專(zhuān)利名稱(chēng)：竹材橋面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于普通公路橋梁和城市立交橋的橋面板。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，橋面板作為橋梁上部結(jié)構(gòu)中直接承受車(chē)輛荷載和將荷載傳遞給主梁的重要部件，自然也被賦予了新的要求和使命。目前，傳統(tǒng)的橋面板主要包括鋼筋混凝土橋面板和鋼橋面板。在近些年，國(guó)外還出現(xiàn)了一些新型橋面板，如FRP—鋼筋混凝土復(fù)合橋面板，鋁制橋面板，在美國(guó)木橋面板也是廣泛使用的橋面板形式之一。這些橋面板均因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)獲得了一定的應(yīng)用。傳統(tǒng)的橋面板主要優(yōu)點(diǎn)如下
造價(jià)低，施工方便，整體性好。這主要指的是鋼筋混凝土橋面板，因?yàn)槭乾F(xiàn)場(chǎng)澆注，便于施工控制，這也是目前中小型橋梁廣泛采用的一種橋面板型式。自重輕，極限承載能力大，建筑高度低。這主要指的是鋼橋面板，F(xiàn)RP—鋼筋混凝土復(fù)合橋面板，尤其是FRP—鋼筋混凝土復(fù)合橋面板，充分利用了混凝土的抗壓能力和FRP材料的抗拉能力，大大減輕了橋面板的自重，提高了承載能力。而鋼橋面板目前是大跨徑橋梁橋面板的不二選擇。施工周期短。除了鋼筋混凝土橋面板以外，上述其他橋面板都可以在工廠(chǎng)中提前預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)安裝，需要另外澆注混凝土的最后直接澆注混凝土。在國(guó)外有關(guān)層積板木橋的相關(guān)研究中，美國(guó)的學(xué)者詳細(xì)介紹了該種木板梁橋的裝配工藝。該木板梁橋由沿橋梁縱向側(cè)立的膠合木板沿橫向排列而成，每塊木板在縱向可用指接方式進(jìn)行拼接接長(zhǎng)，同時(shí)在長(zhǎng)度方向上(縱向)每隔一定距離都必須張拉預(yù)應(yīng)力筋(橫向)，把沿橫向排列的獨(dú)立模板擠壓在一起，形成一個(gè)整體板式結(jié)構(gòu)。其中所用的橫向預(yù)應(yīng)力筋的錨固端沿縱向間隔3英尺(91. 44cm)布置，錨固孔直徑41mm，外部貼有槽鋼和鋼墊片以減小后期預(yù)應(yīng)力損失。此板式結(jié)構(gòu)作為主梁來(lái)使用，板梁的兩端支撐在橋梁墩上。板梁長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際木材長(zhǎng)度來(lái)控制，如果為了跨度加大的需要，木板梁可進(jìn)行縱向接長(zhǎng)，但必須保證相鄰的接縫不在一處。無(wú)論是采用上述哪種橋面板，都會(huì)存在以下一種或幾種不足
1、制作工藝復(fù)雜。鋼橋面板需要將蓋板，縱橫加勁肋一一焊接或是螺栓連接，增加了工序；FRP—鋼筋混凝土復(fù)合橋面板需要考慮混凝土和FRP結(jié)構(gòu)的連接，主要措施包括螺栓連接和開(kāi)孔板連接件。2、金屬橋面的造價(jià)較高。這主要指的是鋼橋面板和鋁橋面板，另外FRP材料價(jià)格也較高，不過(guò)FRP—鋼筋混凝土復(fù)合橋面板則相對(duì)降低了造價(jià)。3、所用材料不環(huán)保。無(wú)論是傳統(tǒng)橋面板還是上述的新型橋面板，其所用的建材都為鋼材、水泥，甚至是木材，鋼筋水泥無(wú)法回收利用，也無(wú)法被自然界自行消解，木材生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，伐林造橋無(wú)疑與環(huán)保相悖。