單層frp-混凝土組合橋面板的施工方法
【技術領域】
[0001] 本發明專利涉及土木工程技術領域，尤其涉及一種單層FRP-混凝土組合橋面板 的施工方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，除冰鹽的使用使得傳統的鋼筋混凝土橋面板的耐久性問題越來越突出。 由于FRP材料具有耐腐蝕、抗疲勞的特點，為了提高橋面板的耐久性，采用FRP板與混凝土 組合而成的組合橋面板成為了一種可能的選擇。FRP-混凝土組合橋面板可以充分FRP材料 在耐久性方面的優點來提高橋面板的耐久性。目前，國內外已研制出多種FRP-混凝土組合 橋面板，截面形式大多是底層為FRP板，上設混凝土作為橋面板。主要區別在于底層FRP板 及FRP腹板的形式及形狀不同。
[0003] FRP-混凝土組合橋面板使用混凝土與FRP共同承擔荷載，相對于全FRP板而言擁 有更高的剛度，更低的造價。此外，FRP板同時可以作為組合橋面板施工時的模板，方便了施 工。目前，FRP-混凝土組合橋面板通常采用一次澆筑混凝土的施工方式。雖然這種施工方 式可以加快施工速度，但也增加了 FRP模板獨自承擔的施工荷載，增加了 FRP的材料用量， 且FRP板的材料強度難以有效發揮。特別是橋面板的跨徑較大時，為保證FRP板施工中的 剛度及穩定性的要求，FRP的材料用量大，也往往不能充分發揮作用。從而增加了 FRP-混 凝土組合橋面板的總體造價。
[0004] 經檢索，中國專利文獻CN 103321123 A公開了一種公路路面結構，其路面中層設 置于路面下層的上方，路面上層設置于路面中層的上方，路面下層的頂部表面設置有FRP 柵格網，FRP柵格網與路面下層頂部表面形成的上表面設置有FRP防水層。FRP防水層可以 避免積水滲透至路基引起不均勻沉降和軟化設置FRP柵格網可提高路面整體性和強度， 可保證路面的平整性。
【發明內容】
[0005] 發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種降低FRP材料用量， 增加 FRP板施工中穩定性和剛度的單層FRP-混凝土組合橋面板的施工方法。
[0006] 技術方案：為解決上述技術問題，本發明所涉及的單層FRP-混凝土組合橋面板， 包括FRP板底板和澆筑于其上方的混凝土，所述混凝土包括上下兩層，兩層混凝土的連接 界面上連接有鋼筋。
[0007] 本發明同時提出上述單層FRP-混凝土組合橋面板的施工方法，包括以下步驟： 第一步：在橋梁主梁上架設單層FRP板； 第二步：進行FRP板與混凝土連接的界面處置； 第三步：在單層FRP板上澆筑第一層混凝土，澆筑至設計厚度的50%，并不允許超過 55% ； 第四步：第一層混凝土凝固達到設計強度的85%之后，對其進行表面處理； 第五步：在第一層混凝土上澆筑第二層混凝土至橋面板設計厚度。
[0008] 作為優選，所述第一步中的FRP板連續穿過主梁或簡支于主梁之上。
[0009] 作為優選，所述第二步中的界面處置是在FRP板表面涂抹環氧樹脂或者在FRP板 預留孔道中穿筋。
[0010] 作為優選，所述第三步中澆筑的第一層混凝土中摻有早強劑。
[0011] 作為優選，所述第四步中的表面處理方式為表面涂緩凝劑處理，或鑿毛處理并埋 置堅向連接鋼筋。
[0012] 有益效果：本發明通過采用兩次澆筑混凝土的方式進行施工。FRP板具有輕質高 強的特點，但其也存在彈性模量底的劣勢。為了滿足施工中的剛度要求，往往需要配置遠高 于其強度要求的材料用量。而使用兩次澆筑混凝土的施工方法，第一次澆筑的混凝土重量 由單層FRP模板承擔，當第一層澆筑的混凝土達到設計強度的85%之后澆筑第二次混凝土。 此時FRP模板只需獨立承擔第一次澆筑的混凝土重量，而第二次澆筑的混凝土重量由第一 次澆筑的混凝土及FRP模板組合成的FRP-混凝土組合板共同承擔。因而可以降低FRP板作 為施工模板時變形限制對其材料用量的需求，從而降低組合板在整個施工過程中的變形。
[0013] 此外，FRP板分兩次承擔混凝土荷載，由于第一次澆筑的混凝土重量低于一次澆筑 的混凝土重量，因而在澆筑第一層混凝土時，FRP板有高于一次澆筑混凝土時的穩定系數。 在澆筑第二層混凝土時，由于第一層混凝土降低了 FRP肋板的高度，從而增加了 FRP板在承 擔第二層混凝土荷載時的穩定系數。總之，分層澆筑降低了單層FRP板承擔一次混凝土的 荷載，減小彎曲變形，增加了 FRP板在施工中的穩定性。
[0014] 總體上說，采用本施工方法降低了 FRP-混凝土組合板在施工荷載下的變形，并且 增加了 FRP板在施工過程中的穩定性，因而可以降低施工荷載對FRP材料用量的要求，達到 降低FRP-混凝土組合橋面板造價的目的。
