四钢砼组合板试验与施工

四钢砼组合板试验与施工图1、华东交通大学结构模型试验图2、淮河铁路桁架桥设计图图3、淮河铁路桁架桥上层桥面施工图4、三钢砼连续板示例图1、华东交通大学结构模型试验第一块板破坏试验结构负责人：徐海燕教授方案提出人：上官兴教授实验工作负责人：严云第二块破坏实验第三块破坏实验图2、淮河铁路桁架桥设计图图3-1：原钢筋砼桥面板桁架梁上弦横梁纵向间距8m，小纵梁横向间距1.9m，其上钢筋混凝土桥面版厚0.30m。①混凝土桥面板切割②用户门吊起运③拆除混凝土桥面板后的钢纵梁④在钢纵梁上横置波形钢板图3-2：波形钢底板再在其上铺设钢筋网⑤波形钢板上焊好栓钉⑥在栓钉上铺设桥面钢筋网图3-3：四钢砼桥面板波形钢（S）、钢纤维（SF)、钢丝网（S）和钢筋砼（RC）⑦铺面层钢筋、钢丝网⑧浇筑钢纤维砼⑨已硬化的半幅四钢砼桥面板图3-4：120-180

HZ高频振动器图3-5：现场试验图3-6：现场试验过程三钢混凝土连续板三钢混凝土结构“三钢砼”结构名称来由

现代混凝土桥梁向大跨度发展，提出“轻质、高强、长效”的目标己成为当前热门的话题。提高构件混凝土强度(标号)，并施加预应力无疑是减少结构截面和降低自重的重要途径。但为了桥梁能实现应用超静定结构塑性设计的合理性，必须提高混凝土的抗开裂及抗震性能，使混凝土桥梁具有优良的延性和韧性，光靠上述方法是远远不够的，这就导致新颖高强复合材料一钢纤维增强钢丝网混凝土(SF.F.RC)的诞生。由于它含有三种钢成份，故可用“三钢砼”总称[37]。其中SF（钢纤维），F（钢丝网），R(钢筋)C（混凝土）。三种材料的组合中的作用和形成如下：（1）纤维混凝土（Fiber Concrete）是近代混凝土发展的标志，1973年在握太华、1976年在伦敦、1986年在英国谢菲尔德，先后召开三次纤维水泥及纤维混凝土的国际会议。1981年在意大利贝加摩、1985年在泰国曼谷、1988年在印度新德里、1991年在古巴哈瓦那、己召开了四届钢丝网水泥的国际学术会议。从1976年开始，在泰国成立了IFIC国际钢丝网水泥信息中心，长期从事国际性的钢丝网水泥的开发和信息交换，IFPC与SO个国家建议了信息联系。我国1986年在大连、1988年在哈尔滨、1990年在武汉、1992年在南海、1994年在广州、1996年在重庆、1998年在江西井冈山，先后召开了七届全国纤维水泥制品与纤维混凝土学术会议，并于1991年10月在大连成立了中国木工程学会纤维混凝土专业委员会，从而把我国纤维混凝土的应用推向一个新高潮。以当代三次改性混凝土而言，纤维混凝土(Fiber

ReinforcedConcrete),聚合物混凝土(Polymer Concrete)和套箍混凝土(ConfinedConcrete)的发展相比较，纤维混凝土发展得比较迅速，其中尤以钢纤维（Steel

Fiber）最为突出。钢纤维钢筋砼（SFRC）力学性能稳定，能在土木工程中发挥其优越性，钢纤维混凝土用于桥梁上已越来越受到人们重.视。钢纤维乱向增强混凝土(SFRC)是一种以水泥为基体的高强的复合材料，钢纤维在混凝土中的掺量在1.5%～2%时，SFRC与普通混凝土相比较其韧性达10-20倍，延性在2倍以上，抗裂指标为7倍。钢纤维增强的钢筋混凝土构件在弯曲破坏时，具有充分变形的能力，呈类似于钢结构的塑性变形性能，是一种建造桥梁的好材料。（2）钢丝网混凝土(Ferro

Concrete)是一种网状纤维增强的细粒砼。它的特点是在X.Y两个方向工作，有效率达到100%，这样客服了钢纤维的增强作用与其分布的方向有关，其工作效率仅为40-

70%的缺点。但FRC的保护层过厚，抗开裂能力不如SFRC。（3）三钢砼（Steel

Fiber

Ferro Concrete）在受弯的构件中，为了使钢纤开维混凝土有良好的方向性增强效果，同时又具有优良的抗开裂性能，应用短钢纤维与网状纤维再复合构成钢纤维增强钢丝网混凝土作为钢筋砼（RC）受拉区的表层，从而复合形成三钢砼（SF.F.RC）。三钢砼发展历程（1）钢丝网钢筋砼（FRC）发源于钢丝网水泥船，早在70年代就用在四川发明的箱型拱桥的预制侧板中，并在全国广泛推广；接着在基础工程的双壁FC围堰中和钢护筒中FRC也得到运用。当时主要功能是作为钢材的代用品。随着我国钢产量的不断增大FRC而逐渐减少。（2）钢纤维钢筋砼（SFRC）80年代早已用在桥梁桥面伸缩缝处，用于抵抗车辆冲击。例如，1988年广东江门外海大桥和广东紫洞大桥的桥面均采用SFRC并一直保持不开裂的优良记录。重庆交通学院蒙云教授在研究钢纤维路面基础上，率先将SFRC用在两座箱型拱的受拉区，对防止开裂具有良好的效果。例如：重庆大足珠澳大桥建于1989年，是我国第一座SFRC钢纤维钢筋砼轻型拱桥，全桥长81.2m，净跨60m

