一种具有抗爆性能的钢箱梁桥面铺装结构及铺装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钢箱梁桥面铺装层结构及铺装方法，尤其涉及一种具有抗爆性能的钢箱梁桥面铺装层结构及铺装方法，属于交通运输技术领域和桥梁工程防护领域。
【背景技术】
[0002]桥梁结构尤其是城市高架桥、立交桥，跨海大桥，属于开放型公共交通设施，在其服役过程中，存在较大的危险品运输车辆爆炸或者恐怖分子在桥面上方引爆汽车炸弹或箱包炸弹导致结构损坏和大规模人员伤亡的风险。在桥梁结构中，最为常见的一种就是钢箱梁结构，由正交异性钢桥面板，加劲肋，横隔板，纵隔板等组成。钢桥面板厚度薄，刚度小，一般的桥面铺装结构一般只考虑分散车轮的集中荷载来保护桥面板，不具有抵抗爆炸冲击的作用，当遭遇爆炸冲击荷载时，正交异性钢桥面板将可能发生塑性大变形，甚至出现开裂或破口，导致桥梁结构发生局部破坏或整体倒塌。目前，现有桥梁规范尚未考虑爆炸冲击作用，对桥梁结构抗爆方面的研究更多集中在桥下对桥墩的破坏或对桥梁结构整体的破坏，对桥面上方爆炸采取的抗爆措施研究很少，为减少钢箱梁结构尤其是钢桥面板在上方爆炸荷载作用下的损伤与破坏，提出一种具有抗爆性能的钢箱梁桥面铺装层结构，通过这种铺装层结构来减弱爆炸冲击荷载对下部结构的破坏影响。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述技术中存在的不足之处，提供一种具有抗爆性能的钢箱梁桥面铺装层结构及铺装方法。
[0004]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种具有抗爆性能的钢箱梁桥面铺装结构，在钢箱梁正交异性桥面板1的上方设防水层2，防水层2的上方设下粘结层3，下粘结层3的上方为GFRP-复合混凝土抗爆铺装层4，GFRP-复合混凝土抗爆铺装层4的上方为上粘结层5，上粘结层5的上方为沥青混凝土磨耗层6。所述GFRP-复合混凝土抗爆铺装层由配置GFRP筋网的高强高韧性轻质复合混凝土层和GFRP玻璃纤维增强薄板组成，所述GFRP玻璃纤维增强薄板粘贴于所述高强高韧性轻质复合混凝土层表面，所述高强高韧性轻质复合混凝土采用如下配比(重量份):
水泥489 ；
砂602 ；
粗骨料870 ；
水160 ；
玻璃纤维50 ;
钢纤维150 ；
EPS颗粒20 ；
微硅粉145 ;
早强高效减水剂 25 ; 膨胀剂30。
[0005]进一步地，所述沥青混凝土磨耗层由20mm 0GFC-13开级配排水沥青磨耗上面层+20mm改性沥青混凝土 SMA-10沥青磨耗下面层组成。
[0006]进一步地，所述GFRP玻璃纤维增强薄板厚2mm，主要成分为无碱玻璃纤维。
[0007]进一步地，所述GFRP筋网的配置方式为单层双向GFRP玻璃纤维增强筋网。所述GFRP玻璃纤维增强筋网位于GFRP-复合混凝土抗爆铺装层中部，GFRP玻璃纤维增强筋直径10mm，抗拉强度标准值不低于600MPa，网格间距不大于150mmX 150mm。
[0008]进一步地，所述EPS颗粒粒径为1 mm,表观密度大约为20 kg/m3。
[0009]本发明还进一步，一种具有抗爆性能的钢箱梁桥面铺装结构的铺装方法，包括以下铺装步骤:
a.钢桥面喷砂除锈；
b.对钢桥面板进行防腐涂装处理，洒布防水层；
c.防水层上涂布下下粘结层；
d.绑扎GFRP筋网，然后浇筑高强高韧性轻质复合混凝土；
e.振捣、养护完成、混凝土层上表面粘贴GFRP玻璃纤维增强薄板；
f.在GFRP薄板与沥青铺装层的接触面铺设粗砂，洒布上粘结层；
g.铺设沥青混凝土磨耗层。
