一体化模板的型钢-混凝土组合桥面系结构及施工方式的制作方法

1.本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其是涉及一种防撞墙与桥面板模板一体化的大跨径高性能型钢-混凝土组合桥面系结构。


背景技术：

2.随着桥梁中组合梁结构的少主梁化，主梁数量减少，梁间距加大，桥面板跨径随之加大至6～10m，悬臂长加大至3～4m，工程中对于大跨径大悬臂桥面板一般采用张拉预应力钢束的技术等解决其受力问题。随之也出现了桥面板重量大、施工复杂、施工工期长、施工过程安全性差等问题，对于处于运营状态的大跨径混凝土桥面板，也经常会有板下缘裂缝多发、耐久性差等问题。
3.为解决施工过程安全性、避免板下缘开裂等问题工程中又出现了组合桥面板结构，在桥面板底部设置薄钢板，兼做施工模板和承受桥面板下缘拉力的构件使用。但目前的组合桥面板采用底钢板与开孔板肋的构造形式，结构刚度小、仅应用于多主梁、小跨径的桥面板中。
4.桥面系统中除了桥面板，还有设置于桥面板端部的防撞墙结构。为降低工程造价组合梁常采用钢筋混凝土防撞护栏，为保证防撞护栏的外形美观，其模板均采用刚度较大的定型钢模，护栏在桥内侧迎撞面线形需按规范设置，外侧线形则由工程师根据需要自行设计，由于各工程设计的防撞护栏外侧造型差异较大，使得成套的钢模板难以重复利用，施工费用较高，且在安装和混凝土浇注过程中，模板固定失效侧翻落桥的安全事故也时有发生，因此在整个施工过程中存在施工工序复杂、临时措施较多、费用较高、安全隐患较大等问题。
5.例如中国专利申请cn106638302a公开了一种钢混凝土组合桥面板及施工方法，该方案存在着结构厚度薄、刚度小，不适用于大跨径大悬臂桥面板等问题，且与本发明相比缺少与桥面板一体化形式的防撞墙侧模板结构，存在如上所述防撞护栏施工措施费用高、安全隐患较大等问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种一体化模板的大跨径高性能型钢-混凝土组合桥面系结构及施工方式。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
8.作为本发明的第一方面，提供一种一体化模板的型钢-混凝土组合桥面系结构，所述结构安装在主梁上，所述的桥面系结构包括防撞护栏侧板构件和组合桥面板构件；
9.所述的防撞护栏侧板构件通过护栏型钢固定件焊接连接在组合桥面板构件上；
10.所述的组合桥面板构件包括钢底板和t型钢；所述的t型钢在顺桥向以一定间隔焊接在钢底板上；所述的组合桥面板结构焊接固定在主梁上，并绑扎钢筋浇筑混凝土，通过剪力钉与主梁连接成整体。
11.进一步的，所述的组合桥面板构件还包括定位补强板和桥面板定位角钢；所述的定位补强板在桥面板变厚处贴紧t型钢并焊接相连，所述定位补强板靠近主梁的一边焊接在钢底板上；所述的桥面板定位角钢焊接在主梁上，所述的定位补强板紧贴在桥面板定位角钢侧面。
12.进一步的，所述的t型钢架立在桥面板定位角钢之上。
13.进一步的，所述的t型钢和定位补强板分别沿钢板长度方向等间隔开设有圆孔。
14.进一步的，所述的桥面板构件设有纵横向钢筋；所述的纵横向钢筋铺设在t型钢上方。
15.进一步的，所述的组合桥面板构件内浇注有桥面板混凝土；所述的桥面板混凝土浇注在钢底板上，与钢底板、t型钢和纵横向钢筋共同组成型钢-混凝土组合桥面板。
16.进一步的，所述的桥面板混凝土采用的粗骨料粒径小于等于2cm，用水量小于等于160kg/m3；采用高性能减水剂，减水率大于等于25％，泵送混凝土的初始坍落度小于等于200m、扩展度大于等于450mm。
17.进一步的，所述的防撞护栏侧板构件包括防撞护栏钢侧板、侧板加劲肋、护栏侧板固定件和护栏型钢固定件；所述的防撞护栏钢侧板上焊接有侧板加劲肋，形成侧板结构；所述的防撞护栏钢侧板焊接在组合桥面板构件端部；所述的护栏侧板固定件一端与侧板加劲肋焊接，另一端与护栏型钢固定件焊接；所述的护栏型钢固定件焊接在桥面板底钢板上。
18.进一步的，所述的t型钢在顺桥向以600～650mm的间隔设置；所述t型钢的形式还包括为倒u型、倒l型或半工字形。
