[发明专利]一种增设纤维增强层解决已裂钢桥桥面的加固结构

说明书

一种增设纤维增强层解决已裂钢桥桥面的加固结构，其技术方案要点是：它包括已疲劳开裂钢桥面板、纤维增强复合材料层、剪力连接件、钢筋网以及混凝土层，所述纤维增强复合材料层上设置剪力连接件，所述纤维增强复合材料层铺设至已疲劳开裂钢桥面板的开裂部位，所述钢筋网安放在已疲劳开裂钢桥面板上，所述混凝土层浇筑到已疲劳开裂钢桥面板上，且覆盖剪力连接件、钢筋网与已疲劳开裂钢桥面板连接，所述已疲劳开裂钢桥面板上设置剪力连接件，所述纤维增强复合材料层铺设至已疲劳开裂钢桥面板的开裂部位，所述钢筋网安放在已疲劳开裂钢桥面板上，所述混凝土层浇筑到已疲劳开裂钢桥面板上，且覆盖剪力连接件、钢筋网与已疲劳开裂钢桥面板连接。

技术领域

本发明涉及一种用于钢桥面板加固的桥梁结构，特别是一种增设纤维增强层解决已裂钢桥桥面的加固结构。

背景技术

正交异性钢桥面板自问世以来，以其自重轻，极限承载力大，适用范围广，施工周期短，梁高低，造型优美，受到桥梁设计者的青睐，尤其适用于大跨径桥梁。但是随着服务年限的增长，由于自身结构刚度不均匀，加之我国桥梁交通量大，超载严重，桥梁所处环境恶劣等因素，其弊端也日渐凸显，钢桥面板出现了不同的疲劳开裂和铺装损坏两大病害。国内已建的较为著名的虎门大桥采用钢箱梁，桥面板采用正交异性钢桥面板，运营不久后皆出现了不同程度的疲劳损伤、开裂病害甚至破坏，导致桥梁承载能力、通行能力大大降低，不得不采取限重、限速等，同时其使用寿命也大大缩短。针对这两大病害，提出了各种加固方案，其中专利《一种无需修补已疲劳开裂钢桥面板的轻型组合加固结构》提出了带有焊接短栓钉的钢板点焊于已裂桥面板，同时桥面板焊接短栓钉，最后浇筑超高性能混凝土，形成组合加固结构，以此来达到加固作用。

但是该结构仍存在以下诸多问题：1. 由于交通流大，超载严重，而且外部环境恶劣，未对已开裂桥面板进行加固，钢桥面板有进一步腐蚀，开裂甚至破坏的风险； 2. 原专利钢板条点焊于已裂桥面板，不能与已裂桥面板紧密结合，必然留有空隙，存在腐蚀风险，并且不能与原有桥面板共同受力；3. 钢板条密度较大，采用过多的钢板条会增加桥梁自重，降低承载力；所用超高性能混凝土一般要进行高温蒸养，施工工序复杂； 4. 在已开裂钢桥面板上焊接大量栓钉，会引入焊接残余应力，甚至形成新裂纹，进一步削弱了钢桥面板的承载力。

发明内容

本发明的目的是提供一种粘结可靠、抗疲劳性好、施工简便的种对已疲劳开裂钢桥面板加固结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括已疲劳开裂钢桥面板、纤维增强复合材料层、剪力连接件、钢筋网以及混凝土层，所述纤维增强复合材料层上设置剪力连接件，所述纤维增强复合材料层铺设至已疲劳开裂钢桥面板的开裂部位,是通过环氧树脂胶紧密黏贴于钢桥面板上，所述钢筋网安放在已疲劳开裂钢桥面板上，所述混凝土层浇筑到已疲劳开裂钢桥面板上，且覆盖剪力连接件、钢筋网与已疲劳开裂钢桥面板连接，已疲劳开裂钢桥面板上设置剪力连接件，所述纤维增强复合材料层铺设至已疲劳开裂钢桥面板的开裂部位，所述钢筋网安放在已疲劳开裂钢桥面板上，所述混凝土层浇筑到已疲劳开裂钢桥面板上，且覆盖剪力连接件、钢筋网与已疲劳开裂钢桥面板连接。

本发明的混凝土层，也可以采用轻骨料混凝土，加之重量较轻的铝板条，可以形成四种方案，超高性能混凝土+钢板条、超高性能混凝土+铝板条、轻骨料混凝土+钢板条、轻骨料+铝板条。

本发明的纤维增强复合材料层包括纤维增强材料条、金属板条，例如钢板条、碳纤维板条、碳纤维布条，所述纤维增强材料条位于纤维增强复合材料层底端，所述金属板条略大于纤维增强材料条，安放在纤维增强材料条上；纤维增强材料（如碳纤维布CFRP），物理特性类似于布料，无法利用剪力连接件与钢桥面连接，纤维增强材料利用有机胶与桥面板紧密黏贴，不留空隙，主要目的一是防止钢桥面板进一步腐蚀，二是抑制了钢桥面的裂纹的进一步扩展。