[發明專利]鋼-纖維增強復合材料高強混凝土空心夾層組合橋面板

無效

• 申請號: 201010146495.0
• 申請日: 2010-04-13
• 公開（公告）號: CN101824797A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 王文煒;戴建國;張磊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E01D19/12
• 分類號: E01D19/12
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 黃雪蘭

技術領域

本發明涉及一種具有較高耐久性能的鋼、纖維增強復合材料和高強混凝土形成的組合構件，屬于新材料新結構和組合結構領域，可廣泛用于數量眾多的中小跨徑橋梁中，加快建造和維修替換速度。

背景技術

隨著經濟的迅速發展，我國交通業處于新建與維修改造并重的特殊時期。一方面，國家投入大量資金進行公路橋梁的建設，據統計，截止至2006年底，全國公路橋梁共53.36萬座，其中中小跨徑橋梁50.16萬座，占94％；另一方面，在長期的使用過程中，外界自然環境、超載等造成混凝土構件不同程度的損傷，如橋面板的開裂、鋼筋銹蝕、混凝土碳化、保護層剝落等。由于直接承受車輛和自然環境的往復作用，橋面板是所有構件中損壞數量最多的構件。對于新建橋梁和舊危橋，在建設和維修改造期間，希望加快建造和維修速度，避免長時間地影響車輛和行人的通行，取得最大的經濟效益，減少對社會不利影響。此外，在一些突發災害事件中(如地震)，人們希望能快速地將震損橋梁修復，以便爭取時間將損失降低到最小程度。

纖維增強復合材料(Fiber?Reinforced?Polymer，FRP)由于其具有高強、輕質、耐久性好、便于施工、后期維護費用低等優點，在土木工程中得到廣泛的應用。FRP除了用于混凝土構件加固外，也可將其制成FRP筋替代鋼筋形成FRP筋(預應力筋)-混凝土構件，或與混凝土、木材、鋼材通過一定的連接方式相互組合，形成組合構件。將這些組合構件通過標準化生產后，運至施工現場進行組裝，可以滿足橋梁快速建造的要求。同時，FRP的高耐久性能也可解決橋梁的耐久性問題。

FRP與混凝土之間的界面問題是組合構件的能夠共同工作的基礎，也是工程建設和使用期間的關鍵問題。目前，FRP與混凝土粘結技術，通常采用環氧樹脂粘結層、FRP表面涂砂等方法。已有的研究結果表明，在目前的粘結技術下，FRP與混凝土界面間粘結破壞是一種常見的破壞形式，通常表現為彎、剪裂縫處FRP剝離、混凝土保護層剝離和FRP端部剝離。

本發明中提出的鋼-纖維增強復合材料高強混凝土空心夾層組合橋面板中設置了鋼-T型肋的復合剪力件，這種復合剪力件是一種機械錨固技術，這種技術不同于FRP與混凝土已有的粘結技術，使FRP與混凝土能夠很好地共同工作。

已有的FRP-混凝土組合橋面板的構造形式一般是將混凝土直接澆注在FRP板上。為了承受車輛荷載，控制FRP-混凝土組合板的變形，對FRP-混凝土組合板的厚度應有最低的要求。因此，已有的FRP-混凝土組合板的自重較大。本發明提出的鋼-纖維增強復合材料高強混凝土空心夾層組合橋面板，高強混凝土配置在受壓區，受拉區不配置混凝土，僅為雙層FRP板，可以大大降低鋼-纖維增強復合材料高強混凝土空心夾層組合橋面板的重量，也可以充分發揮出混凝土抗壓強度高、FRP抗拉強度高的優點。

全FRP橋面板的試驗研究表明，受壓區翼緣板或腹板發生局部屈曲、層間剝離破壞；剛度是全FRP橋面板使用的主要控制因素。本發明中提出的鋼-纖維增強復合材料高強混凝土空心夾層組合橋面板的上層為配筋混凝土，且受壓區具有T型肋，增大了FRP組合橋面板的剛度，避免受壓區翼緣板和腹板發生局部屈曲，克服了全FRP橋面板的缺點。

發明內容

為滿足橋梁快速建造和維修加固，本發明提出了一種能夠使FRP與混凝土很好地共同工作且自重輕的鋼-纖維增強復合材料高強混凝土空心夾層組合橋面板。

本發明采用如下技術方案：

一種鋼-纖維增強復合材料高強混凝土空心夾層組合橋面板，包括：鋼筋混凝土，在鋼筋混凝土內設有纖維增強復合材料T型肋，所述纖維增強復合材料T型肋的“T”字形上部埋入鋼筋混凝土內且“T”字形下部從鋼筋混凝土的內部延伸至鋼筋混凝土的外部，在“T”字形下部上連接有纖維增強復合材料雙層空心板，與T型肋相交的鋼筋穿過T型肋。

本發明的優點是：

(1)降低FRP-混凝土組合板的自重，受力明確合理。已有的FRP-混凝土組合橋面板的構造形式一般是將混凝土直接澆注在FRP板上。為了承受車輛荷載，控制FRP-混凝土組合板的變形，對FRP-混凝土組合板的厚度應有最低的要求。因此，已有的FRP-混凝土組合板的自重較大。本發明提出的鋼-纖維增強復合材料高強混凝土空心夾層組合橋面板，高強混凝土配置在受壓區，受拉區不配置混凝土，僅為雙層FRP板，可以大大降低鋼-纖維增強復合材料高強混凝土空心夾層組合橋面板的重量，也可以充分發揮出混凝土抗壓強度高、FRP抗拉強度高的優點。