含有减震层、刚性层、防水耐磨层的组合钢桥面结构及施工方法与流程

本发明涉及桥梁工程技术领域，特别是涉及一种含有减震层、刚性层、防水耐磨层的组合钢桥面结构及施工方法。

背景技术：

随着国民经济的迅速发展，国内兴建了诸多大跨径桥梁。现有技术中桥面板的制作一般采用工厂预制混凝土或者现场浇筑混凝土的施工方法，但根据实际施工情况，存在以下不足：

1)现浇混凝土施工进度慢，养护时间长，后期混凝土的收缩徐变影响明显，混凝土性能有时难以保证，且不便于破损后的更换。

2)普通沥青混凝土的本身脆性较强，受到车辆反复荷载冲击后，容易开裂，开裂后表面很快剥落、破坏，带来安全隐患。

3)预制混凝土普通接口强度较低，并且整体性、水密性、粘接力都较差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种含有减震层、刚性层、防水耐磨层的组合钢桥面结构及施工方法，该组合钢桥面结构不仅可以采用工厂预制、现场拼装工艺，以获得高质量桥面板，缩短施工工期，便于后期更换；而且可以充分利用废旧材料，以提高废旧物利用率；同时可以用ecc材料代替沥青混凝土，增加结构的安全性、耐久性和舒适性。

本发明采用的技术方案为：一种含有减震层、刚性层、防水耐磨层的组合钢桥面结构，包括钢桥面板，在所述钢桥面板上方由下至上依次设置防水防锈层、减震层、刚性层、减震层、防水耐磨层；

所述防水防锈层为环氧富锌漆，喷涂于所述钢桥面板上；

所述减震层为废弃材料通过一定配合比配合而成，废弃材料包括废弃橡胶轮胎颗粒，粒径为20mm-40mm；煤矸石颗粒，粒径为5mm-20mm；粒化高炉矿渣，粒径为5mm-10mm。所述减震层为现场拌和并且浇筑在所述钢桥面板上，为防止现场浇筑时减震层材料从钢桥面板孔洞中掉落，故浇筑前在所述钢桥面板孔洞处用环氧结构胶粘接螺纹可伸缩式塑料软管。浇筑完减震层材料吊装预制承插接口式混凝土拼装块时，螺纹可伸缩式塑料软管压缩到钢桥面板和预制承插接口式混凝土拼装块之间。所述减震层可以增加结构的舒适性，提高钢桥面的使用寿命。

所述刚性层为预制承插接口式混凝土材料层，该混凝土材料层为绿色混凝土，能够充分利用废弃材料。采用煤矸石作为粗骨料，粒径为5mm-30mm；采用玻璃颗粒作为细骨料，粒径为0.15-5mm。所述预制承插接口式混凝土材料层，为预制承插接口式混凝土拼装块拼装而成。所述预制承插接口式混凝土拼装块，在预制时埋置栓钉和挂钩，挂钩位置为预制承插接口式混凝土拼装块上部四角处，栓钉位置为预制承插接口式混凝土拼装块四角及其承口处，所述钢桥面板上在栓钉对应位置处打孔，钢桥面板与预制承插接口式混凝土拼装块通过栓钉连接，连接处栓钉下方采用弹簧垫片并用螺母拧紧。采用预制承插接口式混凝土材料层作为刚性层，不仅可以缩短施工工期，便于后期更换，而且可以提高结构整体变形能力、舒适性、水密性能，减小裂缝宽度，降低脆性。

所述防水耐磨层采用ecc材料层代替普通沥青混凝土，不仅可以提高结构的抗拉性能、抗冲击性能、抗渗性能，而且能够改善结构的韧性，起到阻裂的作用。

优选地，所述减震层材料配合比为：废弃橡胶轮胎颗粒占总体积56％，煤矸石颗粒占总体积22％，粒化高炉矿渣占总体积13％，水占总体积6％，聚氨酯胶占总体积的3％。

优选地，所述刚性层材料配合比为煤矸石1250kg/m³，玻璃颗粒571kg/m³，水泥394kg/m³，i级高钙粉煤灰750kg/m³，水185kg/m³，减水剂19.7kg/m³，为水泥、i级高钙粉煤灰质量之和的1.72％，pva纤维26kg/m³，占总体积的0.81％。

优选地，所述防水耐磨层材料配合比为水泥505kg/m³，i级高钙粉煤灰750kg/m³，水303kg/m³，石英砂455kg/m³，发泡剂19.7kg/m³，为水泥、i级高钙粉煤灰质量之和的1.57％，国产pva纤维26kg/m³，占总体积的1.26％。