隨著可持續(xù)發(fā)展觀(guān)念深入人心，采用環(huán)保、低能耗且能滿(mǎn)足使用要求的“綠色建材”無(wú)疑是眾望所歸。4.橋面板易開(kāi)裂破壞。對(duì)于鋼筋混凝土橋面板而言，混凝土的開(kāi)裂是一個(gè)嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)耐久性的問(wèn)題，另外對(duì)于鋼橋面也存在同樣的問(wèn)題。5、根據(jù)美國(guó)對(duì)層積板材橋梁的系列研究成果表明，由于可用木材成品的長(zhǎng)度限制以及木材本身強(qiáng)度的限制，木板梁的縱向承載能力及其剛度不足是一大難題，傳統(tǒng)層積板木橋即使在指接之后單跨跨徑也無(wú)法超過(guò)9. 2m，因此，縱向連接及由此引起的跨越能力不足問(wèn)題是層積板木橋所面臨的主要問(wèn)題。另外由于橫向預(yù)應(yīng)カ鋼筋的長(zhǎng)度較短，預(yù)應(yīng)カ損失較大，最終形成的有效預(yù)應(yīng)力偏低，將影響板式結(jié)構(gòu)的整體剛度及其承載能力。竹膠板是以毛竹材料作主要架構(gòu)和填充材料，經(jīng)高壓成坯的建材，主要用途是建筑架模灌漿，車(chē)箱箱體板和箱底板，大型機(jī)械外包裝板，及各種需要用板材的場(chǎng)所。由于竹膠板硬度高，抗折，抗壓，在很多使用區(qū)域已經(jīng)替代了鋼模板。又由于竹是易培養(yǎng)，成林快的林木，三到五年就可以砍劃，能替換木材，因此，國(guó)家林業(yè)部政策支持大力發(fā)展以竹為主要加工材料的人造板，已經(jīng)在很多地方替換了木材類(lèi)板材的使用。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明了提供ー種制作エ藝簡(jiǎn)単，成本較低，結(jié)構(gòu)整體性好，不易開(kāi)裂， 材料環(huán)保耐久，能夠滿(mǎn)足使用要求的竹材橋面板。本發(fā)明的竹材橋面板可與鋼主梁形成組合結(jié)構(gòu)橋梁，滿(mǎn)足各種跨度橋梁設(shè)計(jì)的需要。技術(shù)方案本發(fā)明的竹材橋面板，包括預(yù)應(yīng)カ筋和疊合的多個(gè)橋面板片，預(yù)應(yīng)カ筋穿過(guò)多個(gè)橋面板片，預(yù)應(yīng)カ筋的兩端穿過(guò)墊板并用錨具固定拉緊，束縛多個(gè)橋面板片，橋面板片由多個(gè)竹膠板制成的橋面板單板依次首尾榫接而成，兩相鄰橋面板片的榫接部位相錯(cuò)開(kāi)。本發(fā)明中，橋面板片上的橋面板單板的一端設(shè)置有槽寬沿進(jìn)槽方向逐漸增大的榫槽，與之相鄰的橋面板單板一端設(shè)置有與所述榫槽相匹配的榫頭，榫頭嵌入榫槽中。本發(fā)明中，橋面板片上設(shè)置有供預(yù)應(yīng)カ筋穿過(guò)的安裝孔。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
本發(fā)明的竹材橋面板，借鑒了已有層積木板梁橋的構(gòu)造形式，但對(duì)于竹材板的用途進(jìn)行了調(diào)整，其基本思路為首先竹板材僅用于構(gòu)造橋面板，單塊矩形竹材板的軸線(xiàn)方向?yàn)闄M橋向，多塊竹材板沿縱向排列在一起形成橋面板片，然后采用縱向預(yù)應(yīng)カ鋼筋使多塊竹材板縱向擠壓后形成整體橋面板結(jié)構(gòu)。因此本發(fā)明在結(jié)構(gòu)用途和單板的排列方向上與木結(jié)構(gòu)橋梁是不一樣的，縱向預(yù)應(yīng)カ鋼筋的長(zhǎng)度可大大延長(zhǎng)，可有效降低預(yù)應(yīng)カ損失程度，同時(shí)單塊橋面板片的接長(zhǎng)拼接形式改指接為榫接，加強(qiáng)連接強(qiáng)度。1.本發(fā)明的竹材橋面板與層積板木橋相比，主要有以下四點(diǎn)明顯優(yōu)點(diǎn)
