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GFRP组合式桥面板在桥梁结构中的应用研究

2021-09-25李根

科技风 2021年22期
关键词:桥面模板钢筋

李根

桥面板是桥梁结构的重要组成构件,对桥梁的整体性能起着至关重要的作用,桥面板耐久性关系着整个桥梁的运行安全。桥梁运行年限不断增加、车辆超载、环境侵蚀等因素长期作用下,桥面板表面碳化、疲劳造成剥落,进而腐蚀钢筋,造成结构过早退化,影响桥梁的结构安全,严重影响桥面板的耐久性。而GFRP材料因具有高强、轻质、耐腐蚀、抗风化等性能而逐渐在工程应用及混凝土结构修复中推广使用。

鉴于混凝土桥面板的重要性及GFRP材料的优点.为提高桥梁的使用寿命,降低桥梁后期运营维修成本,将桥面板混凝土与GFRP材料有效结合形成整体,降低桥面板环境侵蚀影响,优化桥面板受力形式(GFRP板位于底层受拉区,混凝土位于顶部受压区,充分发挥了两种材料的受力特性),提高了抗侵蚀能力强、抗疲劳性能好等特点,提高桥面板的耐久性,进而提升桥梁结构的使用寿命。

1工程概况

某高架E匝道钢.砼组合梁.桥面板采用GFRP与混凝土组合式结构,GFRP板总使用面积600m2。通过将GFRP材料与桥面板混凝土结合,阻止了混凝土与环境接触,隔绝了混凝土暴露,提高桥面板的耐久性,降低桥梁后期运营维修成本,节约了总体成本。同时解决了混凝土长期暴露腐蚀环境下,易造成桥面板结构退化,影响桥梁结构安全的问题,具有较大的社会效益。通过对将GFRP材料制成槽型板,充分发挥槽型板与混凝土的结合能力,实现GFRP材料与混凝土良好的结合。GFRP材料与混凝土桥面板结合后,充分发挥GFRP材料具有耐腐蚀、抗风化的特点,形成良好的防止环境侵蚀能力,大大提高了桥面板的使用寿命。

2施工工艺及其操作要点

2.1工艺流程

混凝土与GFRP组合式桥面板施工流程:施工准备→现场拼装平台搭设→GFPR槽型板拼装→桥面板钢筋安装→浇筑桥面板混凝土→拼装平台拆除。

2.2施工准备

(1)为实现GFRP材料工厂化生产及批量运输,将GFRP板沿桥梁纵向按一定模数进行单元划分。为利于GFRP材料与桥面板混凝土结合,将GFRP材料制作成槽型板结构,具体尺寸如图1;GFRP槽型板细部断面如图2。

(2)按照槽型板尺寸要求,对槽型板进行工厂化生产。用于桥面板GFRP板材料有承重要求,需要具备一定的抗拉强度及抗剪性能。对原材料选择需要嚴格把控,生产前对原材料配比进行小批量生产,并做相应的力学检测,当生产GFRP板成品性能满足后,方可进行批量生产。

(3)GFRP板的肋板需在穿钢筋位置开U型槽。对于普通钢筋其开槽宽度可以取为钢筋外径+8mm,对于预应力管道可以取为孔道外径+10mm。

(4)为实现加强GFRP板与混凝土的黏结。GFRP槽型板底板上表面进行打磨起毛,打磨深度1mm。打磨后将表面擦拭干净并涂胶,胶层厚度均应控制在1mm。在涂胶后,与混凝土接触的GFRP模板的上表面需均匀铺撒砂和碎石,碎石直径为3.18~6.35mm,砂直径为1.59~2.54mm。处理后可显著提高GFRP板粗糙度,利于与混凝土的有效结合。

(5)GFRP槽型板宽度45cm,长度可根据实际工程需要进行工厂裁切。GFRP板出厂前进行抽样外观检查,无破损且尺寸合格后方可出厂。运输可采用通常货运车辆进行运输,运输中对GFRP槽型板下垫上盖,两层槽型板问需用方木或软塑料隔开,防止运输过程中相互挤压破坏。GFRP槽型板应质量较轻,可采用叉车或吊车进行装卸。

2.3现场拼装平台搭设

GFRP槽型板拼装平台可采用满堂支架形式,主梁与次梁采用方木,主梁上铺设竹胶板,组成拼装平台。拼装平台长宽均比GFRP板的安装范围大1~2m,拼装平台外围设置不低于1.2m高的防护栏杆。拼装平台应搭设平整,模板拼缝严密,平整度偏差小于3mm。拼装平台搭设完成后,需对满堂支架进行检查验收,确保验收合格后方可进行GFRP槽型板拼装。

在钢混梁中GFRP槽型板拼装平台也可采用由腹板焊接钢管支架的方式,这需要事前进行详细的方案设计,以及充分的计算论证。施工作业过程相对简便,操作亦较为方便,特别是针对桥梁交通需要不便进行满堂支架的或桥梁净空较高,搭设支架工程量较大的项目尤为适用。

2.4 GFPR槽型板拼装

(1)采用匹配的汽车起重机吊运GFRP板因为其自重较轻可采用两点起吊法,直接吊装至拼装平台上。先按照先前划分的单元吊运单跨的GFRP槽型板,并按顺序进行摆放。

(2)在拼接平台上的相邻两块GFRP槽型板肋板外侧用钢刷打磨起毛,打磨深度1mm。打磨后将表面擦拭干净并涂胶,胶层厚度均应控制在1mm,确保胶层饱满。

(3)在桥上对成组的GFRP板进行纵桥向拼接时,注意将模板肋板上的钢筋孔对齐。拼接过程中确保GFRP板底板平齐,胶液均匀填满两个GFRP单元肋板问的1mm缝隙。涂胶过程中可在槽型板肋外侧施加适当压力,以确保胶充分填充肋板间的缝隙,抹去挤压出的胶,并在外观上保证平整一致。拼装完成后静置4小时以上。

(4)如果槽型模板的肋板有预留孔洞,涂胶拼接后需擦拭孔洞中的胶液。若胶液已发生初凝,需在其完全凝固后用电钻打掉孔洞中的胶体。

(5)当GFRP槽型模板与钢横隔梁在纵向不满足模数要求时,可现场切割GFRP模板,以满足拼接要求。

(6)在胶完全凝固前,禁止移动模板,并做好防水等胶体养护工作。胶液涂好后,需用磨光机打掉GFRP槽型模板底面挤出的胶液。

(7)拼接完成后,可在GFRP槽型板肋板处加3个1寸C型夹,给肋板施加压力,确保胶液固化过程中GFRP槽型板不产生错位。

2.5桥面板钢筋安装

按照GFRP板预留槽口,安装桥面板钢筋,桥面板钢筋尽量采用绑扎搭接。纵向钢筋需采用对接焊的方式接长,对焊时应采用局部防护措施,避免GFRP模板受到高温烧灼。布设桥面板钢筋网时,应先按规定的保护层厚度布设底层横桥向钢筋,后布设纵向钢筋。

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