一种可分区更换正交异性钢桥面板系统及安装更换方法与流程

1.本发明属于桥梁建造技术领域，更具体地，涉及一种可分区更换正交异性钢桥面板系统及更换方法。


背景技术：

2.钢正交异性钢桥面板，是用纵横向相互垂直的加劲肋(或横隔板)连同钢顶板所组成的共同承受荷载的结构。钢正交异性钢桥面板的自重约为钢筋混凝土桥面板或预制预应力混凝土桥面板自重的1/4～1/5，而且其运输架设方便、施工周期短。自上世纪三十年代提出，并于1950年应用该技术建成了kurpfalz桥，该桥是世界第一座将钢正交异性钢桥面板结构作为主梁的组成部分参与共同受力、同时又作为桥面板承受局部交通荷载的钢结构桥梁，其后正交异性钢桥面板在钢结构桥梁工程中得到广泛应用。
3.然而，现有的正交异性钢桥面板的结构复杂，焊缝较多，在加工制造技术有限、交通荷载超载等综合因素下，导致其疲劳问题突出，研究表明疲劳易损部位主要集中在顶板-纵肋焊缝、纵肋-横隔(肋)板焊缝、顶板-纵肋-横隔(肋)板焊缝等焊接细节处；如有的采用u肋与钢顶板焊接，由于焊缝及焊接参与应力的存在，u肋、顶钢板以及连接二者的焊缝易疲劳开裂；还有的将u肋侧面与横隔板焊接，u肋附近的横隔板及u肋与横隔板的焊缝易疲劳开裂；正交异性钢桥面板疲劳开裂后，为保证结构的使用性能和运营质量需进行局部加固，现场加固工作条件要求高、实施较为困难、费用高昂且难以取得较好的加固效果。同时，正交异性钢桥面板加固时会引入新的疲劳缺陷，存在继续疲劳开裂的风险，增加全寿命周期成本。更严重的是，因正交异性钢桥面板局部损坏而导致无法满足桥梁正常使用的情况下，需要拆除重建，不但需要中断交通，且未充分发挥钢梁其余部件的作用，严重阻碍桥梁工程高性能设计和可持续发展。
4.因此，急需一种能够分区拆除、便于整体更换的正交异性钢桥面板。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种可分区更换正交异性钢桥面板及更换方法，通过将传统的桥面板设置成沿横桥向与相邻正交异性钢桥面板和桥面横梁分别可拆卸连接的多个分区正交异性钢桥面板，使得局部疲劳损伤的桥面板能够方便的从桥面横梁上拆除，进而实现正交异性钢桥面板的整体分区更换；能够解决现有技术中正交异性钢桥面板容易发生疲劳损伤，且损伤后不易修复问题。
6.为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种可分区更换正交异性钢桥面板的安装更换方法，包括如下步骤：
7.s1：将多个正交异性钢桥面板的底部与桥面横梁的顶部可拆卸连接固定，将沿横桥相邻的两个正交异性钢桥面板通过拼接连接件连接，完成正交异性钢桥面板与桥面横梁的安装；
8.s2：当检测到某块正交异性钢桥面板存在结构异常时，将该正交异性钢桥面板与
横桥向相邻的正交异性钢桥面板上的拼接连接件拆卸、将该正交异性钢桥面板的底部与桥面横梁的顶部拆卸，并将该正交异性钢桥面板沿垂直于桥面顶板的方向抽出；
9.s3：将作为替换用的新正交异性钢桥面板安装到步骤s2中被拆卸的正交异性钢桥面板所在的位置，并通过拼接连接件与横桥向上相邻的正交异性钢桥面板固定；
10.s4：将新正交异性钢桥面板的底部与桥面横梁的顶部重新固定，完成正交异性钢桥面板的分区更换。
11.本发明的另一个方面提供一种可分区更换正交异性钢桥面板系统，用于实现前述可分区更换正交异性钢桥面板的安装更换方法，包括沿纵桥向平行间隔布置的多个桥面横梁、沿横桥向可拆卸安装于多个桥面横梁上的多个正交异性钢桥面板和沿横桥向可拆卸连接相邻两个所述正交异性钢桥面板的拼接连接件；通过将多个正交异性钢桥面板设置成沿横桥向依次可拆卸连接和与桥面横梁可拆卸连接，使得局部疲劳损伤的桥面板能够方便的拆除，进而实现正交异性钢桥面板的分区更换。
