[发明专利]FRP-沥青混凝土及FRP-环氧砾石钢桥面铺装新结构

说明书

(一)技术领域

本发明创造属于桥梁工程的桥面铺装结构技术领域。本发明创造以常规的沥青混凝土铺装上层和新创的环氧砾石铺装上层与新创的纤维增强复合材料(英文名称：Fiber ReinforcedPolymer，英文缩写：FRP)铺装下层复合构成FRP-沥青混凝土钢桥面铺装及FRP-环氧砾石钢桥面铺装新结构，是继水泥混凝土钢桥面铺装、沥青混凝土钢桥面铺装之后的第三代更优秀的钢桥面铺装结构。

(二)背景技术

钢桥面铺装，从最初的水泥混凝土铺装结构发展到现今桥梁设计规范推荐的沥青混凝土铺装结构，带来了桥面铺装技术经济性能的提升和工程应用的增长，但因沥青混凝土与钢桥面板材料性能悬殊导致的二者界面剪应力较大、防水层和粘接层容易破坏，结构耐久性较差的世界性技术难题难以解决，使得沥青混凝土钢桥面铺装的进一步发展和应用受到制约。桥梁工程师和研究人员为此进行了大量的材料改性和结构优化研究，都因沥青混凝土材料自身的先天缺陷而收效甚微，促使桥梁工作者寻求采用新材料、新结构对传统的沥青混凝土钢桥面铺装进行改造和创新以提高其技术、经济性能。本发明创造应用复合材料结构的“复合”思想，推出FRP铺装下层与沥青混凝土或环氧砾石铺装上层复合构成的FRP-沥青混凝土及FRP-环氧砾石复合铺装结构，借助FRP铺装下层独特的结构、功能优势及其对总体铺装结构的卓越贡献，可使沥青混凝土钢桥面铺装的世界性技术难题得到解决，并使钢桥面铺装从此增加一种结构形式全新和技术经济性能更优的铺装结构。

(三)发明内容

本发明创造的目的，是在已申请的“钢桥面铺装层的FRP粘接、防水、应力缓冲一体化结构层”发明创造专利(专利申请号：200910004183.3)的基础上，将这种FRP一体化结构层改进、扩展成为钢桥面铺装的FRP铺装下层，与沥青混凝土铺装上层或环氧砾石铺装上层复合构成FRP-沥青混凝土钢桥面铺装及FRP-环氧砾石钢桥面铺装新结构，利用FRP材料的优异性能，实现铺装下层不仅能承载，而且兼有粘接、防水、刚度过渡、应力缓冲、保温、排水等多种沥青混凝土铺装无法具备的优异功能，从而大幅提升钢桥面铺装的承载能力、抗变形和破坏能力及结构耐久性。

本发明创造的技术方案，是先在钢桥面板上工厂或现场湿法成型或湿法、干法混合成型碳纤维(英文缩写：CF)或玻璃纤维(英文缩写：GF)或芳纶纤维(英文缩写：AF)等高性能纤维增强环氧树脂或乙烯基酯树脂等高分子聚合物材料的实心板或空心板结构形式的铺装下层，再在其上现场或工厂摊铺成型浇筑式沥青混凝土(英文缩写：GA)或改性沥青玛蹄脂混凝土(英文缩写：SMA)或环氧沥青混凝土(英文缩写：EA)等沥青混凝土或环氧砾石混合料实心板结构形式的铺装上层，构成FRP-沥青混凝土钢桥面铺装及FRP-环氧砾石钢桥面铺装结构。钢桥面板与FRP铺装下层间不再另作防水层和粘接层；FRP铺装下层与沥青混凝土铺装上层间增加由预先嵌入FRP铺装下层顶面内的集料构成的“剪力键”式抗剪连接构造。嵌入FRP铺装下层内的集料的粒径与密度，不小于铺装上层的集料粒径和密度；集料嵌入FRP铺装下层顶面的深度，为集料粒径的1/8～1/4；集料相邻间的面内净距，为集料粒径的1/4～3/2。FRP铺装下层与环氧砾石铺装上层间采用湿法或干法胶粘连接，可在常温条件下不加热摊铺施工成型。

FRP-沥青混凝土钢桥面铺装及FRP-环氧砾石钢桥面铺装新结构，可为钢桥面铺装和桥梁结构带来如下有益效果：

1.钢桥面铺装的结构组成更合理

FRP-沥青混凝土钢桥面铺装及FRP-环氧砾石钢桥面铺装新结构，是名符其实的异质双层结构，不再另设防水层和粘接层，可使钢桥面铺装的结构形式更加简单。FRP铺装下层，既是铺装结构的下承力层和刚度过渡层，又是钢桥面板的结构增强层和防水粘接层，还是沥青混凝土及环氧砾石铺装上层的应力缓冲层和高强连接层。通过FRP铺装下层的“一层多用”和“一层多能”，使新铺装结构的结构组成更合理，结构功能更完美。

2.钢桥面铺装的结构受力更安全