一种预应力混凝土桥面无缝连接板的施工方法与流程

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一种预应力混凝土桥面无缝连接板的施工方法与流程

本发明涉及一种预应力混凝土桥面无缝连接板的施工方法,属于桥梁工程技术领域。



背景技术:

桥梁工程中,混凝土桥面铺装层由于温度和荷载作用及自身收缩徐变引起桥面板体系较大变形,传统做法是在每个墩台上设置伸缩缝,但伸缩缝在长期受车辆荷载冲击下会损坏,引发雨水下渗、钢筋锈蚀等系列问题。现阶段,许多学者开始将简支梁桥面板在桥墩处连接,即以无缝连接板代替伸缩缝,实现桥面连续和无缝,保持路面光滑。其中,以高延性水泥基复合材料(HDCC)加钢筋网片设计而成的连接板可适应桥面板的变形,承担连续梁负弯矩区的拉力,保持桥梁的安全稳定,减小桥面开裂风险,降低桥面板的维护修补费用,提高经济效益。

目前连接板的设计主要涉及两方面,一方面,桥面板体系受力是按照刚度分配的,刚度越小,受力则越小,为降低连接板的受力,在连接板处设置脱粘层,并在脱粘区与铺装层混凝土之间设置过渡区,并加固过渡区,可降低连接板的刚度同时保证连接板与铺装层可靠连接;另一方面,实现HDCC多缝开裂的特性,充分发挥HDCC优异的变形能力,可节约工程造价。

但采用HDCC与钢筋网片设计的连接板,钢筋弹性模量比HDCC高一个数量级,导致二者变形协调能力较差,无法发挥HDCC优异的变形能力。因此迫切需要一种筋材,尽可能的使筋材的弹性模量与HDCC接近,发挥HDCC的延性,且降低连接板的刚度。



技术实现要素:

技术问题:本发明的目的在于提供一种预应力混凝土桥面无缝连接板的施工方法,该方法施工方便,可降低工程造价。

技术方案:本发明提供了一种预应力混凝土桥面无缝连接板的施工方法,该方法包括以下步骤:

1)设计高延性水泥基复合材料连接板的长度和纤维复合筋的配筋率,具体包括脱粘层长度、过渡区长度、纵向纤维复合筋的长度和数量以及横向纤维复合筋的长度和数量,所述纵向即行车方向;

2)对相邻混凝土基体相连处的缝隙先用环氧砂浆填补,之后在缝隙处中心线对应的两侧涂刷一层机油或者脱模剂,作为脱粘层;

3)在脱粘层的纵向对应两侧设置过渡区,用于脱粘层向混凝土铺装层之间的过渡,之后在脱粘层和过渡区布设纵向纤维复合筋和横向纤维复合筋,形成纤维复合筋网片;

4)在纤维复合筋网片区域浇筑高延性水泥基复合材料,覆盖纤维复合筋网片,之后将其表面抹平,得到高延性水泥基复合材料连接板;

5)在高延性水泥基复合材料连接板的纵向对应两侧浇筑混凝土铺装层;

6)待混凝土铺装层浇筑完成后,对高延性水泥基复合材料连接板和混凝土铺装层进行养护。

其中:

步骤1)所述的设计高延性水泥基复合材料连接板的长度和纤维复合筋的配筋率是指通过梁式配筋计算高延性水泥基复合材料连接板的纵向即行车方向的配筋率及间距,根据板式配筋设定高延性水泥基复合材料连接板横向即垂直于行车方向的配筋率及间距,再通过有限元软件模拟整座桥梁的受力状况,确定高延性水泥基复合材料连接板的参数,具体如下:高延性水泥基复合材料连接板的长度为相邻两混凝土基体长度的15%—20%,脱粘层长度为相邻两混凝土基体长度的5%—10%,纵向纤维复合筋的长度比高延性水泥基复合材料连接板的长度长1000mm~2000mm,横向纤维复合筋的长度比桥梁宽度小40mm~60mm。

所述脱粘层位于的高延性水泥基复合材料连接板的居中位置,且高延性水泥基复合材料连接板的长度等于脱粘层长度与两侧过渡区长度的总和。

步骤3)所述的在脱粘层和过渡区布设纵向纤维复合筋和横向纤维复合筋,形成纤维复合筋网片的具体操作如下:先在相邻两个混凝土基体上进行压重,压重数量和范围按照二期铺装对梁跨中弯矩等效原则,之后在脱粘层和过渡区位置架设纵向纤维复合筋和横向纤维复合筋,纵向纤维复合筋在横向纤维复合筋的上侧;

