一種正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構的製作方法
2023-10-20 19:29:22
專利名稱：一種正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及橋面鋪裝結構技術領域，尤其是指一種可作為組合橋面用於橋梁結構中的複合橋面結構，具體地說是一種輕質、高強、耐腐蝕的工廠預製正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構。
背景技術：
傳統正交異性鋼橋面體系多採用正交異性鋼橋面和浙青混合料鋪裝層組成。隨著運營時間的增長，容易產生浙青混合料鋪裝層損壞和鋼橋面結構疲勞開裂，造成安全隱患。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種抗疲勞、抗開裂、防水並具有良好的高溫穩定性和層間結合性能的工廠預製正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構。本發明採用的技術方案為:一種正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構，該橋面結構包括正交異性鋼板、複合材料空心板和磨耗層；所述正交異性鋼板的上側依次設有複合材料空心板和磨耗層，複合材料空心板通過結構膠與其下側的正交異性鋼板相連，複合材料空心板的頂面設有粗糙面層，粗糙面層的上側澆築磨耗層；
所述的複合材料空心板包括頂板和底板兩部分，頂板和底板通過膠結和螺栓連接形成複合材料空心板。作為優選，所述正交異性鋼板的上表面和複合材料空心板的下表面之間設有增強聯結的剪力鍵系統。作為優選，所述的剪力鍵系統包括封堵塊、剪力鍵和填充物。作為優選，所述的封堵塊採用聚氨酯泡沫或混凝土，所述的剪力鍵採用鋼製的螺釘、片材或Z形型材，所述的填充物採用樹脂或混凝土。作為優選，所述的粗糙面層採用起圈織物、導流網、預留縱橫交錯的凹槽或鋪設碎石形成。作為優選，所述的正交異性鋼板為設有縱橫向互相垂直的縱肋和橫肋的鋼面板。作為優選，所述的縱肋包括U形肋和板式肋。作為優選，所述的磨耗層採用浙青混凝土製成。作為優選，所述的底板採用開放式的工字型底板、直腹式多箱室底板或斜腹式多箱室底板；所述的頂板和底板採用纖維和樹脂固化而成；纖維採用碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維或者雜交纖維，樹脂採用不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環氧樹脂或酚醛樹脂。有益效果:本發明通過在正交異性鋼板和磨耗層之間加設具有輕質、高強、耐腐蝕等諸多優點的樹脂基纖維增強複合材料空心板，複合材料空心板的設置還可降低磨耗層的厚度，使得該橋面結構具有重量輕、強度高，剛度大、抗剝離、防潮、耐腐蝕、穩定的高溫穩定性和低溫抗裂性；同時具有拼裝施工簡便迅速、防水、防鋪裝層開裂、防正交異性鋼橋面腐蝕等顯著特點，適用於各種鋼橋面結構的修建與修補。
圖1為本發明橋面結構的複合材料空心板採用開放式的工字型底板立體結構剖視 圖2為圖1橋面結構的截面結構示意 圖3為本發明橋面結構的複合材料空心板採用直腹式多箱室底板的立體結構剖視圖； 圖4為圖3橋面結構的截面結構示意 圖5為本發明橋面結構的複合材料空心板採用斜腹式多箱室底板的立體結構剖視圖； 圖6為圖5橋面結構的截面結構示意 圖7為本發明剪力鍵系統示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步說明。如圖1-7所示:一種正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構,該橋面結構包括正交異性鋼板1、複合材料空心板2和採用浙青和混凝土製成的磨耗層3，其中正交異性鋼板I為設有縱橫向互相垂直的縱肋6和橫肋7的鋼面板，其中縱肋6包括U形肋和板式肋。在正交異性鋼板I的上側依次設有複合材料空心板2和磨耗層3，複合材料空心板2通過結構膠與其下側的正交異性鋼板I相連，另外為增強正交異性鋼板I和複合材料空心板2的聯結，在正交異性鋼板I的上表面和複合材料空心板2的下表面之間設有增強聯結和協同受力的剪力鍵系統5，該剪力鍵系統5由封堵塊6、剪力鍵7、和填充物8組成，該封堵塊6採用聚氨酯泡沫或混凝土，剪力鍵7採用鋼製的螺釘、片材或Z形型材，填充物8採用樹脂或混凝土，剪力鍵系統5的個數與排列位置任意。