专利名称：竹材桥面板的制作方法
技术领域：
本发明属于桥梁结构技术领域，涉及一种适用于普通公路桥梁和城市立交桥的桥面板。
背景技术：
随着经济的发展和社会的进步，桥面板作为桥梁上部结构中直接承受车辆荷载和将荷载传递给主梁的重要部件，自然也被赋予了新的要求和使命。目前，传统的桥面板主要包括钢筋混凝土桥面板和钢桥面板。在近些年，国外还出现了一些新型桥面板，如FRP—钢筋混凝土复合桥面板，铝制桥面板，在美国木桥面板也是广泛使用的桥面板形式之一。这些桥面板均因其独特的优势获得了一定的应用。传统的桥面板主要优点如下
造价低，施工方便，整体性好。这主要指的是钢筋混凝土桥面板，因为是现场浇注，便于施工控制，这也是目前中小型桥梁广泛采用的一种桥面板型式。自重轻，极限承载能力大，建筑高度低。这主要指的是钢桥面板，FRP—钢筋混凝土复合桥面板，尤其是FRP—钢筋混凝土复合桥面板，充分利用了混凝土的抗压能力和FRP材料的抗拉能力，大大减轻了桥面板的自重，提高了承载能力。而钢桥面板目前是大跨径桥梁桥面板的不二选择。施工周期短。除了钢筋混凝土桥面板以外，上述其他桥面板都可以在工厂中提前预制，现场安装，需要另外浇注混凝土的最后直接浇注混凝土。在国外有关层积板木桥的相关研究中，美国的学者详细介绍了该种木板梁桥的装配工艺。该木板梁桥由沿桥梁纵向侧立的胶合木板沿横向排列而成，每块木板在纵向可用指接方式进行拼接接长，同时在长度方向上(纵向)每隔一定距离都必须张拉预应力筋(横向)，把沿横向排列的独立模板挤压在一起，形成一个整体板式结构。其中所用的横向预应力筋的锚固端沿纵向间隔3英尺(91. 44cm)布置，锚固孔直径41mm，外部贴有槽钢和钢垫片以减小后期预应力损失。此板式结构作为主梁来使用，板梁的两端支撑在桥梁墩上。板梁长度根据实际木材长度来控制，如果为了跨度加大的需要，木板梁可进行纵向接长，但必须保证相邻的接缝不在一处。无论是采用上述哪种桥面板，都会存在以下一种或几种不足
1、制作工艺复杂。钢桥面板需要将盖板，纵横加劲肋一一焊接或是螺栓连接，增加了工序；FRP—钢筋混凝土复合桥面板需要考虑混凝土和FRP结构的连接，主要措施包括螺栓连接和开孔板连接件。2、金属桥面的造价较高。这主要指的是钢桥面板和铝桥面板，另外FRP材料价格也较高，不过FRP—钢筋混凝土复合桥面板则相对降低了造价。3、所用材料不环保。无论是传统桥面板还是上述的新型桥面板，其所用的建材都为钢材、水泥，甚至是木材，钢筋水泥无法回收利用，也无法被自然界自行消解，木材生长周期长，伐林造桥无疑与环保相悖。随着可持续发展观念深入人心，采用环保、低能耗且能满足使用要求的“绿色建材”无疑是众望所归。4.桥面板易开裂破坏。对于钢筋混凝土桥面板而言，混凝土的开裂是一个严重影响结构耐久性的问题，另外对于钢桥面也存在同样的问题。5、根据美国对层积板材桥梁的系列研究成果表明，由于可用木材成品的长度限制以及木材本身強度的限制，木板梁的纵向承载能力及其刚度不足是一大难题，传统层积板木桥即使在指接之后单跨跨径也无法超过9. 2m，因此，纵向连接及由此引起的跨越能力不足问题是层积板木桥所面临的主要问题。另外由于横向预应カ钢筋的长度较短，预应カ损失较大，最终形成的有效预应力偏低，将影响板式结构的整体刚度及其承载能力。竹胶板是以毛竹材料作主要架构和填充材料，经高压成坯的建材，主要用途是建筑架模灌浆，车箱箱体板和箱底板，大型机械外包装板，及各种需要用板材的场所。由于竹胶板硬度高，抗折，抗压，在很多使用区域已经替代了钢模板。又由于竹是易培养，成林快的林木，三到五年就可以砍划，能替换木材，因此，国家林业部政策支持大力发展以竹为主要加工材料的人造板，已经在很多地方替换了木材类板材的使用。
发明内容
技术问题本发明了提供ー种制作エ艺简単，成本较低，结构整体性好，不易开裂， 材料环保耐久，能够满足使用要求的竹材桥面板。本发明的竹材桥面板可与钢主梁形成组合结构桥梁，满足各种跨度桥梁设计的需要。技术方案本发明的竹材桥面板，包括预应カ筋和叠合的多个桥面板片，预应カ筋穿过多个桥面板片，预应カ筋的两端穿过垫板并用锚具固定拉紧，束缚多个桥面板片，桥面板片由多个竹胶板制成的桥面板单板依次首尾榫接而成，两相邻桥面板片的榫接部位相错开。本发明中，桥面板片上的桥面板单板的一端设置有槽宽沿进槽方向逐渐增大的榫槽，与之相邻的桥面板单板一端设置有与所述榫槽相匹配的榫头，榫头嵌入榫槽中。本发明中，桥面板片上设置有供预应カ筋穿过的安装孔。有益效果与现有技术相比，本发明的优点在于
