钢底模行车道板在既有钢桁梁行车道板改造中的应用研究.doc

1、1钢底模行车道板在既有钢桁梁行车道板改造中的应用研究摘要：行车道板是承受和传递车辆荷载的可更换桥梁构件。新建桥梁行车道板多采用预制、现场湿接成整体的施工方案。但既有桥梁行车道板改造项目由于场地及交通限制，采用预制、湿接方案存在着诸多不足。本文结合具体的工程项目，提出了钢底模现浇混凝土的行车道板成型方案，对其结构设计、施工相关技术要点进行介绍，展示钢底模行车道板在维修改造项目中的优势。为类似工程项目设计和施工提供参考。 Abstract： Deck is replaceable bridge member bearing and passing the vehicle load. New bri

2、dge deck board also uses the prefabricated， wet connected into the overall construction scheme. But the existing bridge deck transformation projects have many shortcomings in the prefabricated， wet connected schemes due to space and traffic restrictions. Combined with the specific project， this pape

3、r puts forward the steel deck forming scheme of steel bottom formwork cast-in-place concrete， introduces the structural design， main points of construction technology， and advantages of steel deck bottom die in the maintenance project to provide reference for design and construction of similar engin

4、eering projects. 2关键词：行车道板；钢底模；维修改造 Key words： steel deck；bottom die；maintenance and reconstruction 中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）24-0110-03 0 引言 钢桁梁杆件均以轴向受力为主，受力合理且节省了钢材、减轻了自重，从而具有较大的刚度和跨越能力，应用较为广泛。早期设计的钢桁梁至今已经使用达 50 年之久。但是由于公共交通及车辆制造业发展，车辆荷载在不断发展变化，同时早期行车道板混凝土强度等级普遍较低，钢桁梁行车道板病害相对于主结构普遍较严重

5、，普遍面临着更换和改造问题。 城市桥梁一般均承担着繁重的交通任务。一旦维修改造则对桥面通行交通影响巨大。通常情况下桥梁管理单位综合考虑市民出行需要，也不允许封闭交通施工。这为行车道板改造带来了较大难度。传统采用预制、现场湿接的行车道板成型方案，在行车振动、收缩徐变等作用下整体性差，并且施工措施费高。 采用钢地模行车道板不仅规避了整体性不强、施工措施费高等问题，而且充分发挥了材料力学特性、能够减小行车道板的厚度并且后期不存在掉渣脱落等危险。针对既有桥梁行车道板改造，钢底模行车道板具有相当大的优势，目前已经具有成功应用的案例。 1 桥梁概况 3某桥正桥为铆合钢桁架双悬臂桥，跨径组合 68m+80m

6、+88m+80m+68m，立面布置如图 1 所示。横断面布置图如图 2。 原设计行车道板为预制混凝土行车道板，厚度仅为 130mm，纵梁顶设置水泥砂浆垫层。行车道板放置在纵梁上面，不考虑其参与主桁的受力。为了抵抗行车道板的竖向拉拔作用，在行车道板与纵梁间设置了锚固螺栓。纵向间隔 80cm 设置直径 20mm 锚固螺栓一对，横桥向间距 9cm，连接大样如图 3 所示。 大桥运营 50 年后，行车道板出现了大量的裂纹并伴随着渗水现象。已经不能满足现行交通荷载的运营要求，必须进行更换改造。经综合方案比选，最终确定采用钢地模现浇混凝土行车道板。 2 钢底模行车道板结构设计 行车道板的改造应满足以下三个

7、原则。第一：不改变既有主桁结构的受力，或保证主桁结构受力安全；第二：不影响桥下通航或者桥下线路运营；第三：行车道板设计应满足现行相关规范要求。 行车道板混凝土采用低收缩性、高抗裂性的钢纤维混凝土，采用多锚固点的碳素冷拔钢丝切断型钢纤维。钢板采用 6mm 厚 Q235B，质量稳定、性能可靠。 2.1 行车道板结构设计 根据既有钢桁梁桥的受力特点，行车道板按照支撑于主梁纵横格子梁上的单向板进行设计，计算跨径为 2.15m。在构造上面，行车道板底钢板上表面设置了剪力钉，行车道板内设置了顶底两层钢筋网，钢底模与混凝土连接可靠。因此考虑钢底模参与结构受力是合理的。 4行车道板承载能力计算应包括抗弯、抗冲

