正交异性钢桥面铺装的问题及对策
正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装施工工法
正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装施工工法正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装施工工法一、前言钢桥面沥青混凝土铺装是一种常用的桥面铺装方式，其通过使用预制钢板作为桥面覆盖物，将沥青混凝土铺设在钢板上，以提高桥面的承载能力和使用寿命。
在桥梁工程中，正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装施工工法是一种行之有效的施工方法，本文将对该工法进行详细介绍。
二、工法特点正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装施工工法的特点如下：1. 高强度：采用预制钢板作为基础材料，具有较高的强度和承载能力。
2. 耐久性强：沥青混凝土铺装对气候变化、酸雨等恶劣环境具有良好的抗腐蚀性能。
3. 防滑性好：通过预制钢板的异性设计，提高了桥面的防滑性能，有利于行车安全。
4. 施工质量可控：采用标准化的预制钢板和沥青混凝土，在工厂环境下进行生产，确保施工质量一致性和稳定性。
5. 施工周期短：预制钢板的工厂化生产可以提前准备好，现场施工时间短、效率高。
三、适应范围正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装工法适用于各类桥梁工程，特别是对于高速公路、城市快速路等要求承载能力和使用寿命高的桥梁更为适用。
四、工艺原理正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装工法的原理是将预制钢板铺设在桥面上，然后在钢板上铺设沥青混凝土层。
在施工工法与实际工程之间的联系上，需要注意以下几个方面：1. 钢板制造：钢板的制造要符合设计要求，包括板材的材质和厚度、板面的异性设计。
2. 钢板预埋：钢板预埋时需要注意预埋位置的准确性和固定牢固性，以确保后续施工的顺利进行。
3. 沥青混凝土浇筑：沥青混凝土的铺设需要注意施工的温度和湿度控制，以确保混凝土的均匀密实和粘结性。
五、施工工艺正交异性板钢桥面沥青混凝土铺装的施工工艺主要包括以下几个施工阶段：1. 钢板制造和预埋。
2. 桥梁表面清理与处理。
3. 沥青混凝土的制备和配比。
4. 沥青混凝土的铺设与压实。
5. 桥面上涂刷防水层。
6. 桥面结构的收尾工作。
这些施工阶段需要严格按照规范要求进行，保证施工质量和工期的同时，还需要注意安全措施的落实。
桥面铺装的施工质量通病与防治措施
桥面铺装的施工质量通病与防治措施桥面铺装的施工质量通病与防治措施【摘要】本文主要阐述了桥面发生纵向裂缝、桥面混凝土外表粗糙不均、水泥混凝土桥面铺装外表龟裂、桥面钢筋网保护层不准确、桥面混凝土不平整且未拉毛、桥面沥青混凝土离析、桥面积水等桥面铺装的施工质量通病的原因与防治措施。
【关键词】桥面铺装；施工质量；通病；防治1、桥面发生纵向裂缝的原因与防治措施1.1桥面混凝土纵向出现裂缝的原因分析由于新旧桥沉降不一致，或桥面分幅施工。
因混凝土收缩造成的；预制板间没在铰接钢筋，梁板侧面凿毛不好，铰缝混凝土剥落，单板受力。
小桥涵桥面铺装薄，横向连接钢筋少，没能形成整体受力状态；梁板间横向连接钢构件不牢固，或钢板未焊接；铰缝混凝土浇筑不密实，强度没能满足设计要求。
1.2桥面混凝土纵向裂缝的预防措施装配式梁板，横向连接钢筋要实现标准要求，焊接牢固；梁板侧面马蹄局部要凿毛，铰缝混凝土浇筑前必须清扫洁净，铰缝混凝土强度应高于梁板混凝土；桥面铺装层厚要大于10cm，钢筋直径不应小于10cm，桥面混凝土强度等级应高于梁板混凝土等级；根据设计要求铺设纵向接缝钢筋网和桥面钢筋网，经检查合格，才能浇筑混凝土；有条件的中、小跨径板梁要进行整表达浇施工。
