CN104805767A - 预制装配式frp-钢筋-混凝土组合桥面板及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板及施工方法，包括半封闭的FRP槽及其内部的混凝土，所述混凝土的底面和两侧面由FRP槽包裹构成组合面板，所述组合面板在横向设定位置设有横向贯通的钢筋预留孔道，在所述钢筋预留孔道内张拉横向预应力钢筋将多块所述FRP-混凝土组合面板预制构件连接，形成所需尺寸的整体桥面板结构。本发明的施工方法为：先制作半封闭FRP槽；放置FRP筋、预埋波纹管并固定；浇筑混凝土；待混凝土强度达到要求后利用预应力将多块预制FRP-混凝土组合面板构件拼装成整体。本发明实现了FRP组合桥面板的工厂化预制，现场装配，结构简单，施工方便。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板及施工方法。
背景技术
由钢筋锈蚀引起的基础设施腐蚀破坏及对经济的影响，已经成为当今世界突出的问题。纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer/plastic，简称FRP)是由纤维材料与基体材料按一定比例混合并经过一定工艺复合形成的新型高性能材料，具有高强、质轻、耐腐蚀、耐疲劳等优点，是替代钢筋和预应力钢筋应用于土木工程结构的潜在材料，能很好地解决普通钢筋和预应力钢筋的锈蚀问题。
目前，国内外对于新型FRP材料在土木工程中的应用研究正成为新的发展方向。其关键是充分发挥FRP的高强性能，同时考虑施工简易及应用广泛性。传统的结构存在的不足之处：
1.传统钢筋混凝土结构存在耐盐耐腐蚀能力低、自重大等缺点，同时对于资源和能源的消耗巨大。
2.目前研究出来的FRP板式桥(FRP桥板直接实现跨越)和梁式桥(将FRP桥面板搁置在钢梁或混凝土梁上)。主要不足是当荷载作用在局部，FRP桥面板横向还会受弯，且同时受到冲切或挤压；当作用非对成荷载时，截面上还会有扭矩出现，同时加工工艺的可行性差，施工简易及应用性不足。
3.目前现有的FRP组合桥面板，因为单个桥面板尺寸过大，预制构件不易安装、施工，因此主要为现浇结构，施工工期长且施工质量难以保证。
发明内容
为解决现有技术存在的上述不足，本发明提供预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板及施工方法，利用FRP抗拉强度高及耐盐耐腐蚀能力强的特点、半封闭式的结构形式以及横向设置预应力钢筋的施工工艺，实现FRP组合桥面板的工厂化加工，提高施工质量，缩短施工周期，有效增强桥面板的使用寿命及承载能力，减轻结构自重，降低结构维护费用，具有显著的经济效益和社会效益。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板，包括半封闭的FRP槽及其内部的混凝土，所述混凝土的底面和两侧面由FRP槽包裹，并形成三面FRP槽包裹混凝土的FRP-混凝土组合面板式结构；所述FRP-混凝土组合面板在横向设定位置设有横向贯通的钢筋预留孔道，在所述钢筋预留孔道内张拉横向预应力钢筋将多块所述FRP-混凝土组合面板预制构件连接，形成所需尺寸的整体FRP-钢筋-混凝土组合桥面板结构。
所述FRP槽两侧板呈倒L型，倒L型侧板上边缘朝向混凝土一侧并与混凝土上边缘齐平。
所述FRP槽中间设有T型肋，T型肋的下端与FRP槽底板上表面连接，所述T型肋的相应部位设有钢筋预留孔道。
所述T型肋的高度低于混凝土上边缘。
所述FRP-钢筋-混凝土组合桥面板的横向设有若干FRP筋预留孔道，并穿以若干FRP筋。
所述钢筋预留孔道通过预埋波纹管得以实现。
所述FRP槽作为混凝土浇筑时的部分模板使用。
预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：制作半封闭的FRP槽；
步骤2：在所述FRP槽的相应部位，固定预埋件；
步骤3：以FRP槽侧板和底板为模板，其他各面封以钢模板，进行混凝土浇筑；
步骤4：待混凝土强度达到要求后，将预制好的单块FRP-混凝土组合面板构件横向排列，保证波纹管位置对正，将横向钢筋穿入波纹管中并张拉预应力，利用预应力将多块预制构件拼装成整体。
其中，步骤1中，所述FRP槽的制作采用拉挤工艺，将一定长度的半封闭FRP槽与T型肋一次成型，并在相应需要穿筋的位置开孔。
