CN108589528A - 装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构，包括：由下至上依次设置的钢桥预制梁段、钢桥面板、铺装段黏结层、预制铺装层及用于拼接所述铺装层结构的拼接件；所述预制铺装层内铺设有钢筋网框，所述钢筋网框的侧部设置有沿侧部伸出所述预制铺装层的凸出连接件；所述钢桥预制梁段沿的两端伸出所述预制铺装层形成装配拼接段；所述拼接件设置于相邻的两所述铺装层结构的装配拼接段之间形成的拼接空间内，所述拼接件用于对相邻的待拼接的所述铺装层结构上的凸出连接件进行连接。本发明的装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构利用超韧性树脂黏结层及超韧性树脂混凝土作为铺装层结构材料，能够实现铺装层的超韧耐久性。

Description

装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构

技术领域

本发明涉及道路与桥梁工程领域，特别涉及一种装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构。

背景技术

铺装层作为桥梁上部结构，承担为行人、车辆提供通行环境的功能，其路用性能的优劣，行车舒适性的好坏，使用寿命的长短，直接影响了社会对桥梁行车质量的评价与判断。传统铺装层建设中，铺装层是在桥梁整体结构完工之后，利用公路路面建设设备与工艺进行建造，现场施工周期长、受环境气候影响大，难以在雨雪天气或较低气温条件下进行施工，影响钢桥建设进程与通车时间。并且由于现场施工影响因素多，条件变化大，铺装层质量变异性较大，对铺装层最终的路用性能及使用寿命不利。因此，对装配式钢桥进行铺装层的工厂预制化施工，能够避免环境气候对铺装层建设的影响，同时工厂标准化建设的实施，能够尽可能的消除不利因素，降低建设质量的变异性，缩短现场施工周期，提升装配式钢桥铺装层质量。

此外，钢桥面由于正交异性特性、挠度较大，且导热速率快，使得钢桥面铺装层相对于混凝土桥梁铺装层而言，承受了异常苛刻的温度环境与受力条件。目前钢桥面铺装中使用的铺装层材料始终无法协调铺装层承受的高温环境与大变形条件之间的平衡，导致铺装层结构难以同时克服高温变形病害与开裂破坏。因此，有必要应用超韧树脂混凝土材料，克服传统铺装层结构高温性能与抗裂性能难以兼顾的缺点，实现铺装层结构的超韧耐久性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构。

本发明的目的在于采用超韧性树脂混凝土作为铺装层材料，实现铺装层结构的工厂预制化生产，并随桥梁结构装配过程实现完整铺装层结构的拼接，克服铺装层现场施工影响因素多，条件变化剧烈，铺装层质量变异性大等缺点，最终实现装配式钢桥超韧耐久性铺装层结构的长寿命服役。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构，包括：由下至上依次设置的钢桥预制梁段、钢桥面板、铺装段黏结层、预制铺装层及用于拼接所述铺装层结构的拼接件；

所述预制铺装层内铺设有钢筋网框，所述钢筋网框的侧部设置有沿侧部伸出所述预制铺装层的凸出连接件；

所述钢桥预制梁段沿的两端伸出所述预制铺装层形成装配拼接段；所述拼接件设置于相邻的两所述铺装层结构的装配拼接段之间形成的拼接空间内，所述拼接件用于对相邻的待拼接的所述铺装层结构上的凸出连接件进行连接。

