一種預應力混凝土橋面無縫連接板的施工方法與流程
2023-12-04 01:24:16 2
本發明涉及一種預應力混凝土橋面無縫連接板的施工方法，屬於橋梁工程技術領域。
背景技術：
橋梁工程中，混凝土橋面鋪裝層由於溫度和荷載作用及自身收縮徐變引起橋面板體系較大變形，傳統做法是在每個墩臺上設置伸縮縫，但伸縮縫在長期受車輛荷載衝擊下會損壞，引發雨水下滲、鋼筋鏽蝕等系列問題。現階段，許多學者開始將簡支梁橋面板在橋墩處連接，即以無縫連接板代替伸縮縫，實現橋面連續和無縫，保持路面光滑。其中，以高延性水泥基複合材料(hdcc)加鋼筋網片設計而成的連接板可適應橋面板的變形，承擔連續梁負彎矩區的拉力，保持橋梁的安全穩定，減小橋面開裂風險，降低橋面板的維護修補費用，提高經濟效益。
目前連接板的設計主要涉及兩方面，一方面，橋面板體系受力是按照剛度分配的，剛度越小，受力則越小，為降低連接板的受力，在連接板處設置脫粘層，並在脫粘區與鋪裝層混凝土之間設置過渡區，並加固過渡區，可降低連接板的剛度同時保證連接板與鋪裝層可靠連接；另一方面，實現hdcc多縫開裂的特性，充分發揮hdcc優異的變形能力，可節約工程造價。
但採用hdcc與鋼筋網片設計的連接板，鋼筋彈性模量比hdcc高一個數量級，導致二者變形協調能力較差，無法發揮hdcc優異的變形能力。因此迫切需要一種筋材，儘可能的使筋材的彈性模量與hdcc接近，發揮hdcc的延性，且降低連接板的剛度。
技術實現要素：
技術問題：本發明的目的在於提供一種預應力混凝土橋面無縫連接板的施工方法，該方法施工方便，可降低工程造價。
技術方案：本發明提供了一種預應力混凝土橋面無縫連接板的施工方法，該方法包括以下步驟：
1)設計高延性水泥基複合材料連接板的長度和纖維複合筋的配筋率，具體包括脫粘層長度、過渡區長度、縱向纖維複合筋的長度和數量以及橫向纖維複合筋的長度和數量，所述縱向即行車方向；
2)對相鄰混凝土基體相連處的縫隙先用環氧砂漿填補，之後在縫隙處中心線對應的兩側塗刷一層機油或者脫模劑，作為脫粘層；
3)在脫粘層的縱向對應兩側設置過渡區，用於脫粘層向混凝土鋪裝層之間的過渡，之後在脫粘層和過渡區布設縱向纖維複合筋和橫向纖維複合筋，形成纖維複合筋網片；
4)在纖維複合筋網片區域澆築高延性水泥基複合材料，覆蓋纖維複合筋網片，之後將其表面抹平，得到高延性水泥基複合材料連接板；
5)在高延性水泥基複合材料連接板的縱向對應兩側澆築混凝土鋪裝層；
6)待混凝土鋪裝層澆築完成後，對高延性水泥基複合材料連接板和混凝土鋪裝層進行養護。
其中：
步驟1)所述的設計高延性水泥基複合材料連接板的長度和纖維複合筋的配筋率是指通過梁式配筋計算高延性水泥基複合材料連接板的縱向即行車方向的配筋率及間距，根據板式配筋設定高延性水泥基複合材料連接板橫向即垂直於行車方向的配筋率及間距，再通過有限元軟體模擬整座橋梁的受力狀況，確定高延性水泥基複合材料連接板的參數，具體如下：高延性水泥基複合材料連接板的長度為相鄰兩混凝土基體長度的15％—20％，脫粘層長度為相鄰兩混凝土基體長度的5％—10％，縱向纖維複合筋的長度比高延性水泥基複合材料連接板的長度長1000mm～2000mm，橫向纖維複合筋的長度比橋梁寬度小40mm～60mm。
所述脫粘層位於的高延性水泥基複合材料連接板的居中位置，且高延性水泥基複合材料連接板的長度等於脫粘層長度與兩側過渡區長度的總和。
步驟3)所述的在脫粘層和過渡區布設縱向纖維複合筋和橫向纖維複合筋，形成纖維複合筋網片的具體操作如下：先在相鄰兩個混凝土基體上進行壓重，壓重數量和範圍按照二期鋪裝對梁跨中彎矩等效原則，之後在脫粘層和過渡區位置架設縱向纖維複合筋和橫向纖維複合筋，縱向纖維複合筋在橫向纖維複合筋的上側；
