Research on Design and Construction Technology of Small-Span Prefabricated Composite Girder Bridges with Epoxy Mortar Connections
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摘要: 针对量大面广的中小跨径空心板桥在危桥改造中面临的梁高受限、工期紧迫及交通影响大等难题,依托某13 m跨径实桥换板工程,提出了一种基于环氧砂浆连接的全预制装配式钢-混凝土组合梁快速替换技术。该结构体系采用“工字钢梁+环氧砂浆垫层+预制混凝土桥面板”的组合形式,以环氧砂浆湿接缝替代传统混凝土后浇带,实现了对原桥空心板的等高度替换。通过精细化有限元分析、室内试验与现场工程验证,对该桥型的力学性能与施工工艺进行了系统研究。结果表明:该组合梁极限承载力达到运营荷载的4.8倍,表现出显著的“钢梁先屈服、混凝土后压溃”的延性破坏特征;采用该技术可实现上部结构24 h内快速安装;尽管直接材料成本较空心板提高约20%,但得益于工期缩短带来的社会成本节约及对原下部结构的充分利用,其综合造价优势显著,为中小跨径(10~16 m)空心板梁危桥快速化改造提供了解决方案。
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关键词:
- 装配式钢-混凝土组合梁桥 /
- 中小跨径 /
- 快速替换 /
- 工字钢梁 /
- 有限元
Abstract: Addressing the challenges of height constraints, tight construction schedules, and significant traffic disruption encountered during the reconstruction of widely used small-to-medium span hollow slab bridges, this study proposes a rapid replacement technology for fully prefabricated steel-concrete composite girders based on epoxy mortar connections. In a 13 m span slab replacement project, the structural system adopted an “I-shaped steel girder + epoxy mortar bedding + prefabricated concrete deck panel” configuration. By replacing traditional cast-in-place concrete joints with epoxy mortar wet joints, an equal-height replacement of the original hollow slabs was achieved. The mechanical properties and construction processes of this bridge type were systematically investigated through refined finite element analysis, laboratory tests, and on-site engineering verification. The results indicated that the ultimate bearing capacity of the composite girder reached 4.8 times the service load, exhibiting a distinct ductile failure characteristic where the “steel girder yields before concrete crushing occurs”. Implementation of this technology allowed rapid installation of the superstructure within 24 hours. Although the direct material cost was approximately 20% higher than that of hollow slabs, the technology presented a significant advantage in total integrated cost due to reduced social costs from shortened construction periods and the full utilization of existing substructures. This study provides a feasible solution for the rapid renovation of small-to-medium span (10~16 m) hollow slab bridges. -
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