1)竹材橋面板的構(gòu)成單板板為橫向側(cè)立，接長(zhǎng)方式改縱向拼接為橫向拼接，在橋面寬范圍內(nèi)接縫數(shù)量可明顯減少；
2)本發(fā)明竹材橋面板必須與支承鋼梁(如エ字梁)形成組合結(jié)構(gòu)，由縱向主梁承擔(dān)橋面自重，可大大提高橋梁跨越能力，同時(shí)發(fā)揮了竹材和鋼材的各自?xún)?yōu)點(diǎn)；只要通過(guò)合理設(shè)置主梁間距，可使橋面板橫向跨度減小，橋面板厚度及其自重可有效降低，同時(shí)也可降低橋面板變形，提高使用性能，從而發(fā)揮較大的抗彎承載能力。
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3)橫向拼接采用漏斗形榫接頭取代傳統(tǒng)的指接形式(指接板是指多塊木板拼接而成，上下不再粘壓夾板，豎向木板間采用鋸齒狀接口，類(lèi)似兩手手指交叉對(duì)接)，與指接接頭主要抗拉不同，榫接接頭既能抗拉，也能抗彎、抗剪，從而最大程度地減少接縫對(duì)橋面板片承載能力的削弱；
4)給橋面板片提供預(yù)應(yīng)力的縱向鋼筋長(zhǎng)度明顯加長(zhǎng)，長(zhǎng)度越大其預(yù)應(yīng)力損失也將明顯降低，最終有效預(yù)應(yīng)力較大。2.本發(fā)明的竹材橋面板工廠(chǎng)化生產(chǎn)程度高，生產(chǎn)效率高。所有的橋面板單板和連接接頭均可在工廠(chǎng)預(yù)制切割穿孔，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)直接裝配即可，且橋面板單板的加工型式多樣， 可根據(jù)實(shí)際要求對(duì)橋面板單板進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)加工從而形成剛度更大，使用性能更優(yōu)的改良橋面板。3.本發(fā)明的竹材橋面板成本較低，材料綠色環(huán)保。竹材作為我國(guó)重要的速生、可再生森林資源之一，具有生長(zhǎng)快，成材早，產(chǎn)量高，一次造林可以持續(xù)利用的特點(diǎn)。力學(xué)性能絲毫不遜色于木材，且其生長(zhǎng)速度也比木材快得多，與混凝土和鋼材相比，在加工過(guò)程中能耗低，廢棄物少，是當(dāng)之無(wú)愧的“綠色建材”。4.本發(fā)明的竹材橋面板抗拉強(qiáng)度很高，相比混凝土橋面板，在正常使用狀態(tài)下橋面板結(jié)構(gòu)不存在開(kāi)裂的可能性。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本發(fā)明橋面板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明橋面板的俯視平面圖。圖3是本發(fā)明橋面板的正視圖。 圖4是本發(fā)明橋面板的左視圖。