对新旧桥沉降造成的纵向裂缝，要根据具体情况，建成分隔带等方法弥补使它不漏渗；凿除桥面或铰缝混凝土，清理并对梁板顶、侧采取措施使它与新浇筑混凝土紧密结合，加密桥面钢筋与铰缝钢筋的连接。
2、桥面混凝土外表粗糙不均的原因与防治措施2.1桥面混凝土外表粗糙度不均匀的原因分析混凝土的部位有的较为光滑，有的较为粗糙，压纹宽窄不等；抗滑构造深度不能满足设计要求。
其原因主要有以下方面：浇筑混凝土时粗细集料分布不均匀，搅拌机上料不均、不准；混凝土外表不平整，压纹宽窄、深浅不同；车辆磨损，混凝土石料硬度不够，抗磨性能差，粗集料磨损光滑。
2.2桥面混凝土外表粗糙、不均的预防措施水泥混凝土桥面铺装材料，配合比必须满足设计要求，浇筑前桥面板外表应粗糙并清洗干净；采用拌和站自动计量上料，并控制坍落度和水灰比；采用三滚轴机械找平、收水后外表应拉毛或用机具压槽，把握好压纹时间，要在初凝前、收水后完成。
正交异性桥面板单元质量控制要点
正交异性桥面板单元质量控制要点摘要：近年来，随着建筑行业的发展，各种新技术、新工艺问世，对于提高项目工程质量意义重大。
正交异性桥面板作为钢桥主梁的常见方式，但由于诸多因素的存在，易出现开裂现象。
为更好规避该现象，需在满足焊接空间的情况下，制定科学、合理的构造方案，以提高腹板附近桥面板刚度，减小桥面板应力。
下面，本文从正交异性桥面板单元结构和施工特点出发，总结正交异性桥面板单元的焊接工艺和质量控制要点。
关键词：正交异性桥面板单元；焊接工艺；质量控制随着近年正交异性桥面板钢箱桥梁建设量的增加，混凝土桥面铺装过程中易出现程度不同的裂缝，特别是主梁腹板顶部区域。
多数实践证实，桥面铺装开裂的发生原因为桥面板的过大变形。
因此，符合选用简便的构造、焊接工艺减轻面板桥荷载非常重要。
1、正交异性桥面板单元结构和施工特点1.1正交异性桥面板单元结构形式所谓的正交异性桥面板单元是将提前预制的桥面板、纵向U形肋进行组合的构件，该结构由面板、横隔板、U形肋共同组成，多根据桥梁结构进行设计，而横隔板在钢箱梁的安装、制造中需焊接。
比如：西河桥、奉化桥的横隔梁就是在现场组装、焊接完成的。
1.2正交异性桥面板单元的施工特点①工程量大。
由于桥梁建设规模的扩大，正交异性桥面板数量持续增加。
例如，奉化桥、大沽桥等桥梁工程的制造工作量也比较大；②互换性强，标准化高。
工程建设施工中根据桥梁的设计要求、安装方案，确定正交异性桥面板单元的制造生产规格，以减少生产成本，满足互换性的要求；③加工精度要求高。
预制完成后，直接进入现场的桥面组装中，为更好保证成桥精度，应将制造几何精度、平面度等控制在合理范围；④焊接变形的控制难度大。
U形肋焊接时，正交异性桥面板单元多出现这样几种变形，比如：横向收缩变形、角变形、纵向收缩变形、纵向面外弯曲变形。
实际焊接中，因U形肋角焊接缝和钢材冷却、凝固时易收缩，导致面板变形。
同时，面板单侧焊接时，沿面板厚度方向存在某种程度的温度梯度，故面板的一面比另一面发生着较大收缩，最终出现角变形现象。
公路正交异性钢桥面板疲劳性能及控制措施
公路正交异性钢桥面板疲劳性能及控制措施正交异性钢桥面板具有自重轻、承载力大、施工速度快等优点,广泛应用于大跨度桥梁,但其构造复杂,焊缝众多,疲劳开裂问题十分严重。
减少焊缝是改善正交异性钢桥面板疲劳性能的重要途径之一,大纵肋正交异性钢桥面板正是符合这种设计理念的一种结构形式。
本文采用有限元方法对大纵肋正交异性钢桥面板的疲劳性能进行了研究,讨论了构造参数对疲劳性能的影响,对比了与普通纵肋正交异性钢桥面板的疲劳性能,最后对疲劳开裂控制措施进行了总结和思考,并验证了正交异性板-UHPC组合桥面板加固方法控制疲劳裂纹的显著作用。
具体工作如下:(1)阐述了正交异性钢桥面板的发展历程,疲劳理论及成果,提出本文的研究内容和方法。
