降低桥梁主梁结构不利温度效应的方法及桥面铺装结构技术

一种降低桥梁主梁结构不利温度效应的方法及其铺装结构，其特征是在铺装层之间增加隔温材料层或直接向各铺装层中添加相应的隔温材料以减少或阻断桥梁主梁结构同桥面间的热量传递它可降低桥梁主梁结构的梯度温度荷载，减少桥梁建设或养护成本，并可延长桥梁结构的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种桥梁结构，尤其是一种降低主梁结构梯度温度效应的方 法及桥面铺装结构，具体地说是一种降低桥梁主梁结构不利梯度温度效应的 方法及桥面铺装结构。
技术介绍
自60年代以来，国内外都发现由于温度应力而导致混凝土桥梁结构严重 裂损的事故。例如，德国几座厚腹板箱梁的损坏，其中两座桥梁几乎坍塌， 在对德国Jagst桥腹板箱梁的检查中发现，通车第五年发现严重的裂缝，经 估算温度拉应力高达2. 6MPa;美国对Champigny箱形桥梁支座反力变化进行 观测， 一天内波动达到26%,相当于这一反力变化值的箱梁顶、底板表面的 等效温差为10'C，仅由这一温差引起的最大翼缘应力就可达到3.92MPa;新 西兰一座新市场高架桥的预应力混凝土箱梁，因日照产生的温差导致该桥发 生严重裂损，不得不耗资进行修复。国内，锡澄大桥、通惠河连续箱梁、九 江长江大桥引桥箱梁、漓江二桥箱梁等等也都发生了裂缝，这些裂缝的出现 与设计中温差应力考虑不充分有密切关系。工程实践表明，必须重视温度效 应及其不利影响的分析。国内外对桥梁结构的温差应力做了许多研究工作，进行了一系列的现场 试验观测和理论研究。随着试验研究工作的进展，国内外学者开始认识到沿 混凝土结构内部的温度分布是非线形性分布。在混凝土连续桥梁中，温度应 力可以达到甚至超出活载应力，被认为是混凝土梁桥产生裂缝的重要原因之 一。为了便于桥梁的工程设计与结构分析，在对桥梁实际观测资料分析的基 础上，美国、日本、英国、新西兰等国以及我国交通部门在桥梁设计规范条 文中，对桥梁结构在日照作用下沿桥梁结构主梁截面高度的温度分布提出了 各自的计算模式，并且都以梯度温度来表征这种温度的非线性分布性态。4太阳辐射、高温沥青混凝土摊铺(高达150°C)或者气温骤降引起桥梁 结构主梁内部产生竖向梯度温度，进而产生不利的温度应力，特别是对于混 凝土桥梁易出现开裂病害，影响桥梁结构的耐久性。为此，欧美以及我国桥 梁设计规范都将梯度温度作为桥梁结构在设计基准期内的设计荷载进行考 虑。依据我国桥梁设计规范的大量计算表明，梯度温度荷载对桥梁结构所产 生的应力接近活载应力，甚至超过活载所产生的应力，成为控制设计的主要 荷载之一。目前工程界处理桥梁结构竖向梯度温度的原则是将其作为设计荷载考 虑，从结构自身角度被动采取措施来承受其带来的不利影响。比如加大桥梁 结构主梁截面尺寸、增加受力钢筋用量等，这就大大地增加了建设成本，而 且由于温差效应的反复作用，仍然会造成主梁结构开裂，縮短使用寿命，增 加维护运行成本，这一问题目前尚无更好的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的桥梁设计中普遍将梯度温度作为设计载荷来 设计桥梁主梁结构而造成建设成本增加且无法从根本上解决不利梯度温度效 应带来的问题，专利技术一种降低桥梁主梁结构不利梯度温度效应的方法，同时 提供一种新的桥面铺装结构以尽可能地减少桥梁主梁结构受桥面传热影响而 产生的应力。