CN208136720U

CN208136720U - 钢桥面铺装结构

Info

Publication number: CN208136720U
Application number: CN201820456064.6U
Authority: CN
Inventors: 欧阳贞祥; 徐松林; 乔松林; 陶国强; 李文翚
Original assignee: Wuhan Golden Matt Mstar Technology Ltd
Current assignee: Wuhan Golden Matt Mstar Technology Ltd
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2018-11-23
Anticipated expiration: 2028-04-03

Abstract

本实用新型涉及桥梁工程的桥面铺装技术领域，具体公开了一种钢桥面铺装结构，包括由下至上铺设且相互粘接的界面层、复合材料层和磨耗层；界面层为黏结有纤维材料的聚氨酯树脂层；复合材料层为聚氨酯基纤维增强材料板层；磨耗层为混凝土磨耗层。本实用新型通过聚氨酯基纤维增强材料板与界面层及磨耗层的结合，加强了钢桥面整体的抗弯抗压能力，能够解决钢桥面加强肋板间的钢板出现变形裂缝的问题，解决钢桥面与铺装层的抗剪能力问题，可以修复钢桥面的断裂裂纹和疲劳损伤，并且施工方便快捷，缩短了桥面铺装施工过程的养护周期。

Description

钢桥面铺装结构

技术领域

本实用新型涉及桥梁工程的桥面铺装技术领域，特别是涉及一种钢桥面铺装结构。

背景技术

目前钢制桥梁特别是正交异性钢桥面的运用越来越广泛，现有桥面铺装方案主要包括：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；4、高性能混凝土与沥青磨耗层组合铺装等。上述各方案均有其不足之处：

浇筑式沥青混凝土铺装在施工浇筑时由于沥青温度较高，易造成钢桥面的伸缩变形，因此对铺装材料的伸缩延展性要求较高，否则容易出现铺装层裂缝；

环氧沥青混凝土固化后脆性较大，抗冲击、抗各种应力(温度、变形等) 变化差；

普通SMA沥青玛蹄脂混凝土与钢桥面之间的结合不易解决，易造成混凝土的抗剪能力不够，出现铺装层推移现象，产生车辙和鼓包；

高性能混凝土与沥青磨耗层组合铺装时，需要通过焊接剪力钉提高铺装层的抗剪能力，但剪力钉的焊接会增加钢桥面应力的变化，而且混凝土会增加钢桥面的恒重，此外，混凝土的现场施工易造成混凝土的密实度不足等隐患，导致高性能混凝土面板与钢桥面不能紧密结合，这种方案后期破除混凝土难度大，同时也存在沥青磨耗层与混凝土之间的抗剪推移等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种施工方便、耐久性好、质量轻、高强高韧性的钢桥面铺装结构。

该钢桥面铺装结构包括由下至上铺设的界面层、复合材料层和磨耗层；所述界面层为黏结有纤维材料的聚氨酯树脂层；所述复合材料层为聚氨酯基纤维增强材料板层；所述磨耗层为混凝土磨耗层。

本实用新型通过聚氨酯基纤维增强材料板与界面层及磨耗层的结合，加强了钢桥面整体的抗弯抗压能力，能够解决钢桥面加强肋板间的钢板出现变形裂缝的问题，解决钢桥面与铺装层的抗剪能力问题，可以修复钢桥面的断裂裂纹和疲劳损伤，并且施工方便快捷，缩短了桥面铺装施工过程的养护周期。

由聚氨酯基纤维增强材料板形成的复合材料层具有很高的弯曲强度和刚度，可承担将车轮的集中压缩荷载匀化，均匀分布到钢桥面上的作用，特别是分布到钢桥面的加肋处，从而避免钢桥面的变形，并且由于聚氨酯基纤维增强材料板的强度和刚度高，所以整体的桥面层可以大为减薄，从而大幅度降低了桥面恒重。特别是对于正交异性桥面板厚度≤14的桥面板刚度增加，提高面板的抗弯能力。

由于聚氨酯树脂具有超强的粘结性能，聚氨酯基纤维增强材料板通过聚氨酯树脂界面层与钢桥面牢固的粘结为一个整体，桥面不需要焊接剪力钉，可以使桥面剪切力均匀地传递到钢桥面，从而能够解决钢桥面因为剪力钉的集中荷载造成的应力变形问题。在铺设有找平层的情况下，找平层可起到找平钢桥面、固定复合材料层和匀化、传递压缩和剪切荷载的功能。

由于聚氨酯树脂固化体优异的韧性及其超强的粘结力，所以本实用新型的钢桥面铺装层具有很强的吸收和传导各种应力的能力，钢桥面铺装结构及梁体不同材料之间的温度应力和车辆驶过桥面产生的冲击应力等难以破坏桥面结构。

