[发明专利]一种高性能复合材料桥梁面板及其制作方法

说明书

本发明涉及一种高性能复合材料桥梁面板及其制作方法，其结构由顶板、底板和其间用作加强的数个腹板组成，腹板垂直于相互平行的顶板和底板且均匀分布于顶板和底板之间，所述顶板、底板和腹板之间形成方形孔或圆弧方形孔，所述高性能复合材料桥梁面板整体横截面为矩形，所述顶板、底板和腹板均采用高性能复合材料制备，所述高性能复合材料由玻璃纤维和环氧树脂复合而成。与现有技术相比，本发明的复合材料桥梁面板在远低于传统材料密度的情况下实现了优良的力学性能，具有出色的压缩模量和弯曲模量，解决了桥梁结构轻型化的问题。其力学表现完全符合高架桥B级负载标准，且同时具有自重轻、施工方便的优势。

技术领域

本发明涉及桥梁建筑技术领域，尤其是涉及一种高性能复合材料桥梁面板及其制作方法。

背景技术

近年来，具有耐腐蚀、比强度高、比模量大、抗疲劳性能优异的纤维增强复合材料(FRP)的出现，成为建筑和桥梁工程中提供了新选择。常用的FRP包括玻璃纤维、碳纤维、硼纤维和芳纶纤维等。碳纤维、硼纤维和芳纶纤维虽然具有卓越的机械性能和理化性能，但价格过于昂贵，采用这些材料制造桥面板成本太高，缺乏竞争力。玻璃纤维虽然弹性模量较低，但价格低廉，而且对大气、水和各种腐蚀介质的化学性能比较稳定。

中国专利CN213296061U公布了一种复合材料桥梁面板，包括平板，平板下部连接有多件由螺栓连接固定的基础型材，基础型材为多腔体型材，基础型材的多腔体内部设有一组等边三角形腔体和两个直角梯形腔体，直角梯形腔体设置在一组等边三角形腔体的两侧,基础型材两侧设有相匹配的第一连接部和第二连接部，第一连接部上依次设有第一矩形管、第二矩形管和第三矩形管，在第一矩形管、第二矩形管和第三矩形管设有螺栓孔，其中在第一矩形管的上平面和第三矩形管的下平面设有螺母旋紧孔，第二连接部分别设有第四矩形管和第五矩形管，在第四矩形管和第五矩形管设有螺栓孔。该专利的平板和基础型材均为纤维增强树脂基复合材料,采用拉挤工艺成型。平板与基础型材之间采用化学粘合，基础型材与基础型材15之间采用化学粘合后，再使用螺栓连接固定，化学粘合为环氧树脂粘合，平板1的纤维方向与基础型材的纤维方向垂直。但是该专利一方面成型复杂，并不是一体成型，另一方面其并没有考虑其力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能复合材料桥梁面板及其制作方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种高性能复合材料桥梁面板，其结构由顶板、底板和其间用作加强的数个腹板组成，腹板垂直于相互平行的顶板和底板且均匀分布于顶板和底板之间，所述顶板、底板和腹板之间形成方形孔或圆弧方形孔，所述高性能复合材料桥梁面板整体横截面为矩形，所述顶板、底板和腹板均采用高性能复合材料制备，所述高性能复合材料由玻璃纤维和环氧树脂复合而成。

在本发明的一个实施方式中，所述高性能复合材料桥梁面板中，所述顶板、底板和腹板的厚度均匀一致。

在本发明的一个实施方式中，所述高性能复合材料桥梁面板的腹板数量在2～7个之间且间距相同。

在本发明的一个实施方式中，所述高性能复合材料桥梁面板的腹板与底板和顶板之间为圆弧形过渡结构，圆弧半径为5～20mm。

在本发明的一个实施方式中，所述高性能复合材料为：多轴向织物与玻璃纤维无捻纱交替铺设后在内外表面处额外铺设一层聚酯表面毡，然后进行环氧树脂树脂浸渍，得到的高性能复合材料。

本发明还提供所述高性能复合材料桥梁面板的制作方法，包括如下步骤：

(1)进行玻璃纤维铺设，其中预成型的顶板、底板铺层数量都为11～17层，腹板铺层数量为5～9层，铺层材料为多轴向织物与玻璃纤维无捻纱交替铺设；

(2)在预成型的顶板、底板和腹板的内外表面处额外铺设一层聚酯表面毡；

(3)制作高性能复合材料桥梁面板的模具，决定最终成型高性能复合材料桥梁面板整体结构；