[發明專利]一種正交異性鋼橋面板疲勞加固體結構及其施工方法

在審

• 申請號: 202011177128.7
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112160241A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 張清華;鄧鵬昊;周銀龍;徐威;程震宇;魏川;李明哲
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: E01D19/12
• 分類號: E01D19/12;E01D21/00
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德

本發明涉及橋梁結構，具體涉及一種正交異性鋼橋面板疲勞加固體結構及其施工方法，正交異性鋼橋面板疲勞加固體結構，包括橋梁縱肋上的混凝土層，該混凝土層包括鋼筋組，鋼筋組包括上下疊放的橫向鋼筋和縱向鋼筋；鋼筋組下方設置有焊接在鋼頂板上的剪力銷件，該剪力銷件上開有凹槽，該剪力銷件沿橫向鋼筋方向延伸，剪力銷件沿縱向鋼筋延伸方向排列；縱向鋼筋支撐于剪力銷件上，該支撐節點位于相鄰的兩個凹槽之間的剪力銷件部分上。本發明在全橋鋼橋面上焊接上述的剪力銷件后，在其上布置鋼筋網、澆筑超高性能混凝土結構層，將純正交異性鋼橋面板轉化為組合橋面板，以實現提高局部剛度，降低應力幅，達到提高疲勞性能的目的。

技術領域

本發明涉及橋梁結構，具體涉及一種正交異性鋼橋面板疲勞加固體結構及其施工方法。

背景技術

正交異性鋼橋面板因其高強輕質等特點在現代大跨徑橋梁工程中得到了廣泛的應用。但由結構受力特性、服役環境、荷載條件、結構體系和構造細節設計及加工制造等多種因素共同決定，正交異性鋼橋面板疲勞開裂問題突出，嚴重影響橋梁結構的安全性、耐久性，疲勞開裂顯著降低橋梁結構的服役質量，引發中斷交通等多種次生效應，導致了重大的經濟損失和惡劣的社會影響，已成為制約鋼結構橋梁工程可持續發展的世界性難題。

正交異性鋼橋面板中橋梁縱肋-頂板構造細節和橋梁縱肋與橫隔板交叉構造細節兩類構造細節疲勞開裂數量占比較大，成為了控制正交異性鋼橋面板疲勞性能的兩類關鍵疲勞易損細節。其中，橋梁縱肋與頂板連接焊縫處的疲勞裂紋的發生將導致直接承擔車輪荷載的面板結構的局部剛度顯著降低；且由于其裂紋萌生部位隱蔽、裂紋擴展早期難以檢測發現，一旦發現，往往已沿焊縫長度和面板頂板厚度方向均有相當程度的擴展，甚至已裂透面板頂板厚度；因此，橋梁縱肋與頂板連接焊縫處的疲勞開裂往往伴隨著鋪裝層開裂、鋪裝層車轍、鋼箱梁滲水、鋼板腐蝕等嚴重的次生病害；此外，該類疲勞裂紋還存在維修加固困難、加固費用高、需中斷交通等問題，往往造成重大的經濟損失和不良的社會影響。

目前，對橋梁縱肋-頂板構造細節疲勞裂紋的局部加固方法比較單一，主要為先銑掉原有焊縫再進行補焊的加固方法，該方法存在以下社會與經濟性問題：(1)橋梁縱肋-面板連接焊縫的數量較多，局部修補工作量大；(2)主要采用現場焊接，且施工環境差，焊接質量難以得到保障；(3)需要長期中斷交通，易造成不良社會影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種正交異性鋼橋面板疲勞加固體結構，以實現提高局部剛度，降低應力幅，提高疲勞性能的目的。

為了實現上述目的，本申請采用的技術方案是一種正交異性鋼橋面板疲勞加固體結構，包括橋梁縱肋上的混凝土層，該混凝土層包括鋼筋組，其中，上述鋼筋組包括上下疊放的橫向鋼筋和縱向鋼筋；

上述鋼筋組下方設置有焊接在橋梁縱肋上設置的鋼頂板上的剪力銷件，該剪力銷件上開有凹槽，該剪力銷件沿橫向鋼筋方向延伸，該凹槽沿剪力銷件的長度方向排列，上述剪力銷件沿縱向鋼筋延伸方向排列；上述縱向鋼筋支撐于剪力銷件上，該支撐節點位于相鄰的兩個凹槽之間的剪力銷件部分上。

本發明提出一種基于組合銷剪力連接件(本剪力銷件)與高性能混凝土結構層的正交異性鋼橋面板疲勞加固結構，在全橋鋼橋面上焊接上述的剪力銷件后，在其上布置鋼筋網、澆筑超高性能混凝土結構層，將純正交異性鋼橋面板轉化為組合橋面板，以實現提高局部剛度，降低應力幅，達到提高疲勞性能的目的。

本剪力銷件的作用在于：(1)提高橋梁縱肋-頂板構造細節處的局部橫向剛度；(2)作為剪力連接件保障鋼混兩個部分的組合效應，協同工作。三類組合銷的優點在于：(1)組合銷剪力連接件的底部是連續鋼板，可以采用機器連續施焊，提升焊接質量的同時還能減少施工時間；(2)組合銷剪力連接件的開口形式便于鋼筋的穿插，降低施工難度，從而減少施工時間；(3)組合銷剪力連接件的靜力性能和疲勞性能優越，工作性能可以長期得到保障。