12.进一步地，所述正交异性钢桥面板包括桥面顶板，布置于所述桥面顶板底部的多个u肋板和多个横隔板。
13.进一步地，所述拼接连接件包括第一拼接板和第二拼接板；所述第一拼接板用于连接沿横桥向布置的相邻两个所述桥面顶板；所述第二拼接板用于连接沿横桥向布置的相邻两个横隔板。
14.进一步地，所述横隔板的纵向中心轴线和桥面横梁的纵向中心轴线方向一致；所述u肋板与所述横隔板的纵向中心轴线相垂直。
15.进一步地，所述桥面横梁包括横梁隔板、安装于所述横梁隔板顶部和底部的第一翼缘板以及设置于所述横梁隔板侧面的多个横梁加劲板。
16.进一步地，两个所述第一翼缘板互相平行，且与所述横梁隔板相垂直；
17.多个横梁加劲板平行间隔竖向布置。
18.进一步地，所述横梁加劲板的上下两端分别与所述横梁隔板顶部和底部的第一翼缘板固定。
19.进一步地，所述横隔板底部设有与所述桥面顶板相平行的第二翼缘板。
20.进一步地，所述横隔板的顶部和桥面顶板固定，所述横隔板底部的第二翼缘板和所述桥面横梁顶部的第一翼缘板可拆卸固定。
21.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
22.1.本发明的一种可分区更换正交异性钢桥面板系统及安装更换方法，通过将传统的桥面板设置成沿横桥向与相邻正交异性钢桥面板和桥面横梁分别可拆卸连接的多个分区正交异性钢桥面板，使得局部疲劳损伤的桥面板能够方便的从桥面横梁上拆除，进而实现正交异性钢桥面板的整体分区更换；能够解决现有技术中正交异性钢桥面板容易发生疲劳损伤，且损伤后不易修复问题。
23.2.本发明的一种可分区更换正交异性钢桥面板系统，将正交异性钢桥面板设置成仅依靠拼接板、螺栓和翼缘板作为可拆卸连接部件，而与其他部件均无固定连接，从而能够方便拆除疲劳损伤对应分区的桥面板，实现整体更换；其中，正交异性钢桥面板、拼接连接件、正交异性钢桥面板和桥面横梁上的翼缘板均为可拆卸的结构，能够被制作为标准化组
件，便于生产制造、安装和更换。
24.3.本发明的一种可分区更换正交异性钢桥面板系统及安装更换方法，通过横向拆卸拼接板和翼缘板上的螺栓，方便地取出受损桥面板，在进行场内二次维修时将用于连接的可拆卸螺栓重复使用，能够提高各结构的使用寿命，节省成本。
25.4.本发明的一种可分区更换正交异性钢桥面板系统及安装更换方法，适用于悬索桥的技术，要求成桥阶段的应力水平要小作为前提才可进行更换。
附图说明
26.图1为本发明实施例一种可分区更换正交异性钢桥面板系统的工作状态示意图；
27.图2为本发明实施例一种可分区更换正交异性钢桥面板系统的整体结构示意图；
28.图3为本发明实施例一种可分区更换正交异性钢桥面板系统的拼接连接件的结构示意图(横桥向视角)；
29.图4为本发明实施例一种可分区更换正交异性钢桥面板系统的拼接连接件的结构示意图(纵桥向视角)；
30.图5为本发明实施例一种可分区更换正交异性钢桥面板的安装更换方法的流程示意图。
31.在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-桥面横梁、11-横梁隔板、12-第一翼缘板、13-横梁加劲板、2-正交异性钢桥面板、21-桥面顶板、22-u肋板、23-横隔板、231-第二翼缘板、3-拼接连接件、31-第一拼接板、32-第二拼接板、4-螺栓。
具体实施方式
