CN204898522U - 一种轻质高强钢桥面铺装结构 - Google Patents
一种轻质高强钢桥面铺装结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型属于桥面铺装技术领域，具体来说，涉及到一种轻质高强钢桥面铺装结构。所述轻质高强钢桥面铺装结构从下往上依次包括桥面钢板、结构加固层和弹性面层；所述桥面钢板经抛丸除锈处理，其表面设置防腐层；所述结构加固层与弹性面层之间设置粘结层；所述弹性面层内设置了碳纤维电缆。与现有技术相比，本实用新型所述的轻质高强钢桥面铺装结构以环氧树脂/橡胶混凝土作为铺装材料，以碳纤维布/环氧树脂复合材料作为结构加固层，以环氧树脂/橡胶混凝土作为弹性面层，具有质量轻、强度高、耐久性和行车舒适性好等优点，且施工便捷，开放交通时间短，环保效益明显，可有效解决重交通条件下钢桥面铺装耐久性、舒适性和经济性等问题。
Description
技术领域
本实用新型属于桥面铺装技术领域，具体来说，涉及到一种轻质高强钢桥面铺装结构。
背景技术
钢桥梁因其自重轻、跨度大、刚度好、施工效率高和质量稳定性好等众多优势得到广泛应用，而其铺装却一直是桥梁工作者研究的一个难题。十几年来，我国引进了多种国外的钢桥面铺装结构和方法，但应用效果并不十分理想，有一些桥面通车后不久即出现了严重的破坏，其主要原因之一是，国外的桥面铺装使用温度和汽车轴载重量等条件远不及我国国内的情况严酷，不能直接引进国外铺装技术解决国内的钢桥面铺装问题。
目前国内应用较多的主要有三种方案：1)浇筑式沥青混凝土铺装；2)环氧沥青混凝土铺装；3)普通SMA沥青玛蹄脂混凝土铺装。上述三种铺装均有其不足之处：浇筑式沥青混凝土铺装时温度高达210-260℃，钢板易受热变形，对铺装材料的变形追从性能要求很高，容易出现裂缝，同时，使用自流性铺装的浇筑式沥青混凝土无法在坡度较大的钢桥面上铺装；环氧沥青混凝土铺装对施工要求很高，质量难以控制，如要求桥面不含任何杂质，尘埃和水分，且在施工完成后需要两个月左右的时间才能开放交通，实施条件苛刻，实际应用中往往达不到预期效果；普通SMA沥青玛蹄脂混凝土与钢板的层间结合问题不能得到理想的解决，普通改性沥青粘度较低，造成混凝土抗剪能力不够，容易出现推移等现象，同时SMA混凝土需要振动碾压，在桥面共振的情况下极易造成压实度不足的现象，从而引起早期病害的产生。
钢桥面铺装不仅要求路面要有足够的强度，能承受沉重的车轮荷载自身不变形，保持路面的平整和行车舒适，同时还要有一定的柔韧性，能够追随钢桥在温差及荷载作用下自由地伸长，压缩及弯曲变形，防止桥面铺装因变形能力不足发生开裂，此外，桥面铺装结构还不能太厚，以免过多地增加桥梁的恒重，影响桥梁的承载能力。桥面铺装结构还要尽可能造价经济，以降低工程结构建设费用。在施工方面，桥面铺装要考虑施工的简洁方便，所用的铺装材料及施工方法应尽可能适应多种气候条件，以缩短工期，提高效率。这些要求互相制约和影响，使得目前钢桥面铺装在结构设计和材料选择上变得异常困难，这些要求暂时还无法全部得以满足。
发明内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种耐久性和行车舒适性好的轻质高强钢桥面铺装结构。
本实用新型所述的一种轻质高强钢桥面铺装结构，所述轻质高强钢桥面铺装结构从下往上依次包括桥面钢板1、结构加固层2和弹性面层3；所述桥面钢板1经抛丸除锈处理，其表面设置防腐层4；所述结构加固层2与弹性面层3之间设置粘结层5；所述弹性面层3内设置了碳纤维电缆6。
本实用新型所述的一种轻质高强钢桥面铺装结构，所述防腐层4为环氧富锌涂层，涂布量为0.7-1.5kg/m2。
本实用新型所述的一种轻质高强钢桥面铺装结构，所述结构加固层2为由碳纤维布浸渍环氧树脂胶粘剂固化而成的碳纤维布/环氧树脂复合材料层。
本实用新型所述的一种轻质高强钢桥面铺装结构，所述碳纤维布为1-3层，其沿纵向粘贴于桥面钢板1上。