19.作为本发明的第二方面，提供一种用于如上任一项所述组合桥面系结构的施工方法，所述的施工方法包括：
20.步骤1：将型钢组合桥面系钢结构以纵桥向分单元进行模块化分段设计，将t型钢按设计要求间隔开圆孔；将桥面板钢底板、t型钢、定位补强板、护栏型钢固定件组装焊接为桥面系钢构件；所述t型钢在钢底板上等间隔布置；
21.步骤2：与桥面系钢构件相同纵桥向长度为单元，将防撞护栏钢侧板、侧板加劲肋焊接形成防撞护栏侧板构件，将防撞护栏侧板构件焊接在桥面系钢构件侧板上，将护栏侧板固定件一端与侧板加劲肋焊接另一端与护栏型钢固定件焊接，使防撞护栏侧板构件与桥面系钢构件形成一体化模板桥面系钢构件；
22.步骤3：将桥面板定位角钢按t型钢定位距离焊接在主梁顶板上；
23.步骤4：将若干块预制一体化模板桥面系钢构件吊装搁置在已架设好的主梁顶板上的桥面板定位角钢上，将钢底板与定位补强板焊接固定在主梁顶板上，将定位补强板和t型钢焊接在桥面板定位角钢上，将分段预制桥面系构件的相邻底钢板与防撞护栏钢侧板焊接成整体；
24.步骤5：在t型钢上铺设绑扎纵横向钢筋；
25.步骤6：在钢底板上浇注高性能桥面板混凝土，形成一体化模板的高性能型钢-混凝土组合桥面板。
26.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
27.一、本发明通过采用型钢组合桥面板技术，充分发挥型钢、混凝土的材料性能优势，可将桥面板结构跨径增加至8～10m，挑臂宽度增加至3～4m，大大扩展了组合桥面板的
使用范围，因此使主梁布置间距可增大，可减少主梁数量，简化构造体系，结构景观性更好，同时本技术桥面板较一般预应力混凝土桥面板可减小板厚10％～30％，可减轻结构重量，实现主梁及基础的轻型化，降低工程造价。
28.二、本发明通过护栏外模板与桥面板一体化施工，采用了型钢、高性能混凝土等高性能材料，桥面板底板采用钢板，避免了普通钢筋混凝土受拉易开裂损坏的问题，提高了耐久性，桥面系钢结构刚度大，若桥面板混凝土损坏则无需搭设支架模板等措施即可进行快速修复，也无需大规模拆除桥面结构；本技术使桥梁结构更便于养护管理，减少了全寿命周期的维护成本。
29.三、本发明采用的型钢为定型产品，减少了焊接作业量，结构质量有保证，截面利用效率高，组合板截面刚度较同尺寸预应力混凝土桥面板提升2倍，抗弯承载力提升1.5倍，本发明提出了混凝土需满足的性能参数要求，通过高性能材料间的合理组合和构造，提供了一种高施工性能、高受力性能、高使用性能的型钢-混凝土组合桥面板结构，将有效提升桥梁结构的建设品质和全寿命周期性能。
30.四、本发明的桥面系钢结构均可在工厂预制，加快施工速度，防撞护栏钢模及桥面板钢底板即可作为混凝土的施工模板又可作为临时安全防护设施，实现免模板、免临设的安全化施工，减少了施工措施费用，避免了车行道上方防撞墙施工时的安全风险。整个施工过程临时设施少、施工速度快、施工费用低、安全性高、施工环境友好。
附图说明
31.图1为本发明中采用一体化模板的大跨径高性能型钢-混凝土组合桥面系结构的半幅桥宽桥梁断面示意图；
32.图2为本发明中一体化模板的型钢-混凝土组合桥面系结构的钢结构半幅桥宽平面示意图；
33.图3为本发明中定位补强板的结构示意图；
34.图4为本发明中定位补强板位置处的桥面板剖面示意图；
35.图中标号所示：1、钢底板，2、t型钢，3、定位补强板，4、圆孔，5、桥面板定位角钢，6、纵横向钢筋，7、桥面板混凝土，8、防撞护栏钢侧板，9、护栏侧板固定件，10、侧板加劲肋，11、护栏型钢固定件，12、剪力钉，13、主梁。
具体实施方式
36.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
37.实施例1
38.为了改变现有技术中大跨径桥面采用预应力混凝土桥面板在施工及运营期出现的问题，提高结构的受力性能和耐久性，从而提升桥梁结构品质和全寿命周期性能。一种比较有效的方法就是采用刚度较大、截面利用率高的型钢和混凝土的一体化组合结构来替代预应力混凝土结构，充分发挥结构的材料特性，同时桥面钢构件与护栏侧钢板一体化预制即可作为施工阶段的临时防护和模板结构又作为运营阶段的永久结构。
