[实用新型]一种波纹拱夹芯复合材料组合桥面板

说明书

技术领域

本实用新型属于土木工程中新材料新结构和组合结构领域，具体为一种波纹拱夹芯复合材料组合桥面板。

背景技术

应急桥梁是自然灾害或战时等紧急状态下，快速架设在河川、沼泽、沟渠等障碍上的临时桥梁通道，以保障机械、人员和车辆的迅速通过，在救灾抢险和应急保障方面发挥了重要的作用。应急桥梁作为桥梁中的一个分支，除了满足桥梁的共性外，还需具备以下特性：（1）整体结构或构件轻便，方便交通运输；（2）拼装简易，架设速度快；（3）拆卸方便，可以重复使用。为了保证紧急或非正常状态时交通运输的长途无阻，国内外对应急桥梁开展了设计、构造、生产工艺和架设方法的研究。我国在上世纪60年代开始研制生产“321”装配公路钢桥（简称“321”钢桥）。“321”钢桥主要由桁架式主梁，桥面系，连接系和构础组成。“321”钢桥中的桥面板为木质材料，但木材易虫蛀腐蚀，不易存储保养。而后又研制出A型，B型和U型钢质桥面板，但钢桥面板十分笨重，人工拼装架设非常不便。为了体现应急桥梁快速，机动，适用的特点，满足桥梁快速建造的要求，采用轻而坚固的FRP桥面板代替钢桥面板更具优势。

目前，国内外技术人员已研制并开发了多种类型的复合材料桥面体系，主要包括：一种全FRP的空心桥面板，另一种是含夹芯的FRP组合桥面板。由于FRP材料的价格相对较高，全FRP材料桥面板是混凝土的2-3倍，是钢桥板的1.5倍，为节省FRP材料用量，将FRP桥面板设计成板壁较薄的空心结构，但这种空心薄壁面板在局部轮载作用下面板容易局部凹陷和屈曲，刚度是FRP桥面板设计的主要控制因素。为了避免面板的局部挠度过大和失稳，研究人员又开发了一种由面板和芯材组成的夹层结构。最外层面板采用高强度、高模量的材料制成，主要承受弯曲荷载；而由轻质材料制成的芯材主要承受横向剪力，为薄面板提供的横向约束。这种桥面板也有缺点：一是芯材与面板材料属性差别较大，较易在粘结界面发生剪切破坏。二是芯材强度低，容易引起芯材内首先发生剪切破坏。在很多时候，设计出轻便，提供良好刚度和强度的FRP的桥面板是桥梁设计人员的目标。显然，上述任一种桥面板均不能很好满足实际工程的需要。我国地处于自然灾害频发的国家，应对紧急突发事件，研制新型FRP的桥面板，社会意义和工程意义都十分重大。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术中存在的不足，提供了一种带波纹拱夹芯复合材料桥面板。

本实用新型是采用如下的技术方案实现的：一种波纹拱夹芯复合材料组合桥面板，包括下面板、波纹拱肋板、夹芯材料体和上面板，其中波纹拱肋板包括若干波纹拱和将若干波纹拱连接的连接板，波纹拱肋板设置在下面板和上面板之间，波纹拱肋板上方填充夹芯材料体，波纹拱肋板和夹芯材料体形成组合夹芯层。

该桥面板采用波纹拱肋板和夹芯材料体形成组合夹芯层共同承担剪切荷载，波纹拱对夹芯层起增强作用，解决了现有夹芯板内斜向剪切裂纹扩展问题。

上述的一种波纹拱夹芯复合材料组合桥面板，所述的下面板和上面板为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或混杂纤维和不饱和聚酯或乙烯基树脂高分子聚合物通过拉挤工艺成型制得。

上述的一种波纹拱夹芯复合材料组合桥面板，波纹拱肋板由铝板、复合材料、塑料或竹材中的一种制成，其波纹拱纵截面为倒U形、半圆形或梯型中的一种。

上述的一种波纹拱夹芯复合材料组合桥面板，夹芯材料体为聚氨酯泡沫、聚酰亚胺泡沫、PEI泡沫、聚氯乙烯泡沫、碳泡沫、PMI泡沫、聚酰亚胺泡沫、泡沫颗粒与砂的混合料、加气泡沫混凝土、碎木屑、毛竹丝、聚氨酯弹性体、塑料蜂窝球、金属蜂窝球，纸蜂窝球中的一种或几种填充而成。

上述的一种波纹拱夹芯复合材料组合桥面板，波纹拱肋板的各个连接板上均布有凹接头，下面板上相应位置布置有凸接头，波纹拱肋板与下面板通过凹接头、凸接头和粘结剂相连，波纹拱肋板的波纹拱拱顶均布有螺栓孔，上面板相应位置加工有螺栓孔，波纹拱肋板与上面板通过螺栓连接。波纹拱肋板与面板通过榫卯连接能够协调工作，有效抑制了粘结界面的剪切破坏。

上述的一种波纹拱夹芯复合材料组合桥面板，上面板上设置有纵向加劲肋。

上述的一种波纹拱夹芯复合材料组合桥面板，凸接头外形为圆形、椭圆形，矩形中的一种。

相较于传统的FRP桥面板，本实用新型提供的波纹拱夹芯复合材料组合桥面板具有以下有益效果：