32.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，当元件被称为“固定于”、“设置于”或“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上；术语“安装”、“相连”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.此外，术语“第一”、“第二”......仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.如图1-图4所示，本发明的一个方面提供一种可分区更换正交异性钢桥面板系统，包括沿纵桥向平行间隔布置的多个桥面横梁1、沿横桥向可拆卸安装于多个桥面横梁1上的
多个正交异性钢桥面板2和沿横桥向可拆卸连接相邻两个所述正交异性钢桥面板2的拼接连接件3；所述正交异性钢桥面板2包括桥面顶板21，布置于所述桥面顶板21底部的多个u肋板22和多个横隔板23；所述横隔板23的纵向中心轴线和桥面横梁1的纵向中心轴线方向一致；所述拼接连接件3包括第一拼接板31和第二拼接板32；所述第一拼接板31用于连接沿横桥向布置的相邻两个所述桥面顶板21；所述第二拼接板32用于连接沿横桥向布置的相邻两个横隔板23；所述第一拼接板31与沿横桥向布置的相邻两个所述桥面顶板21之间通过螺栓4连接；所述第二拼接板32与沿横桥向布置的相邻两个横隔板23之间通过螺栓4连接；本发明通过将传统的桥面板设置成沿横桥向与相邻正交异性钢桥面板和桥面横梁分别可拆卸连接的多个分区正交异性钢桥面板，使得局部疲劳损伤的桥面板能够方便的从桥面横梁上拆除，进而实现正交异性钢桥面板的整体分区更换。
36.进一步地，如图1-图4所示，多个所述u肋板22在所述桥面顶板21底部平行间隔布置；多个所述横隔板23在所述桥面顶板21底部平行间隔竖向布置；所述u肋板22与所述横隔板23的纵向中心轴线相垂直；所述横隔板23的顶部设有与所述u肋板22形态和数量均相配套的u形安装槽；所述u肋板22安装于所述u形安装槽内；所述横隔板23底部设有与所述桥面顶板21相平行的第二翼缘板231，所述第二翼缘板231同于与所述桥面横梁1固定。
37.进一步地，如图1-图4所示，所述桥面横梁1包括横梁隔板11、安装于所述横梁隔板11顶部和底部的第一翼缘板12以及设置于所述横梁隔板11侧面的多个横梁加劲板13；两个所述第一翼缘板12互相平行，且与所述横梁隔板11相垂直；多个横梁加劲板13平行间隔竖向布置；所述横梁加劲板13的上下两端分别与所述横梁隔板11顶部和底部的第一翼缘板12固定。
38.进一步地，如图1-图4所示，所述横隔板23的顶部和桥面顶板21固定，所述横隔板23底部的第二翼缘板231和所述桥面横梁1顶部的第一翼缘板12之间可拆卸固定，如通过螺栓固定。
39.进一步地，如图5所示，本发明的另一个方面提供一种可分区更换正交异性钢桥面板的安装更换方法，适用于悬索桥，成桥阶段的应力水平较小的情况，该方法应用前述分区整体可更换式正交异性钢桥面板系统实现，包括如下步骤：
40.s1：将多个正交异性钢桥面板2的底部与桥面横梁1的顶部可拆卸连接固定，将沿横桥相邻的两个正交异性钢桥面板2通过拼接连接件3连接，完成正交异性钢桥面板2与桥面横梁1的安装；
41.s2：当检测到某块正交异性钢桥面板2存在结构异常时，将该正交异性钢桥面板2与横桥向相邻的正交异性钢桥面板上的拼接连接件3拆卸、将该正交异性钢桥面板2的底部与桥面横梁1的顶部拆卸，并将该正交异性钢桥面板2沿垂直于桥面顶板21的方向抽出；
42.s3：将作为替换用的新正交异性钢桥面板安装到步骤s2中被拆卸的正交异性钢桥面板2所在的位置，并通过拼接连接件3将新正交异性钢桥面板与横桥向上相邻的正交异性钢桥面板固定；
