一種帶肋frp構(gòu)件及其與混凝土組合的施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶肋FRP構(gòu)件，包括FRP基本拼塊，且FRP基本拼塊分為下部的FRP基本底板與其上部的FRP基本縱向板肋兩部分，所述的FRP基本底板的側(cè)壁增設(shè)有凸鍵和/或凹鍵，多個(gè)FRP基本拼塊通過咬合連接形成帶肋FRP構(gòu)件。該帶肋FRP構(gòu)件制作拼裝簡(jiǎn)便、施工速度快，其尺寸不受FRP基本拼塊尺寸的限制，根據(jù)對(duì)帶肋FRP構(gòu)件實(shí)際尺寸的需要靈活拼裝。該帶肋FRP構(gòu)件與混凝土組合形成橋面板的施工方法包括如下步驟：制作設(shè)有凸鍵和/或凹鍵，且開設(shè)橫向通孔的FRP基本拼塊；拼接FRP基本拼塊；配置橫向穿孔鋼筋，澆筑面層混凝土，最終形成的FRP-混凝土組合橋面板將混凝土抗壓強(qiáng)度高、成本低的優(yōu)點(diǎn)與FRP抗拉強(qiáng)度高、耐久性能好的特點(diǎn)相結(jié)合，整體構(gòu)件結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越，經(jīng)濟(jì)性能可觀。
【專利說明】一種帶肋FRP構(gòu)件及其與混凝土組合的施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于橋梁工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說涉及一種帶肋FRP構(gòu)件以及該帶肋FRP構(gòu)件與混凝土組合形成橋面板的施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在土木工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，纖維增強(qiáng)塑料(以下簡(jiǎn)稱FRP)因具有強(qiáng)度高、面密度小，抗疲勞和耐腐蝕性能好等特點(diǎn)而備受青睞，其中，F(xiàn)RP橋面板尤為得到重視。FRP橋面板根據(jù)材料組成分為全FRP橋面板和FRP-混凝土組合橋面板，而FRP材料價(jià)格相對(duì)鋼材和混凝土較高，全FRP橋面板存在初期投資大、剛度低、與主梁連接困難等缺點(diǎn)，并未得到普通應(yīng)用。專利201320209441.3公開了一種帶肋FRP構(gòu)件與混凝土組合橋面板，該橋面板充分利用混凝土抗壓強(qiáng)度高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，又可充分發(fā)揮FRP抗拉強(qiáng)度高的特點(diǎn)；同時(shí)，F(xiàn)RP構(gòu)件可兼作為模板，便于施工。但FRP構(gòu)件的制作成本相對(duì)較大，針對(duì)不同結(jié)構(gòu)形狀的FRP構(gòu)件所需要的模具的制作成本也很高，而且FRP構(gòu)件的尺寸受到了制作FRP構(gòu)件所需模具尺寸的限制，為此，專利201310731522.4公開了一種帶肋FRP構(gòu)件的制作方法，通過在相鄰FRP基本拼塊的縫隙中高壓注膠形成帶肋FRP構(gòu)件，由此形成的帶肋FRP構(gòu)件的尺寸不受FRP基本拼塊尺寸的限制，可根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)帶肋FRP構(gòu)件實(shí)際尺寸的需要任意拼裝。但是，向相鄰FRP基本拼塊的縫隙中高壓注膠這一過程實(shí)際實(shí)施起來存在一定的難度，因?yàn)楹茈y保證高壓膠體的形成。再者，高壓注膠需要布置注膠嘴，對(duì)縫隙四周做封邊處理等，施工過程比較繁瑣。由此，開發(fā)一種制作施工簡(jiǎn)便，施工速度快，且結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越，經(jīng)濟(jì)性能可觀的帶肋FRP構(gòu)件并將其應(yīng)用到實(shí)際工程中具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題提出一種帶肋FRP構(gòu)件，并將該帶肋FRP構(gòu)件與混凝土組合應(yīng)用到橋面板中。其方法是通過制作設(shè)有凸鍵和/或凹鍵的FRP基本拼塊，并將多個(gè)FRP基本拼塊通過咬合連接形成帶肋FRP構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)的。