圖5是本發(fā)明橋面板的橋面板單板圖。圖6是本發(fā)明橋面板的多個(gè)橋面板單板組合安裝圖。 圖7是本發(fā)明橋面板的多個(gè)橋面板片組合安裝示意圖。圖中有橋面板片1、橋面板單板2、預(yù)應(yīng)力筋3、錨具4、墊板5、榫槽21、榫頭22、 安裝孔23。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的竹材橋面板，包括預(yù)應(yīng)力筋3和疊合的多個(gè)橋面板片1，橋面板片1由多個(gè)竹膠板制成的橋面板單板2依次首尾榫接而成，橋面板片1上的橋面板單板2的一端設(shè)置有槽寬沿進(jìn)槽方向逐漸增大的榫槽21，與之相鄰的橋面板單板2 —端設(shè)置有與所述榫槽 21相匹配的榫頭22，所述榫頭22嵌入榫槽21中，兩相鄰橋面板片1的榫接部位相錯(cuò)開(kāi)。橋面板單板2上設(shè)置有供預(yù)應(yīng)力筋3穿過(guò)的安裝孔23，預(yù)應(yīng)力筋3通過(guò)安裝孔23穿過(guò)多個(gè)橋面板片1，預(yù)應(yīng)力筋3的兩端穿過(guò)墊板5并用錨具4固定拉緊，束縛多個(gè)橋面板片1。本發(fā)明竹材橋面板的制作工藝為
1)橋面板單板2由竹膠板原型板材根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸要求切割而成，并通過(guò)榫頭和榫槽橫向連接接長(zhǎng)，使板長(zhǎng)滿(mǎn)足橋面設(shè)計(jì)寬度要求，如兩車(chē)道橋?qū)?. 5m,則在橫向至少需要4塊橋面板單板2拼接，拼接接頭采取榫接頭形式，橋面板單板2 ー側(cè)加工出開(kāi)ロ寬度沿進(jìn)槽方向逐漸増大(漏斗形)的榫槽21，另ー側(cè)加工出與之匹配的榫頭22，接縫處還事先涂有環(huán)氧樹(shù)脂膠結(jié)劑，以加強(qiáng)連接完整性，形成設(shè)計(jì)要求數(shù)量的橋面板片1。 2)事先在橋面板片1上按設(shè)計(jì)位置開(kāi)孔，以供預(yù)應(yīng)カ鋼筋通過(guò)。3)每個(gè)橋面板片1沿橫向側(cè)立，多個(gè)板層側(cè)立后相互擠靠在一起，形成橋面板片集合體；
4)待所有橋面板片1在縱向均放置到位后，在其開(kāi)孔位置兩端放置鋼墊板5，將預(yù)應(yīng)力筋3穿過(guò)鋼墊板5和所有安裝孔23，然后通過(guò)預(yù)應(yīng)力筋的張拉在兩端形成一個(gè)預(yù)壓壓カ而使橋面板片集合體結(jié)成整體橋面板。預(yù)應(yīng)カ鋼筋3宜采用粗直徑鋼筋，利用鋼筋螺紋錨具固定即借粗鋼筋兩端的螺紋，在鋼筋張拉后直接擰上螺帽進(jìn)行錨固，鋼筋的回縮カ由螺帽經(jīng)支承墊板承壓傳遞給梁體而獲得預(yù)應(yīng)力。采用該種錨具的好處是受カ明確，錨固可靠；構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便；預(yù)應(yīng) カ損失小，還可以簡(jiǎn)便地采用套筒接長(zhǎng)。本發(fā)明竹材橋面板在工程施工中的具體安裝エ序步驟如下
在エ廠(chǎng)按照?qǐng)D紙將包括榫接接頭21、22，安裝孔23的橋面板單板2預(yù)制好后，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行拼裝；
在橫向接頭處涂環(huán)氧樹(shù)脂膠合剤，通過(guò)榫接將橋面板單板2進(jìn)行橫向拼接接長(zhǎng)，成為橋面板片1 ；
將單片橋面板片1縱向一片一片對(duì)齊重疊放置，可事先預(yù)制ー塊和實(shí)際橋面板大小相同的模板，重疊放置完成以后，將模板拆除； 在預(yù)應(yīng)カ筋3表面涂ー層環(huán)氧樹(shù)脂；
將預(yù)應(yīng)力筋3先后穿過(guò)18mm鋼墊板5和橋面板片1中央的孔洞，孔洞直徑41mm，預(yù)應(yīng)力筋直徑25. 4mm,其極限抗拉強(qiáng)度1570MPa，墊板5厚度18mm，面積127mmX 127mm ；
