[发明专利]一种正交异性钢桥面结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥面结构，具体涉及一种正交异性钢桥面结构。   

背景技术

正交异性钢桥面通常是钢桥的首选桥面结构型式，经多年使用后钢桥面铺装极易损坏、顶板及纵肋、腹板，以及相互之间的焊缝易出现疲劳开裂、桥面铺装剥离、脱空等病害，在我国桥面铺装损坏现象十分普遍，已成为钢桥的症结。钢桥面铺装损坏的原因主要是钢桥面板的刚度不足，沥青铺装层局部处于高应力区，这些位置容易疲劳开裂，在行车荷载和温度等共同作用下，局部变形过大，铺装层容易出现车辙、粘结层失效或脱层等问题。对于钢桥面铺装出现的问题，工程界曾试图从新材料、新工艺的角度出发，寻求解决该问题的办法，但仍然很难从根本上改善结构的受力、根治桥面的病害；此外，大量研究表明悬索桥桥面结构系的病害不仅影响行车通畅性和舒适性，而且对桥梁结构的耐久性构成很大的威胁，如何根治或减轻这些病害便成为正交异性钢桥面研究的首要任务。

发明内容

本发明旨在解决现有一般正交异性钢桥面结构在汽车集中轮压荷载的作用下，钢桥面局部易出现相对较大的变形，从而导致桥面出现疲劳、开裂等病害的技术问题，提供一种正交异性钢桥面结构。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述正交异性钢桥面结构包括顶板、上底板、设于顶板与上底板之间的若干个H形加劲肋。

其中，所述H形加劲肋上下两端分别与顶板和上底板焊接。相邻两个H形加劲肋的间距相等。所述顶板上设有铺装层。所述铺装层为沥青混凝土铺装层。

下面结合附图及优点对本发明作进一步说明：

参见图2，传统的正交异性钢桥面结构包括顶板1、与顶板1焊接的腹板8、与腹板8焊接的下底板7、铺设于顶板1上的铺装层5，顶板1下焊接有U形加劲肋6，但是没有设置额外的上底板。在局部轮压荷载作用下，桥面结构由于局部变形过大而发生损害，导致局部失稳，而且维护加固费用较高。

参见图1，本发明的桥面结构主要由顶板1、H形加劲肋2及上底板3组成，该三部分是通过焊接形成整体，当然，桥面结构同样包括铺装层5、下底板7和腹板8。也就是说，本申请将传统的U形加劲肋改为了H形，并加固了额外的上底板3，从而保证在使用过程中不出现局部失稳，连接时需周边施焊。桥面结构系顶板1、上底板3与H型加劲肋2之间形成若干个闭口截面4，在局部荷载作用下能提供较大的抗弯刚度。由于加劲肋2的截面形式为H型，从而保证在使用过程中不出现局部失稳，能在很大程度上改善一般正交异性钢桥面结构系的受力，在局部轮压荷载作用下，能使结构避免由于局部变形过大而发生的损害，使结构变得更为安全、可靠，降低桥面结构系的维护加固费用。

在加劲肋高度不变的情况下，本发明钢桥面的抗弯刚度相比传统钢桥面的整体抗弯刚度能提高2倍左右，即前者的整体抗弯刚度是后者的3倍左右。本发明桥面无加劲肋区域（图1中的A处）的局部抗弯刚度比传统钢桥面无加劲肋区域（图2中的C处）的局部抗弯刚度提高2000余倍；本发明桥面有加劲肋区域（图1中的B处）的局部抗弯刚度比传统钢桥面有加劲肋区域（图2中的D处）的的局部抗弯刚度提高1.3倍左右。此外，传统钢桥面的有无加劲肋区域的抗弯刚度相差900余倍，二者刚度相差巨大，因而在营运过程中易出现桥面铺装开裂、压碎、脱层等病害；但改进之后的新型钢桥面的有无加劲肋区域的抗弯刚度比值一般在1.05—1.1之间，可见改进之后的钢桥面在桥面有效加载区域范围内的抗弯刚度都十分接近。大量研究表明营运过程中传统钢桥面病害通常发生在的无加劲肋区域或在有无加劲肋的交界位置附近，而改进之后的新型桥面局部抗弯刚度将大幅提高，将大大改善钢桥面的局部受力，在汽车轮压荷载作用下桥面各处，不易出现局部变形过大的现象，各处受力将更均匀。

经估算在加劲肋高度不变的情况下，改进后的新型钢桥面的断面材料的用量将比传统钢桥面的断面材料用量高出20%，但可对H型加劲肋的尺寸再进行优化，可适当减少加劲肋构件的尺寸，节约钢材的用量，最终可将增加的材料用量降低至10%左右；但改进之后的钢桥面的力学性能，将远远优于传统桥面。

总之，本发明的桥面结构中，顶板1与上底板3之间通过H型加劲肋2焊接形成格构体系，相比一般传统钢桥面结构（图2）能提供相对更大的抗弯刚度。这种改进新型正交异性钢桥面结构能有效避免结构局部出现过大的变形而导致桥面结构系出现剥离、脱空等问题，适用于桥梁结构的一般钢桥面。而且本发明提出的正交异性钢桥面结构简单、制造方便，能很好的改善钢桥面的力学性能，增强桥面的耐久性。

附图说明

图1为本发明正交异性钢桥面结构断面图；