本实用新型所述的一种轻质高强钢桥面铺装结构，所述粘结层5为环氧树脂胶粘剂或聚氨酯胶粘剂涂层，涂层厚度为1-3mm。
本实用新型所述的一种轻质高强钢桥面铺装结构，所述弹性面层3为环氧树脂/橡胶混凝土层，密度在1.0-1.3g/cm3，厚度在4-8cm。
本实用新型所述的一种轻质高强钢桥面铺装结构，所述环氧树脂/橡胶混凝土由环氧树脂胶粘剂和废旧橡胶的颗粒或粉末组成。
本实用新型所述的一种轻质高强钢桥面铺装结构，所述碳纤维电缆6在弹性面层3中沿纵向均匀布设，相邻碳纤维电缆间距为2-4cm。通过在碳纤维电缆两端施加电压，使其导电散热，从而提高环氧树脂/橡胶混凝土的温度，加快其固化速度，提高施工效率，缩短开放交通时间。
与现有技术相比，本实用新型所述的轻质高强钢桥面铺装结构具有如下优点：
1)自重轻，强度高。以环氧树脂/橡胶混凝土作为铺装材料且厚度小，因环氧树脂/橡胶混凝土密度小(1.0-1.3g/cm3)，强度高且具有优异的韧性和变形能力，整个铺装结构自重轻且强度高，大幅降低钢桥的恒重，提高铺装层的路用性能，消除或减弱路面车辙和裂缝等病害。
2)耐久性好。以碳纤维布/环氧树脂复合材料作为结构加固层，对钢桥面加固且抑制钢桥面弯曲变形，显著提高钢桥面的刚度，减小桥面变形，降低对铺装材料韧性和变形性能的要求，一方面提高了桥梁的抗荷载能力，一方面减少了路面变形导致的病害，提高了结构的耐久性。
3)行车舒适性好。以环氧树脂/橡胶混凝土作为弹性面层，其弹性模量较低，行车舒适性好。另外环氧树脂/橡胶混凝土中含有橡胶颗粒，可以起到很好的减震降噪作用，进一步提高了行车舒适性。
4)施工便捷，开放交通时间短。构成简单，施工方便；通过弹性面层中设置的碳纤维电缆导电散热，提高环氧树脂/橡胶混凝土的温度，加快弹性面层的固化速度，提高施工效率，大幅缩短开放交通时间。
5)节能环保。大量应用废旧橡胶颗粒和废旧橡胶粉，既拓宽了废橡胶的应用领域，合理地进行了资源循环利用，又解决了环境污染问题，同时采用冷施工工艺，具有显著的节能环保效益，应用前景广阔。
附图说明
图1：轻质高强钢桥面铺装结构图；桥面钢板-1、结构加固层-2、弹性面层-3、防腐层-4、粘结层-5、碳纤维电缆-6。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本实用新型所述的轻质高强钢桥面铺装结构做进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。
实施例1
一种轻质高强钢桥面铺装结构，其从下往上依次包括桥面钢板1、结构加固层2和弹性面层3；所述桥面钢板1经抛丸除锈处理，其表面设置防腐层4；所述结构加固层2与弹性面层3之间设置粘结层5；所述弹性面层3内设置了碳纤维电缆6。所述防腐层4为环氧富锌涂层，涂布量为0.7kg/m2；所述结构加固层2为碳纤维布/环氧树脂复合材料层，它是由碳纤维布浸渍环氧树脂胶粘剂固化而成，其中碳纤维布为一层，沿纵向粘贴于桥面钢板1上，起到对钢桥面加固和抑制钢桥面弯曲变形等作用；所述粘结层5为环氧树脂胶粘剂涂层，涂层厚度为1mm；所述弹性面层3为环氧树脂/橡胶混凝土层，它是由环氧树脂胶粘剂和废旧橡胶颗粒/废旧橡胶粉组成的复合材料，密度在1.0g/cm3，厚度在4cm；
所述碳纤维电缆6在弹性面层3中沿纵向均匀布设，相邻碳纤维电缆间距为2cm。
实施例2
一种轻质高强钢桥面铺装结构，其从下往上依次包括桥面钢板1、结构加固层2和弹性面层3；所述桥面钢板1经抛丸除锈处理，其表面设置防腐层4；所述结构加固层2与弹性面层3之间设置粘结层5；所述弹性面层3内设置了碳纤维电缆6。所述防腐层4为环氧富锌涂层，涂布量为1.0kg/m2；所述结构加固层2为碳纤维布/环氧树脂复合材料层，它是由碳纤维布浸渍环氧树脂胶粘剂固化而成，其中碳纤维布为两层，沿纵向粘贴于桥面钢板1上，起到钢桥面1加固和抑制钢桥面弯曲变形等作用；所述粘结层5为环氧树脂胶粘剂涂层，涂层厚度为2mm；所述弹性面层3为环氧树脂/橡胶混凝土层，它是由环氧树脂胶粘剂和废旧橡胶颗粒/废旧橡胶粉组成的复合材料，密度在1.2g/cm3，厚度在6cm；所述碳纤维电缆6在弹性面层3中沿纵向均匀布设，相邻碳纤维电缆间距为3cm。