步驟4)所述的高延性水泥基複合材料連接板的上表面與纖維複合筋網片中縱向纖維複合筋距離是20～30mm。
所述縱向纖維複合筋的長度大於高延性水泥基複合材料連接板，並伸入兩側混凝土鋪裝層各500mm～1000mm，該長度作為錨固長度。
所述的縱向纖維複合筋和橫向纖維複合筋的內直徑為8mm～20mm，其材質為玄武巖纖維複合筋或者玻璃纖維複合筋，受拉彈性模量為40gpa～45gpa，筋材表面帶螺紋或者噴砂。
所述過渡區位置相對應的混凝土基體上表面預先進行鑿毛或者噴砂處理，使得基體表面粗糙。
所述的高延性水泥基複合材料的強度等級為c40、受壓彈性模量為20gpa～25gpa，單軸拉應變至少為1.5％。
所述的高延性水泥基複合材料連接板的厚度與混凝土鋪裝層的厚度一致，為80～120mm。
對高延性水泥基複合材料連接板和混凝土鋪裝層進行養護是指在外界環境條件下，待高延性水泥基複合材料連接板和混凝土鋪裝層凝結4～5小時後，在其表面覆蓋麻袋灑水養護或者覆蓋塑料薄膜灑水養護。
有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下優勢：
本發明的方法施工方便，工程造價低，突出優點在於本發明利用纖維複合筋替代現有技術中的鋼筋，可充分發揮高延性水泥基複合材料的延性，降低了連接板的剛度，改善其受力狀態，儘可能降低連接板開裂風險，保證行車舒適度，經濟效益可觀。
附圖說明
圖1是本發明的預應力混凝土橋面無縫連接板的結構設計示意圖；
其中有：高延性水泥基複合材料連接板1、縱向纖維複合筋2、橫向纖維複合筋3、混凝土鋪裝層4、脫粘層5、混凝土基體6；錨固長度a、過渡區長度b、脫粘層長度c、高延性水泥基複合材料連接板長度d。
具體實施方式
為了更好地理解本發明，下面結合實施案例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限於下面的實施例。
實施例1：
本發明的預應力混凝土橋面無縫連接板的結構設計如圖1所示：
1)用abaqus等有限元分析軟體，設計高延性水泥基複合材料(hdcc)連接板1厚度為120mm，hdcc連接板1的長度d＝3m，hdcc連接板1與混凝土基體6的脫粘層長度c＝2m、過渡區長度b＝500mm、兩側縱向纖維複合筋(frp)2在混凝土鋪裝層4中的粘結錨固長度a＝500mm；
2)frp筋採用玄武巖frp筋(bfrp)，受拉彈性模量為45gpa，抗拉強度為800mpa，bfrp筋表面呈螺紋狀，縱向bfrp筋內徑為12mm，間距為120mm，橫向bfrp筋內徑為8mm，間距為300mm；
3)對相鄰混凝土基體相連處的縫隙先用環氧砂漿填補，之後在縫隙處中心線對應的兩側塗刷一層厚度為2mm的脫模劑，作為的脫粘層5，且脫粘層5對應的混凝土基體6表面不做鑿毛或者噴砂處理；
4)在過渡區位置處混凝土基體6表面做鑿毛或者噴砂處理，保持表面粗糙；
5)在兩個相鄰混凝土基體6上進行壓重，壓重數量和範圍按照二期鋪裝對梁跨中彎矩等效原則，再布置bfrp筋、澆築hdcc連接板。
本實施例中，hdcc連接板1的強度等級為c40，受壓彈性模量為25gpa，極限拉應變設計值為1.5％。
本實施例中，hdcc連接板1的養護方式為待hdcc初凝後，採用覆蓋麻袋灑水養護。
實施例2：
本發明的預應力混凝土橋面無縫連接板的結構設計圖如圖1所示：
1)用abaqus等有限元分析軟體，設計hdcc連接板1厚度為100mm，設計hdcc連接板1的長度d＝3m，hdcc連接板1與混凝土基體6的脫粘層長度c＝1.5m、兩側過渡區長度b＝750mm、兩側縱向纖維複合筋(frp)2在混凝土鋪裝層4中的粘結錨固長度a＝1000mm；
