浅谈国外组合桥面板的研究现状.doc

1、1浅谈国外组合桥面板的研究现状中图分类号：U443.31 文献标识码：A 文章编号： 近年来，随着全寿命周期的结构设计理念的发展及应用，推动了以全周期生命成本最小化、高耐久性化、高机能化为目标的技术开发。如在钢桥方面，采用了以少数主梁桥、开口断面箱梁桥、功能型分离支座等为代表的合理结构形式。而桥面板作为桥梁的主要构件之一，其技术也得到了很大的发展。这其中钢?混凝土组合桥面板，因其具有高施工性、高耐久性，能缩减桥梁的全周期成本，并能防止混凝土脱落等二次灾害的特点，越来越被应用于工程实践。 1.组合桥面板概述 组合桥面板在结构上主要由底钢板、底钢板加劲肋、钢筋混凝土及钢混连接剪力键组成。其特点如下

2、： 1.1 规划及设计方面： 1）由于考虑了底钢板与钢筋混凝土的组合作用，有效地提高了承载能力，减少了桥面板厚度，从而减少设计恒载，降低了包括下部工在内的整体工程费用。 2）适用于大跨径桥面板。即可增大主梁间隔，减少主梁根数，从而降低了工厂的制作费用。 3）组合桥面板的力学概念清晰，解析模型明了，有利于设计。 4) 具有较高的耐久性能及抗疲劳性能，缩减全周期生命成本。 21.2 施工方面： 1）加劲肋补强了的底钢板，可充当施工平台及混凝土浇注模板，降低成本的同时缩短了施工工期。 2）施工工序的减少及底钢板提供的施工平台，提高了可施工性及施工的安全性。 3）底钢板重量 1kN/m2 左右，运输重

3、量及吊装重量小，便于施工，无需大型施工器械。 4）施工技术要求不高。施工管理简易。 1.3 管养方面： 1) 易于维修及补强。在底钢板不损坏的前提下，可以不需架台就可进行钢筋混凝土的部分拆除及替换，而且可以不破坏结构的整体性，补修替换工程中为部分车辆通行提供可能。以最小限度的交通管制和工期完成补修工程。 2）钢筋混凝土损坏时，底钢板可以防止碎片剥落，避免二次灾害。 2.组合桥面构造形式的开发现状 当前各类文献对底钢板的加劲肋形式及与混凝土的连接方式提出了诸多构造形式。下面列出几种构造形式以供参考。 下图为波形宽带板组成的形式，宽带板即能补强底钢板又能起到连接混凝土的剪力键作用。为加劲板钢+剪力

4、键形式。为带孔板钢+钢筋形式。 3 图 1 各类组合桥面板断面图 为减少底钢板加劲材的用钢量，有文献也提出了分二次浇注混凝土形式的组合桥面板，即在工场制作底钢板上先浇注部分混凝土，当混凝土达到一定强度时可以起到加劲底钢板的作用。其后再在现场浇注其余混凝土。 3.组合桥面板力学特性，耐久性及疲劳特性研究现状 3.1 静荷载试验 通过对中间支点受负弯矩的试验段进行静荷载试验及 FEM 解析，得出了以下结论： 1）混凝土发生裂缝前断面刚性等同于全断面有效刚性。 2）在设计荷载下，混凝土发生裂缝时，断面刚性等同于忽视混凝土后底钢板及配力铁筋和主梁的断面刚性。 3）在设计荷载下整断面能保持很好的线性变形

5、，但在两倍设计荷载下，难以保证平面变形，应力的传递有 70%的递减。 由此可以看出，在计算主梁整体刚度及应力计算时，可以考虑底钢板的作用，混凝土与钢筋的考虑方式与以往的 RC、PC 桥面板相同。 3.2 动荷载试验及疲劳耐久性的评价 在对实物大的组合桥面板进行了动载加载试验后得出以下结论： 1）钢与混凝土的弹性模量比 n=10 时 FEM 解析结果与试验结果符合较好，建议在设计计算时采用。 2）在加载 40tf，加载 52 万次下，中央变形 4.5mm，并没达到破坏。4根据以往 RC、PC 桥面板的试验数据，证实了组合桥面板具有 PC 桥面板同等以上的疲劳耐久性能。 3）为防止加劲肋的上方有裂

6、缝产生，可提高剪力键高度，让其充分的固定于受压区，更能提高组合桥面板的耐久性。 4）除去混凝土后，并没有发现加劲肋和剪力键的变形，焊接部也没有发现明显的损伤。添接部的高强螺栓、添接板也没有错位。 4.组合桥面板的管理养护研究现状 组合桥面板的寿命，不仅仅取决于设计?施工时的品质，与包括补修?补强等在内的管理养护体系也有很大的关系。组合桥面板作为以高耐久性化为目标而开发的产品，在使用期间的管理养护就显得尤为重要。 4.1 管理养护有关的设计?施工上的注意点 一般混凝土桥面板，由于活荷载重复加载引起的疲劳损伤、温度变化引起的膨胀收缩、裂缝内渗入水分的冻融，铁筋等钢材的腐蚀、混凝土材料的中性化等都会

7、影响耐久性能。 组合桥面板下面覆盖了钢板，隔绝了混凝土与大气的接触，与一般的混凝土桥面板相比，混凝土退化进程较慢，但同时也给排水带来了很大的困难。因此在设计时必须充分考虑组合桥面板的排水及滞水的防治。由于加劲肋等有刚性约束的作用，组合桥面板在混凝土浇筑后的干燥收缩及主梁的沉降变形下，在底钢板加劲肋及剪力键附近容易产生初期裂缝，为了防止此类裂缝的产生，使用膨胀混凝土会具有明显的效果。54.2 养护管理方案 4.2.1 组合桥面板疲劳损伤时外表显在化现象 组合桥面板因下面覆盖了底钢板，对混凝土内部裂缝的产生，很难通过目视方法来确认，但通过动荷载加载试验确认的组合桥面板疲劳损伤过程，可以推测桥面板在

8、疲劳损伤时有以下的显在化现象： 组合桥面板的疲劳耐久性退化，剪力键及其周围的混凝土疲劳损伤，混凝土内部裂缝损伤的扩展，而伴随这些损伤现象会导致组合桥面板整体刚度下降，引起变形的增加。 伴随桥面板刚度的减少及变形的增大，铺装层出现裂缝 若在混凝土内部存在裂缝，通过裂缝渗入的雨水会通过底钢板的添接部漏出。 因此在组合桥面板的管理养护中，针对这些显在化现象，可以通过铺装层异常现象的有无，底钢板下面漏水的有无进行检查，详细检查阶段可以对桥面板的刚度变化来评价损伤状况。 4.2.2 组合桥面板的补修?补强 管理养护的目标是在早期发现损伤发生，并采取适当的方式抑制损伤的进一步深化，提高结构的使用寿命，但作为管理养护的重要一环，针对意外现象，很有必要结合损伤程度对补修?补强方法进行事先检讨。 组合桥面板的底钢板具有一定的承载能力，在对混凝土修补时，可以不需要借助模板、支撑材等，直接在桥面板上进行混凝土的除去、再浇筑等修补作业。当然，在明确损伤原因的前提下，也可以通过直接在底钢板下焊接补强材进行补强。 65.结束语 组合桥面板在国外桥梁建设中的应用十分广泛。我国的钢结构桥梁虽然起步较晚，但最近几年发展迅猛，通过借鉴国外的先进经验，中国桥梁事业必将取得更大的突破。