优选的是，还包括由下至上依次填充在所述拼接空间内的拼接段黏结层和拼接段铺装层。

优选的是，所述预制铺装层和拼接段铺装层的材料均为超韧性树脂混凝土，所述黏结层为超韧性树脂黏结层。

优选的是，所述凸出连接件包括与所述钢筋网框侧部固接的横杆及固接在所述横上的具有锥形顶端的竖杆。

优选的是，所述拼接件包括底板、连接于所述底板上的竖板及连接于所述竖板顶端的连接平板。

优选的是，所述连接平板的底部两端对称设置有多个用于供所述凸出连接件配合卡入的L形固定槽。

优选的是，所述L形固定槽包括供所述横杆配合卡入的横槽及由所述横槽的内端向上开设的供所述竖杆配合卡入的竖槽。

优选的是，所述竖槽内的侧壁上设置有弧形弹片，所述竖杆的侧部开设有用于与所述弧形弹片配合的弧形凹槽。

优选的是，所述超韧性树脂混凝土包括以下重量份的原料：

优选的是，所述填料为粉煤灰、碎石、碳酸钙粉中的一种或多种，所述助剂包括固化剂、促进剂，增韧剂，减水剂，消泡剂和偶联剂中的一种或多种。

本发明的有益效果是：本发明的装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构利用超韧性树脂黏结层及超韧性树脂混凝土作为铺装层结构材料，能够实现铺装层的超韧耐久性。本发明通过铺装层工厂预制的方法，消除了现场施工环境温度变化、雨水、粉尘、杂物等不利因素的影响，能够在室内利用标准化工艺进行生产，消除质量变异性，充分发挥超韧性树脂混凝土性能优势，进一步确保钢桥面铺装的长寿命服役；同时，由于施工现场铺装层仅需进行拼接段的施工，且拼接方便、拼接处强度高，工程量较小，大幅降低了钢桥的现场施工工期，提升了施工效率，对周边环境、社会活动的影响较小，具有显著的经济与社会效益。

附图说明

图1为本发明的装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构的纵端面的结构示意图；

图2为本发明的装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构的横端面的结构示意图；

图3为本发明的凸出连接件的结构示意图；

图4为本发明的拼接件结构示意图；

图5为本发明的装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构的拼接示意图；

图6为本发明的图5中A处的局部放大示意图；

图7为本发明的钢筋网框的俯视方向的示意图；

图8为本发明的拼接件的仰视方向的示意图。

附图标记说明：

1—钢桥预制梁段；2—钢桥面板；3—铺装段黏结层；4—预制铺装层；5—拼接件；6—钢筋网框；7—凸出连接件；8—拼接段黏结层；9—拼接段铺装层；50—底板；51—竖板；52—连接平板；53—L形固定槽；54—横槽；55—竖槽；56—弧形弹片；70—横杆；71—竖杆；72—锥形顶端；73—弧形凹槽。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-8所示，本实施例一种装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层4结构，包括：由下至上依次设置的钢桥预制梁段1、钢桥面板2、铺装段黏结层3、预制铺装层4及用于拼接铺装层结构的拼接件5；

预制铺装层4内铺设有钢筋网框6，钢筋网框6的侧部设置有沿侧部伸出预制铺装层4的凸出连接件7；

钢桥预制梁段1沿的两端伸出预制铺装层4形成装配拼接段；拼接件5设置于相邻的两铺装层结构的装配拼接段之间形成的拼接空间内，拼接件5用于对相邻的待拼接的铺装层结构上的凸出连接件7进行连接。

该装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层4结构，还包括由下至上依次填充在拼接空间内的拼接段黏结层8和拼接段铺装层9。

预制铺装层4和拼接段铺装层9的材料均为超韧性树脂混凝土，黏结层为超韧性树脂黏结层。

凸出连接件7包括与钢筋网框6侧部固接的横杆70及固接在横上的具有锥形顶端72的竖杆71。拼接件5包括底板50、连接于底板50上的竖板51及连接于竖板51顶端的连接平板52。连接平板52的底部两端对称设置有多个用于供凸出连接件7配合卡入的L形固定槽53。L形固定槽53包括供横杆70配合卡入的横槽54及由横槽54的内端向上开设的供竖杆71配合卡入的竖槽55。竖槽55内的侧壁上设置有弧形弹片56，竖杆71的侧部开设有用于与弧形弹片56配合的弧形凹槽73。拼接件5固接在装配拼接段上。

拼接时，竖杆71配合插入竖槽55内，横杆70配合卡入横槽54内。竖杆71顶部的锥形顶端72能利于竖杆71的插入。插入过程中竖杆71挤压并越过弧形弹片56后，弧形弹片56配合顶入弧形凹槽73内，使竖杆71相对固定在竖槽55内。从而通过竖杆71配合插入竖槽55内，勾住拼接件5，横杆70配合卡入横槽54内，从而使凸出连接件7与拼接件5牢固连接。

相邻的两铺装层结构需相互拼接，通过拼接件5连接两铺装层结构上的凸出连接件7，能提高拼接处的机械强度和稳定性，提高结构整体强度。钢筋网框6的侧部设置多个凸出连接件7，拼接件5上设置多个L形固定槽53，且拼接件5一侧的L形固定槽53的数量需与钢筋网框6的一侧的凸出连接件7数量相同。