附图说明

图1是本实用新型一个实施方式的钢桥面横断面的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施方式的铺装结构横断面的结构示意图；

图3是本实用新型一个实施方式的铺装结构纵断面的结构示意图；

图4是本实用新型一个实施方式的单面设有横向凹槽的纤维增强材料板结构示意图；

图5是本实用新型另一个实施方式的单面设有横向凹槽的纤维增强材料板结构示意图；

图6是图4和图5所示纤维增强材料板的俯视结构示意图；

图7是本实用新型一个实施方式的双面设有横向凹槽的纤维增强材料板结构示意图；

图8是本实用新型另一个实施方式的双面设有横向凹槽的纤维增强材料板结构示意图；

图9是图6和图7所示纤维增强材料板的俯视结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型一个实施例公开一种钢桥面铺装结构，包括在钢桥面20上铺设有复合结构10，该复合结构10包括由下至上依次铺装并相互粘接的界面层13、聚氨酯基纤维增强材料板12和磨耗层11。

界面层13由聚氨酯树脂和纤维材料在钢桥面20上黏结固化形成。界面层 13的作用为封闭钢桥面，使之与水分隔离；同时形成一层致密的极性聚合物表面，使之能够跟聚氨酯基纤维增强材料板12紧密黏结；此外还成为一个剪切应力传递层，使整个钢桥面20及复合结构10在使用过程中产生的内部剪切应力能够均匀地在界面层13中分布，不至于产生界面层13的滑移。

界面层13中的纤维材料可以增强界面层13强度，分散界面层13中的应力、防止界面层13裂纹扩散。纤维材料包括但不限于玻璃纤维、玄武岩纤维、聚合物纤维、无机化合物晶须中一种或多种。纤维可采用克重为10～200g/m²的网格布，网格为尺寸为1～15mm×1～15mm的正方形。

聚氨酯基纤维增强材料板12是以聚氨酯树脂为基体，以玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维中的一种或者多种为增强体的材料板，优选以玻璃纤维作为增强体。聚氨酯基纤维增强材料板12的表面优选进行拉毛处理。

本实施方式以聚氨酯树脂为基体形成的纤维增强材料板，可通过拉挤成型等工艺制成，具体可包括构成上下表面的玻璃纤维毡和位于中间层的连续的单向玻璃纤维无捻粗纱。玻璃纤维毡优选连续毡或者缝编毡，面密度为 100～900g/m²，单向玻璃纤维无捻粗纱的线密度为1200～9600tex。

当铺装于钢桥面20时，单向玻璃纤维无捻粗纱的延伸方向与钢桥面20的长度方向垂直，即与车辆行走方向垂直，由于聚氨酯基纤维增强材料板12在平行于单向纤维方向上的强度和模量高，车辆行走时，产生的压应力可以被聚氨酯基纤维增强材料板12尽可能多地分布到钢桥面20的加强肋上，同时聚氨酯基纤维增强材料板12与钢桥面20协同受力，尽可能地减少钢桥面20的压缩变形；尤其是当车轮轧在钢桥面20的加强肋之间时，聚氨酯基纤维增强材料板 12能够像一个整体桥面一样将这种集中的压应力均匀地分布到钢桥面20的加强肋上，而分布在上下表面的玻璃纤维毡则可以防止聚氨酯基纤维增强材料板在垂直于单向纤维方向开裂。

在聚氨酯基纤维增强材料板12中，优选包含重量比为60～80％的玻璃纤维和重量比为20～40％的聚氨酯树脂。进一步地，玻璃纤维的重量比可为70～78％，聚氨酯树脂的重量比可为22～30％。玻璃纤维更优选为无碱玻璃纤维。

磨耗层由玄武岩沥青混凝土或其他混凝土形成。

上述聚氨酯基纤维增强材料板可在工厂流水线生产，现场直接铺装施工，也可以在现场制作使用。

在界面层13和聚氨酯基纤维增强材料板12之间还可铺设找平层14，特别是在钢桥面20变形量较大时。找平层14由聚氨酯树脂和填料(骨料)拌和后浇在界面层13上固化形成。找平层14是聚氨酯基纤维增强材料板12和界面层 13之间的过渡层，一方面它在凸凹不平的界面层13上形成一个平面，利于后续聚氨酯基纤维增强材料板12的铺装，一方面能够将聚氨酯基纤维增强材料板 12紧密地粘接到界面层13上，还能够承受聚氨酯基纤维增强材料板12传递下来的压应力和剪切应力。而聚氨酯树脂能够将填料黏结为一个整体，很好地起到前述的作用。聚氨酯树脂与填料的混合可采用桨式拌和机拌和，拌和工艺优选包含有对填料进行干燥的步骤，以使填料的含水率小于0.5％。

