四鋼砼組合板試驗與施工

四鋼砼組合板試驗與施工圖1、華東交通大學結構模型試驗圖2、淮河鐵路桁架橋設計圖圖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、華東交通大學結構模型試驗第一塊板破壞試驗結構負責人：徐海燕教授方案提出人：上官興教授實驗工作負責人：嚴云第二塊破壞實驗第三塊破壞實驗圖2、淮河鐵路桁架橋設計圖圖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鋼筋網⑤波形鋼板上焊好栓釘⑥在栓釘上鋪設橋面鋼筋網圖3-3：四鋼砼橋面板波形鋼（S）、鋼纖維（SF)、鋼絲網（S）和鋼筋砼（RC）⑦鋪面層鋼筋、鋼絲網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高頻振動器圖3-5：現場試驗圖3-6：現場試驗過程三鋼混凝土連續(xù)板三鋼混凝土結構“三鋼砼”結構名稱來由

現代混凝土橋梁向大跨度發(fā)展，提出“輕質、高強、長效”的目標己成為當前熱門的話題。提高構件混凝土強度(標號)，并施加預應力無疑是減少結構截面和降低自重的重要途徑。但為了橋梁能實現應用超靜定結構塑性設計的合理性，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，光靠上述方法是遠遠不夠的，這就導致新穎高強復合材料一鋼纖維增強鋼絲網混凝土(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（鋼絲網），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水泥的國際學術會議。從1976年開始，在泰國成立了IFIC國際鋼絲網水泥信息中心，長期從事國際性的鋼絲網水泥的開發(fā)和信息交換，IFPC與SO個國家建議了信息聯(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術會議，并于1991年10月在大連成立了中國木工程學會纖維混凝土專業(yè)委員會，從而把我國纖維混凝土的應用推向一個新高潮。以當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。鋼纖維亂向增強混凝土(SFRC)是一種以水泥為基體的高強的復合材料，鋼纖維在混凝土中的摻量在1.5%～2%時，SFRC與普通混凝土相比較其韌性達10-20倍，延性在2倍以上，抗裂指標為7倍。鋼纖維增強的鋼筋混凝土構件在彎曲破壞時，具有充分變形的能力，呈類似于鋼結構的塑性變形性能，是一種建造橋梁的好材料。（2）鋼絲網混凝土(Ferro

Concrete)是一種網狀纖維增強的細粒砼。它的特點是在X.Y兩個方向工作，有效率達到100%，這樣客服了鋼纖維的增強作用與其分布的方向有關，其工作效率僅為40-

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

Fiber

Ferro Concrete）在受彎的構件中，為了使鋼纖開維混凝土有良好的方向性增強效果，同時又具有優(yōu)良的抗開裂性能，應用短鋼纖維與網狀纖維再復合構成鋼纖維增強鋼絲網混凝土作為鋼筋砼（RC）受拉區(qū)的表層，從而復合形成三鋼砼（SF.F.RC）。三鋼砼發(fā)展歷程（1）鋼絲網鋼筋砼（FRC）發(fā)源于鋼絲網水泥船，早在70年代就用在四川發(fā)明的箱型拱橋的預制側板中，并在全國廣泛推廣；接著在基礎工程的雙壁FC圍堰中和鋼護筒中FRC也得到運用。當時主要功能是作為鋼材的代用品。隨著我國鋼產量的不斷增大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。重慶交通學院蒙云教授在研究鋼纖維路面基礎上，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、結構性能好、工程量省、技術經濟效益顯著。（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、鋼纖維砼，這是三鋼砼雛形。（4）1993年重慶交通學院蒙云教授與湖南省公路設計公司上官興總工程師合作，雙方共同組成（鋼纖維（SF），鋼絲網（F），鋼筋砼（RC），三鋼砼科研組。依托交通部八五行業(yè)聯(lián)合科技攻關課題《洞庭湖區(qū)橋梁建設新技術的開發(fā)研究》，在湖南省通過五座中小跨徑薄壁箱梁的實踐研究，完成了三鋼砼（SF.F.RC）在腹板和搭橋中的工程使用。這些橋共同的特點是預制組拼形成連續(xù)（板）梁整體結構。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)省砼體現和減輕自重，使性能優(yōu)異的筑形結構能與傳統(tǒng)的T梁進行經濟比較。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實意義。如圖

4-1湖南南華渡橋西岸引橋。橋長5×25＝125，橋寬15m，設計荷載汽—20級，掛100，主梁為單箱六室，腹板臥式預制，立式兩塊6cm厚并列拼裝；頂、底板分A、B兩塊在支架上現澆砼；再張拉HM21-3預應力，在支座處頂板加設鋼絲網、鋼纖維砼。（6）1995年在貴州省交通廳重點的支持下，遵義烏江大橋橋型方案設計中，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應力鋼纖維鋼絲網、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和預應力鋼絲與混凝土復合而成增強型混凝土新型材料，并在結構上對斜拉橋和懸索橋進行揚長避短，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步一等獎，如圖4-2。（5）1995年重慶交通學院路橋新材料設計研究所，將湖南省的三鋼砼PC梁經驗推廣在忠莊鋪四座立交橋工程中取得成功。這些橋的特點是腹板、橫隔梁和搭板臥式預制，采用SF.F.RC。安裝在底板上后再整體現澆底板（厚度僅

15cm）的SF.F.RC。(厚度15cm)，形成部分預應力砼連續(xù)梁。（7）1997年在重慶市科委大力支持下，重慶交通學院蒙云教授，在總結五年工程實踐基礎上，通過室內大量試件分析，提出部分預應力三鋼砼連續(xù)梁橋

“容許等效拉應力”計算方法，與湖南公路設計公司一同榮獲重慶市科技進步二等獎。這個計算方法為“三鋼砼”新材料的推廣奠定了理論基礎。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，湖南省公路設計公司2010年12月 南寧說明：1、原設計的鋼筋砼簡支板在P=130t重車作用下，支座附近普遍出現斜裂縫2、主拱圈是年代久遠的鋼筋砼箱形拱，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、經多方加固方案的比較，唯有波形鋼——砼組合板能同時滿足上述兩點要求圖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，相當于設計荷載的破壞荷載圖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（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，安徽省交通設計院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