本實用新型涉及通過采用鋼梁、預制鋼筋混凝土板、金屬抗剪件和現(xiàn)場黏結(jié)材料的裝配式組合梁結(jié)構(gòu)，尤其是一種新型預制裝配式鋼-砼組合梁橋上部結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

中小跨徑混凝土結(jié)構(gòu)橋梁經(jīng)濟性好，在我國橋梁建設(shè)中發(fā)揮了巨大作用。然而，我國中小跨徑橋梁每4座中就有1座是存在不同程度病害的橋梁，這些病害橋需要進行修繕或重建，橋梁重建所耗費的人力、財力以及時間代價都是巨大的。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)這些病害橋梁的下部結(jié)構(gòu)往往還可以繼續(xù)承載，只需對病害橋梁的上部結(jié)構(gòu)進行更換即可，這樣可以大大緩解現(xiàn)代城市交通的壓力，節(jié)省我國的開支。

隨著我國工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，近年的鋼材產(chǎn)量與質(zhì)量有了很大的提高，鋼材產(chǎn)量由1990年的6635萬噸增加到2013年的10.67億噸，達到全球產(chǎn)量的1/2，鋼材的市場價格也已大幅下降。然而，小跨徑純鋼橋往往會出現(xiàn)疲勞問題，鋼橋面板在車輛荷載的作用下容易出現(xiàn)疲勞裂紋，鋼橋面板在自然條件和車輛荷載應力作用下，容易出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，會大幅削減鋼橋面板的使用壽命。

組合梁結(jié)構(gòu)主要指使用鋼梁和鋼筋混凝土橋面板組合而成的構(gòu)件或體系，是一種更加合理的結(jié)構(gòu)體系。組合結(jié)構(gòu)橋梁的技術(shù)特點主要是通過鋼板和砼橋面板組合后的力學性能、整體性能、抗震性能均超過了材料各自的性能，鋼材和鋼筋混凝土材料有機結(jié)合在一起，可以 彌補各自材料的缺點。上世紀年代初，歐美國家就開始對組合梁進行了研究，并廣泛應用于橋梁結(jié)構(gòu)中；我國從上世紀年代開始在交通、冶金、電力、煤礦等系統(tǒng)研究并應用組合梁結(jié)構(gòu)。鋼-砼組合梁橋與鋼結(jié)構(gòu)的箱梁橋相比，不僅用鋼量小而且抗火性較強，又有更好的穩(wěn)定性；鋼-砼組合梁橋與普通的鋼筋混凝土箱梁相比，有較輕的自重、減緩地震力并且可以節(jié)約施工材料和節(jié)省施工流程等優(yōu)點。鋼-砼組合梁橋能充分發(fā)揮了鋼梁和鋼筋混凝土的優(yōu)點，不僅可以用傳統(tǒng)的施工方法，而且可以通過簡單的施工工藝獲得優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能達到明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益，十分適合我國目前提出的節(jié)能減排的政策。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了快速修復病害中小跨徑鋼筋混凝土梁橋上部結(jié)構(gòu)，并為減小上部結(jié)構(gòu)的重量和提高橋梁的耐久性，本實用新型提供一種快速替換中小跨徑橋梁上部結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場施工周期較短、成本較低、整體穩(wěn)定性良好的新型預制裝配式鋼-砼組合梁橋上部結(jié)構(gòu)。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種新型預制裝配式鋼-砼組合梁橋上部結(jié)構(gòu)，包括鋼主梁、橫向連接鋼梁、金屬連接件和預制鋼筋混凝土橋面板，所述鋼主梁根據(jù)橋梁的形狀進行排列，相鄰的鋼主梁的腹板之間通過橫向連接鋼梁連接，所述鋼主梁的上翼緣設(shè)有所述金屬連接件，所述預制鋼筋混凝土橋面板鋪設(shè)在所述鋼主梁的上翼緣上，所述預制鋼筋混凝土橋面板設(shè)有用于當待橋面板安裝完畢后灌注灌漿材料的預留孔，所述金屬連接件位于所述預留孔內(nèi)。

