[發明專利]一種增設纖維增強層解決已裂鋼橋橋面的組合加固結構

在審

• 申請號: 201910751566.0
• 申請日: 2019-08-15
• 公開（公告）號: CN110499716A
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 吳新印;李滄;李平輝;楊宇;陳維
• 申請（專利權）人: 湖南中路華程橋梁科技股份有限公司
• 主分類號: E01D22/00
• 分類號: E01D22/00;E01D19/12;E01D19/08
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一種增設纖維增強層解決已裂鋼橋橋面的組合加固結構，其特征是：它包括已疲勞開裂鋼橋面板、纖維增強復合材料層、剪力連接件、鋼筋網以及混凝土層，所述纖維增強復合材料層上設置剪力連接件，所述纖維增強復合材料層鋪設至已疲勞開裂鋼橋面板的開裂部位，所述鋼筋網安放在已疲勞開裂鋼橋面板上，所述混凝土層澆筑到已疲勞開裂鋼橋面板上，且覆蓋剪力連接件、鋼筋網與已疲勞開裂鋼橋面板連接。

技術領域

本發明涉及一種用于鋼橋面板加固的橋梁結構，特別是一種增設纖維增強層解決已裂鋼橋橋面的組合加固結構。

背景技術

正交異性鋼橋面板自問世以來，以其自重輕，極限承載力大，適用范圍廣，施工周期短，梁高低，造型優美，受到橋梁設計者的青睞，尤其適用于大跨徑橋梁。但是隨著服務年限的增長，由于自身結構剛度不均勻，加之我國橋梁交通量大，超載嚴重，橋梁所處環境惡劣等因素，其弊端也日漸凸顯，鋼橋面板出現了不同的疲勞開裂和鋪裝損壞兩大病害。國內已建的較為著名的廣東虎門大橋主梁均采用鋼箱梁，橋面板采用正交異性鋼橋面板，運營不久后皆出現了不同程度的疲勞損傷、開裂病害甚至破壞，導致橋梁承載能力、通行能力大大降低，不得不采取限重、限速等，同時其使用壽命也大大縮短。針對這兩大病害，提出了各種加固方案，其中專利《一種無需修補已疲勞開裂鋼橋面板的輕型組合加固結構》提出了帶有焊接短栓釘的鋼板點焊于已裂橋面板，同時橋面板焊接短栓釘，最后澆筑超高性能混凝土，形成組合加固結構，以此來達到加固作用。

但是該結構仍存在以下諸多問題：1. 由于交通流大，超載嚴重，而且外部環境惡劣，未對已開裂橋面板進行加固，鋼橋面板有進一步腐蝕，開裂甚至破壞的風險； 2. 原專利鋼板條點焊于已裂橋面板，不能與已裂橋面板緊密結合，必然留有空隙，存在腐蝕風險，并且不能與原有橋面板共同受力；3. 鋼板條密度較大，采用過多的鋼板條會增加橋梁自重，降低承載力；所用超高性能混凝土一般要進行高溫蒸養，施工工序復雜； 4. 在已開裂鋼橋面板上焊接大量栓釘，會引入焊接殘余應力，甚至形成新裂紋，進一步削弱了鋼橋面板的承載力。

發明內容

本發明的目的是提供一種粘結可靠、抗疲勞性好、施工簡便的種對已疲勞開裂鋼橋面板加固結構。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：它包括已疲勞開裂鋼橋面板、纖維增強復合材料層、剪力連接件、鋼筋網以及混凝土層，所述纖維增強復合材料層上設置剪力連接件，所述纖維增強復合材料層鋪設至已疲勞開裂鋼橋面板的開裂部位，所述鋼筋網安放在已疲勞開裂鋼橋面板上，所述混凝土層澆筑到已疲勞開裂鋼橋面板上，且覆蓋剪力連接件、鋼筋網與已疲勞開裂鋼橋面板連接。

本發明的已疲勞開裂鋼橋面板的開裂部位鋪設有2條以上纖維增強復合材料層，相鄰的纖維增強復合材料層之間的鋼橋面板上設置有剪力連接件。

本發明的混凝土層，也可以采用輕骨料混凝土，加之重量較輕的鋁板條，可以形成四種方案，超高性能混凝土+鋼板條、超高性能混凝土+鋁板條、輕骨料混凝土+鋼板條、輕骨料+鋁板條。

本發明的纖維增強復合材料層包括纖維增強材料條、金屬板條，例如鋼板條、碳纖維板條、碳纖維布條，所述纖維增強材料條位于纖維增強復合材料層底端，所述金屬板條略大于纖維增強材料條，安放在纖維增強材料條上；纖維增強材料（如碳纖維布CFRP），物理特性類似于布料，無法利用剪力連接件與鋼橋面連接，纖維增強材料利用有機膠與橋面板緊密黏貼，不留空隙，主要目的一是防止鋼橋面板進一步腐蝕，二是抑制了鋼橋面的裂紋的進一步擴展。

本發明的纖維增強復合材料層若采用鋼板條，頂面可焊接栓釘、鋼筋頭、T型鋼、L型鋼、PBL開孔鋼板等剪力連接件；若采用碳纖維強化板，其頂面可粘結T型鋼或T型碳纖維型材、L型鋼或L型碳纖維型材剪力連接件；若采用碳纖維布條，考慮到厚度很薄，其上不再設置剪力鍵。