該整體帶肋FRP構(gòu)件制作拼裝簡(jiǎn)便、施工速度快，其尺寸不受FRP基本拼塊尺寸的限制，可根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)帶肋FRP構(gòu)件實(shí)際尺寸的需要任意拼裝。該帶肋FRP構(gòu)件與混凝土組合使用到橋面板中，既能夠充分利用混凝土抗壓強(qiáng)度高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，又可充分發(fā)揮FRP抗拉強(qiáng)度高、耐久性能好的特點(diǎn)；同時(shí)，帶肋FRP構(gòu)件兼作為模板，便于施工。最終形成的FRP-混凝土組合橋面板的結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越，經(jīng)濟(jì)性能可觀。
[0004]本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，一種帶肋FRP構(gòu)件，包括FRP基本拼塊，且FRP基本拼塊分為下部的FRP基本底板與其上部的FRP基本縱向板肋兩部分，所述的FRP基本底板的側(cè)壁增設(shè)有凸鍵和/或凹鍵，多個(gè)FRP基本拼塊通過咬合連接形成帶肋FRP構(gòu)件。由此形成的帶肋FRP構(gòu)件的制作拼裝簡(jiǎn)便、施工速度快，且其尺寸不受FRP基本拼塊尺寸的限制，可根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)帶肋FRP構(gòu)件實(shí)際尺寸的需要靈活拼裝。
[0005]本發(fā)明的特征還在于所述的凸鍵和凹鍵上開有或可開有螺栓孔，以便在螺栓孔中布置螺栓、插銷或連接件。這一設(shè)置進(jìn)一步加強(qiáng)了 FRP基本底板拼接時(shí)的咬合力，相鄰的FRP基本底板不僅可以通過自身設(shè)置的凸鍵和凹槽相互連接，還可以借助螺栓的緊固作用使得連接的效果進(jìn)一步加強(qiáng)。
[0006]本發(fā)明的特征還在于所述的FRP基本底板與FRP基本縱向板肋中至少有一個(gè)采用空心截面形式?？招慕孛嫘问降腇RP基本底板或\和空心截面形式的FRP基本縱向板肋可以降低材料用量，改善構(gòu)件的力學(xué)性能。
[0007]本發(fā)明的特征還在于所述的FRP基本縱向板肋的截面形狀為矩形或T形。矩形或T形形狀的FRP基本縱向板肋使得形成的帶肋FRP構(gòu)件的截面形式呈倒T形或工字形，截面形式更為有效；FRP基本縱向板肋構(gòu)可作為抗剪鍵，板肋的存在明顯增大了帶肋FRP構(gòu)件與面層混凝土的接觸面積，顯著改善了疊合面的抗剪性能。
[0008]本發(fā)明的特征還在于所述的FRP基本縱向板肋上設(shè)置有橫向通孔。通過在板肋內(nèi)增設(shè)橫向通孔，橫向通孔內(nèi)后澆混凝土與板肋形成“銷栓”效應(yīng)，增大了帶肋FRP構(gòu)件與后澆混凝土的機(jī)械咬合力，有效提高了接觸面的抗剪性能；橫向通孔中可布置橫向穿孔鋼筋，橫向穿孔鋼筋的配置實(shí)現(xiàn)了橫向配筋，改善了橋面板的受力性能，橫向穿孔鋼筋與板肋孔洞后澆混凝土形成“鋼筋混凝土銷栓”，進(jìn)一步增大了接觸面的抗剪能力，保證FRP-混凝土組合橋面板的共同工作性能。
[0009]該帶肋FRP構(gòu)件與混凝土組合形成橋面板的施工方法包括如下步驟:Ca)制作設(shè)有凸鍵和/或凹鍵，且開設(shè)橫向通孔的FRP基本拼塊；(b)拼接FRP基本拼塊；(c)配置橫向穿孔鋼筋，澆筑面層混凝土。
[0010]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]以下附圖中，I為FRP基本拼塊，2為FRP基本底板，3為FRP基本縱向板肋，4為凸鍵，5為凹鍵,6為螺栓孔,7為螺栓、插銷或絲扣,8為橫向通孔,9為套筒,10為橫向穿孔鋼筋，11為面層混凝土。