本发明的竹材桥面板，借鉴了已有层积木板梁桥的构造形式，但对于竹材板的用途进行了调整，其基本思路为首先竹板材仅用于构造桥面板，单块矩形竹材板的轴线方向为横桥向，多块竹材板沿纵向排列在一起形成桥面板片，然后采用纵向预应カ钢筋使多块竹材板纵向挤压后形成整体桥面板结构。因此本发明在结构用途和单板的排列方向上与木结构桥梁是不一样的，纵向预应カ钢筋的长度可大大延长，可有效降低预应カ损失程度，同时单块桥面板片的接长拼接形式改指接为榫接，加强连接強度。1.本发明的竹材桥面板与层积板木桥相比，主要有以下四点明显优点
1)竹材桥面板的构成单板板为横向侧立，接长方式改纵向拼接为横向拼接，在桥面宽范围内接縫数量可明显減少；
2)本发明竹材桥面板必须与支承钢梁(如エ字梁)形成組合结构，由纵向主梁承担桥面自重，可大大提高桥梁跨越能力，同时发挥了竹材和钢材的各自优点；只要通过合理设置主梁间距，可使桥面板横向跨度减小，桥面板厚度及其自重可有效降低，同时也可降低桥面板变形，提高使用性能，从而发挥较大的抗弯承载能力。
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3)横向拼接采用漏斗形榫接头取代传统的指接形式(指接板是指多块木板拼接而成，上下不再粘压夹板，竖向木板间采用锯齿状接口，类似两手手指交叉对接)，与指接接头主要抗拉不同，榫接接头既能抗拉，也能抗弯、抗剪，从而最大程度地减少接缝对桥面板片承载能力的削弱；
4)给桥面板片提供预应力的纵向钢筋长度明显加长，长度越大其预应力损失也将明显降低，最终有效预应力较大。2.本发明的竹材桥面板工厂化生产程度高，生产效率高。所有的桥面板单板和连接接头均可在工厂预制切割穿孔，运到现场直接装配即可，且桥面板单板的加工型式多样， 可根据实际要求对桥面板单板进行进一步的设计加工从而形成刚度更大，使用性能更优的改良桥面板。3.本发明的竹材桥面板成本较低，材料绿色环保。竹材作为我国重要的速生、可再生森林资源之一，具有生长快，成材早，产量高，一次造林可以持续利用的特点。力学性能丝毫不逊色于木材，且其生长速度也比木材快得多，与混凝土和钢材相比，在加工过程中能耗低，废弃物少，是当之无愧的“绿色建材”。4.本发明的竹材桥面板抗拉强度很高，相比混凝土桥面板，在正常使用状态下桥面板结构不存在开裂的可能性。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。图1是本发明桥面板的结构示意图。图2是本发明桥面板的俯视平面图。图3是本发明桥面板的正视图。 图4是本发明桥面板的左视图。
图5是本发明桥面板的桥面板单板图。图6是本发明桥面板的多个桥面板单板组合安装图。 图7是本发明桥面板的多个桥面板片组合安装示意图。图中有桥面板片1、桥面板单板2、预应力筋3、锚具4、垫板5、榫槽21、榫头22、 安装孔23。
具体实施例方式本发明的竹材桥面板，包括预应力筋3和叠合的多个桥面板片1，桥面板片1由多个竹胶板制成的桥面板单板2依次首尾榫接而成，桥面板片1上的桥面板单板2的一端设置有槽宽沿进槽方向逐渐增大的榫槽21，与之相邻的桥面板单板2 —端设置有与所述榫槽 21相匹配的榫头22，所述榫头22嵌入榫槽21中，两相邻桥面板片1的榫接部位相错开。桥面板单板2上设置有供预应力筋3穿过的安装孔23，预应力筋3通过安装孔23穿过多个桥面板片1，预应力筋3的两端穿过垫板5并用锚具4固定拉紧，束缚多个桥面板片1。本发明竹材桥面板的制作工艺为