实施例3
一种轻质高强钢桥面铺装结构，其从下往上依次包括桥面钢板1、结构加固层2和弹性面层3；所述桥面钢板1经抛丸除锈处理，其表面设置防腐层4；所述结构加固层2与弹性面层3之间设置粘结层5；所述弹性面层3内设置了碳纤维电缆6。所述防腐层4为环氧富锌涂层，涂布量为1.5kg/m2；所述结构加固层2为碳纤维布/环氧树脂复合材料层，它是由碳纤维布浸渍环氧树脂胶粘剂固化而成，其中碳纤维布为三层，沿纵向粘贴于桥面钢板1上，起到对钢桥面加固和抑制钢桥面弯曲变形等作用；所述粘结层5为聚氨酯胶粘剂涂层，涂层厚度为3mm；所述弹性面层3为环氧树脂/橡胶混凝土层，它是由环氧树脂胶粘剂和废旧橡胶颗粒/废旧橡胶粉组成的复合材料，密度在1.3g/cm3，厚度在8cm；所述碳纤维电缆6在弹性面层3中沿纵向均匀布设，相邻碳纤维电缆间距为4cm。
上述实施例1-3中，弹性面层中设置碳纤维电缆的作用是：通过在碳纤维电缆两端施加电压，使其导电散热，从而提高环氧树脂/橡胶混凝土的温度，加快其固化速度，提高施工效率，缩短开放交通时间。上述实施例1-3中，环氧树脂/橡胶混凝土由A、B、C三组分组成，其中A组分为由液体环氧树脂﹑丙烯基缩水甘油醚﹑超细废旧橡胶粉﹑BYK-066N和BYK-163组成的均匀混合物，所述超细废旧橡胶粉为废旧卡车轮胎采用液氮低温冷冻破碎法加工而成的精细胶粉，其表面经硅烷偶联剂KH560改性，粒度为150目-200目；B组分为由低分子聚酰胺﹑DMP-30﹑偶联剂KH-550组成的均匀混合物；C组分为由废旧橡胶颗粒、废旧橡胶粉、硫酸钙晶须组成的均匀混合物，所述废旧橡胶颗粒为废旧卡车轮胎粉碎处理得到的1-6mm黑色橡胶颗粒；废旧橡胶粉为废旧卡车轮胎粉碎研磨处理得到的20目-80目黑色橡胶粉；硫酸钙晶须平均直径为1-8μm，平均长度为50-200μm。制备方法如下：首先将A组分与B组分混合，搅拌均匀，最后加入C组分，搅和均匀即得环氧树脂/橡胶混凝土。
Claims (8)
1.一种轻质高强钢桥面铺装结构，其特征在于，所述轻质高强钢桥面铺装结构从下往上依次包括桥面钢板(1)、结构加固层(2)和弹性面层(3)；所述桥面钢板(1)经抛丸除锈处理，其表面设置防腐层(4)；所述结构加固层(2)与弹性面层(3)之间设置粘结层(5)；所述弹性面层(3)内设置了碳纤维电缆(6)。
2.根据权利要求1所述的一种轻质高强钢桥面铺装结构，其特征在于，所述防腐层(4)为环氧富锌涂层，涂布量为0.7-1.5kg/m2。
3.根据权利要求1所述的一种轻质高强钢桥面铺装结构，其特征在于，所述结构加固层(2)为由碳纤维布浸渍环氧树脂胶粘剂固化而成的碳纤维布/环氧树脂复合材料层。
4.根据权利要求3所述的一种轻质高强钢桥面铺装结构，其特征在于，所述碳纤维布为1-3层，其沿纵向粘贴于桥面钢板(1)上。
5.根据权利要求1所述的一种轻质高强钢桥面铺装结构，其特征在于，所述粘结层(5)为环氧树脂胶粘剂或聚氨酯胶粘剂涂层，涂层厚度为1-3mm。
6.根据权利要求1所述的一种轻质高强钢桥面铺装结构，其特征在于，所述弹性面层(3)为环氧树脂/橡胶混凝土层，密度在1.0-1.3g/cm3，厚度在4-8cm。
7.根据权利要求6所述的一种轻质高强钢桥面铺装结构，其特征在于，所述环氧树脂/橡胶混凝土由环氧树脂胶粘剂和废旧橡胶的颗粒或粉末组成。
8.根据权利要求1所述的一种轻质高强钢桥面铺装结构，其特征在于，所述碳纤维电缆(6)在弹性面层(3)中沿纵向均匀布设，相邻碳纤维电缆间距为2-4cm。
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