一种纤维增强复合材料-竹组合桥面板制造技术

本实用新型专利技术涉及纤维增强复合材料结构领域，主要用于桥梁或建筑结构承载中，具体为一种纤维增强复合材料-竹组合桥面板，包括纤维增强拉挤型管材，竹面板，外缠绕纤维布和钢连杆四部分。拉挤管材与竹面板粘结组合，将它们通过纤维布外缠形成FRP-竹组合管材，再通过钢连杆以螺栓连接方式将FRP-竹组合管材组并排拼装构成整体，管材间通过粘结剂连接以提高桥面板的整体性能。与现有的复合材料桥面板相比，FRP拉挤管材上增置竹面板，大幅度地提高了原FRP管材的上面板截面惯性矩和抗剪面积，从而有效提高了桥面板的刚度，降低了成本。该组合桥面板有效地解决了直接承载的顶面板局部挠度过大，易冲切破坏的问题，表面平整性好，有利于桥面铺装。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及纤维增强复合材料结构领域，主要用于桥梁或建筑结构承载中，具体为一种纤维增强复合材料-竹组合桥面板。
技术介绍
钢桥或混凝土桥面板的腐蚀一直是较大问题，不仅影响结构的正常使用，还会导致严重安全事故。由纤维增强材料（FRP）制成的桥面体系是近年来研发的一种新的桥面体系，很好地解决了桥面板的腐蚀问题。和传统混凝土桥面系统相比，复合材料桥面系统具有自重轻、强度高、抗疲劳、抗化学介质腐蚀、施工方便等优点。采用这种桥面形式的桥梁，在使用过程中不需特殊的防腐蚀处理，减少了维护费用，因而在桥梁工程中得到越来越广泛应用。为了节约原材料，降低生产成本，在这些桥面板中，目前FRP拉挤管材截面采用矩形、三角形、梯形等几何形状的薄壁结构形式。由于拉挤管材的抗剪强度和横纤维方向的弹模低，在荷载作用下薄壁空腔局部变形明显，且上面板易发生冲切破坏。为了避免FRP桥面板局部失效，目前通过两种方法来解决，第一种是在层合板中加入模量和强度高的碳纤维铺层；第二种是增加构件高度和截面厚度，来提高构件的截面惯性矩和抗剪强度。目前碳纤维价格是玻璃纤维的20倍以上，层合板中加入碳纤维铺层，将导致桥面板生产成本增加，不利于工程中使用，降低了竞争力；此外碳纤维的弹模，热膨胀系数等材料参数与玻璃纤维差别很大，容易产生层间应力集中，将导致桥面板新的破坏。通过增加构件高度和截面厚度虽能提高构件刚度和承载力，但增加了玻璃纤维的材料用量，成本大幅提高，限制了复合材料在桥面板工程应用。因此，考虑FRP桥面板轮载下的受力特点和经济性，将采用FRP与传统材料竹材相结合，以开发出轻质、高强、安全、经济的新型FRP组合桥面板。
技术实现思路
为克服已有技术不足，本技术是提供一种纤维增强复合材料-竹组合桥面板，显著提高了FRP桥面板的局部刚度和顶面板的抗剪承载力，具有轻质、高强、经济和安全的特点。本技术是采用如下的技术方案实现的：一种纤维增强复合材料-竹组合桥面板，包括若干FRP拉挤管材，各个FRP拉挤管材的上面板上固定有竹面板，FRP拉挤管材和竹面板外部缠绕有纤维并形成纤维层，FRP拉挤管材、竹面板和纤维层形成一个桥面板单元，各个桥面板单元依次串联后通过连杆紧固连接形成桥面板。一种纤维增强复合材料-竹组合桥面板，包括若干FRP拉挤管材，各个FRP拉挤管材依次串联后通过钢连杆连接形成桥面板基本单元，桥面板基本单元的上面板上固定有竹面板，桥面板基本单元和竹面板外部缠绕有纤维并形成纤维层，最终形成桥面板。上述的一种纤维增强复合材料-竹组合桥面板，所述的FRP拉挤管材由玻璃纤维和环氧树脂或乙烯基树脂通过拉挤工艺一次成型。上述的一种纤维增强复合材料-竹组合桥面板，所述的FRP拉挤管材截面为薄壁结构，采用三角形、四边形或六边形闭口截面形式。上述的一种纤维增强复合材料-竹组合桥面板，竹面板为竹材层合板或竹材胶合板中的一种，通过碾压制成。上述的一种纤维增强复合材料-竹组合桥面板，外缠纤维为玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维。