[0012]圖1為FRP基本拼塊(空心截面形式的FRP基本底板與實(shí)心截面形式的FRP基本縱向板肋)的橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為單個(gè)FRP基本拼塊的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為FRP基本拼塊拼接后形成的帶肋FRP構(gòu)件的橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4為FRP基本拼塊拼接后形成的帶肋FRP構(gòu)件的立體結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖(a)為形成的帶肋FRP構(gòu)件的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖(b)為形成的帶肋FRP構(gòu)件的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5為FRP基本拼塊的另一實(shí)施例，其中圖(a)為FRP基本拼塊橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖(b)為拼接后形成的帶肋FRP構(gòu)件的橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖6為FRP基本拼塊的另一實(shí)施例，其中圖(a)為FRP基本拼塊橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖(b)為拼接后形成的帶肋FRP構(gòu)件的橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖7為在凸鍵和凹鍵上開有螺栓孔的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖(a)為在凸鍵和凹鍵上開有螺栓孔的橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖(b)為在凸鍵和凹鍵上開有螺栓孔的立體結(jié)構(gòu)示意圖。[0019]圖8為開有螺栓孔的凸鍵和凹鍵相互拼接后形成的帶肋FRP構(gòu)件的橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖9為開有螺栓孔的凸鍵和凹鍵相互拼接后形成的帶肋FRP構(gòu)件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖10為FRP基本拼塊(實(shí)心截面形式的FRP基本底板與空心截面形式的FRP基本縱向板肋)的橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖11為FRP基本拼塊拼接后形成的帶肋FRP構(gòu)件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖12為FRP基本拼塊的另一實(shí)施例，其中圖(a)為FRP基本拼塊橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖(b)為拼接后形成的帶肋FRP構(gòu)件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖13為FRP基本拼塊(空心截面形式的FRP基本底板與空心截面形式的FRP基本縱向板肋)的橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖14為FRP基本拼塊拼接后形成的帶肋FRP構(gòu)件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖15為在帶肋FRP構(gòu)件上面澆筑混凝土的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明如附圖1?15所示。
[0028]一種帶肋FRP構(gòu)件，包括FRP基本拼塊1，且FRP基本拼塊I分為下部的FRP基本底板2與其上部的FRP基本縱向板肋3兩部分，所述的FRP基本底板2的側(cè)壁增設(shè)有凸鍵4和/或凹鍵5。位于端部的FRP基本拼塊I的FRP基本底板2上面只設(shè)有凸鍵4或凹鍵5的其中之一，位于非端部的FRP基本拼塊I的FRP基本底板2上面同時(shí)設(shè)有凸鍵4與凹鍵5，凸鍵4與凹鍵5的尺寸、位置相互適應(yīng)，如圖1?2所示。這樣，多個(gè)FRP基本拼塊I通過在自身上設(shè)置的凸鍵4與凹槽5的相互咬合連接下形成帶肋FRP構(gòu)件，如圖3?4所示。
