[发明专利]一种对已疲劳开裂钢桥面板加固结构

说明书

一种对已疲劳开裂钢桥面板加固结构，其技术方案要点是：它包括已裂钢桥面板、碳纤维强化板条、金属强化板条、剪力连接件、钢筋网、超高性能混凝土层以及磨耗层，在已裂钢面板上设置有碳纤维强化板条，所述金属强化板条上焊接有剪力连接件，所述带剪力连接件的金属强化板条设置在碳纤维强化板条上方，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，且覆盖碳纤维强化板条、金属强化板条、剪力连接件、钢筋网与已裂钢桥面板连接，所述磨耗层覆盖在超高性能混凝层顶面。

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，特别是一种对已疲劳开裂钢桥面板加固结构。

背景技术

正交异性钢桥面板自问世以来，以其自重轻、极限承载力大、施工快捷、造型优美等优点，受到桥梁设计者的青睐，尤其适用于大跨径桥梁。但钢桥面局部刚度过低，在长期运营中易出现疲劳开裂病害问题。国内已建的广东虎门大桥等，桥面采用正交异性钢桥面板，运营中出现了疲劳裂缝。针对上述病害，提出了各种加固方案，其中专利《一种无需修补已疲劳开裂钢桥面板的轻型组合加固结构（专利号：ZL201721470446.6）》提出了带有焊接短栓钉的钢板点焊于已裂桥面板，同时桥面板焊接短栓钉，最后浇筑超高性能混凝土，形成组合加固结构技术，以此来达到加固已裂钢桥面板的作用。

但是该专利技术仍存在以下问题：1. 钢板条点焊于已裂桥面板，不能与已裂桥面板紧密结合，两者间留有空隙，存在腐蚀风险，且钢板条难以与已裂桥面板共同受力；2. 钢板条密度较大，采用过多的钢板条会增加桥梁自重，降低桥梁的安全储备；3. 在已开裂钢桥面板上焊接大量栓钉，会引入焊接残余应力，存在形成新裂纹的风险，进一步削弱了钢桥面板的承载力。

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。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。

本发明的目的是提供一种对已疲劳开裂钢桥面板加固结构；在现有轻型组合加固结构的基础上，通过增设碳纤维强化板条和/或金属板条、改善钢筋网的布置方式，强化已经开裂钢桥面板上方超高性能混凝土薄层底面的抗裂能力；采用多种抗剪连接件形式，加强了轻型组合结构与原开裂钢桥面板直接的抗剪连接；采用新的施工工艺，简化施工过程，同时减轻对已经开裂的钢桥面板的损害，该结构彻底消除了正交异性钢桥面板疲劳开裂病害。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括已裂钢桥面板、碳纤维强化板条、金属强化板条、剪力连接件、钢筋网、超高性能混凝土层以及磨耗层，在已裂钢面板上设置有碳纤维强化板条，所述金属强化板条上焊接有剪力连接件，所述带剪力连接件的金属强化板条设置在碳纤维强化板条上方，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，且覆盖碳纤维强化板条、金属强化板条、剪力连接件、钢筋网与已裂钢桥面板连接，所述磨耗层覆盖在超高性能混凝层顶面。

本发明还提供另一种对已疲劳开裂钢桥面板加固结构，其技术方案是：包括已裂钢桥面板、碳纤维强化板条、金属强化板条、剪力连接件、钢筋网、超高性能混凝土层以及磨耗层，在已裂钢面板上设置有碳纤维强化板条，所述金属强化板条上焊接有剪力连接件，带剪力连接件的金属强化板条直接焊接或胶结在已裂钢桥面板上，并与碳纤维强化板条平行、交替布置，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，且覆盖碳纤维强化板条、金属强化板条、剪力连接件、钢筋网与已裂钢桥面板连接，所述磨耗层覆盖在超高性能混凝层顶面。

本发明的剪力连接件包括栓钉、T型钢、L型钢、槽钢、PBL开孔钢板、弯起钢筋连接件。