步骤2中，所述固定预埋件包括在FRP筋预留孔道中穿FRP筋并固定，预埋波纹管并固定。
本发明的工作原理：本发明的预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板，是根据压型钢板-混凝土组合板思想发展形成的一种新型预制可装配式组合结构。
它采用FRP底板为组合结构的受拉部分，混凝土层作为组合结构受压部分，由三面的半封闭FRP槽对内部混凝土形成包裹作用，大大提高了混凝土的受力性能，并通过横向预应力的施加实现组合桥面板预制构件的尺寸装配。
FRP槽同时作为混凝土浇筑时底、侧模使用，较之以往方案更加方便，同时三面的FRP槽对内部混凝土及预应力钢筋具有保护作用，使其免于直接暴露于腐蚀环境中，减少钢筋锈蚀，增加结构的耐盐耐腐蚀性能，提高使用寿命。
FRP槽中横向布设两排普通FRP筋，用作连接FRP槽与混凝土形成整体，增加粘结能力；FRP槽中的倒L型侧板和T型肋增加组合桥面板的刚度，提高抗剪承载能力；预应力钢筋通过预留孔道横向设置，张拉锚固预应力筋以形成不同尺寸的装配式桥面板。
本发明充分利用了两种材料的力学性能优势，具有刚度大、不易局部损坏和重量轻、耐腐蚀能力强、抗拉强度高等优点，同时横向预应力的施加，实现了FRP组合桥面板的标准化预制，使得施工方便，节约工期且施工质量得以保证；FRP构件还可以兼作模板，方便施工；组合结构上部的混凝土可避免构件局部破坏的发生，减少后期维护。
本发明的有益效果：
1.预制装配式组合桥面板的实现，克服了传统单个预制构件尺寸过大，不易安装和施工的技术难题，可以大大节约工期，同时保证施工质量。
2.FRP槽截面简洁、标准化程度高，工厂生产化及施工性能优异，FRP槽作为混凝土模板简化浇筑混凝土时施工工序，提高施工效率。
3.利用了FRP的抗拉强度高及耐盐耐腐蚀能力强，能够有效增强桥面板的使用寿面及承载能力，减轻结构自重，降低结构维护费用，具有很好的经济效益。
4.FRP槽三面封闭式设计，使内部混凝土处于两向受压状态，大大提高了混凝土的受力性能，同时外部的FRP槽包裹混凝土和钢筋，使其免受外部环境的侵蚀，增加了结构的耐盐耐腐蚀性能。
5.FRP槽中的倒L型侧板和T型肋增加组合桥面板的刚度和整体性能，避免受局部荷载时桥面板局部屈曲和扭转。
附图说明
图1为预留孔道的FRP-混凝土组合面板预制构件断面图；
图2为FRP槽倒L型侧板侧面图；
图3为T型肋侧面图；
图4为预制装配式组合桥面板横断面图；
其中，1.倒L型侧板，2.混凝土，3.FRP筋预留孔道，4.T型肋，5.FRP槽，6.横向预应力筋孔道，7.FRP筋，8.预应力钢筋，9.波纹管，10.锚具。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板，包括，包括预留孔道的FRP-混凝土组合面板预制构件(图1)及横向预应力钢筋8和锚具10。所述预留孔道的FRP-混凝土组合面板预制构件，包括半封闭的FRP槽5，FRP槽5两侧板呈倒L型，倒L型侧板1上边缘与混凝土2上边缘齐平，形成三面FRP槽包裹混凝土式结构，此FRP槽中间设有T型肋4，T型肋4与FRP槽5底板上表面连接，高度比倒L型侧板略低，倒L型侧板1和T型肋4中预留横向预应力筋孔道6，预埋波纹管9，多块FRP组合面板预制构件可通过张拉横向预应力筋8连结成需要的尺寸。
所述倒L型侧板1延伸至混凝土2上表面，可作为混凝土浇筑时侧向模板用。
所述倒L型侧板1和T型肋4上除预留有横向预应力筋孔道6外，还留有两排普通FRP筋孔道3，内穿横向FRP筋7，以增加预制构件FRP槽与混凝土的整体性能。
预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板的施工方法，分别包括以下步骤：
1.制作半封闭FRP槽：采用拉挤工艺，将一定长度的半封闭FRP槽与T型肋一次成型，并在相应需要穿筋的位置开孔。
2.穿筋、预埋波纹管：在FRP筋预留孔道中穿FRP筋并固定，预埋波纹管并固定。
3.浇筑混凝土：以FRP槽侧板和底板为模板、四面封以钢模板浇筑混凝土，这样不仅可以封堵FRP槽侧板孔道，也能防止浇筑过程中FRP槽变形。
4.拼接：待混凝土强度达到要求后，将预制好的单块FRP-混凝土组合面板构件横向排列，保证波纹管位置对正，将横向钢筋穿入波纹管中并张拉预应力，利用预应力将多块预制构件拼装成整体。
