【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁工程，具体涉及内填混凝土的腹板波折形frp板的桥面无缝连接板。
技术介绍
1、在相邻两跨简支梁桥之间或者梁端与桥台之间等桥梁上部结构之间，伸缩缝装置能够调节由于荷载、温度、收缩和徐变等引起的桥梁上部结构之间的位移，起到联结相邻的上部结构的作用，是桥梁设计的关键部分。但是，伸缩缝装置长期暴露在外界环境中，直接承受车辆荷载，耐久性较低，维修和更换的施工难度大，长期经济性较差。为了解决伸缩缝装置损坏带来的问题，桥梁工程界意识到最好的伸缩缝便是无伸缩缝，因此提出了桥面连续浇筑而成的结构形式，即用桥面无缝连接板代替伸缩缝装置。
2、桥面无缝连接板主要承受车辆荷载、温度效应、混凝土铺装层重量、自身收缩效应等引起的弯矩和轴力。其中，弯矩主要是两侧的梁端转角导致的负弯矩；轴力主要是桥面无缝连接板自身以及相邻混凝土的温差和收缩引起的轴拉力。因此，合理的桥面无缝连接板构造和设计必须具有足够的承载力抵抗负弯矩和轴拉力。不过，值得注意的是，桥面无缝连接板所受的负弯矩和轴拉力大小与连接板自身的抗弯刚度和轴拉刚度成正相关。这使得桥面无缝连接板的设计存在较大困难：降低连接板的抗弯刚度和轴拉刚度，需要减少连接件板的几何尺寸或是采用较低弹性模量和强度的材料，虽然降低了负弯矩和轴拉力，但是也必然降低了连接板的承载力。也就是说，在桥面无缝连接板的设计中，降低外荷载和提高承载力两者之间难以达到平衡。桥面无缝连接板一旦使用普通的钢筋混凝土结构，将容易出现混凝土在负弯矩和轴拉力作用下开裂的问题。其不良后果包括：加速了有害粒子的侵入，引发混凝土
3、由于传统桥面无缝连接板是钢筋混凝土结构，为了达到如上所述平衡，已有的方案包括：采用低弹性模量、高韧性、高抗拉强度的混凝土；进行复杂的局部连接构造设计；采用预应力筋等等措施。虽然这些措施能够在不显著提高连接板的抗弯刚度和轴拉刚度的条件下，提高其承载力，但是较大地提高了桥面无缝连接板经济成本和施工设计的技术难度，违背了采用桥面无缝连接板技术的初衷。当前，在广泛应用的工程材料中，纤维增强复合材料(frp)具有耐腐蚀、强度高等优秀的材料特性，可将其应用于桥面无缝连接板。但是由于其弹性模量较低，frp材料作为混凝土结构的筋材不利于控制混凝土的裂缝宽度。因此，需要对frp材料进行创新地应用，以解决桥面无缝连接板设计难题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供一种内填混凝土的腹板波折形frp板的桥面无缝连接板，抗弯和抗拉承载力高而刚度低，其具有力学性能优异、耐久性高、施工便捷、经济性好等优点。
2、内填混凝土的腹板波折形frp板的桥面无缝连接板，包括：frp波折形腹板，frp底板，内填的混凝土，孔中frp筋，受拉frp筋，其中：
3、frp波折形腹板沿桥梁纵向多排布置，跨越左、右两侧梁体或桥台；frp底板放置于连接板底面，其两端分别放置于左、右两侧梁体或桥台上，支撑frp波折形腹板；frp波折形腹板与frp底板通过胶接形成整体；在frp波折形腹板和frp底板之间浇筑内填混凝土；在frp波折形腹板上开孔，内穿孔中frp筋；frp底板与左、右两侧梁体或桥台之间的接触面铺设薄层pvc材料；两侧梁体或桥台桥面板伸出的钢筋埋置于内填混凝土中。
4、进一步地，所述frp波折形腹板和frp底板采用弹性模量小于50gpa、极限强度大于500mpa的拉挤成型的frp，板厚不小于6mm；所述frp波折形腹板和frp底板的铺层设计为不少于7层，分别由无碱玻璃纤维粗砂、45度多轴和90度单轴的轴向织物及380g/m2的短切纤维缝编毡组成。
5、进一步地，所述frp波折形腹板和frp底板为玻璃纤维增强复合材料，所述frp波折形腹板的波高h小于20倍板厚，波长l小于40倍板厚，平板长度小于15倍板厚；所述frp波折形腹板和frp底板的总高度小于等于桥面无缝连接板的高度。
6、进一步地，所述frp波折形腹板上的开孔的中心位于腹板高度的一半，开孔直径不大于60mm，孔间距不大于1个波长的长度。
7、进一步地，孔中frp筋直径不大于frp波折形腹板上的开孔直径的三分之一，长度等于桥宽，能够横向同时贯穿所有frp波折形腹板上的孔。
8、进一步地，受拉frp筋设置在连接板上层的30mm混凝土层内，其最外缘离桥面无缝连接板顶面的距离不小于20mm，间距为100mm。
9、进一步地，所述孔中frp筋和受拉frp筋为表面带螺纹的gfrp筋，弹性模量小于50gpa、极限强度大于800mpa。
10、进一步地，所述内填混凝土抗压强度大于40mpa，抗拉强度大于3mpa，最大粗骨料尺寸不大于frp波折形腹板开孔半径，并使用纤维增强混凝土。
11、进一步地，所述pvc垫板厚度不大于4mm。
12、与现有技术相比，本专利技术取得了如下技术优势：
13、1、本专利技术的桥面无缝连接板在材料选取上利用frp材料的低弹性模量、高强度的特性，在结构设计上基于波折形构造的“手风琴效应”，实现了抗弯刚度低、轴向刚度低而抗弯承载力高、轴向承载力高的力学性能，即降低外荷载的同时提高了承载力，能够解决传统桥面无缝连接板设计时应用钢筋和混凝土面临的技术难题。