在複合材料空心板2的頂面設有起圈織物、導流網、預留縱橫交錯的凹槽或鋪設碎石形成的粗糙面層4，粗糙面層4的上側澆築磨耗層3。所述的正交異性鋼板I為設有縱橫向互相垂直的縱肋12和橫肋13的鋼面板。上述的複合材料空心板2由頂板9和底板10組成，頂板9和底板10通過膠結和螺栓11連接形成複合材料空心板2。底板形式可以是開放式工字型底板、直腹式多箱室底板或斜腹式多箱室底板。該頂板9和底板10均採用纖維和樹脂固化而成；纖維採用碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維或者雜交纖維，樹脂採用不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環氧樹脂或酚醛樹脂。實施例1
本發明正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構，它包括正交異性鋼板1，正交異性鋼板I上設有剪力鍵7，在正交異性鋼板I的上表面設置一層IlOmm厚的複合材料空心板2,複合材料空心板2由IOmm厚頂板9和IOOmm厚開放式的工字型底板10組成。頂板和底板採用玻璃纖維與乙烯基樹脂通過拉擠工藝製備。複合材料空心板2通過結構膠和剪力鍵系統5與正交異性鋼板I聯結為整體，複合材料空心板2上方鋪設一層起圈織物形成粗糙層4,最後再燒築一層2cm厚的浙青混合料磨耗層3。實施例2
本發明正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構，它包括正交異性鋼板1，正交異性鋼板I上設有剪力鍵7，在正交異性鋼板I的上表面設置一層IOOmm厚的複合材料空心板2,複合材料空心板2由IOmm厚頂板9和90mm厚直腹式多箱室底板10組成。頂板和底板採用玻璃纖維與乙烯基樹脂通過拉擠工藝製備。複合材料空心板2通過結構膠和剪力鍵系統5與正交異性鋼板I聯結為整體，複合材料空心板2上方鋪設一層碎石形成粗糙層4，最後再澆築一層3cm厚的浙青混合料磨耗層3。實施例3
本發明正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構，它包括正交異性鋼板1，正交異性鋼板I上設有剪力鍵7，在正交異性鋼板I的上表面設置一層IOOmm厚的複合材料空心板
2,複合材料空心板2由IOmm厚頂板9和90mm厚斜腹式多箱室底板10組成。頂板和底板採用玻璃纖維與乙烯基樹脂通過拉擠工藝製備。複合材料空心板2通過結構膠和剪力鍵系統5與正交異性鋼板I聯結為整體，複合材料空心板2上方鋪設一層碎石形成粗糙層4，最後再澆築一層2cm厚的浙青混合料磨耗層3。上述三個實施例中工廠預製正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構的製備方法主要採用拉擠成型工藝，該製備流程如下:
a、在工廠中每節段鋼箱梁正交異性鋼板I的上表面焊一定數量的剪力鍵7，然後對正交異性鋼板I的上表面進行噴砂處理；
b、在工廠中先製作複合材料空心板2的頂板9和底板10的截面模具，再將纖維(碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維或者雜交纖維)和樹脂(包括:不飽和聚酯、乙烯基樹月旨、環氧樹脂、酚醛樹脂)通過拉擠機和模具製作形成複合材料空心板2的頂板9和底板10。C、將b步驟形成的複合材料空心板2的底板10通過結構膠粘結於正交異性鋼板I上，在剪力鍵7處設置封堵塊6和填充物8形成剪力鍵系統5，增強其粘結強度。再將頂板9通過結構膠和螺栓11安裝於底板10上，使正交異性鋼板I和複合材料空心板2結合為一體。d、在複合材料空心板2頂板9表面鋪設一層起圈織物形成粗糙面層4。e、在粗糙面層4上方澆築磨耗層3 (澆築式浙青混合料、改性浙青SMA或環氧浙青混合料)，待磨耗層3凝結硬化後，磨耗層3、複合材料空心板2、正交異性鋼板I結合為一體，形成正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構。在上述製備工藝中:複合材料空心板2的結構形式與各參數大小、纖維的種類和數量，樹脂的種類，磨耗層4的種類與厚度，剪力鍵系統5的布置位置，封堵塊6、剪力鍵7、填充物的種類，粗糙面層4的種類均可根據需要靈活調整。本發明通過在正交異性鋼板I和磨耗層3之間加設具有輕質、高強、耐腐蝕等諸多優點的樹脂基纖維增強複合材料空心板2，複合材料空心板2的設置還可降低磨耗層3的厚度，使得該橋面結構具有重量輕、強度高，剛度大、抗剝離、防潮、耐腐蝕、穩定的高溫穩定性和低溫抗裂性；同時具有拼裝施工簡便迅速、防水、防鋪裝層開裂、防正交異性鋼橋面腐蝕等顯著特點，適用於各種鋼橋面結構的修建與修補。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現有技術加以實現。