(2)建立普通纵肋和大纵肋正交异性钢桥面板两种有限元模型,采用四种规范,计算了三种常见疲劳细节的等效应力幅,研究两种纵肋疲劳性能的差异,并比较评判按照各国规范计算等效应力幅的区别。
(3)分别改变普通纵肋和大纵肋正交异性钢桥面的顶板、U肋和横肋板的厚度,研究了构造参数变化对两种纵肋疲劳性能影响的差异。
(4)针对给定尺寸的普通纵肋和大纵肋正交异性钢桥面板,建立了铺装层实体的有限元模型,同时改变铺装层弹性模型,考查了桥面铺装对两种纵肋疲劳性能改变的差异。
(5)介绍正交异性钢桥面板疲劳裂纹修复加固的措施和方法,验证了正交异性板-UHPC组合桥面板加固方法控制疲劳裂纹的显著作用,并指出研究面临的问题,为后来研究者提供参考。
钢桥面铺装
一、钢桥面铺装总述1.大跨径钢桥桥面铺装问题研究，王姣兰，国外建材科技大跨径桥梁的钢桥面铺装一直是一个国际性的难题,其原因在于钢桥面的刚度较小,变形较大,要求沥青铺装具有良好的变形随从形;铺装层受力复杂,受温度的影响很严重,尤其是在水平剪应力的作用下,铺装层易于产生各种变形破坏。
概括地说,钢桥面铺装应具备以下基本性能:1) 应具备良好的疲劳抗开裂性能以承受反复复杂变形。
2) 应具备优良高温稳定性,以满足高达70 ℃的高温使用要求。
3) 完善的防排水体系。
以保证钢板不受侵蚀。
4) 良好的层间结合,保证铺装与桥面板的协同作用。
5) 对钢板变形良好的追从性,以适应钢板变形。
6) 良好的平整度与抗滑性能。
钢桥面铺装方案多种多样,就目前来看,钢桥面使用的沥青铺装,主要有浇筑式沥青混凝土、环氧改性沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石(SMA) 。
这3 种铺装材料在材料组成、性能、施工工艺上有很大的区别。
浇筑式沥青混凝土( Gussasphalt ) 源于英国,主要在英联邦国家得到应用。
沥青玛蹄脂混合料(SMA) 源于德国,并在日本和中国得到较普遍的应用。
两者的共同特点是2 阶段高温拌和,拌制的混合料具有一定流动性,浇筑式摊铺(不需要碾压) ,一般使用天然硬质沥青(德国也已开始使用聚合物改性沥青) ,混合料组成相近,混合料结构的强度形成原理一致,但拌制工艺略有区别。
环氧沥青是将环氧树脂加入沥青中,经与固化剂发生固化反应,形成不可逆的固化物,这种材料从根本上改变了沥青的热塑性质,而赋予沥青完全新的优良的物理力学性质。
从选用的材料和施工方法角度出发,目前国外桥面铺装方案主要有以下3 大类:1) 单层铺装结构以英国的浇筑式混合料为代表,在英国、法国、丹麦、瑞典等国应用较广,国内的江阴长江大桥与香港青马大桥采用了这种方案。
这种单层体系通常为45 cm 厚,对于高低温季节差异并不是很大的欧洲国家来说是较为适宜的。
对于我国高温地区不合适,如江阴长江大桥采用此结构后,出现了严重的车辙。
正交异性钢桥面结构装配偏差影响分析及对策研究
正交异性钢桥面结构装配偏差影响分析及对策研究近年来,正交异性钢桥面板凭借其特殊的结构,在大跨度桥梁中的应用越来越普及。
然而,正交异性钢桥面结构在其现场装配过程中不可避免地会出现错边变形,在错口处产生应力集中,加剧钢桥面板的疲劳。
本文将对正交异性钢桥面结构存在装配偏差时疲劳性能进行探讨并对疲劳寿命进行研究。
为避免由于装配偏差产生过大应力集中现象,本文还将开展相应对策的研究来减小局部应力。
本文不仅具有非常现实的工程背景,而且有着重要的理论意义和实用价值,主要工作如下:1.阐述了正交异性钢桥面结构的研究现状,回顾了钢桥面板的疲劳理论,归纳了钢桥面板抗疲劳设计方法,介绍了现有的疲劳寿命评估方法,总结了应力集中系数的概念和应力集中对疲劳强度的影响。
2.针对正交异性钢桥面结构疲劳关注点开展应力历程分析,找出各关注点最不利加载位置;借助ANSYS子模型技术,建立顶板纵缝错台实体模型,对3种不同的错台宽度分别采用5种不同的坡度进行焊接,研究关注点处应力变化规律,基于S-N曲线探讨错台宽度和坡度对顶板疲劳寿命的影响;对顶板横缝错台采用直接对接的形式,分析对顶板疲劳寿命的影响。