与现有的技术相比，本技术具有的优点是：（1）竹面板置于FRP拉挤管材顶板上，大幅度地提高了原构件顶板惯性矩和截面厚度，从而有效提高了FRP拉挤管材的顶板刚度和抗剪面积，彻底改变了桥面板局部刚度和强度不利的局面；（2）竹材具有较高的强重比，较好的弹性，将竹材包裹于FRP拉挤管材中改善了原竹材力学性能离散及脆性并使得受拉区的FRP拉挤管材性能充分发挥，且不易腐蚀，组合桥面板具有良好耐腐蚀性能；（3）竹子可再生能力强，材料丰富，节能环保，且板材厚度和宽度可根据需要自行设计，加工方便；（4）组合桥面板重量轻，运输安装方便，且造价低廉，经济实用。附图说明图1为本技术的桥面板单元截面示意图。图2为实施例一的截面示意图。图3为实施例二的截面示意图。图中：1-FRP拉挤管材，2-竹面板，3-纤维层，4-连杆。具体实施方式结合附图，对本技术工作原理和具体技术方案详细描述：实施例1：如图1、2所示，一种纤维增强复合材料-竹组合桥面板，包括若干FRP拉挤管材1、竹面板2、纤维层3和钢连杆4，如图2所示。将拉挤成型的FRP拉挤管材1上面板顶面打磨粗化，将竹面板2与上面板的粘结面同样粗糙处理，通过粘结剂黏在FRP拉挤管材1上面板上。其中竹面板2截面为矩形截面，顶面两角部用圆弧过渡，竹面板2厚度均匀，根据桥梁设计荷载、FRP拉挤管材1几何尺寸，铺装层厚度来确定其厚度。然后通过树脂中充分浸渍的纤维3以45°-90°外缠在FRP拉挤管材和竹面板2粘结而成的组合管材外表面，缠绕圈数为4-5圈。外缠纤维层3主要采用玻璃纤维，实际需要也可以采用其他的高性能纤维，如玄武岩纤维，碳纤维等。然后在组合管材腹板上打孔，如图1所述，在FRP组合管材间涂抹环氧树脂或乙烯基树脂等粘结剂，将高强碳钢或不锈钢或耐腐合金钢制成钢连杆4穿过打孔的管材，并用螺栓拧紧，使各管材组成桥面板共同受力。为了进一步加强整体性能，在竹—FRP界面，FRP—FRP界面涂抹粘结剂，粘结剂可以是环氧树脂或乙烯基树脂。实施例2：如图3所示，为了加强FRP-竹组合桥面板的整体性能，还可以将纤维增强复合材料拉挤管材1并排布置，用粘结剂粘在一起；将竹面板2与FRP拉挤管材1结合界面打磨粗化,通过粘结剂黏在FRP拉挤管材上面板上，竹面板2顶面两角部用圆弧过渡。然后外缠纤维层3，和通过高强钢连杆4机械连接组成统一桥面板。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维增强复合材料‑竹组合桥面板，其特征在于包括若干FRP拉挤管材（1），各个FRP拉挤管材（1）的上面板上固定有竹面板（2），FRP拉挤管材和竹面板外部缠绕有纤维并形成纤维层（3），连杆（4）依次通过串联后的FRP拉挤组合管材腹板连接形成桥面板。

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强复合材料-竹组合桥面板，其特征在于包括若干FRP拉挤管材（1），各个FRP拉挤管材（1）的上面板上固定有竹面板（2），FRP拉挤管材和竹面板外部缠绕有纤维并形成纤维层（3），连杆（4）依次通过串联后的FRP拉挤组合管材腹板连接形成桥面板。
2.一种纤维增强复合材料-竹组合桥面板，其特征在于包括若干FRP拉挤管材（1），各个FRP拉挤管材（1）依次串联后通过连杆（4）连接形成桥面板基本单元，桥面板基本单元的上面板上固定有竹面板（2），桥面板基本单元和竹面板外部缠绕有纤维并形成纤维层（3），最终形成桥面板。
3.根据权利要求1或2所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟志鹏，刘宏，闫仙丽，何郁波，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：新型
国别省市：山西;14