[0010]进一步地，下粘结层为两层改性环氧粘结剂，第一层0.2?0.3mm改性环氧粘结剂，上撒0.3?0.6mm的合金钢砂；第二层0.4?0.6mm改性环氧粘结剂，上撒1.18?2.36mm的碎石。
[0011 ] 进一步地，为增强GFRP薄板与沥青混凝土磨耗层的粘结，GFRP薄板与沥青铺装层的接触面铺设粒径2~4.75mm的粗砂，上粘结层材料为撒布lkg/m2改性乳化沥青。
[0012]进一步地，高强高韧性轻质混凝土采用分层灌浆与振动复合的浇筑成型方法。
[0013]进一步地，为提高混凝土拌和物的均匀性并避免离析，使用超塑化剂并延长搅拌时间。
[0014]进一步地，为使纤维分布良好并避免结团，在加入纤维时候采用缓慢分散加入方法。
[0015]本发明的优点是:
本发明的有益之处在于首次提出在钢箱梁桥面铺装层结构中考虑抗爆设计，提供一种具有抗爆性能的钢箱梁桥面铺装层结构及铺装方法，通过设计GFRP-复合混凝土抗爆铺装层，内设单层双向GFRP筋网和上表面粘贴2mm厚GFRP玻璃纤维增强薄板，并选用高强高韧性轻质复合混凝土，从而达到增强钢箱梁铺装层的强度、韧性和抗冲击抗爆能力，极大缓解爆炸冲击波的压力，为桥箱梁结构提高其抵抗桥面上方爆炸冲击能力提供一种简单实用的方法及思路。具体地:
(OGFRP玻璃纤维增强薄板强度高，具有较好的耐腐蚀性和良好的保温隔热功能、抗冲击性强、且高温下不燃烧，可以作为为抗冲击力和阻燃的第一防线。
[0016](2) 65mm厚高强高韧性轻质复合混凝土混凝土层中部设有单层双向GFRP玻璃纤维增强筋网，利用GFRP筋高强、阻燃的特点，取代普通的钢筋网，成为抗冲击力和阻燃的第二防线。
[0017](3 )GFRP-混复合凝土抗爆铺装层选用高强高韧性轻质混凝土，添加一定比例的钢纤维、玻璃纤维和EPS颗粒和微硅粉，并用EPS颗粒部分取代粗骨料。EPS颗粒可以减轻混凝土的自重，微硅粉能显著改善EPS颗粒与水泥浆体的粘结性能，提高EPS轻质混凝土抗压强度，而掺入钢纤维和玻璃纤维则能显著改善其干缩性能，达到高强、高韧和轻质的目的，成为抗冲击力抗爆的第三防线。
[0018](4) GFRP-混复合凝土抗爆铺装层与钢板间的粘结性能良好，抗剪强度高达2.0MPa，弹性模量小于30GPa，弯曲韧性很大，正常使用条件下不会随桥体上下扰动而断裂。
【附图说明】
[0019]图1是本发明提供的具有抗爆性能的钢箱梁桥面铺装层的结构示意图。
[0020]图2是GFRP-复合混凝土抗爆铺装层结构示意图。
[0021 ] 图中，1、钢箱梁桥面板2、防水层3、下粘结层4、GFRP-复合混凝土抗爆铺装层5、上粘结层6、沥青混凝土磨耗层7、高强高韧性轻质混凝土 8、GFRP玻璃纤维增强筋网9、GFRP玻璃纤维增强薄板。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
[0023]本发明的铺装层结构由上层为40mm沥青混凝土磨耗层和下层为67mm厚的GFRP-复合混凝土抗爆铺装层组成。GFRP-复合混凝土抗爆铺装层是抗爆核心层，由65mm厚配置GFRP筋网的高强高韧性轻质复合混凝土和表面粘贴2mm厚GFRP玻璃纤维增强薄板组成。如附图1所示，该铺装结构从下至上依次为钢箱梁桥面板1，防水层2，下粘结层3，GFRP-复合混凝土抗爆铺装层4，上粘结层5，沥青混凝土磨耗层6。其中，如附图2所示，所述GFRP-复合混凝土抗爆铺装层由配置GFRP筋网8的高强高韧性轻质复合混凝土层7和GFRP玻璃纤维增强薄板9组成，所述GFRP玻璃纤维增强薄板9粘贴于所述高强高韧性轻质复合混凝土层7表面，所述高强高韧性轻质复合混凝土层采用如下配比(重量份):
水泥489