,矢跨比1/b，桥面净空为7十2x1.5m人行道，桥型为悬链线双箱肋拱桥，该桥应用SFRC在拱圈的受拉区部位，如拱顶、3/8L和拱脚截面，这种桥具有轻型、坚固、耐磨、抗冲击等优良性能，比同类型钢筋混凝土箱型拱桥可降低价格20%

。柳州静兰大桥建于1991年，是继珠溪大桥后建成的全国第二座SFRC轻型拱桥，也是迄今为止建成的全国最大的SFRC多跨连拱桥。主跨为5

x

90m，全长540m，矢跨比1/5，桥面净空为净14+2

x

2.0m人行道，桥型为悬链线双箱肋拱桥。该桥应用SFRC在拱圈的拱顶、拱脚等受拉易开裂破损的部位。该桥轻型、美观、结构性能好、工程量省、技术经济效益显著。（3）新疆齐勒合仁额尔齐斯河大桥,80年代末建成的悬索桥，其U形槽薄壁箱梁用钢丝网、钢纤维砼，这是三钢砼雏形。（4）1993年重庆交通学院蒙云教授与湖南省公路设计公司上官兴总工程师合作，双方共同组成（钢纤维（SF），钢丝网（F），钢筋砼（RC），三钢砼科研组。依托交通部八五行业联合科技攻关课题《洞庭湖区桥梁建设新技术的开发研究》，在湖南省通过五座中小跨径薄壁箱梁的实践研究，完成了三钢砼（SF.F.RC）在腹板和搭桥中的工程使用。这些桥共同的特点是预制组拼形成连续（板）梁整体结构。三钢砼主要功能是将腹板的厚度和箱梁间的横向搭板厚度极大的减薄，节省砼体现和减轻自重，使性能优异的筑形结构能与传统的T梁进行经济比较。工艺上创造了“分条顶推”和“整条横移”，简便的新工法，用很少的装备完成了桥梁，对地方公路有重要的现实意义。如图

4-1湖南南华渡桥西岸引桥。桥长5×25＝125，桥宽15m，设计荷载汽—20级，挂100，主梁为单箱六室，腹板卧式预制，立式两块6cm厚并列拼装；顶、底板分A、B两块在支架上现浇砼；再张拉HM21-3预应力，在支座处顶板加设钢丝网、钢纤维砼。（6）1995年在贵州省交通厅重点的支持下，遵义乌江大桥桥型方案设计中，由上官兴总工所提倡的吊拉组合索桥（288m）得到采纳，其主梁中推广了上述三钢砼PC梁的研究成果。大桥于1997年10月建成通车，它是目前世界上已投入使用的首座预应力钢纤维钢丝网、钢筋砼吊拉组合索桥（简称PFC吊拉组合索桥）。全长461.6m，主跨288m，索塔高60m。乌江大桥成功地采用钢纤维钢丝网和预应力钢丝与混凝土复合而成增强型混凝土新型材料，并在结构上对斜拉桥和悬索桥进行扬长避短，将两者的优势加以创造性组合，从而形成了一种崭新的桥型，为发展大跨径桥梁开辟了新的途径。1998年乌江大桥荣获贵州省科技进步一等奖，如图4-2。（5）1995年重庆交通学院路桥新材料设计研究所，将湖南省的三钢砼PC梁经验推广在忠庄铺四座立交桥工程中取得成功。这些桥的特点是腹板、横隔梁和搭板卧式预制，采用SF.F.RC。安装在底板上后再整体现浇底板（厚度仅

15cm）的SF.F.RC。(厚度15cm)，形成部分预应力砼连续梁。（7）1997年在重庆市科委大力支持下，重庆交通学院蒙云教授，在总结五年工程实践基础上，通过室内大量试件分析，提出部分预应力三钢砼连续梁桥

“容许等效拉应力”计算方法，与湖南公路设计公司一同荣获重庆市科技进步二等奖。这个计算方法为“三钢砼”新材料的推广奠定了理论基础。图4-1湖南南华渡桥（1998）图4-1

贵州乌江大桥（1997）广西省多座箱形拱桥拱上钢筋砼简支板开裂超重车波形钢-砼组合连续板加固华东交通大学，湖南省公路设计公司2010年12月 南宁说明：1、原设计的钢筋砼简支板在P=130t重车作用下，支座附近普遍出现斜裂缝2、主拱圈是年代久远的钢筋砼箱形拱，情况良好能维持使用，但要求行车道空心板加固不能加重，并能够通行超重车。3、经多方加固方案的比较，唯有波形钢——砼组合板能同时满足上述两点要求图2超重车虐行是造成拱上简支板开裂的主要原因。图中车照是查获港商水泥厂自带罐车，荷重（P=130t—150t)是我国当前一种违规车辆，屡禁不止。图3：超重车轮压与桥规值比较。超过1.86-2.78倍，相当于设计荷载的破坏荷载图4：用四钢砼板加固RC桥面板即用波形钢板（C)做底板，在支座位置浇筑三钢砼其中钢纤维（SF)钢丝网（F）钢筋砼（RC）合称“三钢砼”图6：四钢砼桥C.SF.F.RC大样图注：需用高频震动器施工（自振频率150HZ)波形钢-砼组合行车道系220m顶推系杆拱华东交通大学，安徽省交通设计院2011年6月于合肥图1:220m主桥桥型布置图a:波形钢工梁立体图c:波形钢