[发明专利]基于超高性能混凝土的钢桥主梁端部的修复结构及方法

说明书

基于超高性能混凝土的钢桥主梁端部的修复结构及方法，属于桥梁修复构造技术领域，包括UHPC包覆节段，所述UHPC包覆节段与钢桥主梁通过剪力连接件连接，所述UHPC包覆节段包覆在钢桥主梁端部的锈蚀区域外部，其长度大于钢桥主梁锈蚀长度。本申请采用UHPC修复锈蚀钢桥主梁端部的劣化截面，一方面由于UHPC结构致密、抗渗性强，能够有效阻止钢桥主梁端部的继续锈蚀，从而提高钢桥主梁耐久性；另一方面由于UHPC轻质高强，修复后钢主梁相对其受损前承载能力提高20％以上、竖向刚度提高60％以上，大幅提高了钢桥主梁的结构刚度和承载能力。

技术领域

本发明属于桥梁修复构造技术领域，更具体地，涉及一种基于超高性能混凝土的钢桥主梁端部的修复结构及方法。

背景技术

钢梁桥相对传统混凝土桥来说自重小，承载能力大、跨越能力强、能够有更大的桥下净空与更低的桥面高程、桥梁结构外形纤细、景观效果好，且构件大多是在工厂直接制造，到现场组装，安装速度快、施工周期短、便于修复与更换，在我国逐步推广使用。

虽然钢梁桥施工简便、造型美观，但在实际工程应用中也存在一些问题。钢桥主梁端部钢板长期受到桥面接缝渗漏下来的水流的冲刷与腐蚀，会产生结构缺陷，丧失其原有的力学性能，从而降低桥梁的强度与承载能力。

现在常用的修复锈蚀钢桥主梁端部的方法是用新的钢材替换原来被锈蚀的钢材，施工前首先进行桩周围的地应力复核，若地形与土地承载力符合施工条件，则架设支撑与千斤顶，使用千斤顶将受损桥梁的上部结构顶起来，切除受损部分，去除桥梁待修复部分的表面油漆，进行去铅处理，焊接新的钢材，最后进行表面涂装。

这种传统的修复方法具有诸多缺陷，首先顶升与架设支撑对于土地承载力有一定要求，需要进行地应力复核，该过程成本高、施工时间长；其次，传统方法需要进行大量的钢与钢之间的手工焊接，现场手工焊接工艺复杂、焊接前要做大量表面处理工作、速度慢，焊接后的结构延展性差、有大量残余应力；再者，传统修复方法的油漆涂装不能有效阻止钢桥主梁的腐蚀，耐久性差，上述问题是钢桥主梁修复工作中亟待解决的问题。

如《北方交通》2021年9月刊发的名为《既有钢结构桥梁病害分析及其防护技术研究》的文献中提及“钢结构桥梁的腐蚀病害会对桥梁建设工程安全稳定的生产应用造成极其大的危害”；又如期刊《中国公路学报》2021年2月刊出的名为《中国桥梁工程学术研究综述·2021》的综述文献第12页提到“焊接作为目前钢结构桥梁的主要连接方式，初始焊接缺陷和焊接残余应力在细观尺度上所导致的几何不连续、应力集中和局部塑化，显著降低了焊接节点的疲劳扩展寿命”。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提出一种基于超高性能混凝土的钢桥主梁端部的修复结构及方法，能够有效阻止钢桥主梁端部的继续锈蚀，从而提高钢桥主梁耐久性、承载能力、竖向刚度，且施工修复方法具有少焊接、无顶升、耐久性强、工序少、施工过程易操作等优点。

本发明采用以下具体的技术方案：

基于超高性能混凝土的钢桥主梁端部的修复结构，包括UHPC包覆节段，所述UHPC包覆节段与钢桥主梁通过剪力连接件连接，所述UHPC包覆节段包覆在钢桥主梁端部的锈蚀区域外部，其长度大于钢桥主梁锈蚀长度。

优选的，所述UHPC包覆节段由UHPC腹板和UHPC翼缘板构成的。

优选的，所述UHPC腹板的高度超过钢桥主梁锈蚀部分的高度0.2m且不低于钢桥主梁总高度的1/3，所述UHPC腹板的厚度为2—5cm。

优选的，所述UHPC翼缘板为马蹄形，马蹄形UHPC翼缘板的上部为变厚度过渡区。

优选的，所述UHPC翼缘板的厚度为5—7cm，所述变厚度过渡区的高度为5—10cm。

优选的，所述UHPC包覆节段的材料采用超高性能纤维增强混凝土或活性粉末混凝土。