[发明专利]正交异性钢-超高性能混凝土桥面结构及其施工方法

说明书

本发明公开了正交异性钢‑超高性能混凝土桥面结构及其施工方法，其中，正交异性钢‑超高性能混凝土桥面包括纵肋板、横隔板和超高性能混凝土桥面板，纵肋板上设有多个沿自身长度方排布的U形槽，横隔板焊接在纵肋板的底部，并间隔设置为多个，超高性能混凝土桥面板通过剪力连接件设置在纵肋板的顶部，其包括预制超高性能混凝土层和现浇超高性能混凝土层。本发明取消了钢顶板以及纵肋板上用于与横隔板连接的切口，通过纵肋板上的U形槽开口，具有抗扭刚度大、扭转变形小的特点，可有效降低纵肋板与横隔板焊接处的疲劳开裂风险。

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领，具体涉及正交异性钢-超高性能混凝土桥面结构及其施工方法。

背景技术

正交异性钢桥面板具有轻质、高强、适用性广、施工速度快等诸多优点，因而在大跨度桥梁上大量使用。但其构造复杂，焊缝较多，因直接承受局部车辆轮载的反复作用，在本领域内，其疲劳破坏问题十分突出。

日本曾对约7000座桥梁工程实例进行了调研，发现采用U肋的正交异性钢桥面板中，纵肋和横隔板的切口部分的环形焊缝损伤最多，占整体的38.2％。顶板和竖向加强肋的焊接部分次之，占整体的31.5％。顶板和纵肋的焊接部分损伤第三，占整体的18.9％，这三种损伤类型约占总和的88％。其中，顶板与竖向加强肋的焊缝损伤可通过更好的构造细节避免，而对于顶板与纵肋角焊缝及纵肋与横隔板切口位置的疲劳开裂问题一直未得到有效的解决。顶板与纵肋的角焊缝疲劳开裂是由受载的局部作用引起顶板面外弯曲，从而产生较大的疲劳应力幅所导致，它与顶板的面外弯曲刚度直接相关。纵肋与横隔板切口处疲劳开裂主要由轮载引起，其导致U肋扭曲，使U肋在横隔板上的切口位置产生较大的弯曲应力，发生与扭曲变形。

中国发明专利CN102943436A和中国实用新型专利CN206486812U分别提供一种含抗剪构造的钢-超高性能混凝土组合桥面结构及其施工方法和一种正交异性钢板-混凝土组合桥面板，通过在传统正交异性板上浇筑超高性能混凝土层实现提高桥面板的刚度，其本质上仍属于传统的正交异性钢桥面系范畴，依然由钢顶板、U肋、横隔板三个部分组成传统的正交异性钢桥面系，顶板和U肋的焊缝、横隔板上用于与U肋连接的切口依然存在，难以解决顶板与纵肋、纵肋与横隔板这两处的疲劳开裂问题。

有鉴于此，急需对现有的正交异性钢-超高性能混凝土桥面及其施工方法改进，以解决顶板与纵肋、纵肋与横隔板处疲劳开裂的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的正交异性钢-超高性能混凝土桥面结构及其施工方法存在的顶板与纵肋、纵肋与横隔板处疲劳开裂的问题。

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种正交异性钢-超高性能混凝土桥面结构，包括：

纵肋板，其上设有多个沿自身长度方向排布的U形槽；

横隔板，焊接在所述纵肋板的底部，并间隔设置为多个；

超高性能混凝土桥面板，通过剪力连接件设置在所述纵肋板的顶部，其包括预制超高性能混凝土层和现浇超高性能混凝土层。

在上述方案中，所述预制超高性能混凝土层设置在所述U形槽的上部的槽口内，所述现浇超高性能混凝土层设置在所述预制超高性能混凝土层的上方，并覆盖在所述纵肋板的顶面上。

在上述方案中，预制超高性能混凝土层设置在所述U形槽槽口的顶部，所述现浇超高性能混凝土层设置在所述预制超高性能混凝土层的两侧，且其顶面与所述预制超高性能混凝土层的顶面平齐。

在上述方案中，所述超高性能混凝土桥面板内埋设有钢筋，并形成网状的钢筋结构。

本发明还提供了正交异性钢-超高性能混凝土桥面结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、使用双面贴角焊法焊接纵肋板和横隔板，形成钢梁节段，制作多个钢梁节段；