3.借助ANSYS子模型技术,建立U肋装配偏差实体模型,探讨U肋装配偏差宽度对U肋底部和拐角处关注点应力和疲劳寿命的影响;对U肋与桥面板连接处进行网格尺寸讨论,确定最优网格化分尺寸,在最优网格尺寸条件下,研究U肋对接偏差宽度对关注点应力的影响。
4.针对正交异性钢桥面板出现的装配偏差问题进行对策研究,对顶板装配偏差采用铺装MPC和粘贴CFRP材料两种方法进行加固,研究加固材料厚度对关注点应力的影响;对U肋装配偏差问题采用U肋内部填充
材料和加强顶板铺装两种方式进行加固,分别探讨材料弹性模量对关注点应力的影响。
国外正交异性钢桥面铺装综述
国外正交异性钢桥面铺装综述要：由于钢桥面铺装承受了交通荷载和自然环境的复杂影响，使用条件严酷，因此，成为各国工程技术人员研究解决的难题。
在日本、欧洲、美国等经济发达地区，桥面铺装技术问题解决得较好，基本形成了本国的铺装体系和典型结构设计方法（经验法）。
文章对具有代表性国家的情况进行了对照参考，为国内相关研究提供借鉴。
关键词：钢桥面铺装；国外发展；对照参考1 异性钢桥的介绍在某种意义上，正交异性钢桥是20世纪30年代的battledeck板的发展。
它包括钢桥面钢板焊接到纵向（通常工字钢）的纵梁，并由横梁支撑。
在该系统中，桥面板既没有加强横梁强度，也没有形成其上翼缘，也没有形成主纵梁的强度，它仅仅是将轮载横向传递给纵梁。
加劲肋、横肋、纵肋在垂直方向相互交织形成组合体而发挥作用，形成一种效率很高的网格状承重结构，并且由于其相对较低的自重，并且可以大量采取预制并满足大量的需求量，已建成或正在建设的大跨径桥梁面板多数采用正交异性钢桥面板。
2 桥面铺装2.1 介绍沥青用于钢桥面铺装主要有三个目的：（1）给予行车路面良好的防滑性；（2）通过改变其厚度对钢板的不平整予以改善得到平整的行车舒适性；（3）通过防水层来保护钢桥面板。
考虑到满足这些功能，通常不可能只由一种材料以满足其要求，需被划分为几个层面铺筑于钢桥面板上，一般铺装包括粘结层、粘附层、隔离层和磨耗层。
（1）粘结层：以保证钢板和隔离层之间有足够的粘附力；（2）隔离层：防止底层钢板的腐蚀，并使钢板与磨耗层之间柔性过渡；（3）粘附层：保证隔离层和沥青磨耗层之间足够强的附着力；（4）磨耗层：承受并传递交通荷载到底层结构，并且提供必要的防滑性。
2.2 材料要求由于要将不同功能层之间进行明显区分是不可能的，要满足有些要求不光只顾及一个层面。
对于正交异性钢桥面板材料的总体要求：（1）要求在高温下，沥青铺装层必须满足刚度要求，足够的抗车辙能力；（2）在低温下的材料应该是塑料或应具有高拉伸强度，以防止疲劳开裂，要求它不能开裂并且不应与钢板的粘结发生松动；（3）不同层间要保持良好的粘结力；（4）良好的抗滑性。
正交异性钢桥面板疲劳病害分析及改造措施研究
第４６卷，第２期２０２１年４月公路工程ＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．４６，Ｎｏ．２Ａｐｒ．，２０２１Ｄｏｉ：１０．１９７８２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７４－０６１０．２０２１．０２．００９［收稿日期］２０２０－１２－２１［基金项目］国家重点研发计划项目（２０１７ＹＦＢ０３０４８０５）；湖南省交通运输科技创新计划项目（２０１７３４）［作者简介］陈 辉（１９８２—），男，山西运城人，高级工程师，主要从事路桥管理与养护工作。