進一步，所述預制鋼筋混凝土橋面板沿橋?qū)挿较蚱唇涌p設(shè)置在鋼主梁 上。

再進一步，所述預制鋼筋混凝土橋面板與鋼主梁的上翼緣之間通過黏結(jié)材料層粘結(jié)。

更進一步，相鄰的兩兩所述預制鋼筋混凝土橋面板之間沿橋跨度方向采用凹凸形裝置連接。

相鄰的所述預制鋼筋混凝土橋面板之間接縫處通過黏結(jié)材料層粘結(jié)。

所述預制鋼筋混凝土橋面板數(shù)量在橋跨和橋?qū)挿较蛴兄辽賰蓚€。可以根據(jù)設(shè)計需要確定數(shù)量。

本實用新型的技術(shù)構(gòu)思為：中小跨徑橋梁常出現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)病害嚴重，而下部結(jié)構(gòu)仍可以繼續(xù)承載的情況。在綜合考慮快速替換已有病害上部結(jié)構(gòu)和城市交通壓力的基礎(chǔ)上，本實用新型提供了一種新型預制裝配式鋼-砼組合梁橋上部結(jié)構(gòu)及其制作工藝。本實用新型結(jié)構(gòu)的構(gòu)件均在工廠進行預制，這樣可以大大縮短病害橋梁上部結(jié)構(gòu)替換的工期，并盡最大可能地緩解現(xiàn)代城市的交通壓力；而組合梁橋可以大大減輕橋梁上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，使原有橋墩在替換后上部結(jié)構(gòu)及荷載作用下可以滿足新規(guī)范的要求；混凝土橋面板可以有效緩減純鋼橋梁的疲勞問題和振動問題，且無須大面積的防腐工作。

本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在：

1、本實用新型中的一種新型預制裝配式鋼-砼組合梁橋上部結(jié)構(gòu)在用于替換現(xiàn)有病害中小跨徑橋梁時，鋼主梁在鋼結(jié)構(gòu)工廠預制，橋面板被拆分為若干塊在施工現(xiàn)場或工廠進行支模、綁扎鋼筋、混凝土澆筑以及養(yǎng)護等工作，這些工作可以在拆除病害橋梁時或之前就可以 完成，在現(xiàn)場只有一定的拼裝施工工作，現(xiàn)場施工工作十分簡單方便，更加有利于橋梁上部結(jié)構(gòu)的替換工作，現(xiàn)場的拼裝和養(yǎng)護工期可以嚴格控制在7天以內(nèi)，可以大大緩解現(xiàn)代城市的交通壓力；

2、本實用新型中的一種新型預制裝配式鋼-砼組合梁橋上部結(jié)構(gòu)較鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)自重輕，故在不改變橋梁上部結(jié)構(gòu)高度的基礎(chǔ)上，仍可沿用原有橋墩以及其基礎(chǔ)，可以大大縮短工期，節(jié)約成本；

3、本實用新型中的一種新型預制裝配式鋼-砼組合梁橋上部結(jié)構(gòu)較純鋼結(jié)構(gòu)橋梁，混凝土橋面板可以有效緩減純鋼橋梁的疲勞問題，無須大面積的防腐工作，并且可以減少大量的焊接工作，避免了由于焊接引起的殘余變形和殘余應力，提高了結(jié)構(gòu)的承載能力、疲勞性能、局部穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性；

4、橋面板采用分塊預制的方法，當整橋結(jié)構(gòu)某塊橋面板出現(xiàn)病害時，可以通過局部替換的方法修繕橋梁上部結(jié)構(gòu)，這樣病害橋梁可以達到邊修繕邊運營的效果，大大緩解現(xiàn)代城市的交通壓力。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)平面布置示意圖；

圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)A-A剖面圖；

圖3為本實用新型結(jié)構(gòu)B-B斷面圖；

圖4為本實用新型結(jié)構(gòu)鋼主梁示意圖；

圖5為本實用新型結(jié)構(gòu)預制A型邊板示意圖。

圖中：1鋼主梁；21.預制A型邊板；22.預制C型中板；23.預制B型邊板；24.預制D型中板；3.金屬連接件；4.橋面鋪裝；5.黏結(jié)材料；6.護欄；7.橫向連接鋼梁；8.安裝槽；9.灌漿料；10.預 留孔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。

參照圖1～圖5，一種新型預制裝配式鋼-砼組合梁橋上部結(jié)構(gòu)，包括鋼主梁1、橫向連接鋼梁7、金屬連接件3和預制鋼筋混凝土橋面板，所述鋼主梁1根據(jù)橋梁的形狀進行排列，相鄰的鋼主梁1的腹板之間通過橫向連接鋼梁7連接，所述鋼主梁1的上翼緣設(shè)有所述金屬連接件3，所述預制鋼筋混凝土橋面板鋪設(shè)在所述鋼主梁1的上翼緣上，所述預制鋼筋混凝土橋面板設(shè)有用于當待橋面板安裝完畢后灌注灌漿材料的預留孔10，所述金屬連接件3位于所述預留孔10內(nèi)。