權利要求
1.一種正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構，其特徵在於:該橋面結構包括正交異性鋼板、複合材料空心板和磨耗層；所述正交異性鋼板的上側依次設有複合材料空心板和磨耗層，複合材料空心板通過結構膠與其下側的正交異性鋼板相連，複合材料空心板的頂面設有粗糙面層，粗糙面層的上側澆築磨耗層； 所述的複合材料空心板包括頂板和底板兩部分，頂板和底板通過膠結和螺栓連接形成複合材料空心板。
2.根據權利要求1所述的一種正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構，其特徵在於:所述正交異性鋼板的上表面和複合材料空心板的下表面之間設有增強聯結的剪力鍵系統。
3.根據權利要求2所述的一種正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構,其特徵在於:所述的剪力鍵系統包括封堵塊、剪力鍵和填充物。
4.根據權利要求3所述的一種正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構,其特徵在於:所述的封堵塊採用聚氨酯泡沫或混凝土，所述的剪力鍵採用鋼製的螺釘、片材或Z形型材，所述的填充物採用樹脂或混凝土。
5.根據權利要求1所述的一種正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構，其特徵在於:所述的粗糙面層採用起圈織物、導流網、預留縱橫交錯的凹槽或鋪設碎石形成。
6.根據權利要求1所述的一種正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構，其特徵在於:所述的正交異性鋼板為設有縱橫向互相垂直的縱肋和橫肋的鋼面板。
7.根據權利要求6所述的一種正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構，其特徵在於:所述的縱肋包括U形肋和板式肋。
8.根據權利要求1所述的一種正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構，其特徵在於:所述的磨耗層採用浙青混凝土製成。
9.根據權利要求1所述的一種正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構，其特徵在於:所述的底板採用開放式的工字型底板、直腹式多箱室底板或斜腹式多箱室底板；所述的頂板和底板採用纖維和樹脂固化而成；纖維採用碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維或者雜交纖維，樹脂採用不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環氧樹脂或酚醛樹脂。
全文摘要
本發明公開了一種正交異性鋼板-複合材料空心板組合橋面結構，該橋面結構包括正交異性鋼板、複合材料空心板和磨耗層；所述正交異性鋼板的上側依次設有複合材料空心板和磨耗層，複合材料空心板通過結構膠與其下側的正交異性鋼板相連，複合材料空心板的頂面設有粗糙面層，粗糙面層的上側澆築磨耗層；所述的複合材料空心板包括頂板和底板兩部分，頂板和底板通過膠結和螺栓連接形成複合材料空心板。本發明具有重量輕、強度高，剛度大、抗剝離、防潮、耐腐蝕、穩定的高溫穩定性和低溫抗裂性；同時具有拼裝施工簡便迅速、防水、防鋪裝層開裂、防正交異性鋼橋面腐蝕等顯著特點，適用於各種鋼橋面結構的修建與修補。
文檔編號E01D19/12GK103114527SQ20131008666
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月19日 優先權日2013年3月19日
發明者方海, 劉偉慶, 徐超 申請人:南京工業大學