优选地，为了提高国产pva纤维的性能，在制作ecc材料层时需对其进行特殊处理，处理过程如下：1、取适量国产pva纤维置于乙醇溶液中浸泡3-4小时；2、浸泡过后的pva纤维置于植物油、蜡、松香混合溶液中，100℃高温处理1-2小时；3、高温处理后的pva纤维在温度为30℃±2℃，湿度不小于89％的养护条件下，养护72小时。经过特殊处理的国产pva纤维可以提高其抗滑移性能。

上述含有减震层、刚性层、防水耐磨层的组合钢桥面结构的施工方法，包括如下步骤：

②预制工厂生产承插接口式混凝土拼装块，在预制时埋置栓钉和挂钩，其中栓钉位置为预制承插接口式混凝土拼装块四角及其承口处，挂钩位置为预制承插接口式混凝土拼装块上部四角处；

②预制承插接口式混凝土拼装块由平板运输车运至现场；

③所述钢桥面板打孔，打孔位置为所述预制承插接口式混凝土拼装块的四角及其承口处栓钉所对应位置；

④安装钢桥面板，对其进行喷砂除锈和清洁干燥；

⑤在所述钢桥面板上喷涂防水防锈层，防水防锈层为环氧富锌漆；

⑥在所述钢桥面板孔洞处用环氧结构胶粘接螺纹可伸缩式塑料软管；

⑦在所述防水防锈层上铺设减震层，减震层为废弃橡胶轮胎颗粒、煤矸石颗粒、粒化高炉矿渣、聚氨酯胶、水通过一定配合比配合而成；

⑧采用100t汽车吊起吊，人工配合吊机进行对位，使用专门吊具挂住预制承插接口式混凝土拼装块的挂钩进行吊装。为确保桥面板安装后的整体线形及下挠值，按照从跨中均匀对称向两边方向的顺序，先中板、后边板的原则完成每跨桥面板的安装；

⑨所述钢桥面板与预制承插接口式混凝土拼装块通过栓钉连接，栓钉连接处下方加弹簧垫片，再用螺母拧紧；

⑩在所述刚性层上铺设减震层，减震层为废弃橡胶轮胎颗粒、煤矸石颗粒、粒化高炉矿渣、聚氨酯胶、水通过一定配合比配合而成；

在所述减震层上铺设防水耐磨层，防水耐磨层为ecc材料通过一定配合比配合而成。

有益效果：

本发明减震层为废弃橡胶轮胎材料等通过一定配合比配合而成，不仅可以增加结构的舒适性，提高钢桥面的使用寿命，而且可以充分利用废旧材料，提高废旧物利用率。

本发明刚性层为预制承插接口式混凝土材料层，采用工厂预制、现场拼装工艺，不仅可以缩短施工工期，便于后期更换，而且可以提高结构整体变形能力、舒适性、水密性能，减小裂缝宽度，降低脆性。

本发明防水耐磨层采用ecc材料层代替普通沥青混凝土，不仅可以提高结构的抗拉性能、抗冲击性能、抗渗性能，而且能够改善结构的韧性，起到阻裂的作用。

附图说明

图1为含有减震层、刚性层、防水耐磨层的组合钢桥面结构示意图；

图2为含有减震层、刚性层、防水耐磨层的拼装块剖面图；

图3a-3d为预制承插接口式混凝土拼装块大样图；

附图标记说明：1-钢桥面板2-防水防锈层3-螺纹可伸缩式塑料软管4-减震层5-刚性层6-预制承插接口式混凝土拼装块7-栓钉8-挂钩9-减震层10-防水耐磨层11-螺母12-弹簧垫片

具体实施方法

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步描述。

如图1和2所示，一种含有减震层、刚性层、防水耐磨层的组合钢桥面结构，包括钢桥面板1，在所述钢桥面板1上方由下至上依次设置防水防锈层2、减震层4、刚性层5、减震层4、防水耐磨层10；

所述防水防锈层2为环氧富锌漆，喷涂于所述钢桥面板1上；

所述减震层4为废弃材料通过一定配合比配合而成，废弃材料包括废弃橡胶轮胎颗粒，粒径为20mm-40mm；煤矸石颗粒，粒径为5mm-20mm；粒化高炉矿渣，粒径为5mm-10mm。所述减震层4材料配合比为：废弃橡胶轮胎颗粒占总体积56％，煤矸石颗粒占总体积22％，粒化高炉矿渣占总体积13％，水占总体积6％，聚氨酯胶占总体积的3％。所述减震层4为现场拌和并且浇筑在所述钢桥面板1上，为防止现场浇筑时减震层4材料从钢桥面板1孔洞中掉落，故浇筑前在所述钢桥面板1孔洞处用环氧结构胶粘接螺纹可伸缩式塑料软管3。浇筑完减震层4材料吊装预制承插接口式混凝土拼装块6时，螺纹可伸缩式塑料软管3压缩到钢桥面板1和预制承插接口式混凝土拼装块6之间。所述减震层4可以增加结构的舒适性，提高钢桥面的使用寿命。

