GFRP組合式橋面板在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究

李根

橋面板是橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成構(gòu)件，對(duì)橋梁的整體性能起著至關(guān)重要的作用，橋面板耐久性關(guān)系著整個(gè)橋梁的運(yùn)行安全。橋梁運(yùn)行年限不斷增加、車(chē)輛超載、環(huán)境侵蝕等因素長(zhǎng)期作用下，橋面板表面碳化、疲勞造成剝落，進(jìn)而腐蝕鋼筋，造成結(jié)構(gòu)過(guò)早退化，影響橋梁的結(jié)構(gòu)安全，嚴(yán)重影響橋面板的耐久性。而GFRP材料因具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕、抗風(fēng)化等性能而逐漸在工程應(yīng)用及混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)中推廣使用。

鑒于混凝土橋面板的重要性及GFRP材料的優(yōu)點(diǎn).為提高橋梁的使用壽命，降低橋梁后期運(yùn)營(yíng)維修成本，將橋面板混凝土與GFRP材料有效結(jié)合形成整體，降低橋面板環(huán)境侵蝕影響，優(yōu)化橋面板受力形式（GFRP板位于底層受拉區(qū)，混凝土位于頂部受壓區(qū)，充分發(fā)揮了兩種材料的受力特性），提高了抗侵蝕能力強(qiáng)、抗疲勞性能好等特點(diǎn)，提高橋面板的耐久性，進(jìn)而提升橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命。

1工程概況

某高架E匝道鋼.砼組合梁.橋面板采用GFRP與混凝土組合式結(jié)構(gòu)，GFRP板總使用面積600m²。通過(guò)將GFRP材料與橋面板混凝土結(jié)合，阻止了混凝土與環(huán)境接觸，隔絕了混凝土暴露，提高橋面板的耐久性，降低橋梁后期運(yùn)營(yíng)維修成本，節(jié)約了總體成本。同時(shí)解決了混凝土長(zhǎng)期暴露腐蝕環(huán)境下，易造成橋面板結(jié)構(gòu)退化，影響橋梁結(jié)構(gòu)安全的問(wèn)題，具有較大的社會(huì)效益。通過(guò)對(duì)將GFRP材料制成槽型板，充分發(fā)揮槽型板與混凝土的結(jié)合能力，實(shí)現(xiàn)GFRP材料與混凝土良好的結(jié)合。GFRP材料與混凝土橋面板結(jié)合后，充分發(fā)揮GFRP材料具有耐腐蝕、抗風(fēng)化的特點(diǎn)，形成良好的防止環(huán)境侵蝕能力，大大提高了橋面板的使用壽命。

2施工工藝及其操作要點(diǎn)

2.1工藝流程

混凝土與GFRP組合式橋面板施工流程：施工準(zhǔn)備→現(xiàn)場(chǎng)拼裝平臺(tái)搭設(shè)→GFPR槽型板拼裝→橋面板鋼筋安裝→澆筑橋面板混凝土→拼裝平臺(tái)拆除。

2.2施工準(zhǔn)備

（1）為實(shí)現(xiàn)GFRP材料工廠化生產(chǎn)及批量運(yùn)輸，將GFRP板沿橋梁縱向按一定模數(shù)進(jìn)行單元?jiǎng)澐?。為利于GFRP材料與橋面板混凝土結(jié)合，將GFRP材料制作成槽型板結(jié)構(gòu)，具體尺寸如圖1;GFRP槽型板細(xì)部斷面如圖2。

（2）按照槽型板尺寸要求，對(duì)槽型板進(jìn)行工廠化生產(chǎn)。用于橋面板GFRP板材料有承重要求，需要具備一定的抗拉強(qiáng)度及抗剪性能。對(duì)原材料選擇需要嚴(yán)格把控，生產(chǎn)前對(duì)原材料配比進(jìn)行小批量生產(chǎn)，并做相應(yīng)的力學(xué)檢測(cè)，當(dāng)生產(chǎn)GFRP板成品性能滿(mǎn)足后，方可進(jìn)行批量生產(chǎn)。

（3）GFRP板的肋板需在穿鋼筋位置開(kāi)U型槽。對(duì)于普通鋼筋其開(kāi)槽寬度可以取為鋼筋外徑+8mm，對(duì)于預(yù)應(yīng)力管道可以取為孔道外徑+10mm。

（4）為實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)GFRP板與混凝土的黏結(jié)。GFRP槽型板底板上表面進(jìn)行打磨起毛，打磨深度1mm。打磨后將表面擦拭干凈并涂膠，膠層厚度均應(yīng)控制在1mm。在涂膠后，與混凝土接觸的GFRP模板的上表面需均勻鋪撒砂和碎石，碎石直徑為3.18～6.35mm，砂直徑為1.59～2.54mm。處理后可顯著提高GFRP板粗糙度，利于與混凝土的有效結(jié)合。

