CN104674658A - 单层frp-混凝土组合桥面板的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单层FRP-混凝土组合桥面板的施工方法，包括架设FRP板、在FRP板上进行与混凝土连接的界面处理、浇筑第一层混凝土、对第一次浇筑的混凝土进行表面处理以及浇筑第二层混凝土至设计厚度等步骤。本发明可以有效减小施工中桥面板的竖向变形，增强了施工中FRP板的稳定性，可以节省FRP材料，降低FRP-混凝土组合桥面板造价。
Description
技术领域
本发明专利涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种单层FRP-混凝土组合桥面板的施工方法。
背景技术
近年来，除冰盐的使用使得传统的钢筋混凝土桥面板的耐久性问题越来越突出。由于FRP材料具有耐腐蚀、抗疲劳的特点，为了提高桥面板的耐久性，采用FRP板与混凝土组合而成的组合桥面板成为了一种可能的选择。FRP-混凝土组合桥面板可以充分FRP材料在耐久性方面的优点来提高桥面板的耐久性。目前，国内外已研制出多种FRP-混凝土组合桥面板，截面形式大多是底层为FRP板，上设混凝土作为桥面板。主要区别在于底层FRP板及FRP腹板的形式及形状不同。
FRP-混凝土组合桥面板使用混凝土与FRP共同承担荷载，相对于全FRP板而言拥有更高的刚度，更低的造价。此外，FRP板同时可以作为组合桥面板施工时的模板，方便了施工。目前，FRP-混凝土组合桥面板通常采用一次浇筑混凝土的施工方式。虽然这种施工方式可以加快施工速度，但也增加了FRP模板独自承担的施工荷载，增加了FRP的材料用量，且FRP板的材料强度难以有效发挥。特别是桥面板的跨径较大时，为保证FRP板施工中的刚度及稳定性的要求，FRP的材料用量大，也往往不能充分发挥作用。从而增加了FRP-混凝土组合桥面板的总体造价。
经检索，中国专利文献CN 103321123 A公开了一种公路路面结构，其路面中层设置于路面下层的上方，路面上层设置于路面中层的上方，路面下层的顶部表面设置有FRP栅格网，FRP栅格网与路面下层顶部表面形成的上表面设置有FRP防水层。FRP防水层可以避免积水渗透至路基引起不均匀沉降和软化设置 FRP 栅格网可提高路面整体性和强度，可保证路面的平整性。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种降低FRP材料用量，增加FRP板施工中稳定性和刚度的单层FRP-混凝土组合桥面板的施工方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明所涉及的单层FRP-混凝土组合桥面板，包括FRP板底板和浇筑于其上方的混凝土，所述混凝土包括上下两层，两层混凝土的连接界面上连接有钢筋。
本发明同时提出上述单层FRP-混凝土组合桥面板的施工方法，包括以下步骤：
第一步：在桥梁主梁上架设单层FRP板；
第二步：进行FRP板与混凝土连接的界面处置；
第三步：在单层FRP板上浇筑第一层混凝土，浇筑至设计厚度的50%，并不允许超过55%；
第四步：第一层混凝土凝固达到设计强度的85%之后，对其进行表面处理；
第五步：在第一层混凝土上浇筑第二层混凝土至桥面板设计厚度。
作为优选，所述第一步中的FRP板连续穿过主梁或简支于主梁之上。
作为优选，所述第二步中的界面处置是在FRP板表面涂抹环氧树脂或者在FRP板预留孔道中穿筋。
作为优选，所述第三步中浇筑的第一层混凝土中掺有早强剂。
作为优选，所述第四步中的表面处理方式为表面涂缓凝剂处理，或凿毛处理并埋置竖向连接钢筋。
有益效果：本发明通过采用两次浇筑混凝土的方式进行施工。FRP板具有轻质高强的特点，但其也存在弹性模量底的劣势。为了满足施工中的刚度要求，往往需要配置远高于其强度要求的材料用量。而使用两次浇筑混凝土的施工方法，第一次浇筑的混凝土重量由单层FRP模板承担，当第一层浇筑的混凝土达到设计强度的85%之后浇筑第二次混凝土。此时FRP模板只需独立承担第一次浇筑的混凝土重量，而第二次浇筑的混凝土重量由第一次浇筑的混凝土及FRP模板组合成的FRP-混凝土组合板共同承担。因而可以降低FRP板作为施工模板时变形限制对其材料用量的需求，从而降低组合板在整个施工过程中的变形。
此外，FRP板分两次承担混凝土荷载，由于第一次浇筑的混凝土重量低于一次浇筑的混凝土重量，因而在浇筑第一层混凝土时，FRP板有高于一次浇筑混凝土时的稳定系数。在浇筑第二层混凝土时，由于第一层混凝土降低了FRP肋板的高度，从而增加了FRP板在承担第二层混凝土荷载时的稳定系数。总之，分层浇筑降低了单层FRP板承担一次混凝土的荷载，减小弯曲变形，增加了FRP板在施工中的稳定性。
总体上说，采用本施工方法降低了FRP-混凝土组合板在施工荷载下的变形，并且增加了FRP板在施工过程中的稳定性，因而可以降低施工荷载对FRP材料用量的要求，达到降低FRP-混凝土组合桥面板造价的目的。
除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的单层FRP-混凝土组合桥面板的施工方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。