前述聚氨酯树脂可由芳香族异氰酸酯，如甲苯二异氰酸酯或者4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯或者其同系物或齐聚物或者其预聚物与多元醇反应得到。多元醇黏度优选小于1000mPa.s；而且多元醇优选为聚醚多元醇，进一步地，聚醚多元醇优选重均分子量大于500、官能度为2～5；更优选聚醚多元醇重均分子量大于1000、官能度为2～5，以得到具有更强韧性的聚氨酯材料。

如图3和4-6所示，为加强与相邻层之间的结合，解决桥面结构上抗剪问题，聚氨酯基纤维增强材料板12与磨耗层11接触的一面间隔设置向聚氨酯基纤维增强材料板12内部凹进的横向凹槽15，这些横向凹槽15可以防止聚氨酯基纤维增强材料板12上表面的磨耗层11滑移，提高抗剪切能力。

如图7-9所示，横向凹槽15可以设置在聚氨酯基纤维增强材料板12的上下两面上，上下两面的横向凹槽15可交错布置，交错布置的横向凹槽15可以使车辆行驶过程中产生的桥面剪切应力不至于成为集中应力。横向凹槽15的宽度需要大于或等于磨耗层15中最大骨料的粒径，以稍大于磨耗层15中最大骨料的粒径为宜，横向凹槽15的深度大于或等于磨耗层11中最大骨料粒径的2/3，优选等于磨耗层11中最大骨料粒径的2/3。该结构可使磨耗层11镶嵌在聚氨酯基纤维增强材料板12上，磨耗层11与聚氨酯基纤维增强材料板12的粘结力和整体性能好，界面抗剪切能力强。

如图4-9所示，横向凹槽15的截面形状可以为矩形或弧形，还可以是半圆形或V形等。

下面结合上述实施例说明本实用新型钢桥面铺装结构的铺装方法，其步骤如下：

1.清理桥面；

2.铺装界面层，在钢桥面浇涂聚氨酯树脂，然后在聚氨酯树脂上铺设纤维材料，形成界面层；

3.铺装复合材料层，在界面层固化前将已成型的聚氨酯基纤维增强材料板铺设在界面层上形成复合材料层；或者，在界面层固化前铺设找平层，在找平层固化前将已成型的聚氨酯基纤维增强材料板铺设在找平层上形成复合材料层；

4.铺装磨耗层，在固化后的复合材料层上铺设混凝土，形成磨耗层，完成铺设过程。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims

1.一种钢桥面铺装结构，其特征在于：

包括由下至上铺设的界面层、复合材料层和磨耗层；

所述界面层为黏结有纤维材料的聚氨酯树脂层；

所述复合材料层为聚氨酯基纤维增强材料板层；

所述磨耗层为混凝土磨耗层。

2.根据权利要求1所述的钢桥面铺装结构，其特征在于：

所述界面层和所述复合材料层之间还铺设有找平层；所述找平层由聚氨酯树脂和填料拌和浇在所述界面层上固化形成。

3.根据权利要求1所述的钢桥面铺装结构，其特征在于：

所述聚氨酯基纤维增强材料板包括构成上下表面的玻璃纤维毡和位于中间的连续的单向玻璃纤维无捻粗纱，所述单向玻璃纤维无捻粗纱的延伸方向与所述钢桥面的长度方向垂直。

4.根据权利要求1所述的钢桥面铺装结构，其特征在于：

所述界面层中的纤维材料是克重为10～200g/m²的网格布，网格为1～15mm×1～15mm的正方形网格。

5.根据权利要求1所述的钢桥面铺装结构，其特征在于：

所述聚氨酯基纤维增强材料板的表面做拉毛处理。

6.根据权利要求3所述的钢桥面铺装结构，其特征在于：

所述玻璃纤维毡为连续毡或缝编毡，面密度为100～900g/m²，所述单向玻璃纤维无捻粗纱线密度为1200～9600tex。

7.根据权利要求3所述的钢桥面铺装结构，其特征在于：

所述聚氨酯基纤维增强材料板中玻璃纤维重量比为60～80％，聚氨酯树脂重量比为20～40％。

8.根据权利要求1所述的钢桥面铺装结构，其特征在于：

所述聚氨酯基纤维增强材料板的上表面和/或下表面间隔设置有与所述钢桥面长度方向垂直的横向凹槽。

9.根据权利要求8所述的钢桥面铺装结构，其特征在于：

所述聚氨酯基纤维增强材料板上下表面均设置有横向凹槽时，上下表面的横向凹槽交错布置。

10.根据权利要求8所述的钢桥面铺装结构，其特征在于：

所述横向凹槽的宽度大于或等于所述磨耗层中最大骨料粒径，深度大于或等于所述磨耗层中最大骨料粒径的2/3。