CN107815965A - 一种具有强化构造的钢桥面铺装结构 - Google Patents
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Abstract
一种具有强化构造的钢桥面铺装结构，所述的钢桥面铺装结构自下而上由预制强化钢板(1)、防腐层(2)、防水层(3)、下面层(4)、纤维网格(5)和上面层(6)共同组成，其特征在于所述的预制强化钢板(1)顶面设有强化构造，纤维网格(5)由纵向网格筋(51)和横向网格筋(52)相互交错构成，下面层(4)和上面层(6)内部掺入强化短纤维，纤维网格(5)浇筑于下面层(4)和上面层(6)之间或者上面层(6)内部，其通过表面构造实现与下面层(4)和上面层(6)的共同工作。本发明的一种具有良好层间结合性能的具有强化构造的钢桥面铺装结构，可以有效防止层间开裂和铺装层疲劳开裂的风险，并且通过一种新型的预制强化钢板形式，简化了施工工艺，大大提高了施工效率，节省制作安装成本，降低了工程造价，能够满足桥梁结构正常使用和耐久性的需求。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁铺装结构技术领域，尤其是一种具有强化构造的钢桥面铺装结构。
背景技术
公路钢桥的桥面结构主要由钢桥面板和桥面铺装组成，是直接承受桥上车轮荷载并且把它传递到主梁上的主要结构，也是桥梁结构中最易损的部位之一。目前的钢桥面铺装结构的面层大多都为由沥青类铺装材料形成的沥青面层，由于在行车荷载、环境温度和桥梁振动等因素的共同作用下，钢桥面铺装结构的受力和变形非常复杂，沥青类铺装材料抗拉、抗剪和抗压强度均较小，出现纵横向推挤、开裂等病害，且钢桥面铺装层与钢桥面之间易产生滑移。
现有的钢桥面板一般采用平整的钢板，为了使钢桥面板和桥面铺装层之间紧密结合，共同受力，钢板上往往设置有抗剪构造。常规的抗剪构造有栓钉、型钢连接件、PBL连接件等剪力键方式。但是常规抗剪构造中剪力键的高度大，导致钢桥铺装层的厚度增大，引起桥面的恒载重量增加且降低了经济性。同时，剪力键的施工中需要配备专门的施工设备与人员，工艺繁冗，致使钢桥面铺装的施工效率下降。针对以上抗剪构造存在的问题，目前，己有采用斜拉钢筋网对传统的抗剪构造进行代替，如中国专利号“2016202824617”公布的含斜拉钢丝的钢桥面复合铺装结构，但是钢桥面的恒载重量依然很大，施工工艺较繁琐，且不适用于对桥梁自重敏感的大跨径柔性桥梁。这些要求相互制约和影响，使得钢桥面铺装的结构设计变得异常困难，无法满足上述所有要求。因此迫切需要开发一种质量可靠、施工方便、综合适价相对低廉且维修方便的钢桥面铺装结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有强化构造的钢桥面铺装结构，是一种具有良好层间结合性能的具有强化构造的钢桥面铺装结构，可以有效防止层间开裂和铺装层疲劳开裂的风险，并且通过一种新型的预制强化钢板形式，简化了施工工艺，大大提高了施工效率，节省制作安装成本，降低了工程造价，能够满足桥梁结构正常使用和耐久性的需求。
本发明的技术方案为：一种具有强化构造的钢桥面铺装结构，自下而上由预制强化钢板、防腐层、防水层、下面层、纤维网格和上面层共同组成，其特征在于所述的预制强化钢板顶面设有矩形凹槽、倒三角形凹槽、倒梯形凹槽、半弧形凹槽、U形凹槽、点式凸起、花纹式凸起或者肋式凸起的强化构造，纤维网格由纵向网格筋和横向网格筋相互交错构成，其网格筋的横截面可以是圆形或者矩形，其横截面的直径或边长为3～18mm，纵向网格筋或横向网格筋两两之间间距为30～300mm，其纵向网格筋和横向网格筋的间距可以相同或不同，下面层和上面层内部掺入强化短纤维，短纤维采用玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维中的一种或其中的几种，纤维网格浇筑于下面层和上面层之间或者上面层内部，其通过表面构造实现与下面层和上面层的共同工作，纵向网格筋和横向网格筋的表面构造设有凸起肋、凹进槽或粘砂，防腐层和防水层的总厚度不大于4mm，下面层和上面层为沥青混凝土。
所述的下面层厚度为4～7cm，上面层的厚度为3～5cm。
所述的防腐层采用环氧富锌漆防腐层，厚度为30～50μm。
所述的防水层采用环氧沥青粘结防水层，厚度为1～3mm。
所述的沥青混凝土为环氧沥青混凝土、浇筑式沥青混凝土或改性沥青混凝土中的一种或多种。