進一步，所述預制鋼筋混凝土橋面板沿橋?qū)挿较蚱唇涌p設(shè)置在鋼主梁1上。

再進一步，所述預制鋼筋混凝土橋面板與鋼主梁1的上翼緣之間通過黏結(jié)材料層粘結(jié)。

更進一步，相鄰的兩兩所述預制鋼筋混凝土橋面板之間沿橋跨度方向采用凹凸形裝置連接。

相鄰的所述預制鋼筋混凝土橋面板之間接縫處通過黏結(jié)材料層粘結(jié)。

所述預制鋼筋混凝土橋面板數(shù)量在橋跨和橋?qū)挿较蛴兄辽賰蓚€?？梢愿鶕?jù)設(shè)計需要確定數(shù)量。

一種新型預制裝配式鋼-砼組合梁橋上部結(jié)構(gòu)的制作工藝，所述制作工藝包括如下步驟：

第一步，根據(jù)橋梁形狀，對鋼主梁1進行排列；對鋼主梁1與混 凝土接觸的表面應進行除油和除銹處理；

第二步，將橫向連接鋼梁7分別設(shè)置于相鄰鋼主梁1的腹板之間；

第三步，對鋼主梁1與混凝土接觸的表面噴砂處理，鋼砂或剛玉作為磨料，在0.6-0.7MPa壓力下處理使其表面粗糙度達到Sa2.5級；

第四步，所述鋼主梁1的上翼緣設(shè)置金屬連接件3,；

第五步，所述鋼主梁上翼緣涂抹8mm～30mm厚的黏結(jié)材料；

第六步，將預制好的預制A型邊板21；預制C型中板22；預制B型邊板23；預制D型中板24進行安裝，所述橋面板依據(jù)定位線依次安裝，各板安裝完畢后，在各板接縫處涂抹黏結(jié)材料；

第七步，通過預留孔10灌注灌漿料9；

第八步，待黏結(jié)材料5及灌漿料9達設(shè)計強度后，進行橋面處理，通車。

本實施例中，橋跨徑為10m，橋?qū)挒?0m，鋼主梁1均采用Q345qC鋼材，截面形式為工字形，截面尺寸為“工”360×250×16×12，間距為1500mm，長度10m，橋面板相對于兩端橋兩端的鋼主梁1豎向中和軸有500mm的懸挑，懸挑部分作為護欄和人行道，橋墩位置在距離鋼主梁1兩端500mm處；橫向連接鋼梁梁7采用Q345qC鋼材，尺寸為—300×10×3500；預制A型邊板21；預制C型中板22；預制B型邊板23；預制D型中板24采用C40混凝土；金屬抗剪件3直徑采用16mm的栓釘，栓釘長度為160mm，栓釘距離鋼主梁翼緣邊緣35mm，同排栓釘間的距離為60mm，各排栓釘間的間距為200mm；在預制A型邊板21、預制C型中板22、預制B型邊板23、預制D型中板24兩端設(shè)置安裝槽8；并在預制A型邊板21、預制C型中板 22、預制B型邊板23、預制D型中板24與金屬抗剪鍵對應部位設(shè)置一一對應的預留孔10，預留孔10的直徑為30mm；灌漿料9采用快速凝結(jié)高強混凝土；黏結(jié)材料5采用快速黏結(jié)材料。首先，采用C40混凝土預制包含預留孔10和安裝槽8的預制A型邊板21、預制B型邊板24、預制C型中板23、預制D型中板24；再加工鋼主梁1和橫向連接鋼梁7；再通過焊接方式將金屬抗剪鍵3全焊接在鋼主梁1上；待預制A型邊板21、預制C型中板22、預制B型邊板23、預制D型中板24達到28天齡期時，將鋼主梁1與預制A型邊板21、預制C型中板22、預制B型邊板23、預制D型中板24進行預拼裝，并送往工地；在現(xiàn)場將黏結(jié)材料5均勻涂抹在鋼主梁1上翼緣，后將鋼主梁與預制A型邊板21、預制C型中板22、預制B型邊板23、預制D型中板24進行安裝槽8要一一對應的正式拼裝，再在預制A型邊板21、預制C型中板22、預制B型邊板23、預制D型中板24的預留預留孔10中灌注黏結(jié)材料9(環(huán)氧砂漿)。

本實施例的制作工藝，在加工廠，首先對鋼主梁1(根據(jù)橋梁的進行排列，對鋼主梁1與混凝土接觸的表面應進行除油和除銹處理；再通過焊接工藝將橫向連接鋼梁7分別設(shè)置于各鋼主梁1之間；在采用焊接工藝將金屬抗剪件3分別焊接與鋼主梁1上翼緣上，然后，對鋼主梁1與混凝土接觸的表面噴砂處理，鋼砂(洛氏硬度＞62)或剛玉作為磨料，在0.6-0.7MPa壓力下處理使其表面粗糙度達到Sa2.5級；抗剪件3直徑采用16mm的栓釘，栓釘長度為160mm，栓釘距離鋼主梁翼緣邊緣35mm，同排栓釘間的距離為60mm，各排栓釘間的間距為250mm；在鋼主梁1上翼緣均勻涂抹一定厚度的黏結(jié)材料5；將各 預制A型邊板21、預制C型中板22、預制B型邊板23和預制D型中板24安裝在鋼主梁1上翼緣上；在預制A型邊板21、預制C型中板22、預制B型邊板23和預制D型中板24接縫處涂抹黏結(jié)材料5，在各預制橋面板上設(shè)置的對應抗剪件3預留孔10灌注灌漿材料9；最后，待黏結(jié)材料和灌漿材料達到一定強度(比如設(shè)計強度一半)，進行橋面處理，后通車。