步骤4)所述的高延性水泥基复合材料连接板的上表面与纤维复合筋网片中纵向纤维复合筋距离是20~30mm。

所述纵向纤维复合筋的长度大于高延性水泥基复合材料连接板,并伸入两侧混凝土铺装层各500mm~1000mm,该长度作为锚固长度。

所述的纵向纤维复合筋和横向纤维复合筋的内直径为8mm~20mm,其材质为玄武岩纤维复合筋或者玻璃纤维复合筋,受拉弹性模量为40GPa~45GPa,筋材表面带螺纹或者喷砂。

所述过渡区位置相对应的混凝土基体上表面预先进行凿毛或者喷砂处理,使得基体表面粗糙。

所述的高延性水泥基复合材料的强度等级为C40、受压弹性模量为20GPa~25GPa,单轴拉应变至少为1.5%。

所述的高延性水泥基复合材料连接板的厚度与混凝土铺装层的厚度一致,为80~120mm。

对高延性水泥基复合材料连接板和混凝土铺装层进行养护是指在外界环境条件下,待高延性水泥基复合材料连接板和混凝土铺装层凝结4~5小时后,在其表面覆盖麻袋洒水养护或者覆盖塑料薄膜洒水养护。

有益效果:与现有技术相比,本发明具有以下优势:

本发明的方法施工方便,工程造价低,突出优点在于本发明利用纤维复合筋替代现有技术中的钢筋,可充分发挥高延性水泥基复合材料的延性,降低了连接板的刚度,改善其受力状态,尽可能降低连接板开裂风险,保证行车舒适度,经济效益可观。

附图说明

图1是本发明的预应力混凝土桥面无缝连接板的结构设计示意图;

其中有:高延性水泥基复合材料连接板1、纵向纤维复合筋2、横向纤维复合筋3、混凝土铺装层4、脱粘层5、混凝土基体6;锚固长度a、过渡区长度b、脱粘层长度c、高延性水泥基复合材料连接板长度d。

具体实施方式

为了更好地理解本发明,下面结合实施案例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1:

本发明的预应力混凝土桥面无缝连接板的结构设计如图1所示:

1)用ABAQUS等有限元分析软件,设计高延性水泥基复合材料(HDCC)连接板1厚度为120mm,HDCC连接板1的长度d=3m,HDCC连接板1与混凝土基体6的脱粘层长度c=2m、过渡区长度b=500mm、两侧纵向纤维复合筋(FRP)2在混凝土铺装层4中的粘结锚固长度a=500mm;

2)FRP筋采用玄武岩FRP筋(BFRP),受拉弹性模量为45GPa,抗拉强度为800MPa,BFRP筋表面呈螺纹状,纵向BFRP筋内径为12mm,间距为120mm,横向BFRP筋内径为8mm,间距为300mm;

3)对相邻混凝土基体相连处的缝隙先用环氧砂浆填补,之后在缝隙处中心线对应的两侧涂刷一层厚度为2mm的脱模剂,作为的脱粘层5,且脱粘层5对应的混凝土基体6表面不做凿毛或者喷砂处理;

4)在过渡区位置处混凝土基体6表面做凿毛或者喷砂处理,保持表面粗糙;

5)在两个相邻混凝土基体6上进行压重,压重数量和范围按照二期铺装对梁跨中弯矩等效原则,再布置BFRP筋、浇筑HDCC连接板。

本实施例中,HDCC连接板1的强度等级为C40,受压弹性模量为25GPa,极限拉应变设计值为1.5%。

本实施例中,HDCC连接板1的养护方式为待HDCC初凝后,采用覆盖麻袋洒水养护。

实施例2:

本发明的预应力混凝土桥面无缝连接板的结构设计图如图1所示:

1)用ABAQUS等有限元分析软件,设计HDCC连接板1厚度为100mm,设计HDCC连接板1的长度d=3m,HDCC连接板1与混凝土基体6的脱粘层长度c=1.5m、两侧过渡区长度b=750mm、两侧纵向纤维复合筋(FRP)2在混凝土铺装层4中的粘结锚固长度a=1000mm;

