一种钢桥面板的修复补强结构及其修复补强方法

摘要

本发明公开了一种钢桥面板的修复补强结构及其修复补强方法，包括桥面钢板，特点是桥面钢板的上表面的焊接有多根纵向钢肋条和多根横向钢肋条，纵向钢肋条与横向钢肋条相互交错形成网格支撑结构，网格支撑结构的矩形凹槽内填充有碎石骨料，矩形凹槽上方设置有钢盖板，钢板盖与纵向钢肋条和横向钢肋条焊接固定，相邻的钢板盖焊接连接，桥面钢板与钢板盖之间的空隙及所述的碎石骨料之间的空隙填充有环氧树脂水泥浆，该钢盖板上铺设有冷拌树脂沥青混凝土桥面铺装层，优点是该钢桥面板的修复补强结构质量可靠、施工方便、综合造价相对低廉且维修方便。

说明书

技术领域

本发明涉及一种路面的修复补强结构，尤其是涉及一种钢桥面板的修复补强 结构及其修复补强方法。

背景技术

改革开放的初中期我国开始修建大跨径的钢箱梁桥，由于当初对我国交通运 输业超载情况的预计不足和经费造价方面的考虑，那时修建的钢桥的桥面钢板都 比较薄，通常采用12毫米厚的钢板。在大流量和超轴载运行十多年的情况下， 许多钢桥的桥面钢板过早地出现了疲劳开裂现象，这些裂缝在持续不断地重交通 作用下不断地扩展，严重地影响了桥梁的使用安全和长期使用寿命，也使得长达 100年的桥梁设计使用寿命受到威胁，因此，必须对这种钢桥结构进行补强加固 修复。

现有的钢桥的桥面钢板通常以焊接的方式相连或通过U型加劲肋和纵横隔 板等支撑结构相连，结构十分复杂，因此将面板从支撑结构上取下绝非易事，不 仅要长时间封闭交通对社会造成巨大影响而且在经济上也难以负担，并且这些钢 桥通常都担负着繁重的交通车流，简单地挖除桥面铺装焊接裂缝并不能改变原结 构的受力状况，往往很快又会出现新的裂缝，很难起到有效修复的作用。因此， 开发一种质量可靠、施工方便、综合造价相对低廉并且维修方便的钢桥桥面板的 修复补强结构及实现该结构的修复补强方法显得日益迫切。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高桥面钢板的承受力，并且结构 简单，施工方便、综合造价相对低廉且维修方便的钢桥面板的修复补强结构及其 修复补强方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种钢桥面板的修复补强结 构，包括桥面钢板，所述的桥面钢板上焊接多根纵向钢肋条和多根横向钢肋条， 所述的纵向钢肋条与所述的横向钢肋条相互交错形成网格支撑结构，所述的网格 支撑结构的矩形凹槽内填充有碎石骨料，所述的网格支撑结构的矩形凹槽上方设 置有钢盖板，所述的钢盖板分别与所述的纵向钢肋条和所述的横向钢肋条焊接固 定，相邻的所述的钢盖板焊接相连，所述的桥面钢板与所述的钢盖板之间的空隙 及所述的碎石骨料之间的空隙填充有环氧树脂水泥浆，所述的钢盖板上铺设有冷 拌树脂沥青混凝土桥面铺装层。

所述的纵向钢肋条和所述的横向钢肋条厚度为20～30mm，宽度为50～80mm， 所述的矩形凹槽的面积为8～16m²，横向宽度为2～4m。

所述的碎石骨料的粒径为1～2cm，所述的钢盖板采用Q345桥梁钢板，厚度 为10～12mm。

所述的冷拌树脂沥青混凝土路面磨损层由以下原料成分及重量百分比组成： 树脂沥青胶结料5-9％、沙石矿料80-90％、聚酯纤维0.3-0.4％，矿粉填料4-10％， 所述的树脂沥青胶结料由石油沥青和环氧树脂及环氧树脂固化剂调配而成。