43.s4：将新正交异性钢桥面板的底部与桥面横梁1的顶部重新固定，完成正交异性钢桥面板的分区更换。
44.进一步地，在本发明的实施例中，步骤s1中将多个正交异性钢桥面板2的底部与桥面横梁1的顶部可拆卸连接固定，将沿横桥相邻的两个正交异性钢桥面板2通过拼接连接件
3连接，包括如下步骤：
45.s11：将多个正交异性钢桥面板2沿横桥向依次放置在桥面横梁1上，使得每个横隔板23底部的第二翼缘板231置于各个桥面横梁1顶部相应的第一翼缘板12上，并固定；
46.s12：通过拼接连接件3将相邻两个正交异性钢桥面板2进行固定；具体地，将拼接连接件3的第一拼接板31与相邻两个所述桥面顶板21进行可拆卸连接，将拼接连接件3的第二拼接板32与沿横桥向布置的相邻两个横隔板23进行可拆卸连接，完成正交异性钢桥面板2的安装；此处的可拆卸连接可以是螺栓连接，也可以是其他可拆卸的连接方式。
47.进一步地，在本发明的实施例中，步骤s2中将该正交异性钢桥面板2与横桥向相邻的正交异性钢桥面板上的拼接连接件3拆卸包括将正交异性钢桥面板2的桥面顶板21与其上第一拼接板31之间的螺栓拆卸和将正交异性钢桥面板2的横隔板23与其上第二拼接板32之间的螺栓拆卸；步骤s2中将该正交异性钢桥面板2的底部与桥面横梁1的顶部拆卸包括将正交异性钢桥面板2的横隔板23底部第二翼缘板231与桥面横梁1顶部第一翼缘板12之间的螺栓拆卸。
48.进一步地，在本发明的实施例中，步骤s3中通过拼接连接件3将新正交异性钢桥面板与横桥向上相邻的正交异性钢桥面板固定包括：将拼接连接件3的第一拼接板31与相邻两个所述桥面顶板21进行可拆卸连接，将拼接连接件3的第二拼接板32与沿横桥向布置的相邻两个横隔板23进行可拆卸连接，完成新正交异性钢桥面板的安装。
49.进一步地，在本发明的实施例中，步骤s4中将新正交异性钢桥面板的底部与桥面横梁1的顶部重新固定包括：将新正交异性钢桥面板的横隔板底部的第二翼缘板231与桥面横梁1顶部第一翼缘板12固定。
50.本发明提供的一种可分区更换正交异性钢桥面板系统及安装更换方法，通过将传统的桥面板设置成沿横桥向与相邻正交异性钢桥面板和桥面横梁分别可拆卸连接的多个分区正交异性钢桥面板，使得局部疲劳损伤的桥面板能够方便的从桥面横梁上拆除，进而实现正交异性钢桥面板的整体分区更换；能够解决现有技术中正交异性钢桥面板容易发生疲劳损伤，且损伤后不易修复问题。
51.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种可分区更换正交异性钢桥面板的安装更换方法，其特征在于：包括如下步骤：s1：将多个正交异性钢桥面板(2)的底部与桥面横梁(1)的顶部可拆卸连接固定，将沿横桥相邻的两个正交异性钢桥面板(2)通过拼接连接件(3)连接，完成正交异性钢桥面板(2)与桥面横梁(1)的安装；s2：当检测到某块正交异性钢桥面板(2)存在结构异常时，将该正交异性钢桥面板(2)与横桥向相邻的正交异性钢桥面板上的拼接连接件(3)拆卸、将该正交异性钢桥面板(2)的底部与桥面横梁(1)的顶部拆卸，并将该正交异性钢桥面板(2)沿垂直于桥面顶板(21)的方向抽出；s3：将作为替换用的新正交异性钢桥面板安装到步骤s2中被拆卸的正交异性钢桥面板(2)所在的位置，并通过拼接连接件(3)与横桥向上相邻的正交异性钢桥面板固定；s4：将新正交异性钢桥面板的底部与桥面横梁(1)的顶部重新固定，完成正交异性钢桥面板的分区更换。2.