[发明专利]一种型钢-薄钢板-UHPC组合板及桥面板

说明书

本发明公开了一种型钢‑薄钢板‑UHPC组合板，包括UHPC板和多根纵桥向间隔布置的型钢，所述型钢上部、UHPC板底部还设有一钢板，所述钢板的上表面与所述UHPC板固接，所述钢板的下表面与所述型钢连接。本发明还公开了一种桥面板，主要由多个上述的型钢‑薄钢板‑UHPC组合板纵桥向连接而成，纵桥向相邻所述型钢‑薄钢板‑UHPC组合板之间通过横桥向现浇接缝连接，且所述钢板的边缘越过所述UHPC板的纵桥向端部并向所述横桥向现浇接缝内延伸。本发明的型钢‑薄钢板‑UHPC组合板具有刚度大、经久耐用、自重轻等优势，有望在未来成为完全替代传统正交异性钢桥面，作为第二种桥面方案供大跨径桥梁。

技术领域

本发明属于桥梁领域，尤其涉及一种组合板及桥面板。

背景技术

大跨径桥梁是反映国家科技水平的标志。钢结构桥梁具有自重轻、跨越能力大、抗震性能好等优点，是大跨径桥梁的首选。钢桥的桥面结构通常采用正交异性钢桥面系，但由于钢桥面是全焊结构，不仅造价高，在重载车作用下，钢桥面系饱受两大病害的困扰：(1)钢桥面板疲劳开裂和局部屈曲，危及桥梁安全；(2)沥青铺装频繁破损，翻修成本巨大。上述病害降低了桥梁营运效率，是钢桥领域公认的世界性难题，我国重载交通量大，上述病害尤为严重。

针对上述难题，湖南大学邵旭东教授在前期研究中将具有优异力学性能的超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，UHPC，以下简称UHPC)用于强化钢桥面，于2010年成功研发正交异性钢板-UHPC轻型组合桥面板，该项成果大幅提高了桥面刚度，降低了疲劳开裂和铺装破损风险，该成果已应用于我国100多座实桥，至今无一出现病害，反响良好。但由于该成果未取消正交异性钢桥面板，该桥面结构造价仍然较高，约为4000元/m²，且UHPC层对与U肋连接细节应力降幅很明显，但对于其他细节，降幅程度不够大，故理论上无法彻底消除钢桥面疲劳开裂风险。2015年邵旭东教授又研发了UHPC矮肋板桥面结构，并已应用于实际工程。但实践表明，UHPC矮肋桥面板自重比传统钢桥面重了30％，仍难以适用于大跨径桥梁。在专利CN109338866A和CN109610310A中，邵旭东教授提出了一种新型的型钢-UHPC组合板，但该型钢-UHPC组合板结构仍存在许多可以优化的空间，如自重、接缝连接构造的全截面受拉能力等方面，以使这种结构形式发挥出更大的优势。

因此，为了获得一种可代替正交异性板成为大跨径桥梁的“第二种”桥面体系，需开发一种可最大限度发挥该桥面结构自重轻优势的桥面结构，使得该桥面结构具有自重轻、刚度大、造价低、经久耐用等优势，这是工程实践中需要解决的技术难题。

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，提供一种具有刚度大、经久耐用、自重轻等优势型钢-薄钢板-UHPC组合板及桥面板。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种型钢-薄钢板-UHPC组合板，包括UHPC板和多根纵桥向间隔布置的型钢，所述UHPC板设于所述型钢上，所述型钢上部、UHPC板底部还设有一钢板，所述钢板的上表面与所述UHPC板固接，所述钢板的下表面与所述型钢连接。

上述型钢-薄钢板-UHPC组合板中，钢板与型钢的连接方式不限，如采用点焊、栓接或胶接均可。上述钢板可以充当UHPC板底面纵、横向的钢筋，可以省略UHPC板底部钢筋网的布置，同时还可以充当浇筑预制板及现浇湿接缝的底面模板，钢板的厚度最低可取3mm。

上述型钢-薄钢板-UHPC组合板中，优选的，所述钢板的下表面设于所述型钢的上翼缘板上，且所述钢板在所述上翼缘板处开设有多个第一通孔，且所述第一通孔的横桥向宽度小于所述上翼缘板的横桥向宽度。更优选的，所述第一通孔为圆孔、椭圆孔或方孔，所述圆孔、椭圆孔和方孔的尺寸大于位于所述上翼缘板上的、用于所述型钢与所述UHPC板连接的剪力连接件(如栓钉)的尺寸。上述第一通孔的存在，可以便于上翼缘板上的剪力连接件穿过并与UHPC板固接，第一通孔不能过大，以便于钢板搭在上翼缘板上，第一通孔不能过小，以便于栓钉穿过。