所述的纤维网格采用纤维束编制或浸渍树脂胶固化而成，其纤维为碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种或多种。
所述的一种具有强化构造的钢桥面铺装结构，其特征在于所述的树脂胶采用不饱和树脂、环氧树脂、酚醛树脂或其他具有耐久性的热固性树脂。
本发明一种具有强化构造的钢桥面铺装结构，其关键点在于桥面铺装与钢桥面的结合面采用了具有抗剪抗拔强化构造预制强化钢板作为钢桥面板，预制强化钢板顶面设有矩形凹槽、倒三角形凹槽、倒梯形凹槽、半弧形凹槽、U形凹槽、点式凸起、花纹式凸起或者肋式凸起的的共同工作，能显著增强钢桥面板与下面层沥青混凝土的粘结能力，防止沥青铺装层在使用过程中由于行车荷载水平分力作用引起推移和滑动等破坏，保证了预制强化钢板与沥青混凝土底部的可靠粘结；本发明的关键点还在于在下面层和上面层之间或者上面层内部铺设有纤维网格，纤维网格所用的纤维为碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶纤维，纤维网格通过凸起肋、凹进槽或粘砂等表面构造实现与沥青混凝土的良好结合，从而与沥青混凝土共同受力，且其抗拉强度显著大于沥青混凝土的抗拉强度，增强桥面铺装的抗拉能力，同时增强了钢桥面的抗弯能力，降低了钢桥面铺装层的层间开裂和疲劳开裂可能性，即使当沥青混凝土受载过大而出现开裂后，纤维网格能使桥面铺装层仍保持一定的整体性，而且纤维网格能完全独立传递钢桥面荷载，桥面能继续使用，从而延长了钢桥面使用寿命；本发明的关键点还在于通过在沥青混凝土内部掺入短纤维进一步防止桥面铺装层的开裂，尤其是局部的早期裂纹，同时，短纤维的加入提高了沥青混凝上的抗剪能力，进而提高了钢桥桥面铺装层的层间抗剪能力；另外，环氧沥青粘结防水层为下面层与预制强化钢板之间提供了刚柔过渡的介质，减小应力集中。
本发明优点显著，具有以下有益效果：
(1)本发明中的预制强化钢板顶面具有的凹槽或者凸起是在工厂预制加工的，相比于现有技术无需配备专门的施工设备与人员，构件易于标准化，施工工艺简单，致使钢桥面铺装的施工效率大大提高，并且有效的减小了桥面铺装层厚度，使桥面结构的自重大大减小，实现了桥面结构的轻型化，适用于对桥梁自重敏感的大跨径桥梁。预制强化钢板顶面具有的凹槽或者凸起具有较强的抗剪、抗滑移能力，保证了预制强化钢板与沥青混凝土的共同工作，缓解了桥面铺装层底部剪应力，具有结构简单、施工便利、抗剪切性能好等有益效果。
(2)本发明中的纤维网格，以卷状形态储存和运输，由于其重量很轻、很柔，有效的减小了铺装层的重量，施工时只需要少量人员将其沿桥面纵向展开，铺装在设计位置即可，之后即可按照常规方法浇筑沥青混凝土，作业快速且十分方便，实现了钢桥面铺装的快速化。使用本发明的纤维网格性价比高，在能确实提高桥面铺装使用寿命的前提下，相比于连续铺设钢筋网格的造价低廉，具有十分明显的经济优势。
(3)本发明中的纤维网格经过加工处理工艺制成凸起肋、凹进槽或粘砂等表面构造，能够与沥青混凝土之间形成机械咬合，以增强其与下面层、上面层的粘结性能，可与沥青混凝土共同受力，降低了钢桥面铺装层的层间开裂和疲劳开裂可能性。
(4)与其他防水粘结材料相比，环氧沥青粘结防水层防水抗渗性能好、粘结强度大、刚度大，其有效提供了刚柔过渡的介质，减小应力集中，有效地提高了铺装层防水性能，改善对钢桥面板的保护，铺装层能与钢桥面板形成牢固的粘结，不因温度变化和交通荷载的作用而脱开，防止铺装层与钢桥面板之间的滑移和脱层病害的发生。
附图说明：
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1是一种具有强化构造的钢桥面铺装结构的整体结构示意图；
图2是一种具有强化构造的钢桥面铺装结构的整体结构剖面示意图；
图3是预制强化钢板顶面采用矩形凹槽的构造示意图；
图4是预制强化钢板顶面采用圆点式凸起的构造示意图；
图5是预制强化钢板顶面凹槽采用矩形形式截面示意图；
图6是预制强化钢板顶面凹槽采用倒三角形形式截面示意图；
图7是预制强化钢板顶面凹槽采用倒梯形形式截面示意图；
图8是预制强化钢板顶面凹槽采用半弧形形式截面示意图；
图9是预制强化钢板顶面凹槽采用U形形式截面示意图；
图10是预制强化钢板顶面采用圆点式凸起截面示意图；
图11是预制强化钢板顶面采用花纹式凸起俯视示意图；
图12是预制强化钢板顶面采用肋式凸起的构造示意图；
图13是纤维网格的纵向网格筋和横向网格筋示意图；
图14是纤维网格表面构造设有凸起肋示意图；
