四鋼砼組合板試驗(yàn)與施工

四鋼砼組合板試驗(yàn)與施工圖1、華東交通大學(xué)結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)圖2、淮河鐵路桁架橋設(shè)計(jì)圖圖3、淮河鐵路桁架橋上層橋面施工圖4、三鋼砼連續(xù)板示例圖1、華東交通大學(xué)結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)第一塊板破壞試驗(yàn)結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)人：徐海燕教授方案提出人：上官興教授實(shí)驗(yàn)工作負(fù)責(zé)人：嚴(yán)云第二塊破壞實(shí)驗(yàn)第三塊破壞實(shí)驗(yàn)圖2、淮河鐵路桁架橋設(shè)計(jì)圖圖3-1：原鋼筋砼橋面板桁架梁上弦橫梁縱向間距8m，小縱梁橫向間距1.9m，其上鋼筋混凝土橋面版厚0.30m。①混凝土橋面板切割②用戶門吊起運(yùn)③拆除混凝土橋面板后的鋼縱梁④在鋼縱梁上橫置波形鋼板圖3-2：波形鋼底板再在其上鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)⑤波形鋼板上焊好栓釘⑥在栓釘上鋪設(shè)橋面鋼筋網(wǎng)圖3-3：四鋼砼橋面板波形鋼（S）、鋼纖維（SF)、鋼絲網(wǎng)（S）和鋼筋砼（RC）⑦鋪面層鋼筋、鋼絲網(wǎng)⑧澆筑鋼纖維砼⑨已硬化的半幅四鋼砼橋面板圖3-4：120-180

HZ高頻振動(dòng)器圖3-5：現(xiàn)場試驗(yàn)圖3-6：現(xiàn)場試驗(yàn)過程三鋼混凝土連續(xù)板三鋼混凝土結(jié)構(gòu)“三鋼砼”結(jié)構(gòu)名稱來由

現(xiàn)代混凝土橋梁向大跨度發(fā)展，提出“輕質(zhì)、高強(qiáng)、長效”的目標(biāo)己成為當(dāng)前熱門的話題。提高構(gòu)件混凝土強(qiáng)度(標(biāo)號)，并施加預(yù)應(yīng)力無疑是減少結(jié)構(gòu)截面和降低自重的重要途徑。但為了橋梁能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用超靜定結(jié)構(gòu)塑性設(shè)計(jì)的合理性，必須提高混凝土的抗開裂及抗震性能，使混凝土橋梁具有優(yōu)良的延性和韌性，光靠上述方法是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這就導(dǎo)致新穎高強(qiáng)復(fù)合材料一鋼纖維增強(qiáng)鋼絲網(wǎng)混凝土(SF.F.RC)的誕生。由于它含有三種鋼成份，故可用“三鋼砼”總稱[37]。其中SF（鋼纖維），F(xiàn)（鋼絲網(wǎng)），R(鋼筋)C（混凝土）。三種材料的組合中的作用和形成如下：（1）纖維混凝土（Fiber Concrete）是近代混凝土發(fā)展的標(biāo)志，1973年在握太華、1976年在倫敦、1986年在英國謝菲爾德，先后召開三次纖維水泥及纖維混凝土的國際會(huì)議。1981年在意大利貝加摩、1985年在泰國曼谷、1988年在印度新德里、1991年在古巴哈瓦那、己召開了四屆鋼絲網(wǎng)水泥的國際學(xué)術(shù)會(huì)議。從1976年開始，在泰國成立了IFIC國際鋼絲網(wǎng)水泥信息中心，長期從事國際性的鋼絲網(wǎng)水泥的開發(fā)和信息交換，IFPC與SO個(gè)國家建議了信息聯(lián)系。我國1986年在大連、1988年在哈爾濱、1990年在武漢、1992年在南海、1994年在廣州、1996年在重慶、1998年在江西井岡山，先后召開了七屆全國纖維水泥制品與纖維混凝土學(xué)術(shù)會(huì)議，并于1991年10月在大連成立了中國木工程學(xué)會(huì)纖維混凝土專業(yè)委員會(huì)，從而把我國纖維混凝土的應(yīng)用推向一個(gè)新高潮。以當(dāng)代三次改性混凝土而言，纖維混凝土(Fiber

ReinforcedConcrete),聚合物混凝土(Polymer Concrete)和套箍混凝土(ConfinedConcrete)的發(fā)展相比較，纖維混凝土發(fā)展得比較迅速，其中尤以鋼纖維（Steel