在一种实施例中，参照图5-图8，钢桥预制梁段1沿的两端沿横向预制铺装层4形成装配拼接段，钢筋网框6的横向两侧对称设置有多个凸出连接件7(每侧的数量为5个)，拼接件5的连接平板52底部两侧的L形固定槽53的数量均为5个，以与待连接的两铺装层结构上的凸出连接件7数量匹配。相邻两铺装层结构拼接时，两钢桥预制梁段1相对的两装配拼接段相抵，在两装配拼接段上形成拼接空间；然后在拼接空间底部的钢桥面板2表面设置拼接段黏结层8；然后将拼接件5置入该拼接空间中，并与装配拼接段表面固接，且使其两侧的凸出连接件7配合插入拼接件5的L形固定槽53内固定，最后在拼接段黏结层8上设置拼接段铺装层9。

以下提供一种实施例中的装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层4结构的施工方式。

在施工前先完成钢桥预制梁段1的施工，形成钢桥预制梁段1完整结构后，在钢桥预制梁段1上的钢桥面板2表面实施超韧耐久性预制铺装层4施工。施工准备工作中，首先划定预制铺装层4施工区域，钢桥预制梁段1分别预留20cm左右作为装配拼接段，并架设与预制铺装层4厚度等高的木质模板。预制铺装层4实施横向两侧，同样按照铺装层厚度，架设等高的木质模板。木质模板通过临时锚固的方式固定于钢桥面板2之上，确保在施工过程中牢固稳定。

1)首先进行钢桥面板2与预制铺装层4之间的铺装段黏结层3施工。在一种实施例中采用超韧性树脂黏结层材料，以机械喷洒的方式将具有一定稠度的黏结层材料喷洒至钢桥面板2表面，并确保黏结层不流淌、不离析，能够均匀分布于钢桥面板2表面，待黏结层固化至一定程度，便可进行预制铺装层4的摊铺施工。

2)预制铺装层4采用的超韧性树脂混凝土采用专用拌合机进行工厂内生产，满足“即拌即铺”的条件。拌合机生产之后，通过传送带输送至厂内预制摊铺设备中。预制摊铺设备能够利用工厂内吊车，随着吊车匀速移动，将超韧性树脂混凝土均匀摊铺至钢桥面板2之上，按照松铺系数达到设计松铺厚度。

3)摊铺完成之后，利用吊车将小型压路机吊升至铺装层表面，并按照初压、复压、终压工艺完成预制铺装层4的碾压。复压过程中采用振动碾压，边角部位采用手扶压路机或振动夯压实。压实完毕之后，采用工厂内吊车将恒温养生设备吊装至铺装层表面，对铺装层进行恒温养生，加速树脂混合料强度的形成。24小时之后可转为自然养生。72小时之后养生完毕，预制铺装层4结构可以随装配式钢桥梁段一起被吊运、装配。

4)所有装配式梁段装配完毕，形成桥梁完整结构之后，对于预制铺装层4预留装配区域进行铺装层拼接段的施工。拼接段施工由于面积较小，工程量较小，拼接段黏结层8采用人工刷涂的方式进行，拼接段铺装层9的超韧性树脂混凝土采用小型拌合机拌合，人工布料，压路机碾压。拼接段的性能技术要求与预制段完全一致，实施完毕之后拼接段与预制段构成完整整体，表面平整，质量可靠，养生完毕之后即可开放交通。

本发明中，超韧性树脂混凝土包括以下重量份的原料：

其中，填料为粉煤灰、碎石、碳酸钙粉中的一种或多种，助剂包括固化剂、促进剂，增韧剂，减水剂，消泡剂和偶联剂中的一种或多种。

双酚A环氧树脂耐候性强，聚甲基丙烯酸甲酯机械强度高，聚烯烃弹性体抗冲击性能强，聚酰胺树脂可改善材料脆性，提高材料的粘接能力。双酚A环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烃弹性体和聚酰胺树脂复配使用能产生协同增强效果，得到韧性和机械性能更强的混合树脂。

纤维状硅灰石能增强材料的耐候性和机械强度，纳米碳纤维能起到提供支撑骨架以增强机械性能的作用，还能大大提高材料的韧性；玻璃纤维能进一步提高材料的强度。纤维状硅灰石、纳米碳纤维、玻璃纤维复配使用，与上述的多种树脂混合，能产生协同增强效应，能对混合树脂进行改性，使混合树脂韧性、机械性能和耐候性大大增强。