图15是纤维网格表面构造设有凹进槽示意图；
图16是纤维网格表面构造设有粘砂示意图；
在附图1～16中，1为预制强化钢板，2为防腐层，3为防水层，4为下面层，5为纤维网格，6为上面层；11为矩形凹槽，12为倒三角形凹槽，13倒梯形凹槽，14为半弧形凹槽， 15为U形凹槽，16为圆点式凸起，17为花纹式凸起，18为肋式凸起；51为纵向网格筋， 52横向网格筋；501为凸起肋，502为凹进槽或503为粘砂。
具体实施方式：
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
如图1～图16所示，一种具有强化构造的钢桥面铺装结构，自下而上由预制强化钢板1、防腐层2、防水层3、下面层4、纤维网格5和上面层6共同组成，其特征在于所述的预制强化钢板1顶面设有矩形凹槽11、倒三角形凹槽12、倒梯形凹槽13、半弧形凹槽14、U形凹槽15、点式凸起16、花纹式凸起17或者肋式凸起18的强化构造，纤维网格5由纵向网格筋51和横向网格筋52相互交错构成，其网格筋的横截面可以是圆形或者矩形，其横截面的直径或边长为3～18mm，纵向网格筋51或横向网格筋52两两之间间距为30～300mm，下面层4和上面层6内部掺入强化短纤维，短纤维采用玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维中的一种或其中的几种，纤维网格5浇筑于下面层4和上面层6之间或者上面层6内部，其通过表面构造实现与下面层4和上面层6的共同工作，纵向网格筋51和横向网格筋52的表面构造设有凸起肋501、凹进槽502或粘砂503，防腐层2和防水层3的总厚度不大于3mm，下面层4和上面层6为沥青混凝土。
所述的下面层4厚度为4～7cm，上面层6的厚度为3～5cm。
Claims (7)
1.一种具有强化构造的钢桥面铺装结构，所述的钢桥面铺装结构自下而上由预制强化钢板(1)、防腐层(2)、防水层(3)、下面层(4)、纤维网格(5)和上面层(6)共同组成，其特征在于所述的预制强化钢板(1)顶面设有矩形凹槽(11)、倒三角形凹槽(12)、倒梯形凹槽(13)、半弧形凹槽(14)、U形凹槽(15)、点式凸起(16)、花纹式凸起(17)或者肋式凸起(18)的强化构造，纤维网格(5)由纵向网格筋(51)和横向网格筋(52)相互交错构成，其网格筋的横截面可以是圆形或者矩形，其横截面的直径或边长为3～18mm，纵向网格筋(51)或横向网格筋(52)两两之间间距为30～300mm，下面层(4)和上面层(6)内部掺入强化短纤维，短纤维采用玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维中的一种或其中的几种，纤维网格(5)浇筑于下面层(4)和上面层(6)之间或者上面层(6)内部，其通过表面构造实现与下面层(4)和上面层(6)的共同工作，纵向网格筋(51)和横向网格筋(52)的表面构造设有凸起肋(501)、凹进槽(502)或粘砂(503)，防腐层(2)和防水层(3)的总厚度不大于4mm，下面层(4)和上面层(6)为沥青混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种具有强化构造的钢桥面铺装结构，其特征在于所述的下面层(4)厚度为4～7cm，上面层(6)的厚度为3～5cm。
3.根据权利要求1所述的一种具有强化构造的钢桥面铺装结构，其特征在于所述的防腐层(2)采用环氧富锌漆防腐层，厚度为30～50μm。
4.根据权利要求1所述的一种具有强化构造的钢桥面铺装结构，其特征在于所述的防水层(3)采用环氧沥青粘结防水层，厚度为1～3mm。
5.根据权利要求1所述的一种具有强化构造的钢桥面铺装结构，其特征在于所述的沥青混凝土为环氧沥青混凝土、浇筑式沥青混凝土或改性沥青混凝土中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种具有强化构造的钢桥面铺装结构，其特征在于所述的纤维网格(5)采用纤维束编制或浸渍树脂胶固化而成，其纤维为碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的一种具有强化构造的钢桥面铺装结构，其特征在于所述的树脂胶采用不饱和树脂、环氧树脂、酚醛树脂或其他具有耐久性的热固性树脂。
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