[0029]凸鍵4和凹鍵5上開有或可開有螺栓孔6。如圖7?9所示，螺栓孔6按照一定的規(guī)律均勻的分布在凸鍵4和凹鍵5上，且凸鍵4上的螺栓孔6與凹鍵5上的螺栓孔6的孔徑相同、位置相互對(duì)應(yīng)。當(dāng)凸鍵4和凹鍵5上開有螺栓孔6時(shí)，就可以在螺栓孔6中布置螺栓、插銷或絲扣7等緊固件。螺栓、插銷或絲扣7等緊固件的設(shè)置進(jìn)一步加強(qiáng)了 FRP基本底板I拼接時(shí)相互之間的咬合力，約束了 FRP基本拼塊I的側(cè)向位移，有效地防止了在澆筑面層混凝土 11時(shí)FRP基本拼塊I的側(cè)向滑動(dòng)。這樣，相鄰的FRP基本拼塊I之間不僅可以通過自身設(shè)置的凸鍵4和凹槽5相互連接，還可以借助螺栓、插銷或絲扣7等緊固件的緊固作用使得連接的效果進(jìn)一步加強(qiáng)，保證了 FRP-混凝土組成橋面板的受力性能。
[0030]FRP基本底板2與FRP基本縱向板肋3中至少有一個(gè)采用空心截面形式。圖1?8為空心截面形式的FRP基本底板2與實(shí)心截面形式的FRP基本縱向板肋3所構(gòu)成的FRP基本拼塊I的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10?12為實(shí)心截面形式的FRP基本底板2與空心截面形式的FRP基本縱向板肋3所構(gòu)成的FRP基本拼塊I的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13?14為空心截面形式的FRP基本底板2與空心截面形式的FRP基本縱向板肋3所構(gòu)成的FRP基本拼塊I的結(jié)構(gòu)示意圖。空心截面形式的FRP基本底板2或\和空心截面形式的FRP基本縱向板肋3可以降低材料用量，改善構(gòu)件的力學(xué)性能。
[0031]FRP基本縱向板肋3的截面形狀為矩形或T形。圖7?9所示的FRP基本縱向板肋3的截面形狀為矩形，其余附圖所示的FRP基本縱向板肋3的截面形狀為T形。矩形形狀的FRP基本縱向板肋3使得形成的帶肋FRP構(gòu)件的截面形式呈倒T形，如圖8、圖9所示；T形形狀的FRP基本縱向板肋3使得形成的帶肋FRP構(gòu)件的截面形式呈工字形，如圖3~4所示。FRP基本縱向板肋3可作為抗剪鍵，板肋的存在明顯增大了帶肋FRP構(gòu)件與面層混凝土 11的接觸面積，顯著改善了疊合面的抗剪性能。
[0032]FRP基本縱向板肋3上設(shè)置有橫向通孔8，如圖4、圖9、圖11、圖12、圖14所示，橫向通孔8按照一定的規(guī)律布置在FRP基本縱向板肋3上，其截面形狀為圓形、橢圓形、弧形、多邊形(邊數(shù)η≥3)，其中，圖4、圖9、圖11中的橫向通孔8的截面形狀為橢圓形，圖12中的橫向通孔8的截面形狀為多邊形，具體的說是六邊形的截面形狀，圖14中的橫向通孔8的截面形狀為圓形。在板肋內(nèi)增設(shè)橫向通孔8，這樣，橫向通孔8內(nèi)面層混凝土 11與板肋形成“銷栓”效應(yīng)，增大了帶肋FRP構(gòu)件與面層混凝土 11的機(jī)械咬合力，有效提高了接觸面的抗剪性能。
[0033]當(dāng)采用FRP基本縱向板肋3為空心截面形式的FRP基本拼塊I時(shí)，需要在橫向通孔8中插入套筒9，如圖11~12所示。套筒9采用硬質(zhì)材料制作而成，其截面形狀與橫向通孔8的截面形狀相適應(yīng)。設(shè)套筒9長(zhǎng)度為L(zhǎng)，空心截面形式的FRP基本縱向板肋3的外緣寬度為b，內(nèi)緣寬度為a，如圖11所示；或者，空心截面形式的FRP基本縱向板肋3拼裝后的外緣總寬度為b,內(nèi)緣總寬度為a,如圖12所示,則a〈L ( b。套筒9的設(shè)置可以防止燒筑時(shí)面層混凝土進(jìn)入空心截面形式的FRP基本縱向板肋3的空心部分內(nèi)。
[0034]如圖15所示，在橫向通孔8中穿插橫向穿孔鋼筋10，實(shí)現(xiàn)了橫向配筋，改善了 FRP與混凝土組合橋面板的受力性能。最后，在拼裝形成的帶肋FRP構(gòu)件上澆筑面層混凝土 11，即構(gòu)成了 FRP與混凝土相結(jié)合的橋面板。此時(shí)，橫向穿孔鋼筋10、FRP基本縱向板肋3以及流進(jìn)橫向通孔8內(nèi)的面層混凝土 11形成“銷栓”效應(yīng)，增大了帶肋FRP構(gòu)件與面層混凝土11的機(jī)械咬合力，有效提高了接觸面的抗剪性能，保證FRP-混凝土組合橋面板的整體工作性能。
[0035]該帶肋FRP構(gòu)件與混凝土組合形成橋面板的施工步驟如下:
(a)制作設(shè)有凸鍵4和/或凹鍵5，且開設(shè)橫向通孔8的FRP基本拼塊I。凸鍵4與凹鍵5位于FRP基本拼塊I的FRP基本底板2的側(cè)壁上，且二者的尺寸、位置相互適應(yīng)，橫向通孔8按照一定的規(guī)律分布在FRP基本縱向板肋3上。FRP基本拼塊I在預(yù)制廠中出模成型，根據(jù)FRP基本拼塊I的尺寸選擇所需模具的尺寸，然后直接應(yīng)用到施工現(xiàn)場(chǎng)，從而加快了施工的速度，有效地提高了施工的效率。