14、2、本专利技术可以依据交通荷载的大小通过改变frp波折形腹板布置间距、frp板的厚度、混凝土强度等参数很方便地对桥面无缝连接板进行设计。本专利技术的桥面无缝连接板在车辆行驶通过时，一方面能够利用frp材料的优良减振性能，通过frp材料内纤维与基体间的界面吸收振动能量，另一方面能够借助frp材料与内填混凝土之间的界面摩擦耗能吸收振动能量，具有较好的抗局部冲击的能力，保证了车辆的平稳行驶。
15、3、本专利技术仅采用了frp和混凝土材料，未采用会发生腐蚀的钢材，显著地提高桥面无缝连接板的耐久性。frp材料密度不到钢材的四分之一，易于搬动，方便施工；浇筑内填混凝土时，frp波折形腹板和frp底板能够作为模板，免除了施工模板，既加快了施工速度，也降低了施工成本；使用普通混凝土，降低了混凝土施工难度。本专利技术采用frp材料造价低、能耗小，有助于实现绿色建筑。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.内填混凝土的腹板波折形FRP板的桥面无缝连接板，其特征在于，包括：FRP波折形腹板，FRP底板，内填混凝土，孔中FRP筋，受拉FRP筋，其中：
2.根据权利要求1所述的内填混凝土的腹板波折形FRP板的桥面无缝连接板，其特征在于，所述FRP波折形腹板和FRP底板采用弹性模量小于50GPa、极限强度大于500MPa的拉挤成型的FRP，板厚不小于6mm；所述FRP波折形腹板和FRP底板的铺层设计为不少于7层，分别由无碱玻璃纤维粗砂、45度多轴和90度单轴的轴向织物及380g/m2的短切纤维缝编毡组成。
3.根据权利要求2所述的内填混凝土的腹板波折形FRP板的桥面无缝连接板，其特征在于，所述FRP波折形腹板和FRP底板为玻璃纤维增强复合材料，所述FRP波折形腹板的波高h小于20倍板厚，波长L小于40倍板厚，平板长度小于15倍板厚；FRP波折形腹板和FRP底板的总高度等于桥面无缝连接板的高度加上30mm混凝土层的高度。
4.根据权利要求2所述的内填混凝土的腹板波折形FRP板的桥面无缝连接板，其特征在于，所述FRP波折形腹板上的开孔的中心位于腹板高度的
5.根据权利要求4所述的内填混凝土的腹板波折形FRP板的桥面无缝连接板，其特征在于，孔中FRP筋直径不大于FRP波折形腹板上的开孔直径的三分之一，长度等于桥宽，能够横向同时贯穿所有FRP波折形腹板上的孔。
6.根据权利要求1所述的内填混凝土的腹板波折形FRP板的桥面无缝连接板，其特征在于，受拉FRP筋设置在连接板上层的30mm混凝土层内，其最外缘离桥面无缝连接板顶面的距离不小于20mm，间距为100mm。
7.根据权利要求1-6中任意一条所述的内填混凝土的腹板波折形FRP板的桥面无缝连接板，其特征在于，所述孔中FRP筋和受拉FRP筋为表面带螺纹的GFRP筋，弹性模量小于50GPa、极限强度大于800MPa。
8.根据权利要求1所述的内填混凝土的腹板波折形FRP板的桥面无缝连接板，其特征在于，所述内填混凝土抗压强度大于40MPa，抗拉强度大于3MPa，最大粗骨料尺寸不大于FRP波折形腹板开孔半径，并使用纤维增强混凝土。
9.根据权利要求1所述的内填混凝土的腹板波折形FRP板的桥面无缝连接板，其特征在于，所述PVC材料垫板厚度不大于4mm。
...【技术特征摘要】
1.内填混凝土的腹板波折形frp板的桥面无缝连接板，其特征在于，包括：frp波折形腹板，frp底板，内填混凝土，孔中frp筋，受拉frp筋，其中：
2.根据权利要求1所述的内填混凝土的腹板波折形frp板的桥面无缝连接板，其特征在于，所述frp波折形腹板和frp底板采用弹性模量小于50gpa、极限强度大于500mpa的拉挤成型的frp，板厚不小于6mm；所述frp波折形腹板和frp底板的铺层设计为不少于7层，分别由无碱玻璃纤维粗砂、45度多轴和90度单轴的轴向织物及380g/m2的短切纤维缝编毡组成。
3.根据权利要求2所述的内填混凝土的腹板波折形frp板的桥面无缝连接板，其特征在于，所述frp波折形腹板和frp底板为玻璃纤维增强复合材料，所述frp波折形腹板的波高h小于20倍板厚，波长l小于40倍板厚，平板长度小于15倍板厚；frp波折形腹板和frp底板的总高度等于桥面无缝连接板的高度加上30mm混凝土层的高度。
4.根据权利要求2所述的内填混凝土的腹板波折形frp板的桥面无缝连接板，其特征在于，所述frp波折形腹板上的开孔的中心位于腹板高度的一半，开孔直径不大于60mm，孔间距不...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓洪宗，徐骁青，王彬，刘玉擎，李磊，常欣昱，韩锋，杨坤，
申请(专利权)人：山西交科公路勘察设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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