所述刚性层5为预制承插接口式混凝土材料层，该混凝土材料层为绿色混凝土，能够充分利用废弃材料。采用煤矸石作为粗骨料，粒径为5mm-30mm；采用玻璃颗粒作为细骨料，粒径为0.15-5mm。所述刚性层材料配合比为煤矸石1250kg/m³，玻璃颗粒571kg/m³，水泥394kg/m³，i级高钙粉煤灰750kg/m³，水185kg/m³，减水剂19.7kg/m³，为水泥、i级高钙粉煤灰质量之和的1.72％，pva纤维26kg/m³，占总体积的0.81％。所述预制承插接口式混凝土材料层，为预制承插接口式混凝土拼装块6拼装而成。所述预制承插接口式混凝土拼装块6，在预制时埋置栓钉7和挂钩8，挂钩8位置为预制承插接口式混凝土拼装块6上部四角处，栓钉7位置为预制承插接口式混凝土拼装块6四角及其承口处，所述钢桥面板1上在栓钉7对应位置处打孔，钢桥面板1与预制承插接口式混凝土拼装块6通过栓钉连接，连接处栓钉7下方采用弹簧垫片12并用螺母11拧紧。采用预制承插接口式混凝土材料层作为刚性层5，不仅可以缩短施工工期，便于后期更换，而且可以提高结构整体变形能力、舒适性、水密性能，减小裂缝宽度，降低脆性。

所述防水耐磨层10采用ecc材料层代替普通沥青混凝土，不仅可以提高结构的抗拉性能、抗冲击性能、抗渗性能，而且能够改善结构的韧性，起到阻裂的作用。所述防水耐磨层材料配合比为水泥505kg/m³，i级高钙粉煤灰750kg/m³，水303kg/m³，石英砂455kg/m³，发泡剂19.7kg/m³，为水泥、i级高钙粉煤灰质量之和的1.57％，国产pva纤维26kg/m³，占总体积的1.26％。为了提高国产pva纤维的性能，在制作ecc材料层时需对其进行特殊处理，处理过程如下：1、取适量国产pva纤维置于乙醇溶液中浸泡3-4小时；2、浸泡过后的pva纤维置于植物油、蜡、松香混合溶液中，100℃高温处理1-2小时；3、高温处理后的pva纤维在温度为30℃±2℃，湿度不小于89％的养护条件下，养护72小时。经过特殊处理的国产pva纤维可以提高其抗滑移性能。

上述含有减震层、刚性层、防水耐磨层的组合钢桥面结构的施工方法，包括如下步骤：

①预制工厂生产承插接口式混凝土拼装块，在预制时埋置栓钉7和挂钩8，其中栓钉7位置为预制承插接口式混凝土拼装块6四角及其承口处，挂钩8位置为预制承插接口式混凝土拼装块6上部四角处，预制承插接口式混凝土拼装块6大样见图3；

③预制承插接口式混凝土拼装块6由平板运输车运至现场；

④所述钢桥面板1打孔，打孔位置为所述预制承插接口式混凝土拼装块6的四角及其承口处栓钉7所对应位置；

④安装钢桥面板1，对其进行喷砂除锈和清洁干燥；

⑤在所述钢桥面板1上喷涂防水防锈层2，防水防锈层2为环氧富锌漆；

⑥在所述钢桥面板1孔洞处用环氧结构胶粘接螺纹可伸缩式塑料软管3；

⑦在所述防水防锈层2上铺设减震层4，减震层4为废弃橡胶轮胎颗粒、煤矸石颗粒、粒化高炉矿渣、聚氨酯胶、水通过一定配合比配合而成；

⑧采用100t汽车吊起吊，人工配合吊机进行对位，使用专门吊具挂住预制承插接口式混凝土拼装块6的挂钩8进行吊装。为确保桥面板安装后的整体线形及下挠值，按照从跨中均匀对称向两边方向的顺序，先中板、后边板的原则完成每跨桥面板的安装；

⑨所述钢桥面板1与预制承插接口式混凝土拼装块6通过栓钉7连接，栓钉7连接处下方加弹簧垫片12，再用螺母11拧紧；

⑩在所述刚性层5上铺设减震层9，减震层9为废弃橡胶轮胎颗粒、煤矸石颗粒、粒化高炉矿渣、聚氨酯胶、水通过一定配合比配合而成；

在所述减震层9上铺设防水耐磨层10，防水耐磨层为ecc材料通过一定配合比配合而成。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。