[0036](b)拼接FRP基本拼塊I。根據(jù)實(shí)際工程中FRP-混凝土組合橋面板的板面尺寸，計(jì)算出所需要FRP基本拼塊I的數(shù)量；將FRP基本拼塊I按照一定的順序排列放置，并在凸鍵4和凹鍵5上將要相互接觸的部位的表面涂抹一層膠粘材料或者膠粘劑；最后將一個(gè)FRP基本拼塊I的凸鍵4與另一個(gè)FRP基本拼塊I的凹鍵5相互結(jié)合，通過咬合連接形成帶肋FRP構(gòu)件。
[0037]當(dāng)FRP基本拼塊I的凸鍵4和凹鍵5上開有螺栓孔6時(shí)，具體的拼接分步驟變?yōu)?根據(jù)實(shí)際工程中FRP-混凝土組合橋面板的板面尺寸，計(jì)算出所需要FRP基本拼塊I的數(shù)量；將FRP基本拼塊I按照一定的順序排列放置，并在凸鍵4和凹鍵5上將要相互接觸的部位的表面涂抹一層膠粘材料或者膠粘劑；將一個(gè)FRP基本拼塊I的凸鍵4與另一個(gè)FRP基本拼塊I的凹鍵5相互結(jié)合，同時(shí)注意使凸鍵4和凹鍵5上面的螺栓孔相互對(duì)齊；在相互對(duì)齊的螺栓孔中布置螺栓、插銷或絲扣7等緊固件，這樣相鄰的FRP基本拼塊I通過咬合連接形成帶肋FRP構(gòu)件。此時(shí)，相鄰的FRP基本拼塊I之間不僅可以通過自身設(shè)置的凸鍵4和凹槽5相互連接，還可以借助螺栓、插銷或絲扣7等緊固件的緊固作用使得連接的效果進(jìn)一步加強(qiáng)。
[0038]拼接FRP基本拼塊1，此拼接過程簡(jiǎn)便易行，無施工與技術(shù)上的難題，由此可以高效率的拼接形成帶肋FRP構(gòu)件。
[0039](c)配置橫向穿孔鋼筋10，澆筑面層混凝土 11。若是采用FRP基本縱向板肋3為空心截面形式的FRP基本拼塊I，在配置橫向穿孔鋼筋10之前，需要在橫向通孔8中插入套筒9。
[0040]經(jīng)此三個(gè)過程，形成FRP-混凝土組成橋面板。該橋面板的尺寸不受FRP基本拼塊尺寸的限制，可根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)帶肋FRP構(gòu)件實(shí)際尺寸的需要任意拼裝，布置靈活，最終形成的FRP-混凝土組成橋面板結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越，經(jīng)濟(jì)性能可觀。
【權(quán)利要求】
1.一種帶肋FRP構(gòu)件，包括FRP基本拼塊(I )，且FRP基本拼塊(I)分為下部的FRP基本底板(2)與其上部的FRP基本縱向板肋(3)兩部分，其特征在于:FRP基本底板(2)的側(cè)壁增設(shè)有凸鍵(4)和/或凹鍵(5)，多個(gè)FRP基本拼塊(I)通過咬合連接形成帶肋FRP構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶肋FRP構(gòu)件，其特征在于:凸鍵(4)和凹鍵(5)上開有或可開有螺栓孔(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶肋FRP構(gòu)件，其特征在于:所述的FRP基本底板(2)與FRP基本縱向板肋(3)中至少有一個(gè)采用空心截面形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶肋FRP構(gòu)件，其特征在于:所述的FRP基本縱向板肋(3)的截面形狀為矩形或T形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶肋FRP構(gòu)件，其特征在于:FRP基本縱向板肋(3)上設(shè)置有橫向通孔(8)。
6.一種制作權(quán)利要求1所述的帶肋FRP構(gòu)件與混凝土組合橋面板的施工方法，包括如下步驟:a)制作設(shè)有凸鍵(4)和/或凹鍵(5)，且開設(shè)橫向通孔(8)的FRP基本拼塊(I);b)拼接FRP基本拼塊(I) ; c )配置橫向穿孔鋼筋(10 )，澆筑面層混凝土(11)。
【文檔編號(hào)】E01D101/40GK103835234SQ201410124437
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月30日
【發(fā)明者】黃海林, 賓智, 曾垂軍, 祝明橋, 楊璐 申請(qǐng)人:黃海林