Fiber）最為突出。鋼纖維鋼筋砼（SFRC）力學(xué)性能穩(wěn)定，能在土木工程中發(fā)揮其優(yōu)越性，鋼纖維混凝土用于橋梁上已越來越受到人們重.視。鋼纖維亂向增強(qiáng)混凝土(SFRC)是一種以水泥為基體的高強(qiáng)的復(fù)合材料，鋼纖維在混凝土中的摻量在1.5%～2%時(shí)，SFRC與普通混凝土相比較其韌性達(dá)10-20倍，延性在2倍以上，抗裂指標(biāo)為7倍。鋼纖維增強(qiáng)的鋼筋混凝土構(gòu)件在彎曲破壞時(shí)，具有充分變形的能力，呈類似于鋼結(jié)構(gòu)的塑性變形性能，是一種建造橋梁的好材料。（2）鋼絲網(wǎng)混凝土(Ferro

Concrete)是一種網(wǎng)狀纖維增強(qiáng)的細(xì)粒砼。它的特點(diǎn)是在X.Y兩個(gè)方向工作，有效率達(dá)到100%，這樣客服了鋼纖維的增強(qiáng)作用與其分布的方向有關(guān)，其工作效率僅為40-

70%的缺點(diǎn)。但FRC的保護(hù)層過厚，抗開裂能力不如SFRC。（3）三鋼砼（Steel

Fiber

Ferro Concrete）在受彎的構(gòu)件中，為了使鋼纖開維混凝土有良好的方向性增強(qiáng)效果，同時(shí)又具有優(yōu)良的抗開裂性能，應(yīng)用短鋼纖維與網(wǎng)狀纖維再復(fù)合構(gòu)成鋼纖維增強(qiáng)鋼絲網(wǎng)混凝土作為鋼筋砼（RC）受拉區(qū)的表層，從而復(fù)合形成三鋼砼（SF.F.RC）。三鋼砼發(fā)展歷程（1）鋼絲網(wǎng)鋼筋砼（FRC）發(fā)源于鋼絲網(wǎng)水泥船，早在70年代就用在四川發(fā)明的箱型拱橋的預(yù)制側(cè)板中，并在全國廣泛推廣；接著在基礎(chǔ)工程的雙壁FC圍堰中和鋼護(hù)筒中FRC也得到運(yùn)用。當(dāng)時(shí)主要功能是作為鋼材的代用品。隨著我國鋼產(chǎn)量的不斷增大FRC而逐漸減少。（2）鋼纖維鋼筋砼（SFRC）80年代早已用在橋梁橋面伸縮縫處，用于抵抗車輛沖擊。例如，1988年廣東江門外海大橋和廣東紫洞大橋的橋面均采用SFRC并一直保持不開裂的優(yōu)良記錄。重慶交通學(xué)院蒙云教授在研究鋼纖維路面基礎(chǔ)上，率先將SFRC用在兩座箱型拱的受拉區(qū)，對防止開裂具有良好的效果。例如：重慶大足珠澳大橋建于1989年，是我國第一座SFRC鋼纖維鋼筋砼輕型拱橋，全橋長81.2m，凈跨60m

,矢跨比1/b，橋面凈空為7十2x1.5m人行道，橋型為懸鏈線雙箱肋拱橋，該橋應(yīng)用SFRC在拱圈的受拉區(qū)部位，如拱頂、3/8L和拱腳截面，這種橋具有輕型、堅(jiān)固、耐磨、抗沖擊等優(yōu)良性能，比同類型鋼筋混凝土箱型拱橋可降低價(jià)格20%

。柳州靜蘭大橋建于1991年，是繼珠溪大橋后建成的全國第二座SFRC輕型拱橋，也是迄今為止建成的全國最大的SFRC多跨連拱橋。主跨為5

x

90m，全長540m，矢跨比1/5，橋面凈空為凈14+2

x

2.0m人行道，橋型為懸鏈線雙箱肋拱橋。該橋應(yīng)用SFRC在拱圈的拱頂、拱腳等受拉易開裂破損的部位。該橋輕型、美觀、結(jié)構(gòu)性能好、工程量省、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。（3）新疆齊勒合仁額爾齊斯河大橋,80年代末建成的懸索橋，其U形槽薄壁箱梁用鋼絲網(wǎng)、鋼纖維砼，這是三鋼砼雛形。（4）1993年重慶交通學(xué)院蒙云教授與湖南省公路設(shè)計(jì)公司上官興總工程師合作，雙方共同組成（鋼纖維（SF），鋼絲網(wǎng)（F），鋼筋砼（RC），三鋼砼科研組。依托交通部八五行業(yè)聯(lián)合科技攻關(guān)課題《洞庭湖區(qū)橋梁建設(shè)新技術(shù)的開發(fā)研究》，在湖南省通過五座中小跨徑薄壁箱梁的實(shí)踐研究，完成了三鋼砼（SF.F.RC）在腹板和搭橋中的工程使用。這些橋共同的特點(diǎn)是預(yù)制組拼形成連續(xù)（板）梁整體結(jié)構(gòu)。三鋼砼主要功能是將腹板的厚度和箱梁間的橫向搭板厚度極大的減薄，節(jié)省砼體現(xiàn)和減輕自重，使性能優(yōu)異的筑形結(jié)構(gòu)能與傳統(tǒng)的T梁進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。工藝上創(chuàng)造了“分條頂推”和“整條橫移”，簡便的新工法，用很少的裝備完成了橋梁，對地方公路有重要的現(xiàn)實(shí)意義。如圖