［引文格式］陈 辉，于 力，耍荆荆．正交异性钢桥面板疲劳病害分析及改造措施研究［Ｊ］．公路工程，２０２１，４６（２）：５４－５９．ＣＨＥＮＨ，ＹＵＬ，ＳＨＵＡＪＪ．Ｆａｔｉｇｕｅｄｉｓｅａｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｂｒｉｄｇｅｄｅｃｋａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｈｉｇｈ ｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２１，４６（２）：５４－５９．正交异性钢桥面板疲劳病害分析及改造措施研究陈 辉１，于 力１，耍荆荆２（１ 南京长江第二大桥有限责任公司，江苏南京 ２１００００ ２ 中交公路规划设计院有限公司，北京 １０００８８）［摘 要］正交异性钢桥面板以其自重轻、承载能力大、施工速度快等特点，在全世界范围内大量出现在新桥尤其是大跨度桥梁的建设中。
由于正交异性钢桥面板整体刚度不足、桥梁承载交通量与日激增，在运营过程中因钢构件应力集中出现不同程度的疲劳病害，严重影响了结构疲劳性能。
剖析正交异性钢桥面板疲劳病害发生根本原因，同时结合实桥与足尺模型试验结果，提出桥面结构改造方案。
研究成果可为类似正交异性钢桥面板的疲劳处治提供借鉴。
［关键词］正交异性桥面板；组合桥面板；高性能混凝土；有限元模型；实桥验证［中图分类号］Ｕ４４３ ３３ ［文献标志码］Ａ ［文章编号］１６７４—０６１０（２０２１）０２—００５４—０６ＦａｔｉｇｕｅＤｉｓｅａｓｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＯｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃＳｔｅｅｌＢｒｉｄｇｅＤｅｃｋａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔＭｅａｓｕｒｅｓＣＨＥＮＨｕｉ１，ＹＵＬｉ１，ＳＨＵＡＪｉｎｇｊｉｎｇ２（１ ＴｈｅｓｅｃｏｎｄＮａｎｊｉｎｇＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＢｒｉｄｇｅ，Ｌｔｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１００００，Ｃｈｉｎａ； ２ ＣｃｃｃＨｉｇｈｗａｙＣｏｎｓｕｌｔａｎｔｓＣｏ，Ｌｔｄ ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８８，Ｃｈｉｎａ） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｔｔｒｉｂｕｔｅｄｔｏｉｔｓｌｉｇｈｔｓｅｌｆｗｅｉｇｈｔ，ｈｉｇｈｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ，ｒａｐｉｄｅｒｅｃｔｉｎｇｓｐｅｅｄ，ｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｄｅｃｋｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｂｒｉｄｇｅａｌｌａｒｏｕｎｄｔｈｅｗｏｒｌｄ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｌｏｎｇ ｓｐａｎｂｒｉｄｇｅｓ Ｍａｎｙｂｒｉｄｇｅｓｈａｖｅａｐｐｅａｒｅｄｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｇｒｅｅｗｉｔｈｈｉｇｈｔｒａｆｆｉｃｖｏｌｕｍｅｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｄｅｃｋ，ｉｔｈａｓｃａｕｓｅｄｓｅｒｉｏｕｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｉｎｔｈｅａｎｔｉ ｆａｔｉｇｕｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｄｅｆｉｎｉｔｅｌｙｄｉｓｅａｓｅｃａｕｓｅｓａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｓｃｈｅｍｅｓｏｆｄｅｃｋｗｉｔｈｆｕｌｌ ｓｃａｌｅｍｏｄｅｌｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｂｒｉｄｇｅｔｅｓｔｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｂａｓｉｓｆｏｒｆａｔｉｇｕｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｄｅｃｋ１［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｄｅｃｋ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｒｉｄｇｅｄｅｃｋ，ｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｄｅｒｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ，ｐｒａｃｔｉｃａｌｂｒｉｄｇｅｔｅｓｔ０ 引言随着正交异性钢桥面板的大规模使用［１－４］，由于该类桥面板自身的受力特性和交通流量的增多增重，全世界范围内的正交异性钢桥面板均面临着疲劳开裂的问题。
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超高性能混凝土系列研究之——正交异性钢桥面铺装的问题及对策
2.2、超高性能混凝土材料性能研究
技术特点 超高性能混凝土在桥梁结构中应用的技术特点
抗压强度和抗拉强度高 结构形式多样化、轻型化、薄壁化 缺陷少、耐久性能好 全寿命周期内成本较低 超高韧性 有利于提高结构的抗震和疲劳性能 工作性能好 施工、养护方便
1600
UHPC
C50
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
28d
56d
龄期
5 UHPC C50
4
3
2
1
0
28d
龄期
56d
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收缩（10-6）
超高性能混凝土系列研究之——正交异性钢桥面铺装的问题及对策
2.2、超高性能混凝土材料性能研究
收缩
400
350
参照GB/T 50082-2009中第8
1、正交异性板和铺装层病害及原因分析
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1.1、正交异性钢桥面板和铺装层病害
虎门大桥
Байду номын сангаас
江阴长江大桥
苏通长江大桥
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杭州湾大桥
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1.1、正交异性钢桥面板和铺装层病害
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1.2、病害原因分析
实桥钢箱梁正交异性板节段模型
4节段有限元模型
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1.2、病害原因分析
荷载： 1.5倍设计荷载
加载工况：
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300
章，试件成型后带模养护
250
200
24h拆模，然后移入养护室
150
，养护至3d龄期，即移入徐
100
UHPC
C50
变室开始测试。
50
0
0
50
100
150
200
龄期（d）
超高性能混凝土干燥收缩 仅为C50的一半,干燥收缩 方面性能比C50优越.