39.本实施例涉及一种一体化模板的大跨径高性能型钢-混凝土组合桥面系结构，其结构如图1所示，桥面系结构包括防撞护栏侧板构件和组合桥面板构件；组合桥面板结构采用横向或纵向分段方式，在工厂或工地现场焊接固定在主梁13上。
40.防撞护栏侧板构件包括钢侧板8、侧板加劲肋10、侧板固定件9和护栏型钢固定件11；钢侧板8上焊接有侧板加劲肋10，形成具有一定刚度的侧板结构，钢侧板8焊接在桥面板端部钢板上；侧板固定件9一端与侧板加劲肋10焊接一端与护栏型钢固定件11焊接；护栏型钢固定件11焊接在桥面板底钢板1上。
41.组合桥面板构件包括钢底板1、t型钢2、定位补强板3、桥面板定位角钢5；t型钢2的腹板上沿钢板长度方向等间隔开设有圆孔4。
42.桥面板混凝土7采用的粗骨料粒径需不大于2cm，用水量不大于160kg/m3，需采用高性能减水剂，减水率不小于25％，泵送混凝土的初始坍落度不大于200m、扩展度不小于450mm。
43.如图2所示，t型钢2在顺桥向以600～650mm的间隔焊接在桥面板钢底板1上；桥面板定位角钢5、剪力钉12以一定间隔焊接在钢主梁13的顶板上。
44.如图3所示定位补强板3按照桥面板厚度变化形状进行加工制作，定位补强板3上沿钢板长度方向等间隔开设有圆孔4。
45.如图4所示，t型钢2架立在桥面板定位角钢5之上，定位补强板3贴紧t型钢2并焊接相连，定位补强板3的下缘焊接在钢底板1及主梁13上；纵横向钢筋6铺设在t型钢2上方；组合桥面板构件内浇注有桥面板混凝土7；剪力钉12将桥面板混凝土7、组合桥面板钢结构及主梁13连接成整体。
46.本实施例中的主梁13为钢板梁或钢槽型梁、钢箱形梁等形式，t型钢2也可根据受力需要设计为倒u型、倒l型、半工字形等形式。
47.实施例2
48.本发明还涉及上述一体化组合桥面系结构的一种施工方法，包括：
49.步骤1：将型钢组合桥面系钢结构以纵桥向3～4m为一个单元进行模块化分段设计，在工厂将t型钢2按设计要求间隔开孔，在胎架上将桥面板钢底板1、t型钢2、定位补强板3、护栏型钢固定件11组装焊接为桥面系钢构件，t型钢2在钢底板1上以600～650mm间距等间隔布置；
50.步骤2：与桥面系钢构件相同纵桥向长度为单元，将防撞护栏钢侧板、侧板加劲肋焊接形成防撞护栏侧板构件，将防撞护栏侧板构件焊接在桥面系钢构件侧板上，将护栏侧板固定件一端与侧板加劲肋焊接一端与定位角钢焊接，使防撞护栏侧板构件与桥面系钢构件形成一体化模板桥面系钢构件；
51.步骤3：将桥面板定位角钢5按t型钢定位距离焊接在主梁顶板上；
52.步骤4：将若干块预制一体化模板桥面系钢构件运输至现场，吊装搁置在已架设好的主梁顶板上的定位角钢5上，将钢底板1、定位补强板3焊接固定在主梁顶板上，将定位补强板3和t型钢2焊接在定位角钢5上，将分段预制桥面系构件的相邻底板、防撞护栏钢侧板焊接成整体；
53.步骤5：在t型钢2上铺设、绑扎纵横向钢筋6；
54.步骤6：在钢底板1上浇注桥面板高性能混凝土至设计高度，形成一体化模板的高
性能型钢-混凝土组合桥面板。
55.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种一体化模板的型钢-混凝土组合桥面系结构，所述结构安装在主梁(13)上，其特征在于，所述的桥面系结构包括防撞护栏侧板构件和组合桥面板构件；所述的防撞护栏侧板构件通过护栏型钢固定件(11)焊接连接在组合桥面板构件上；所述的组合桥面板构件包括钢底板(1)和t型钢(2)；所述的t型钢(2)在顺桥向以一定间隔焊接在钢底板(1)上；所述的组合桥面板结构焊接固定在主梁(13)上，并绑扎钢筋浇筑混凝土，通过剪力钉(12)与主梁(13)连接成整体。2.根据权利要求1所述的一种一体化模板的型钢-混凝土组合桥面系结构，其特征在于，所述的组合桥面板构件还包括定位补强板(3)和桥面板定位角钢(5)；所述的定位补强板(3)在桥面板变厚处贴紧t型钢(2)并焊接相连，所述定位补强板(3)靠近主梁(13)的一边焊接在钢底板(1)上；所述的桥面板定位角钢(5)焊接在主梁(13)上，所述的定位补强板(3)紧贴在桥面板定位角钢(5)侧面。3.根据权利要求2所述的一种一体化模板的型钢-混凝土组合桥面系结构，其特征在于，所述的t型钢(2)架立在桥面板定位角钢(5)之上。4.根据权利要求2所述的一种一体化模板的型钢-混凝土组合桥面系结构，其特征在于，所述的t型钢(2)和定位补强板(3)分别沿钢板长度方向等间隔开设有圆孔(4)。5.根据权利要求1所述的一种一体化模板的型钢-混凝土组合桥面系结构，其特征在于，所述的桥面板构件设有纵横向钢筋(6)；所述的纵横向钢筋(6)铺设在t型钢(2)上方。6.根据权利要求5所述的一种一体化模板的型钢-混凝土组合桥面系结构，其特征在于，所述的组合桥面板构件内浇注有桥面板混凝土(7)；所述的桥面板混凝土(7)浇注在钢底板(1)上，与钢底板(1)、t型钢(2)和纵横向钢筋(6)共同组成型钢-混凝土组合桥面板。7.根据权利要求6所述的一种一体化模板的型钢-混凝土组合桥面系结构，其特征在于，所述的桥面板混凝土(7)采用的粗骨料粒径小于等于2cm，用水量小于等于160kg/m3；采用高性能减水剂，减水率大于等于25％，泵送混凝土的初始坍落度小于等于200m、扩展度大于等于450mm。8.根据权利要求1所述的一种一体化模板的型钢-混凝土组合桥面系结构，其特征在于，所述的防撞护栏侧板构件包括防撞护栏钢侧板(8)、侧板加劲肋(10)、护栏侧板固定件(9)和护栏型钢固定件(11)；所述的防撞护栏钢侧板(8)上焊接有侧板加劲肋(10)，形成侧板结构；所述的防撞护栏钢侧板(8)焊接在组合桥面板构件端部；所述的护栏侧板固定件(9)一端与侧板加劲肋(10)焊接，另一端与护栏型钢固定件(11)焊接；所述的护栏型钢固定件(11)焊接在桥面板底钢板(1)上。9.根据权利要求1所述的一种一体化模板的型钢-混凝土组合桥面系结构，其特征在于，所述的t型钢(2)在顺桥向以600～650mm的间隔设置；所述t型钢(2)的形式还包括为倒u型、倒l型或半工字形。10.一种用于如权利要求1～9中任一项所述组合桥面系结构的施工方法，其特征在于，所述的施工方法包括：步骤1：将型钢组合桥面系钢结构以纵桥向分单元进行模块化分段设计，将t型钢(2)按设计要求间隔开圆孔(4)；将桥面板钢底板(1)、t型钢(2)、定位补强板(3)、护栏型钢固定件(11)组装焊接为桥面系钢构件；所述t型钢(2)在钢底板(1)上等间隔布置；步骤2：与桥面系钢构件相同纵桥向长度为单元，将防撞护栏钢侧板(8)、侧板加劲肋
(10)焊接形成防撞护栏侧板构件，将防撞护栏侧板构件焊接在桥面系钢构件侧板上，将护栏侧板固定件(9)一端与侧板加劲肋(10)焊接另一端与护栏型钢固定件(11)焊接，使防撞护栏侧板构件与桥面系钢构件形成一体化模板桥面系钢构件；步骤3：将桥面板定位角钢(5)按t型钢(2)定位距离焊接在主梁(13)顶板上；步骤4：将若干块预制一体化模板桥面系钢构件吊装搁置在已架设好的主梁(13)顶板上的桥面板定位角钢(5)上，将钢底板(1)与定位补强板(3)焊接固定在主梁(13)顶板上，将定位补强板(3)和t型钢(2)焊接在桥面板定位角钢(5)上，将分段预制桥面系构件的相邻底钢板(1)与防撞护栏钢侧板(8)焊接成整体；步骤5：在t型钢(2)上铺设绑扎纵横向钢筋(6)；步骤6：在钢底板上浇注高性能桥面板混凝土(7)，形成一体化模板的高性能型钢-混凝土组合桥面板。

技术总结
本发明涉及一种一体化模板的型钢-混凝土组合桥面系结构及施工方式，涉及桥梁工程技术领域，该组合桥面系结构安装在主梁上，包括防撞护栏侧板构件和型钢组合桥面板构件，防撞护栏侧板构件焊接在桥面板构件的侧面，组成一体化模板的预制桥面系钢结构，分段预制的桥面系钢结构通过桥面板现浇段混凝土与主梁形成整体。与现有技术相比，本发明具有适用于大跨径桥面板、刚度大、受力性能好、结构耐久性好、施工快速安全、便于养护等优点。便于养护等优点。便于养护等优点。


技术研发人员：马晓刚 张大伟 凌宏伟 沈慧捷 黄承华
受保护的技术使用者：上海浦东建筑设计研究院有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/10/19