一种钢桥面板的修复补强方法，包括以下步骤：

(1)将钢桥的桥面钢板的裂缝进行焊接修补，然后对桥面钢板进行抛丸除 锈并进行防腐处理；

(2)将步骤(1)处理后的桥面钢板的上表面焊接多根相互平行的横向钢肋 条和多根相互平行的纵向钢肋条，所述的横向钢肋条和所述的纵向钢肋条相互交 错形成网格支撑结构；

(3)将粒径为1～2cm的碎石骨料填充在所述的网格支撑结构的矩形凹槽 内；

(4)将所述的网格支撑结构的矩形凹槽上方盖上钢盖板，将所述的钢盖板 与所述的纵向钢肋条和所述的横向钢肋条焊接固定，将相邻的所述的钢盖板相互 焊接相连；

(5)将所述的钢盖板钻孔并安装压浆接头，将环氧树脂水泥浆以压浆的方 式注入所述的钢板盖与所述的桥面钢板之间，将所述的桥面钢板与所述的钢盖板 之间的空隙及所述的碎石骨料相互之间的空隙填满；

(6)所述的环氧树脂水泥浆固化成型后，将所述的压浆接头拆除，并用所 述的环氧树脂水泥浆将安装压浆接头的接头处填平，然后在补强后的桥面钢板上 铺筑一层厚度为3～5cm的冷拌树脂沥青混凝土桥面铺装层即可形成钢桥面板的 修复补强结构。

所述的纵向钢肋条和所述的横向钢肋条厚度为20～30mm，宽度为50～80mm， 所述的矩形凹槽的面积为8～16m²，横向宽度为2～4m。

所述的钢盖板采用Q345桥梁钢板，厚度为10～12mm。

所述的压浆接头包括带球阀开关的第一压浆接头和带球阀开关的第二压浆 接头，步骤(5)中在所述的钢盖板上安装所述的第一压浆接头和所述的第二压 浆接头，将所述的第一压浆接头连接压浆机，通过所述的第一压浆机将所述的环 氧树脂水泥浆徐徐压入，将所述的第二压浆接头的球阀开关打开排出所述的矩形 凹槽内的空气，直到所述的第二压浆接头涌出均匀无气泡的环氧树脂水泥浆时， 关闭所述的第二压浆接头的球阀开关。

所述的冷拌树脂沥青混凝土路面磨损层由以下原料成分及重量百分比组成： 树脂沥青胶结料5～9％、沙石矿料80～90％、聚酯纤维0.3～0.4％，矿粉填料4～ 10％，所述的树脂沥青胶结料由石油沥青和环氧树脂及环氧树脂固化剂调配而成。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在原桥面钢板上设置网格支撑结构并 安装另一层钢盖板，利用环氧树脂水泥浆及将原桥面钢板与钢盖板之间的空隙填 满，使之形成一种双层钢板的夹心结构，然后，在补强后的钢板上铺筑一层高模 量的冷拌树脂沥青混凝土桥面铺装层。这种组合结构不仅提高了钢板及桥面铺装 的整体刚度，车辆荷载通过钢盖板和环氧碎石夹层传递到原桥面钢板上，减小了 原桥面钢板在同样车辆荷载条件下受力的应力幅，同时采用弹性模量更大的冷拌 树脂沥青混凝土桥面铺装层，使原桥面钢板的疲劳使用寿命得以延长。

因此该钢桥面板的修复补强结构质量可靠、施工方便、综合造价相对低廉且 维修方便并且修复补强后的钢桥面板结构与原桥面钢板形成组合体系共同受力， 有效地提高了桥面的整体刚度；同时原钢桥面板简单修复后得以保留，加固施工 作业在原钢桥面板上进行，施工相对简单快速，对社会交通影响小，综合造价相 对较低。

附图说明

图1为本发明钢桥面板的修复补强结构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

某悬索钢桥桥面宽18米，长900米，设计使用寿命100年，桥面钢板厚度 10-12毫米，支撑结构采用U型加劲肋7(如图1所示)。超载重交通运行仅12 年，U型加劲肋处出现多条几米长的贯穿裂缝，雨水通过裂缝进入桥面钢板下的 箱梁内部，导致不应有的锈蚀发生，桥梁及运行安全均受到影响。