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扩展度试验
工作性能较好，可满足自密实成型
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2.2、超高性能混凝土材料性能研究
力学性能
龄期
7d
抗压强度（MPa） 139
抗折强度（MPa） 18.1
弹性模量（GPa） 41.8
断裂韧性（kJ/m2） 23
抗折破坏示意图
50
100
150
200
龄期（d）
徐变系数
从试验结果看：比普通C50徐变低。
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2.2、超高性能混凝土材料性能研究
疲劳性能
已完成应力幅为8～14MPa的疲劳试验，最高加载次数为 1000万次。
12MPa 1000万次后
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正交异性钢桥面板的疲劳裂缝
钢面板疲劳裂缝
横隔板焊缝疲劳裂缝 面板
纵肋
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1.2、病害原因分析
钢桥面板疲劳开裂原因分析
1）构造细节应力影响线短、应力循环次数多。 2）桥梁超载严重、构造细节应力幅过大。 3）部分构造细节处理不当 。
钢桥面 铺装极 易损坏
钢结构易 出现疲劳
开裂
通常5年就开裂
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1.1、正交异性钢桥面板和铺装层病害
钢桥面铺装病害
开裂
推移
坑槽
车辙
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1.1、正交异性钢桥面板和铺装层病害
80
60
10
40
20
5
0
0
7d
14d
28d
7d
14d
28d
超高性能混凝龄期土有超高力学性能，特别是韧性较普龄期通高性能混凝
土有较大幅度提高。
45
UHPC
C50
40
35
混凝土类型 UHPC C50 UHPC/C50
30
抗压强度（MPa） 161 50～55 约3倍
25
20
抗折强度（MPa） 24.9 4～6 约4-6倍
超高性能混凝土系列研究之
——正交异性钢桥面铺装的 问题及对策
中铁大桥科学研究院有限公司 2016年05月
超高性能混凝土系列研究之——正交异性钢桥面铺装的问题及对策
目录
1、正交异性板和铺装层病害及原因分析 2、正交异性钢桥面铺装解决方案 3、模型试验研究
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2.1、桥科院提出的解决方案
桥科院研究的新对策
磨耗层
UHPC薄层
钢筋网 焊钉 钢面板
正交异性板钢桥面板
可同时解决正交异性板疲劳开裂和铺装层损坏 两个问题！
中铁大桥科学研究院有限公司
超高性能混凝土系列研究之——正交异性钢桥面铺装的问题及对策
2.2、超高性能混凝土材料性能研究
简介
超高性能混凝土是一种从材料组成、配合比设计、微 观结构等各方面均不同于普通高性能混凝土的一种新 型水泥基材料，是近三十年来最具创新性的水泥基工 程材料，实现工程材料性能的大跨越。
相对动弹性模量（% ）
与抗冻性能良好的C50对比情况
120 100 80 60 40 20
0 0
UHPC
C50
100
200
300
400
500
600
700
800
冻融循环次数
高铁对混凝土抗冻 性能实验要求是完 成200次冻融循环后 相对动弹性模量要 ≥60.0%。
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2.3、不同铺装层的比较计算
应力幅 编号
位置
1
2
外侧
3
顶板下
4
缘
5 加劲肋
内侧
6 与顶板
7 连接构
8
造
外侧
9
加劲肋
10
侧
11
内侧
12
100.00
加劲肋与面板连 接处面板底缘应 力 降 到 20%~40% ，加劲肋侧应力 降 到 50%~70% ， 基本都降到常幅 疲劳极限以下。
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1.2、病害原因分析
1、采用柔性铺装 时，正交异性板 各构造细节应力 水平较高，很多 细节应力幅远大 于其常幅疲劳极 限，在我国当前 荷载条件下必然 发生疲劳开裂。
2、增大面板厚度 可以一定程度上 降低应力水平， 但仍无法解决问 题。
应力幅/MPa
超高性能主要体现在两个“超高”上：超高的力学性 能和超高的耐久性能。
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2.2、超高性能混凝土材料性能研究
超高性能形成机理
利用最紧密堆积理论，合理调配各原材料的粒径，
使之形成最紧密堆积。
去掉粗骨料、减小内部缺陷。
骨料
利用纤维增加强度和韧性。
沥青+12mm 高性能+12mm 常幅疲劳极限 常幅疲劳极限
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2.3、不同铺装层的比较计算
应力幅 编号
13 加劲肋 14 与横隔 15 板连接 16 构造
位置 横隔板侧 加劲肋侧
沥青铺装层 超高性能混凝 超高性能/
+12mm面板 土+12mm面板 沥青
14d 148 22.1 / /
28d 161 24.9 44.6 28
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2.2、超高性能混凝土材料性能研究
抗压强度（MPa）
180
160
UHPC C50
140
30
UHPC
C50
25
抗折强度（MPa）
120
20
100 15
应力幅/MPa
80.00
60.00
40.00
20.00
0.00 123456
-20.00
-40.00
-60.00
-80.00
-100.00
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拉 压 拉-压 拉 压 拉-压 拉 压 拉-压 拉 压 拉-压
沥青铺装层 超高性能
+12mm面板 +12mm面板
17.08
13.06
-55.53
水泥
掺合料
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