8、、斜截面抗剪；正常使用状态计算应包括挠度（预拱度） 、负弯矩区裂缝宽度、钢底模应力以及动力特性。计算可参考公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62） 。进行动力特性计算时可采用有限元法计算，也可采用fq=1/（0.178） ，其中 为永久荷载作用下挠度。 2.2 剪力钉连接设计 钢底模行车道板中通常采用带孔钢板剪力键、剪力钉作为连接键。带孔钢板剪力键在一定程度上将既有行车道板混凝土分割为块状，不利于整体性。采用剪力钉时，则必须设置底层钢筋网防止混凝土在剪力钉根部产生劈裂。相对而言，采用剪力钉更为可靠。 剪力钉的承载能力与长度有关，长度越大承载能力越高；若剪力钉长度太小，不仅承载

9、能力低，还会出现拔出现象。通常抗剪应力按照经验公式计算：0Vzd1=0?0.43As1？燮 0.7As1fd1。其中，Vzd1 为单个剪力钉抗剪承载能力设计值、As1 为剪力钉横断面面积。 2.3 行车道板抗拔连接 行车道板设计不参与主桁受力，采用搁置在主桁杆件上面的形式。为了避免行车道板的拉拔作用，行车道板与纵梁间通过剪力钉连接。纵梁顶部焊接剪力钉横桥向间距 10cm，纵向间距 20cm，布置如图 4 所示。 3 施工方案简介 3.1 钢底模变形问题的解决 钢底模变形问题是施工过程中的主要问题，也是最受关注的问题。若仅仅通过钢底模就能承受混凝土浇注以及相关施工人员的荷载，则该5方案可行，且不

10、需要额外搭设模板，施工优势明显。 单层 6mm 厚钢板抗弯刚度较小，但是一旦形成骨架且具有一定的高度则截面的抗弯刚度将大大增强。因此为了保证施工中不下挠，将钢板通过剪力钉与上下层钢筋网焊接为整体，形成组合“工”字形截面。要求焊接在工厂内进行，保证焊接质量。焊接后截面单位宽度的抗弯刚度达到了 I=500104539mm4。同时，横桥向钢筋与纵梁顶部焊接剪力钉可靠焊接，边界条件可大大改善。在现浇混凝土荷载作用下，变形不足0.1mm。 3.2 行车道板浇注成型 预制、现场湿接成型方案存在着大量的纵横向接缝，结构整体性较差。该项目中若采用预制方案，则横桥向需要拆分为 4 块预制，纵桥向设置接缝 96

11、道。全桥施工接缝甚至达到了 2600m。 相对而言，现场浇注混凝土具有明显大优势。行车道板浇注完成后仅在对称中心位置设置一道接缝，并且底部钢地模及纵横向钢筋焊接为整体。行车道板整体强、动力性能好。浇注及养护过程中需要注意的事项主要是通行交通的半幅行车振动对混凝土养护的不利影响，尤其在初凝的时间段内。该问题可通过合理安排浇注时间解决，即在气温不低 8的夜间浇注混凝土，在上午交通高峰到来之前即可完成初凝，混凝土浇注质量是可以保证的。 4 小结 钢地模具有优良的力学性能，施工可靠性较高，比较适合于钢桁梁行车道板改造或更换、连续板式拱上建筑改造等。在本项目中，采用钢6地模行车道板成功实现了行车道板的改

12、造，并且效果突出。 成功解决了采用预制方案后行车道板整体性不强问题。采用钢地模现浇混凝土行车道板仅在底板可靠连接的基础上设置了 1 道纵缝，整体性及动力特性有了较大改善。 钢地模充当混凝土浇注的模板，同时与桥下的航道或交通有效隔离，避免了复杂的施工措施、节约了工程造价。相对而言，施工模板、隔离防护棚架的按拆约为 0.02 万/m2，采用钢底模可节约措施费约 138万元。 钢底模行车道板综合单价约为 0.15 万/m2。比普通的混凝土行车道板稍高，但是相对于正交异性钢主梁方案工程造价较低。在既有桥梁行车道板改造中适用性较强。 目前，钢底模行车道板实际应用较少，尚未颁布相关的规范可供参考，后期应用过程中应注重经验总结和积累，为规范化设计、施工创造条件。 参考文献： 1姚玲森.桥梁工程M.北京：人民交通出版社，2003. 2吴冲.现代钢桥M.北京：人民交通出版社，2006. 3中华人民共和国交通部.JTGD62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范S.北京：人民交通出版社，2004. 4中华人民共和国建设部.GB50017-2003，钢结构设计规范S.北京：中国计划出版社，2004. 5四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院.DB51/T1991-2015，7钢-混凝土组合桥面板技术规程S.北京：人民交通出版社，2015.