4-1湖南南華渡橋西岸引橋。橋長5×25＝125，橋?qū)?5m，設(shè)計(jì)荷載汽—20級，掛100，主梁為單箱六室，腹板臥式預(yù)制，立式兩塊6cm厚并列拼裝；頂、底板分A、B兩塊在支架上現(xiàn)澆砼；再張拉HM21-3預(yù)應(yīng)力，在支座處頂板加設(shè)鋼絲網(wǎng)、鋼纖維砼。（6）1995年在貴州省交通廳重點(diǎn)的支持下，遵義烏江大橋橋型方案設(shè)計(jì)中，由上官興總工所提倡的吊拉組合索橋（288m）得到采納，其主梁中推廣了上述三鋼砼PC梁的研究成果。大橋于1997年10月建成通車，它是目前世界上已投入使用的首座預(yù)應(yīng)力鋼纖維鋼絲網(wǎng)、鋼筋砼吊拉組合索橋（簡稱PFC吊拉組合索橋）。全長461.6m，主跨288m，索塔高60m。烏江大橋成功地采用鋼纖維鋼絲網(wǎng)和預(yù)應(yīng)力鋼絲與混凝土復(fù)合而成增強(qiáng)型混凝土新型材料，并在結(jié)構(gòu)上對斜拉橋和懸索橋進(jìn)行揚(yáng)長避短，將兩者的優(yōu)勢加以創(chuàng)造性組合，從而形成了一種嶄新的橋型，為發(fā)展大跨徑橋梁開辟了新的途徑。1998年烏江大橋榮獲貴州省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，如圖4-2。（5）1995年重慶交通學(xué)院路橋新材料設(shè)計(jì)研究所，將湖南省的三鋼砼PC梁經(jīng)驗(yàn)推廣在忠莊鋪四座立交橋工程中取得成功。這些橋的特點(diǎn)是腹板、橫隔梁和搭板臥式預(yù)制，采用SF.F.RC。安裝在底板上后再整體現(xiàn)澆底板（厚度僅

15cm）的SF.F.RC。(厚度15cm)，形成部分預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁。（7）1997年在重慶市科委大力支持下，重慶交通學(xué)院蒙云教授，在總結(jié)五年工程實(shí)踐基礎(chǔ)上，通過室內(nèi)大量試件分析，提出部分預(yù)應(yīng)力三鋼砼連續(xù)梁橋

“容許等效拉應(yīng)力”計(jì)算方法，與湖南公路設(shè)計(jì)公司一同榮獲重慶市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。這個(gè)計(jì)算方法為“三鋼砼”新材料的推廣奠定了理論基礎(chǔ)。圖4-1湖南南華渡橋（1998）圖4-1

貴州烏江大橋（1997）廣西省多座箱形拱橋拱上鋼筋砼簡支板開裂超重車波形鋼-砼組合連續(xù)板加固華東交通大學(xué)，湖南省公路設(shè)計(jì)公司2010年12月 南寧說明：1、原設(shè)計(jì)的鋼筋砼簡支板在P=130t重車作用下，支座附近普遍出現(xiàn)斜裂縫2、主拱圈是年代久遠(yuǎn)的鋼筋砼箱形拱，情況良好能維持使用，但要求行車道空心板加固不能加重，并能夠通行超重車。3、經(jīng)多方加固方案的比較，唯有波形鋼——砼組合板能同時(shí)滿足上述兩點(diǎn)要求圖2超重車虐行是造成拱上簡支板開裂的主要原因。圖中車照是查獲港商水泥廠自帶罐車，荷重（P=130t—150t)是我國當(dāng)前一種違規(guī)車輛，屢禁不止。圖3：超重車輪壓與橋規(guī)值比較。超過1.86-2.78倍，相當(dāng)于設(shè)計(jì)荷載的破壞荷載圖4：用四鋼砼板加固RC橋面板即用波形鋼板（C)做底板，在支座位置澆筑三鋼砼其中鋼纖維（SF)鋼絲網(wǎng)（F）鋼筋砼（RC）合稱“三鋼砼”圖6：四鋼砼橋C.SF.F.RC大樣圖注：需用高頻震動(dòng)器施工（自振頻率150HZ)波形鋼-砼組合行車道系220m頂推系桿拱華東交通大學(xué)，安徽省交通設(shè)計(jì)院2011年6月于合肥圖1:220m主橋橋型布置圖a:波形鋼工梁立體圖c:波形鋼