一种可分区更换正交异性钢桥面板系统，其特征在于，用于实现如权利要求1所述的可分区更换正交异性钢桥面板的安装更换方法，包括沿纵桥向平行间隔布置的多个桥面横梁(1)、沿横桥向可拆卸安装于多个桥面横梁(1)上的多个正交异性钢桥面板(2)和沿横桥向可拆卸连接相邻两个所述正交异性钢桥面板(2)的拼接连接件(3)；通过将多个正交异性钢桥面板设置成沿横桥向依次可拆卸连接和与桥面横梁可拆卸连接，使得局部疲劳损伤的桥面板能够方便的拆除，进而实现正交异性钢桥面板的分区更换。3.根据权利要求2所述的一种可分区更换正交异性钢桥面板系统，其特征在于，所述正交异性钢桥面板(2)包括桥面顶板(21)，布置于所述桥面顶板(21)底部的多个u肋板(22)和多个横隔板(23)。4.根据权利要求3所述的一种可分区更换正交异性钢桥面板系统，其特征在于，所述拼接连接件(3)包括第一拼接板(31)和第二拼接板(32)；所述第一拼接板(31)用于连接沿横桥向布置的相邻两个所述桥面顶板(21)；所述第二拼接板(32)用于连接沿横桥向布置的相邻两个横隔板(23)。5.根据权利要求4所述的一种可分区更换正交异性钢桥面板系统，其特征在于，所述横隔板(23)的纵向中心轴线和桥面横梁(1)的纵向中心轴线方向一致；所述u肋板(22)与所述横隔板(23)的纵向中心轴线相垂直。6.根据权利要求5所述的一种可分区更换正交异性钢桥面板系统，其特征在于：所述桥面横梁(1)包括横梁隔板(11)、安装于所述横梁隔板(11)顶部和底部的第一翼缘板(12)以及设置于所述横梁隔板(11)侧面的多个横梁加劲板(13)。7.根据权利要求6所述的一种可分区更换正交异性钢桥面板系统，其特征在于：两个所述第一翼缘板(12)互相平行，且与所述横梁隔板(11)相垂直；多个横梁加劲板(13)平行间隔竖向布置。8.根据权利要求7所述的一种可分区更换正交异性钢桥面板系统，其特征在于：所述横梁加劲板(13)的上下两端分别与所述横梁隔板(11)顶部和底部的第一翼缘板(12)固定。9.根据权利要求8所述的一种可分区更换正交异性钢桥面板系统，其特征在于：所述横隔板(23)底部设有与所述桥面顶板(21)相平行的第二翼缘板(231)。10.根据权利要求9所述的一种可分区更换正交异性钢桥面板系统，其特征在于：所述
横隔板(23)的顶部和桥面顶板(21)固定，所述横隔板(23)底部的第二翼缘板(231)和所述桥面横梁(1)顶部的第一翼缘板(12)可拆卸固定。

技术总结
本发明公开了一种可分区更换正交异性钢桥面板系统及安装更换方法，方法包括将多个正交异性钢桥面板的底部与桥面横梁的顶部可拆卸连接固定，将沿横桥相邻的两个正交异性钢桥面板通过拼接连接件连接；当检测到某块正交异性钢桥面板存在结构异常时，将该正交异性钢桥面板与横桥向相邻的正交异性钢桥面板上的拼接连接件拆卸、将该正交异性钢桥面板的底部与桥面横梁的顶部拆卸，并将其沿垂直于桥面顶板的方向抽出；将新正交异性钢桥面板安装到被拆卸的正交异性钢桥面板所在的位置，并通过拼接连接件与横桥向上相邻的正交异性钢桥面板固定；将新正交异性钢桥面板的底部与桥面横梁的顶部重新固定，实现正交异性钢桥面板的分区更换。换。换。


技术研发人员：崔冰 徐军 陈伟乐 代希华 李剑 张太科 柴振超 朱尧于 赵磊 吴玲正 郭亚唯 郭峰超 何元涛 李毅 郑晓东
受保护的技术使用者：广东湾区交通建设投资有限公司 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司 广东省公路建设有限公司湾区特大桥养护技术中心
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/7/25