2)FRP筋采用玄武岩FRP筋(BFRP),受拉弹性模量为40GPa,抗拉强度为800MPa,BFRP筋表面呈螺纹状,纵向BFRP筋内径为16mm,间距为150mm,横向BFRP筋内径为8mm,间距为300mm;

3)对相邻混凝土基体相连处的缝隙先用环氧砂浆填补,之后在缝隙处中心线对应的两侧涂刷一层厚度为2mm机油,作为的脱粘层5,且脱粘层5对应的混凝土基体6表面不做凿毛或者喷砂处理;

4)在过渡区位置处混凝土基体6表面做凿毛或者喷砂处理,保持表面粗糙;

5)在两个相邻混凝土基体6上进行压重,压重数量和范围按照二期铺装对梁跨中弯矩等效原则,再布置BFRP筋、浇筑HDCC连接板。

本实施例中,HDCC连接板1的强度等级为C40,受压弹性模量为22GPa,极限拉应变设计值为1.5%。

本实施例中,HDCC连接板1的养护方式为待HDCC初凝后,采用覆盖麻袋洒水养护。

实施例3:

本发明的预应力混凝土桥面无缝连接板的结构设计图如图1所示:

1)用ABAQUS等有限元分析软件,设计HDCC连接板1厚度为80mm,HDCC连接板1的长度d=4.5m,HDCC连接板1与混凝土基体6的脱粘层长度c=1.5m、两侧过渡区长度b=1500mm、两侧纵向纤维复合筋(FRP)2在混凝土铺装层4中的粘结锚固长度a=800mm;

2)FRP筋采用玻璃纤维FRP筋(GFRP),受拉弹性模量为42GPa,抗拉强度为1700MPa,GFRP筋表面喷砂,纵向GFRP筋内径为20mm,间距为200mm,横向GFRP筋内径为12mm,间距为300mm;

3)对相邻混凝土基体相连处的缝隙先用环氧砂浆填补,之后在缝隙处中心线对应的两侧涂刷一层厚度为2mm机油,作为的脱粘层5,且脱粘层5对应的混凝土基体6表面不做凿毛或者喷砂处理;

4)过渡区位置处混凝土基体6表面做凿毛或者喷砂处理,保持表面粗糙;

5)在两个相邻混凝土基体6上进行压重,压重数量和范围按照二期铺装对梁跨中弯矩等效原则,再布置GFRP筋、浇筑HDCC连接板。

本实施例中,HDCC连接板1的强度等级为C40,受压弹性模量为20GPa,极限拉应变设计值为1.6%。

本实施例中,HDCC连接板1的养护方式为待HDCC初凝后,采用覆盖麻袋洒水养护。

实施例4:

本发明的预应力混凝土桥面无缝连接板的结构设计图如图1所示:

1)用ABAQUS等有限元分析软件,设计HDCC连接板1厚度为100mm,HDCC连接板1的长度d=4m,HDCC连接板1与混凝土基体6的脱粘层长度c=1m、两侧过渡区长度b=1500mm、两侧纵向纤维复合筋(FRP)2在混凝土铺装层4中的粘结锚固长度a=600mm;

2)FRP筋采用玄武岩FRP筋(BFRP),受拉弹性模量为43GPa,抗拉强度为800MPa,BFRP筋表面经喷砂处理,纵向BFRP筋内径为16mm,间距为150mm,横向BFRP筋内径为10mm,间距为300mm;

3)对相邻混凝土基体相连处的缝隙先用环氧砂浆填补,之后在缝隙处中心线对应的两侧涂刷一层厚度为2mm的脱模剂,作为的脱粘层5,且脱粘层5对应的混凝土基体6表面不做凿毛或者喷砂处理;

4)过渡区位置处混凝土基体6表面做凿毛或者喷砂处理,保持表面粗糙;

5)在两个相邻混凝土基体6上进行压重,压重数量和范围按照二期铺装对梁跨中弯矩等效原则,再布置BFRP筋、浇筑HDCC连接板。

本实施例中,HDCC连接板1的强度等级为C40,受压弹性模量为23GPa,极限拉应变设计值为1.6%。

本实施例中,HDCC连接板1的养护方式为待HDCC初凝后,采用覆盖麻袋洒水养护。

以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内,可不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

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