[0015] 除了上面所述的本發明解決的技術問題、構成技術方案的技術特征以及由這些技 術方案的技術特征所帶來的優點外，本發明的單層FRP-混凝土組合橋面板的施工方法所 能解決的其他技術問題、技術方案中包含的其他技術特征以及這些技術特征帶來的優點， 將結合附圖做出進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發明實施例中單層FRP-混凝土組合橋面板的剖面圖； 圖2是組合板縱橋向的結構示意圖； 圖3是圖1中FRP模板的橫截面示意圖； 圖4是橋面板整體與橋體鋼梁結合的結構示意圖； 圖中：FRP板1、第一層混凝土 2、第一層混凝土與第二層混凝土界面3、連接鋼筋4、混 凝土 5、環氧樹脂膠6、第二層混凝土 7、鋼梁8、FRP板底板9、FRP板肋板10。
【具體實施方式】
[0017] 實施例： 本實施例的單層FRP-混凝土組合橋面板如圖1和圖2所示，包括FRP板1，其上方澆筑 有混凝土 5,混凝土 5包括依次澆筑的有第一層混凝土 2和第二層混凝土 7,兩者之間具有 第一層混凝土與第二層混凝土界面3,界面上間隔地穿設有連接鋼筋4。
[0018] 如圖3所示，FRP板包括FRP板底板9和FRP板肋板10，其中FRP板肋板10的截 面呈T字形，在其表面涂覆有環氧樹脂膠。
[0019] 如圖4所示，所述FRP板1與其上方澆筑的混凝土 5共同形成單層FRP-混凝土組 合橋面板，該組合板架設于鋼梁8上。
[0020] 圖1中FRP板底板厚度為10mm，肋板高度80mm，肋板厚度6mm，肋板翼緣寬度為 40mm,肋板翼緣厚度為6mm。組合板的板寬為900mm，板厚為200mm。連接鋼筋間距為板的 橫截面方向450mm，縱截面方向200mm，鋼筋使用直徑為12mm的HRB335鋼筋。橋面板的跨 徑為 1800mm。
[0021] 施工時，通過以下步驟成型本實施例的單層FRP-混凝土組合橋面板： A.在橋梁主梁上架設單層FRP模板，其中FRP模板可以是連續穿過主梁或者簡支于主 梁之上的。
[0022] B.在FRP表面涂抹環氧樹脂或者在FRP板預留孔道中穿筋，進行FRP與混凝土連 接的界面處置。涂膠或者穿筋可根據設計的要求進行。
[0023] C.在單層FRP模板上澆筑第一層混凝土，澆筑至設計厚度的一半，并且不超過設 計厚度的55%。為了使第一層混凝土盡快達到設計強度，可以摻加早強劑。
[0024] D.第一層混凝土凝固達到設計強度的85%之后，可對第一層混凝土表面涂以緩凝 劑，或進行鑿毛以及埋置堅向連接鋼筋處理。
[0025] E.在第一層混凝土上澆筑第二層混凝土至橋面板設計厚度。
[0026] 為了簡化計算，假設FRP板1架設于鉸支座上。
[0027] 對本例中的組合板進行一次澆筑混凝土和兩次澆筑混凝土的計算對比分析。FRP 板的彈性模量為4. 28 X IO4MPa,混凝土為C50混凝土，彈性模量為3. 45 X IO4MPa,抗拉強度 為2.65MPa。計算模型中所采用的荷載為《公路橋涵施工設計規范》（JTG TF50-2011)中所 規定的模板計算荷載。兩次澆筑中，第二次澆筑混凝土時在第一次澆筑的混凝土底緣所產 的拉應力為I. 9MPa，混凝土未開裂。
[0028] 對組合板分別對采用一次澆筑混凝土和兩次澆筑混凝土時FRP板的變形和穩定 性進行計算，結果如下表所示。
[0029] 表1變形計算
【主權項】
1. 一種單層FRP-混凝土組合橋面板的施工方法，其特征在于包括以下步驟： 第一步：在橋梁主梁上架設單層FRP板； 第二步：進行FRP板與混凝土連接的界面處置； 第三步：在單層FRP板上澆筑第一層混凝土，澆筑至設計厚度的50%，并不允許超過 55% ； 第四步：第一層混凝土凝固達到設計強度的85%之后，對其進行表面處理； 第五步：在第一層混凝土上澆筑第二層混凝土至橋面板設計厚度。
2. 根據權利要求1所述的單層FRP-混凝土組合橋面板的施工方法，其特征在于：所述 第一步中的FRP板連續穿過主梁或簡支于主梁之上。
3. 根據權利要求1所述的單層FRP-混凝土組合橋面板的施工方法，其特征在于：所述 第二步中的界面處置是在FRP板表面涂抹環氧樹脂或者在FRP板預留孔道中穿筋。
4. 根據權利要求1所述的單層FRP-混凝土組合橋面板的施工方法，其特征在于：所述 第三步中澆筑的第一層混凝土中摻有早強劑。
5. 根據權利要求1所述的單層FRP-混凝土組合橋面板的施工方法，其特征在于：所述 第四步中的表面處理方式為表面涂緩凝劑處理，或鑿毛處理并埋置堅向連接鋼筋。
【專利摘要】本發明公開了一種單層FRP-混凝土組合橋面板的施工方法，包括架設FRP板、在FRP板上進行與混凝土連接的界面處理、澆筑第一層混凝土、對第一次澆筑的混凝土進行表面處理以及澆筑第二層混凝土至設計厚度等步驟。本發明可以有效減小施工中橋面板的豎向變形，增強了施工中FRP板的穩定性，可以節省FRP材料，降低FRP-混凝土組合橋面板造價。
【IPC分類】E01D101-40, E01D21-00, E01D101-28, E01D19-12
【公開號】CN104674658
【申請號】CN201510013581
【發明人】黃僑, 佟兆杰, 張海龍
【申請人】東南大學
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月12日