该钢桥面板的修复补强结构如图1所示的，包括桥面钢板1，桥面钢板1的 上表面的焊接有多根纵向钢肋条2和多根横向钢肋条2(图示中用2统一表示纵 向钢肋条和横向钢肋条)，纵向钢肋条2与横向钢肋条2相互交错形成网格支撑 结构，该网格支撑结构的矩形凹槽3内填充有碎石骨料4，网格支撑结构的矩形 凹槽3上方设置有钢盖板5，钢盖板5与纵向钢肋条2和横向钢肋条2焊接固定， 相邻的钢盖板5焊接相连，桥面钢板1与钢板盖5之间的空隙及碎石骨料4之间 的空隙填充有环氧树脂水泥浆6，该钢盖板5上铺设有冷拌树脂沥青混凝土桥面 铺装层8。

在此具体实施例中，纵向钢肋条2和横向钢肋条2厚度为20～30mm，宽度 为50～80mm；矩形凹槽3的面积为8～16m²，横向宽度为2～4m；碎石骨料4 的粒径为1～2cm；钢盖板5采用Q345桥梁钢板，厚度为10～12mm。

冷拌树脂沥青混凝土桥面铺装层8由以下原料成分及重量百分比组成：树脂 沥青胶结料5-9％、沙石矿料80-90％、聚酯纤维0.3-0.4％，矿粉填料4-10％，树 脂沥青胶结料由石油沥青和环氧树脂及环氧树脂固化剂调配而成。冷拌树脂沥青 混凝土由树脂沥青、沙石矿料及聚酯纤维等材料固结在一起，生成一种强度高、 韧性好且耐高温的特殊沥青混凝土路面。

实现上述的钢桥面板的修复补强结构可采用如下的修复补强方法，包括如下 步骤：

1)封闭交通挖除现有桥面铺装，寻找裂缝并将桥面钢板1的裂缝进行焊接 处理，焊好后在焊缝处焊贴8-12mm厚的钢板条进行补强，然后对桥面钢板1进 行抛丸除锈并进行防腐处理，例如喷涂环氧富锌漆，达到防腐的效果；

2)在经步骤(1)处理后的桥面钢板1的上表面焊接厚为20～30mm、宽为 50～80mm的多根横向钢肋条2和纵向钢肋条2，横向钢肋条2和纵向钢肋条2相 互交错形成的网格支撑结构，网格支撑结构的矩形凹槽3面积为8～16m²，横向 宽度为2～4m，矩形凹槽3的深度等于或略大于纵向钢肋条2或横向钢肋条2的 厚度；

3)在矩形凹槽3内填满粒径为1～2cm的碎石骨料4，如花岗岩碎石；

4)在矩形凹槽3的上方盖上10～12mm厚的底面积略大于矩形凹槽3的钢盖 板5，将钢盖板5分别与纵向钢肋条2和横向钢肋条2焊接固定，形成内含碎石 夹层的密闭空间，相邻的钢盖板5相互焊接连成一体，形成新的桥面连续钢板， 并用砂轮机将焊缝磨平；

5)在每一个密闭的矩形凹槽3的对角线端点位置分别对钢盖板5打孔并套 丝扣，安装分别带球阀开关的第一压浆接头和第二压浆接头(图中未显示)，采 用压浆机向矩形凹槽3的碎石夹层内灌入高强度的环氧树脂水泥浆6，压浆操作 时，第一压浆接头连接压浆机，使环氧树脂水泥浆徐徐压入，第二压浆接头的球 阀开关打开，使密闭夹层内的空气排出，直到第二压浆接头涌出的是均匀的无明 显无气泡的环氧树脂水泥浆6时，关闭第二压浆接头的球阀开关，保持压浆机压 力30-60秒；

