新型鋼-混凝土組合橋面板結構與材料研究.pdf

1、鋼-混凝土組合橋面板是指將鋼與混凝土組合成的橋面板安裝在鋼主梁上，使橋面板與梁共同受力的橋面梁結構形式。目前，混凝土橋面板自重大、鋼橋面板耐久性差、疊合橋面整體性低，導致采用這類橋面板的橋梁，在大交通量反復作用下，橋面板病害多、維修周期短、基礎建設費用高，且橋面負彎矩區(qū)易開裂、滲水導致梁體銹蝕，影響橋梁服役壽命。針對這一問題，本文依托主跨320m鋼管混凝土拱橋的廣安官盛渠江大橋，開發(fā)了鋼-混凝土組合橋面板，該結構自重輕、整體性好、成本低

2、、不需要模板，且全部工廠預制、施工簡便、質量易控制，已廣泛用于中小跨徑立交橋、特大跨鋼管混凝土拱橋、斜拉橋等工程。論文研究成果如下：
　　開發(fā)了低收縮輕質超高韌性水泥基復合材料，采用預濕保水的高強陶砂和細粒高強陶粒（5～10mm）替代普通ECC材料中的石英砂，利用充分預濕的陶粒、陶砂對水泥基材料的內養(yǎng)護作用，降低材料收縮和表觀密度；摻加EA AC-Ⅱ型膨脹劑補償收縮，進一步降低水泥基材料的收縮；選用多錨點鋼纖維與不同尺寸的PVA纖

3、維混雜增韌，減少PVA摻量，改善工作性能的同時提高韌性；選擇超分散、保塑降粘型減水劑，進一步提高其工作性能，實現(xiàn)其泵送施工，制備出容重1840kg/m3、28d抗壓強度62MPa、抗折強度9.2MPa、180d干燥收縮率126×10-6、彈性模量8.76GPa、彎曲韌性指數(shù)I2024.01、在0.65應力水平下抗彎拉疲勞壽命達到320萬次的低收縮輕質超高韌性水泥基材料。
　　基于所開發(fā)的低收縮輕質超高韌性水泥基材料，提出了在橋面梁

4、上設置“鋼頂板+剪力板+貫穿鋼筋+鋼筋網(wǎng)+高韌性水泥基材料”的新型鋼-混凝土組合橋面板結構，通過有限元力學模擬分析、1:2縮尺模型的靜、動力試驗，研究了組合橋面板的力學行為，論證了剪切性能、極限承載能力、抗彎拉疲勞性能的影響規(guī)律，據(jù)此確定了水泥基材料強度等級與頂鋼板、開孔鋼板、鋼筋網(wǎng)等構件的結構設計參數(shù)：在橋面梁上設置厚6～10mm頂鋼板，頂鋼板上依據(jù)橋面梁的支撐條件設置高50～80mm、間距300～500mm的帶圓孔剪力板，圓孔直徑φ

5、40～60mm，圓孔中心間距100～150mm，在圓孔內穿φ12mm鋼筋，剪力板上設置間距100～150mm的縱橫鋼筋，再在其上澆筑120～200mm厚的高韌性水泥基材料。
　　通過疲勞模型試驗揭示了新型組合橋面板的疲勞壽命是其設計服役壽命的2倍，橋面板服役期間因疲勞而導致的應力增量小、剛度衰減較低，其抵抗車輛荷載作用時的抗彎拉疲勞開裂性能優(yōu)異。
　　本文研究的新型鋼-混凝土組合橋面板結構自重輕、剛度大、承載能力強、耐疲勞性