[发明专利]一种解决桥面疲劳开裂问题的轻型桥面组合加固结构

说明书

一种解决桥面疲劳开裂问题的轻型桥面组合加固结构，其技术方案要点是：它包括已裂钢桥面板、剪力连接件、钢筋网、超高性能混凝土层以及磨耗层，所述已裂钢桥面板上设置剪力连接件，所述钢筋网安放在已裂钢桥面板上，所述超高性能混凝土层浇筑到已裂钢桥面板上，且覆盖剪力连接件、钢筋网与已裂钢桥面板连接，所述磨耗层覆盖超高性能混凝土层。

技术领域

本发明涉及一种用于正交异性钢桥面板加固的桥梁结构，特别是一种解决桥面疲劳开裂问题的轻型桥面组合加固结构。

背景技术

正交异性钢桥面具有自重轻、承载力高、施工便捷等优点，在国内外大跨度桥梁中得到了广泛应用。但是，传统正交异性钢桥面板局部刚度低，在高频重载行车作用下，钢桥面易出现疲劳裂缝。我国自20世纪70年代开始应用正交异性钢桥面板，随着桥梁服役时间的不断累加，以及交通量的持续增长，诸多钢桥的桥面板已观察疲劳裂缝，如我国著名的广东虎门大桥，其钢面板焊接部位出现了不同程度的裂缝病害。这些裂缝若不加处理，必然对主梁或加劲梁的整体受力造成不利影响，致使桥梁承载力降低，影响通行能力及使用寿命。钢面板的裂缝也会导致桥面铺装出现破坏，加剧钢桥面绣蚀和开裂，甚至危及桥梁安全。

国内对正交异性钢桥面裂缝的维修加固包括局部补强和改变受力体系两大类。局部补强的方法只局限在对检测出来的裂缝进行扩缝焊接、加焊或粘结新钢板。焊接加固法会增加新的焊缝，从而带来新的潜在开裂源；粘贴补强方法施工工艺复杂，但粘结质量不易保证，且无法从根本上解决存在钢桥面板大面积开裂问题，尤其针对微裂缝等无法检测到的病害尚无有效措施其扩展。改变结构受力体系的方法主要包括增设纵/横梁法、换梁法等，这类方法施工风险大、施工周期长，严重影响正常交通，且维修加固耗费巨大，难以实现大跨度桥梁的简捷、快速维护施工。

目前，国内有关轻型组合加固结构有一专利：CN 102943436 B，该专利公开了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。其中，涉及到轻型组合结构内部钢筋网的布置方式，并以钢筋垫筋作为焊接抗剪件。

本专利在此基础上，致力于解决以下问题：

一、现有专利技术没有考虑正交异性钢桥面结构中原钢桥面板已经存在裂缝的情况，尤其是钢桥面板与纵向加劲肋的焊缝处的纵梁裂缝，将严重影响钢桥面板之上的薄层超高性能混凝土结构，因此只能要么用于新建钢桥、要么用于钢桥面板疲劳裂缝已修复的钢桥，换言之，钢桥面板必须能够对超高性能混凝土层底面的抗裂能力进行强化，否则将导致超高性能混凝土层底面开裂。

二、现有专利技术在原钢桥面板上焊接钢筋作为抗剪连接件，且焊缝长度较大。由于裂缝的存在，钢桥面板再焊接会再次引入新的焊缝，由于原钢桥面板已经接近疲劳寿命的极限状态，新的残余应力将会大大剪短钢桥面板的寿命，因此不推荐在钢桥面中引入大量长焊缝。

三、现有技术考虑在轻型组合结构中不再另外设置抗剪连接件，只通过局部焊接钢筋网充当抗剪件，这将导致超高性能混凝土层与钢桥面板的界面抗剪刚度不均，极有可能发生剪切破坏。

四、现有专利技术将纵横交错的钢筋网进行焊接固定，在施工上工艺繁琐，造价较高，可以通过绑扎的方式进行定位。

发明内容

与将超高性能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超高性能混凝土的强化作用。因此，若不在已裂钢桥面板顶面采取有效的强化措施，超高性能混凝土层底面的抗拉强度极低，将导致开裂。因此，对于超高性能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超高性能混凝土层受力的不利影响，采取合理的强化措施，且关键在于如何对超高性能混凝土层底面进行强化，防止混凝土层开裂。