附图说明
图1是本发明实施例中单层FRP-混凝土组合桥面板的剖面图；
图2 是组合板纵桥向的结构示意图；
图3是图1中FRP模板的横截面示意图；
图4是桥面板整体与桥体钢梁结合的结构示意图；
图中： FRP板1、第一层混凝土2、第一层混凝土与第二层混凝土界面3、连接钢筋4、混凝土5、环氧树脂胶6、第二层混凝土7、钢梁8、FRP板底板9、FRP板肋板10。
具体实施方式
实施例：
本实施例的单层FRP-混凝土组合桥面板如图1和图2所示，包括FRP板1，其上方浇筑有混凝土5，混凝土5包括依次浇筑的有第一层混凝土2和第二层混凝土7，两者之间具有第一层混凝土与第二层混凝土界面3，界面上间隔地穿设有连接钢筋4。
如图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，在其表面涂覆有环氧树脂胶。
如图4所示，所述FRP板1与其上方浇筑的混凝土5共同形成单层FRP-混凝土组合桥面板，该组合板架设于钢梁8上。
图1中FRP板底板厚度为10mm，肋板高度80mm，肋板厚度6mm,肋板翼缘宽度为40mm,肋板翼缘厚度为6mm。组合板的板宽为900mm，板厚为200mm。连接钢筋间距为板的横截面方向450mm，纵截面方向200mm，钢筋使用直径为12mm的HRB335钢筋。桥面板的跨径为1800mm。
施工时，通过以下步骤成型本实施例的单层FRP-混凝土组合桥面板：
A. 在桥梁主梁上架设单层FRP模板，其中FRP模板可以是连续穿过主梁或者简支于主梁之上的。
B. 在FRP表面涂抹环氧树脂或者在FRP板预留孔道中穿筋，进行FRP与混凝土连接的界面处置。涂胶或者穿筋可根据设计的要求进行。
C. 在单层FRP模板上浇筑第一层混凝土，浇筑至设计厚度的一半，并且不超过设计厚度的55%。为了使第一层混凝土尽快达到设计强度，可以掺加早强剂。
D. 第一层混凝土凝固达到设计强度的85%之后，可对第一层混凝土表面涂以缓凝剂，或进行凿毛以及埋置竖向连接钢筋处理。
E. 在第一层混凝土上浇筑第二层混凝土至桥面板设计厚度。
为了简化计算，假设FRP板1架设于铰支座上。
对本例中的组合板进行一次浇筑混凝土和两次浇筑混凝土的计算对比分析。FRP板的弹性模量为4.28×104MPa，混凝土为C50混凝土，弹性模量为3.45×104MPa，抗拉强度为2.65MPa。计算模型中所采用的荷载为《公路桥涵施工设计规范》（JTG TF50-2011）中所规定的模板计算荷载。两次浇筑中，第二次浇筑混凝土时在第一次浇筑的混凝土底缘所产的拉应力为1.9MPa，混凝土未开裂。
对组合板分别对采用一次浇筑混凝土和两次浇筑混凝土时FRP板的变形和稳定性进行计算，结果如下表所示。
表1 变形计算
| 一次浇筑（mm） | 两次浇筑（mm） | （两次浇筑-一次浇筑）/一次浇筑 |
| 3.6 | 1.85 | -48.60% |
表2 稳定计算
从表1中可以看出采用分层浇筑后FRP板的变形减小了48%左右。
由于两次浇筑混凝土时，第一次浇筑的混凝土厚度已超过FRP肋板的高度，FRP肋板已经不存在局部稳定性问题，这里只对两次浇筑中的第一浇筑时FRP板的稳定性与一次浇筑时FRP板的稳定性进行对比。从表2可以看出，采用两次浇筑混凝土的施工方法，使FRP板在施工中的稳定性提高了37%左右。
以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，显然，本发明所描述的施工方法不仅限于实施例中所述单层FRP-混凝土组合桥面板，对于其它单层FRP-混凝土组合桥面板，本领域的普通技术人员在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行实施方式进行多种变化、修改、替换和变形所获得的其它实例，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种单层FRP-混凝土组合桥面板的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步：在桥梁主梁上架设单层FRP板；
第二步：进行FRP板与混凝土连接的界面处置；
第三步：在单层FRP板上浇筑第一层混凝土，浇筑至设计厚度的50%，并不允许超过55%；
第四步：第一层混凝土凝固达到设计强度的85%之后，对其进行表面处理；
第五步：在第一层混凝土上浇筑第二层混凝土至桥面板设计厚度。
2.根据权利要求1所述的单层FRP-混凝土组合桥面板的施工方法，其特征在于：所述第一步中的FRP板连续穿过主梁或简支于主梁之上。
3.根据权利要求1所述的单层FRP-混凝土组合桥面板的施工方法，其特征在于：所述第二步中的界面处置是在FRP板表面涂抹环氧树脂或者在FRP板预留孔道中穿筋。
4.根据权利要求1所述的单层FRP-混凝土组合桥面板的施工方法，其特征在于：所述第三步中浇筑的第一层混凝土中掺有早强剂。
5.根据权利要求1所述的单层FRP-混凝土组合桥面板的施工方法，其特征在于：所述第四步中的表面处理方式为表面涂缓凝剂处理，或凿毛处理并埋置竖向连接钢筋。
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