采用FRP底板为组合结构的受拉部分，混凝土层作为组合结构受压部分，由三面的半封闭FRP槽对内部混凝土形成包裹作用，大大提高了混凝土的受力性能，并通过横向预应力的施加实现组合桥面板预制构件的尺寸装配。
FRP槽同时作为混凝土浇筑时底、侧模使用，较之以往方案更加方便，同时三面的FRP槽对内部混凝土及预应力钢筋具有保护作用，使其免于直接暴露于腐蚀环境中，减少钢筋锈蚀，增加结构的耐盐耐腐蚀性能，提高使用寿命。
FRP槽中横向布设两排普通FRP筋，用作连接FRP槽与混凝土形成整体，增加粘结能力；FRP槽中的倒L型侧板和T型肋增加组合桥面板的刚度，提高抗剪承载能力；预应力钢筋通过预留孔道横向设置，张拉锚固预应力筋以形成不同尺寸的装配式桥面板。
本发明充分利用了两种材料的力学性能优势，具有刚度大、不易局部损坏和重量轻、耐腐蚀能力强、抗拉强度高等优点，同时横向预应力的施加，实现了FRP组合桥面板的标准化预制，使得施工方便，节约工期且施工质量得以保证；FRP构件还可以兼作模板，方便施工；组合结构上部的混凝土可避免构件局部破坏的发生，减少后期维护
上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板，其特征在于：包括半封闭的FRP槽及其内部的混凝土，所述混凝土的底面和两侧面由FRP槽包裹，并形成三面FRP槽包裹混凝土的FRP-混凝土组合面板式结构；所述FRP-混凝土组合面板在横向设定位置设有横向贯通的钢筋预留孔道，在所述钢筋预留孔道内张拉横向预应力钢筋将多块所述FRP-混凝土组合面板预制构件连接，形成所需尺寸的整体FRP-钢筋-混凝土组合桥面板结构。
2.根据权利要求1所述的预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板，其特征在于：所述FRP槽两侧板呈倒L型，倒L型侧板上边缘朝向混凝土一侧并与混凝土上边缘齐平。
3.根据权利要求1所述的预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板，其特征在于：所述FRP槽中间设有T型肋，T型肋的下端与FRP槽底板上表面连接，所述T型肋的相应部位设有钢筋预留孔道。
4.根据权利要求3所述的预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板，其特征在于：所述T型肋的高度低于混凝土上边缘。
5.根据权利要求1所述的预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板，其特征在于：所述FRP-钢筋-混凝土组合桥面板的横向设有若干FRP筋预留孔道，并穿以若干FRP筋。
6.根据权利要求1所述的预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板，其特征在于：所述钢筋预留孔道通过预埋波纹管得以实现。
7.根据权利要求1所述的预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板，其特征在于：所述FRP槽作为混凝土浇筑时的部分模板使用。
8.预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：制作半封闭的FRP槽；
步骤2：在所述FRP槽的相应部位，固定预埋件；
步骤3：以FRP槽侧板和底板为模板，其他各面封以钢模板，进行混凝土浇筑；
步骤4：待混凝土强度达到要求后，将预制好的单块FRP-混凝土组合面板构件横向排列，保证波纹管位置对正，将横向钢筋穿入波纹管中并张拉预应力，利用预应力将多块预制构件拼装成整体。
9.根据权利要求8所述的预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板的施工方法，其特征在于：步骤1中，所述FRP槽的制作采用拉挤工艺，将一定长度的半封闭FRP槽与T型肋一次成型，并在相应需要穿筋的位置开孔。
10.根据权利要求8所述的预制装配式FRP-钢筋-混凝土组合桥面板的施工方法，其特征在于：步骤2中，所述固定预埋件包括在FRP筋预留孔道中穿FRP筋并固定，预埋波纹管并固定。
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