碳化硅粉的添加提高材料的耐高温性、硬度和耐磨性，氧化铝粉末的添加能提高材料的硬度和韧性。碳化硅粉、氧化铝粉末的复配添加能提高最终制得的超韧性树脂混凝土的耐高温性能、机械强度和韧性。

本发明还提高一种超韧性树脂混凝土的制备方法，其包括以下步骤：

一)树脂胶料的配制

按比例称取所有材料，将称取好的双酚A环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烃弹性体和聚酰胺树脂放置在伴料锅中，加热到100～160℃，搅拌1-3小时后，再向其中加入纤维状硅灰石、纳米碳纤维、玻璃纤维，继续搅拌2-5小时；加入固化剂搅拌均匀，放置5～10min，制成树脂胶料；

二)树脂胶泥的配制

将粉煤灰、碳酸钙粉放到树脂胶料中搅拌，按配比加入助剂，搅拌5min～30min，混合均匀制成树脂胶泥；

三)树脂砂浆的配制

按不同粒度的石英砂掺到树脂胶泥中搅拌均匀，配制成树脂砂浆；

四)树脂混凝土的配制

将预热的碎石、水泥加入树脂砂浆中搅拌，混合均匀，即得高强度超韧性树脂混凝土。

以下还提供具体实施例，以对本发明作进一步说明。

实施例1

超韧性树脂混凝土包括以下重量份的原料：

其中，填料为粉煤灰、碎石、碳酸钙粉的混合物，助剂包括固化剂、促进剂，增韧剂，减水剂，消泡剂和偶联剂中的一种或多种。

实施例2

超韧性树脂混凝土包括以下重量份的原料：

其中，填料为粉煤灰、碎石、碳酸钙粉的混合物，助剂包括固化剂、促进剂，增韧剂，减水剂，消泡剂和偶联剂中的一种或多种。

实施例3

超韧性树脂混凝土包括以下重量份的原料：

其中，填料为粉煤灰、碎石、碳酸钙粉的混合物，助剂包括固化剂、促进剂，增韧剂，减水剂，消泡剂和偶联剂中的一种或多种。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构，其特征在于，包括：由下至上依次设置的钢桥预制梁段、钢桥面板、铺装段黏结层、预制铺装层及用于拼接所述铺装层结构的拼接件；

所述预制铺装层内铺设有钢筋网框，所述钢筋网框的侧部设置有沿侧部伸出所述预制铺装层的凸出连接件；

所述钢桥预制梁段沿的两端伸出所述预制铺装层形成装配拼接段；所述拼接件设置于相邻的两所述铺装层结构的装配拼接段之间形成的拼接空间内，所述拼接件用于对相邻的待拼接的所述铺装层结构上的凸出连接件进行连接。

2.根据权利要求1所述的装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构，其特征在于，还包括由下至上依次填充在所述拼接空间内的拼接段黏结层和拼接段铺装层。

3.根据权利要求2所述的装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构，其特征在于，所述预制铺装层和拼接段铺装层的材料均为超韧性树脂混凝土，所述黏结层为超韧性树脂黏结层。

4.根据权利要求1所述的装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构，其特征在于，所述凸出连接件包括与所述钢筋网框侧部固接的横杆及固接在所述横上的具有锥形顶端的竖杆。

5.根据权利要求4所述的装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构，其特征在于，所述拼接件包括底板、连接于所述底板上的竖板及连接于所述竖板顶端的连接平板。

6.根据权利要求5所述的装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构，其特征在于，所述连接平板的底部两端对称设置有多个用于供所述凸出连接件配合卡入的L形固定槽。

7.根据权利要求6所述的装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构，其特征在于，所述L形固定槽包括供所述横杆配合卡入的横槽及由所述横槽的内端向上开设的供所述竖杆配合卡入的竖槽。

8.根据权利要求7所述的装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构，其特征在于，所述竖槽内的侧壁上设置有弧形弹片，所述竖杆的侧部开设有用于与所述弧形弹片配合的弧形凹槽。

9.根据权利要求3所述的装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构，其特征在于，所述超韧性树脂混凝土包括以下重量份的原料：

10.根据权利要求9所述的装配式钢桥超韧耐久性预制铺装层结构，其特征在于，所述填料为粉煤灰、碎石、碳酸钙粉中的一种或多种，所述助剂包括固化剂、促进剂，增韧剂，减水剂，消泡剂和偶联剂中的一种或多种。