張拉預(yù)應(yīng)カ筋3，張拉控制應(yīng)カ710MPa，將錨具4固定于橋面板兩端，完成整個(gè)橋面板的制作。本發(fā)明的實(shí)施例和試驗(yàn)中所采用的竹膠板材料為外購(gòu)安吉中奧竹膠板廠(chǎng)的產(chǎn)品。竹膠板主要有以下幾個(gè)生產(chǎn)流程竹材切片-去青-截?cái)?輾壓-干燥-浸膠-干燥-組坯-熱壓-裁邊，具體生產(chǎn)エ藝為
1.將原竹切成片，去掉最外層和強(qiáng)度相對(duì)較低的最內(nèi)層；
2.用繩索將竹片連起來(lái)，做成竹席或竹簾，這樣便于組坯；
3.將竹簾曬干，殺死竹材內(nèi)的害蟲(chóng)以及去除水份，防止竹材蟲(chóng)害及因水份而腐爛，曬干的竹簾再放入酚醛樹(shù)脂膠池中；
4.待竹簾浸膠充分后，從膠池內(nèi)將竹簾撈起，晾干；
5.接下來(lái)便是竹膠合板的生產(chǎn)階段，將晾干的竹簾組成坯；
6.組完壞后，即可將竹坯送入機(jī)器內(nèi)，進(jìn)行高溫蒸壓，大約二十分鐘；
7.冷卻后，去掉不整齊的邊，將竹膠合板制作成相應(yīng)尺寸。
權(quán)利要求
1.ー種竹材橋面板，其特征在干，包括預(yù)應(yīng)カ筋(3)和疊合的多個(gè)橋面板片(1 )，所述預(yù)應(yīng)カ筋(3)穿過(guò)多個(gè)所述橋面板片(1)，預(yù)應(yīng)カ筋(3)的兩端穿過(guò)墊板(5)并用錨具(4) 固定拉緊，束縛多個(gè)橋面板片(1)，所述橋面板片(1)由多個(gè)竹膠板制成的橋面板單板(2) 依次首尾榫接而成，兩相鄰橋面板片(1)的榫接部位相錯(cuò)開(kāi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹材橋面板，其特征在干，所述橋面板片(1)上的橋面板單板 (2)的一端設(shè)置有槽寬沿進(jìn)槽方向逐漸増大的榫槽(21)，與之相鄰的橋面板單板(2)—端設(shè)置有與所述榫槽(21)相匹配的榫頭(22)，所述榫頭(22)嵌入榫槽(21)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹材橋面板，其特征在干，所述橋面板單板(2)上設(shè)置有供預(yù)應(yīng)カ筋(3)穿過(guò)的安裝孔(23)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種竹材橋面板，包括預(yù)應(yīng)力筋和疊合的多個(gè)橋面板片，預(yù)應(yīng)力筋穿過(guò)多個(gè)橋面板片，預(yù)應(yīng)力筋的兩端穿過(guò)墊板并用錨具固定拉緊，束縛多個(gè)橋面板片，橋面板片由多個(gè)竹膠板制成的橋面板單板依次首尾榫接而成，兩相鄰橋面板片的榫接部位相錯(cuò)開(kāi)。橫橋向依據(jù)橋梁橫斷面寬度通過(guò)各橋面板單板依次首尾榫接的方法來(lái)達(dá)到所需橋面寬度。本發(fā)明竹材橋面板的基本單板可便于工廠(chǎng)化預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)拼裝施工即可形成橋面板，施工工藝簡(jiǎn)單、快速，施工材料環(huán)保且容易回收，適合于組合結(jié)構(gòu)橋梁使用，是一種能夠滿(mǎn)足使用功能和耐久性功能的橋面板。
文檔編號(hào)E01D19/12GK102561180SQ20111044376
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者吳文清, 陳帥, 馬雪媛 申請(qǐng)人:東南大學(xué)