺超高性能混凝土或将组合桥面板中的普通混凝土替换为超高性能混凝土，虽然能够增大桥面板刚度，降低钢桥面板的疲劳应力幅，但该组合结构所具有的强度和刚度还不足以取缔加劲肋的加劲作用。因此，较多的钢-UHPC组合桥面板相当于在原有的正交异性钢桥面板上增加了一层UHPC层，进一步增大了钢桥的工程造价。同时，顶板与纵向加劲肋、纵向加劲肋和横肋等焊缝较多的部位，仍会有疲劳风险。为此，减少组合桥面板的用钢量和减小焊接工程量，从根源上消除连接焊缝的疲劳开裂问题，进而降低工程造价及维护成本，成为了大、中跨径钢箱梁桥发展中一个重要的方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于折形钢板闭口肋的钢-超高性能混凝土组合梁的现浇施工方法，该施工方法简便，形成的组合梁能有效减小疲劳敏感部位的应力集中程度，改善正交异性钢桥面板的疲劳性能。

本发明的技术方案在于：一种基于折形钢板闭口肋的钢-超高性能混凝土组合梁的现浇施工方法，包括以下步骤：

（1）加工、制造与安装钢主梁：在桥梁下部结构建造过程中，同时进行钢主梁的加工与制造，桥梁下部结构与钢主梁完工之后，采用吊装、顶推或拖拉方法进行钢主梁架设；