6)在夏季常温条件下，环氧树脂水泥浆6固化时间不大于72小时，灌浆后 由环氧树脂水泥浆6和碎石组成的环氧混凝土其抗压强度不小于30MPa，抗压模 量不小于1x10⁴MPa，环氧树脂水泥浆6固化后，拆除第一压浆接头和第二压浆接 头，并用环氧树脂水泥浆6将安装第一压浆接头和第二压浆接头的位置填平，即 形成钢桥面板1的修复补强结构；灌入网格的环氧树脂水泥浆6和填充碎石骨料 4形成的混合料，其固化后的力学特性应符合以下表1的规定，从而满足新钢板 的受力及变形的需要。

表1环氧碎石混合料力学性能要求

  技术要求   检测方法   树脂浆粘度、流淌性 25℃ Pa.S   ≤5

  固化时间 h 25℃   72≥t≥6   抗压强度MPa   ≥30   T0553-2005   抗折强度MPa   ≥10   T0558-2005   -10℃低温弯曲极限应变×10^-6  ≥800   T0728   弹性模量25℃MPa   ≥10000   T0559-2005

7)在新铺设的钢板表面上进行抛丸除锈，然后涂布一层树脂沥青防水层， 树脂沥青防水层的性能应符合表2的规定。

表2树脂沥青防水层技术指标要求

8)在完成补强修复的桥面钢板上进行冷拌树脂沥青混凝土桥面铺装，新桥 面即可通车。

冷拌树脂沥青混凝土桥面铺装层8铺装厚度为3～5cm。冷拌树脂沥青混凝 土由以下原料成分及重量百分比组成：树脂沥青胶结料5～9％、沙石矿料80～ 90％、聚酯纤维0.3～0.4％，矿粉填料4～10％，其中树脂沥青胶结料由石油沥青 和环氧树脂及环氧树脂固化剂调配而成。制备过程中，先将石油沥青和环氧树脂 及环氧树脂固化剂调配混合后发生交联固化反应，然后再将沙石及聚酯纤维等材 料固结在一起，生成有别于常规的耐高温重载的沥青混凝土。本发明的冷拌树脂 沥青混凝土及普通沥青混凝土的力学特性如表3所示：

表3冷拌树脂沥青混凝土及普通沥青混凝土的力学性能

上述冷拌树脂沥青混凝土既不像普通水泥混凝土那样脆硬，也不像普通沥青 混凝土那样在高温重载下容易变软；因石油沥青和环氧树脂及环氧树脂固化剂在 常温下即可发生反应，故施工无需大型的热拌沥青混凝土拌合设备。

上述砂石料质量应符合部颁规范要求，级配为AC-13级，性能要求见表4 所示：

表4砂石料的性能要求

上述冷拌树脂沥青混凝土的指标要求见表5所示：

表5树脂沥青性能指标要求

  试验项目   单位   技术要求   试验方法   指干时间(25℃)   h   ≥8.0   指干法   固化时间(25℃)   h   ≤72   断裂伸长率(25℃)   ％   ≥80   直接拉伸试验   断裂强度(25℃)   MPa   ≥3.0   粘度   Pa.S   应适于拌合

经此加固，钢桥面板组合整体刚度提高37倍。在同样车轮荷载条件下，荷 载通过钢板盖5和灌注环氧树脂水泥浆6的碎石夹层传递到原桥面钢板1，使修 复补强后的裂缝处钢板的受力应变值减少了72％，可提高桥面钢板使用寿命120 年。经此加固，桥梁增加恒重140kg/m²，桥梁吊索承重结构仍处于可以承受的工 作范围内，修复方案可行。经测算，实施该修复补强方案，桥梁可以保持半边通 车，修复总工期约六个月，修复费用需约6000万元，比更换桥面钢板大幅节省。

本发明决不局限于上述的优选实施方式，而是在不背离本发明的精髓和范围 的前提下，可以在这个优选实施方式中作出各种修改和变化，而本发明的范围仅 由所附的权利要求书所限定。