1)桥面板单板2由竹胶板原型板材根据设计尺寸要求切割而成，并通过榫头和榫槽横向连接接长，使板长满足桥面设计宽度要求，如两车道桥宽8. 5m,则在横向至少需要4块桥面板单板2拼接，拼接接头采取榫接头形式，桥面板单板2 ー侧加工出开ロ宽度沿进槽方向逐渐増大(漏斗形)的榫槽21，另ー侧加工出与之匹配的榫头22，接缝处还事先涂有环氧树脂胶结剂，以加强连接完整性，形成设计要求数量的桥面板片1。 2)事先在桥面板片1上按设计位置开孔，以供预应カ钢筋通过。3)每个桥面板片1沿横向侧立，多个板层侧立后相互挤靠在一起，形成桥面板片集合体；
4)待所有桥面板片1在纵向均放置到位后，在其开孔位置两端放置钢垫板5，将预应力筋3穿过钢垫板5和所有安装孔23，然后通过预应力筋的张拉在两端形成一个预压压カ而使桥面板片集合体结成整体桥面板。预应カ钢筋3宜采用粗直径钢筋，利用钢筋螺纹锚具固定即借粗钢筋两端的螺纹，在钢筋张拉后直接拧上螺帽进行锚固，钢筋的回缩カ由螺帽经支承垫板承压传递给梁体而获得预应力。采用该种锚具的好处是受カ明确，锚固可靠；构造简单，施工方便；预应 カ损失小，还可以简便地采用套筒接长。本发明竹材桥面板在工程施工中的具体安装エ序步骤如下
在エ厂按照图纸将包括榫接接头21、22，安装孔23的桥面板单板2预制好后，运到现场直接进行拼装；
在横向接头处涂环氧树脂胶合剤，通过榫接将桥面板单板2进行横向拼接接长，成为桥面板片1 ；
将单片桥面板片1纵向一片一片对齐重叠放置，可事先预制ー块和实际桥面板大小相同的模板，重叠放置完成以后，将模板拆除； 在预应カ筋3表面涂ー层环氧树脂；
将预应力筋3先后穿过18mm钢垫板5和桥面板片1中央的孔洞，孔洞直径41mm，预应力筋直径25. 4mm,其极限抗拉强度1570MPa，垫板5厚度18mm，面积127mmX 127mm ；
张拉预应カ筋3，张拉控制应カ710MPa，将锚具4固定于桥面板两端，完成整个桥面板的制作。本发明的实施例和试验中所采用的竹胶板材料为外购安吉中奥竹胶板厂的产品。竹胶板主要有以下几个生产流程竹材切片-去青-截断-辗压-干燥-浸胶-干燥-组坯-热压-裁边，具体生产エ艺为
1.将原竹切成片，去掉最外层和强度相对较低的最内层；
2.用绳索将竹片连起来，做成竹席或竹帘，这样便于组坯；
3.将竹帘晒干，杀死竹材内的害虫以及去除水份，防止竹材虫害及因水份而腐烂，晒干的竹帘再放入酚醛树脂胶池中；
4.待竹帘浸胶充分后，从胶池内将竹帘捞起，晾干；
5.接下来便是竹胶合板的生产阶段，将晾干的竹帘组成坯；
6.组完坏后，即可将竹坯送入机器内，进行高温蒸压，大约二十分钟；
7.冷却后，去掉不整齐的边，将竹胶合板制作成相应尺寸。
权利要求
1.ー种竹材桥面板，其特征在干，包括预应カ筋(3)和叠合的多个桥面板片(1 )，所述预应カ筋(3)穿过多个所述桥面板片(1)，预应カ筋(3)的两端穿过垫板(5)并用锚具(4) 固定拉紧，束缚多个桥面板片(1)，所述桥面板片(1)由多个竹胶板制成的桥面板单板(2) 依次首尾榫接而成，两相邻桥面板片(1)的榫接部位相错开。
2.根据权利要求1所述的竹材桥面板，其特征在干，所述桥面板片(1)上的桥面板单板 (2)的一端设置有槽宽沿进槽方向逐渐増大的榫槽(21)，与之相邻的桥面板单板(2)—端设置有与所述榫槽(21)相匹配的榫头(22)，所述榫头(22)嵌入榫槽(21)中。
3.根据权利要求1所述的竹材桥面板，其特征在干，所述桥面板单板(2)上设置有供预应カ筋(3)穿过的安装孔(23)。
全文摘要
本发明公开了一种竹材桥面板，包括预应力筋和叠合的多个桥面板片，预应力筋穿过多个桥面板片，预应力筋的两端穿过垫板并用锚具固定拉紧，束缚多个桥面板片，桥面板片由多个竹胶板制成的桥面板单板依次首尾榫接而成，两相邻桥面板片的榫接部位相错开。横桥向依据桥梁横断面宽度通过各桥面板单板依次首尾榫接的方法来达到所需桥面宽度。本发明竹材桥面板的基本单板可便于工厂化预制，现场通过拼装施工即可形成桥面板，施工工艺简单、快速，施工材料环保且容易回收，适合于组合结构桥梁使用，是一种能够满足使用功能和耐久性功能的桥面板。
文档编号E01D19/12GK102561180SQ20111044376
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者吴文清, 陈帅, 马雪媛 申请人:东南大学