2)frp筋採用玄武巖frp筋(bfrp)，受拉彈性模量為40gpa，抗拉強度為800mpa，bfrp筋表面呈螺紋狀，縱向bfrp筋內徑為16mm，間距為150mm，橫向bfrp筋內徑為8mm，間距為300mm；
3)對相鄰混凝土基體相連處的縫隙先用環氧砂漿填補，之後在縫隙處中心線對應的兩側塗刷一層厚度為2mm機油，作為的脫粘層5，且脫粘層5對應的混凝土基體6表面不做鑿毛或者噴砂處理；
4)在過渡區位置處混凝土基體6表面做鑿毛或者噴砂處理，保持表面粗糙；
5)在兩個相鄰混凝土基體6上進行壓重，壓重數量和範圍按照二期鋪裝對梁跨中彎矩等效原則，再布置bfrp筋、澆築hdcc連接板。
本實施例中，hdcc連接板1的強度等級為c40，受壓彈性模量為22gpa，極限拉應變設計值為1.5％。
本實施例中，hdcc連接板1的養護方式為待hdcc初凝後，採用覆蓋麻袋灑水養護。
實施例3：
本發明的預應力混凝土橋面無縫連接板的結構設計圖如圖1所示：
1)用abaqus等有限元分析軟體，設計hdcc連接板1厚度為80mm，hdcc連接板1的長度d＝4.5m，hdcc連接板1與混凝土基體6的脫粘層長度c＝1.5m、兩側過渡區長度b＝1500mm、兩側縱向纖維複合筋(frp)2在混凝土鋪裝層4中的粘結錨固長度a＝800mm；
2)frp筋採用玻璃纖維frp筋(gfrp)，受拉彈性模量為42gpa，抗拉強度為1700mpa，gfrp筋表面噴砂，縱向gfrp筋內徑為20mm，間距為200mm，橫向gfrp筋內徑為12mm，間距為300mm；
3)對相鄰混凝土基體相連處的縫隙先用環氧砂漿填補，之後在縫隙處中心線對應的兩側塗刷一層厚度為2mm機油，作為的脫粘層5，且脫粘層5對應的混凝土基體6表面不做鑿毛或者噴砂處理；
4)過渡區位置處混凝土基體6表面做鑿毛或者噴砂處理，保持表面粗糙；
5)在兩個相鄰混凝土基體6上進行壓重，壓重數量和範圍按照二期鋪裝對梁跨中彎矩等效原則，再布置gfrp筋、澆築hdcc連接板。
本實施例中，hdcc連接板1的強度等級為c40，受壓彈性模量為20gpa，極限拉應變設計值為1.6％。
本實施例中，hdcc連接板1的養護方式為待hdcc初凝後，採用覆蓋麻袋灑水養護。
實施例4：
本發明的預應力混凝土橋面無縫連接板的結構設計圖如圖1所示：
1)用abaqus等有限元分析軟體，設計hdcc連接板1厚度為100mm，hdcc連接板1的長度d＝4m，hdcc連接板1與混凝土基體6的脫粘層長度c＝1m、兩側過渡區長度b＝1500mm、兩側縱向纖維複合筋(frp)2在混凝土鋪裝層4中的粘結錨固長度a＝600mm；
2)frp筋採用玄武巖frp筋(bfrp)，受拉彈性模量為43gpa，抗拉強度為800mpa，bfrp筋表面經噴砂處理，縱向bfrp筋內徑為16mm，間距為150mm，橫向bfrp筋內徑為10mm，間距為300mm；
3)對相鄰混凝土基體相連處的縫隙先用環氧砂漿填補，之後在縫隙處中心線對應的兩側塗刷一層厚度為2mm的脫模劑，作為的脫粘層5，且脫粘層5對應的混凝土基體6表面不做鑿毛或者噴砂處理；
4)過渡區位置處混凝土基體6表面做鑿毛或者噴砂處理，保持表面粗糙；
5)在兩個相鄰混凝土基體6上進行壓重，壓重數量和範圍按照二期鋪裝對梁跨中彎矩等效原則，再布置bfrp筋、澆築hdcc連接板。
本實施例中，hdcc連接板1的強度等級為c40，受壓彈性模量為23gpa，極限拉應變設計值為1.6％。
本實施例中，hdcc連接板1的養護方式為待hdcc初凝後，採用覆蓋麻袋灑水養護。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本領域的技術人員在本發明所揭露的技術範圍內，可不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書所限定的保護範圍為準。