（5）GFRP槽型板寬度45cm，長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際工程需要進(jìn)行工廠裁切。GFRP板出廠前進(jìn)行抽樣外觀檢查，無(wú)破損且尺寸合格后方可出廠。運(yùn)輸可采用通常貨運(yùn)車(chē)輛進(jìn)行運(yùn)輸，運(yùn)輸中對(duì)GFRP槽型板下墊上蓋，兩層槽型板問(wèn)需用方木或軟塑料隔開(kāi)，防止運(yùn)輸過(guò)程中相互擠壓破壞。GFRP槽型板應(yīng)質(zhì)量較輕，可采用叉車(chē)或吊車(chē)進(jìn)行裝卸。

2.3現(xiàn)場(chǎng)拼裝平臺(tái)搭設(shè)

GFRP槽型板拼裝平臺(tái)可采用滿(mǎn)堂支架形式，主梁與次梁采用方木，主梁上鋪設(shè)竹膠板，組成拼裝平臺(tái)。拼裝平臺(tái)長(zhǎng)寬均比GFRP板的安裝范圍大1～2m，拼裝平臺(tái)外圍設(shè)置不低于1.2m高的防護(hù)欄桿。拼裝平臺(tái)應(yīng)搭設(shè)平整，模板拼縫嚴(yán)密，平整度偏差小于3mm。拼裝平臺(tái)搭設(shè)完成后，需對(duì)滿(mǎn)堂支架進(jìn)行檢查驗(yàn)收，確保驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行GFRP槽型板拼裝。

在鋼混梁中GFRP槽型板拼裝平臺(tái)也可采用由腹板焊接鋼管支架的方式，這需要事前進(jìn)行詳細(xì)的方案設(shè)計(jì)，以及充分的計(jì)算論證。施工作業(yè)過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)便，操作亦較為方便，特別是針對(duì)橋梁交通需要不便進(jìn)行滿(mǎn)堂支架的或橋梁凈空較高，搭設(shè)支架工程量較大的項(xiàng)目尤為適用。

2.4 GFPR槽型板拼裝

（1）采用匹配的汽車(chē)起重機(jī)吊運(yùn)GFRP板因?yàn)槠渥灾剌^輕可采用兩點(diǎn)起吊法，直接吊裝至拼裝平臺(tái)上。先按照先前劃分的單元吊運(yùn)單跨的GFRP槽型板，并按順序進(jìn)行擺放。

（2）在拼接平臺(tái)上的相鄰兩塊GFRP槽型板肋板外側(cè)用鋼刷打磨起毛，打磨深度1mm。打磨后將表面擦拭干凈并涂膠，膠層厚度均應(yīng)控制在1mm，確保膠層飽滿(mǎn)。

（3）在橋上對(duì)成組的GFRP板進(jìn)行縱橋向拼接時(shí)，注意將模板肋板上的鋼筋孔對(duì)齊。拼接過(guò)程中確保GFRP板底板平齊，膠液均勻填滿(mǎn)兩個(gè)GFRP單元肋板問(wèn)的1mm縫隙。涂膠過(guò)程中可在槽型板肋外側(cè)施加適當(dāng)壓力，以確保膠充分填充肋板間的縫隙，抹去擠壓出的膠，并在外觀上保證平整一致。拼裝完成后靜置4小時(shí)以上。

（4）如果槽型模板的肋板有預(yù)留孔洞，涂膠拼接后需擦拭孔洞中的膠液。若膠液已發(fā)生初凝，需在其完全凝固后用電鉆打掉孔洞中的膠體。

（5）當(dāng)GFRP槽型模板與鋼橫隔梁在縱向不滿(mǎn)足模數(shù)要求時(shí)，可現(xiàn)場(chǎng)切割GFRP模板，以滿(mǎn)足拼接要求。

（6）在膠完全凝固前，禁止移動(dòng)模板，并做好防水等膠體養(yǎng)護(hù)工作。膠液涂好后，需用磨光機(jī)打掉GFRP槽型模板底面擠出的膠液。

（7）拼接完成后，可在GFRP槽型板肋板處加3個(gè)1寸C型夾，給肋板施加壓力，確保膠液固化過(guò)程中GFRP槽型板不產(chǎn)生錯(cuò)位。

2.5橋面板鋼筋安裝

按照GFRP板預(yù)留槽口，安裝橋面板鋼筋，橋面板鋼筋盡量采用綁扎搭接?？v向鋼筋需采用對(duì)接焊的方式接長(zhǎng)，對(duì)焊時(shí)應(yīng)采用局部防護(hù)措施，避免GFRP模板受到高溫?zé)?。布設(shè)橋面板鋼筋網(wǎng)時(shí)，應(yīng)先按規(guī)定的保護(hù)層厚度布設(shè)底層橫橋向鋼筋，后布設(shè)縱向鋼筋。