[發明專利]鋼-纖維增強水泥基復合材料組合橋面板

無效

• 申請號: 201210005502.4
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102561181A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 王文煒;戴建國;張磊;吳佳
• 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: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及一種具有較高延性和耐久性能的鋼、纖維增強復合材料和纖維增強水泥基復合材料形成的組合構件，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

公路橋梁的基礎建設隨著國家交通事業發展，近年來得到快速的發展。經過多年的運營，隨之而來的是橋梁的老化問題，尤其是在惡劣環境（凍融、酸、堿、鹽、紫外線、潮濕、海水環境）中的橋梁顯得尤為突出。在眾多的中小跨徑橋梁中，混凝土橋面板承受車輛荷載的往復作用，加之環境因素的影響，是易損傷破壞的構件之一。開裂的面層混凝土具有傳輸特性，氯化物或其他侵蝕性介質易于從面層滲透至鋼筋表面，繼而鋼筋銹蝕產生膨脹應力，最終導致脆性的混凝土保護層剝落。橋面板的疲勞損傷破壞不僅影響車輛的正常通行，而且影響下部結構的安全和耐久性。如何利用科學手段，延長新建和已建橋梁的服役壽命，進行經濟合理的維修加固已成為刻不容緩的課題。

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。

ECC（Engineered?cementitous?composite）是一種高延性高耐久性的纖維增強水泥基復合材料。它是基于微觀斷裂力學的材料設計方法，經系統設計，在拉伸和剪切荷載下表現出高延展性的一種纖維增強水泥基復合材料。ECC中纖維體積摻量僅為2%，但其拉伸應變卻大于3%，遠高于普通混凝土和鋼纖維混凝土。ECC在荷載作用下開裂后，表現出類似鋼筋在單軸荷載作用下的應力-應變關系，即所謂的應變強化（Strain-Harding）效應。這種優良的力學性能，克服了混凝土開裂后，應力迅速降低，裂縫急速開展的缺點。ECC的抗壓強度與普通混凝土相似。此外，ECC具有優良的抗疲勞性能和耐久性能。因此，對于承受車輛疲勞荷載和環境作用的橋面板而言，ECC無疑是一種很好的材料。

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。

可將鋼材、FRP、ECC等力學性能優良的材料結合在一起，充分發揮各自的優勢，實現材料性能互補。有鑒于此，本發明提出一種鋼-FRP-ECC組合橋面板。

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滿足橋面板高延性高耐久且自重輕的鋼-纖維增強水泥基復合材料組合橋面板。

本發明采用如下技術方案：

包括：纖維增強復合材料拉擠板，內設鋼筋網片的纖維水泥基增強復合面層和豎向拉結鋼筋，所述的增強復合材料拉擠板具有增加復合材料拉擠板剛度的“U”?型凸肋和“U”型凹肋，在纖維增強復合材料拉擠板和纖維水泥基增強復合面層之間設有輕質混凝土層，在輕質混凝土層內設有鋼筋且鋼筋位于“U”型凸肋內，所述豎向拉結鋼筋的一端與鋼筋連接，豎向拉結鋼筋的另一端與纖維水泥基增強復合面層內的鋼筋網片連接。?

本發明的優點是：

（1）本發明提出的帶有“U”型凸肋和“U”型凹肋的纖維增強復合材料拉擠板，其中的“U”型凸肋和“U”型凹肋可以增加纖維增強復合材料拉擠板的剛度，避免澆筑上部輕質混凝土層和纖維水泥基增強復合面層（ECC）時，輕質混凝土的自重、纖維水泥基增強復合面層的自重及施工人員、施工機械等荷載的作用下造成纖維增強復合材料拉擠板的變形過大，影響正常使用。