本专利技术的技术方案之一是一种降低桥梁主梁结构不利温度效应的方法，其特征是至少通过以下方 式之一实现(1) 在表面的防水混凝土层中添加隔温材料，以便在桥梁主梁结构顶面 形成具有隔温防水混凝土铺装层；(2) 在桥梁主梁结构与防水层之间铺装一层由耐压材料组成的隔温层，以便减少或阻断表面混凝土铺装层的热量向桥梁主梁结构的内部传递；(3) 向位于桥梁主梁结构与混凝土铺装层之间的防水层中添加隔温材料，以便在桥梁主梁结构与混凝土铺装层之间形成一个能减少或阻断热量传递的防水隔温层；(4 )向位于沥青混凝土铺装层和桥梁主结构之间的防水混凝土调平层中 加入隔温材料形成隔温防水混凝土调平层，阻断和减少沥青混凝土铺装层与 桥梁主梁结构之间的热交换；(5) 在防水层和混凝土调平层之间增铺一层隔温层，减少或阻断表面沥 青混凝土铺装层与混凝土调平层之间的热量传递；(6) 向防水层中添加隔温材料，形成防水隔温层，以减少或阻断表面沥 青混凝土铺装层与混凝土调平层之间的热量传递；(7) 向表面的沥青混凝土铺装层中添加隔温材料，形成隔温沥青混凝土 铺装层，以减少或阻断表面沥青混凝土铺装层与防水层之间的热量传递。本专利技术的技术方案之二是一种降低桥梁主梁结构不利温度效应的桥面铺装结构，包括依次铺装在 桥梁主梁结构1上的防水层2和混凝土铺装层3，其特征是在防水层2和桥 梁主梁结构1之间和/或防水层2与混凝土铺装层3之间设有隔温层4，所述 隔温层4的厚度为l-100mm，且导热系数不大于0. 8W/m k。所述的混凝土铺装层3或防水层2中混合有组成隔温层4的隔热材料。所述的隔温层4由纤维状绝热材料、多孔状绝热材料或层状绝热材料制 成；所述的纤维状绝热材料包括玻璃棉、岩矿棉、硅酸铝棉及其制品，以及 以植物秸秆、废报纸类有机纤维为原料制成的纤维板材中的一种或一种以上 的组合；所述的多孔状绝热材料包括膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、微孔硅酸盐、 泡沫石棉、泡沫玻璃、加气混凝土、泡沫塑料、陶粒砼或泡沬砼中的一种或 一种以上的组合；所述的层状绝热材料包括铝箔、金属或非金属镀膜玻璃及 以织物为基材的镀膜制品中的一种或一种以上的组合。本专利技术的技术方案之三是一种降低桥梁主梁结构不利温度效应的桥面铺装结构，包括依次铺装在 桥梁主梁结构1上的混凝土调平层5、防水层2和沥青混凝土铺装层6，其特 征是(a) 在沥青混凝土铺装层6与防水层2之间；(b) 在防水层2与混凝土调平层5之间；6(C)在桥梁主梁结构1与混凝土调平层5之间；在上述(a)、 (b)、 (c)中至少有一个设有隔温层4，所述隔温层4的厚 度为l 100mm，且导热系数不大于0. 8W/m k。所述的沥青混凝土铺装层6、防水层2及混凝土调平层5三者中至少有 一个混合有组成隔温层4的隔热材料。所述的隔温层4由纤维状绝热材料、多孔状绝热材料或层状绝热材料制 成；所述的纤维状绝热材料包括玻璃棉、岩矿棉、硅酸铝棉及其制品，以及 以植物秸秆、废报纸类有机纤维为原料制成的纤维板材中的一种或一种以上 的组合；所述的多孔状绝热材料包括膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、微孔硅酸盐、 泡沫石棉、泡沫玻璃、加气混凝土、泡沫塑料、陶粒砼或泡沫砼中的一种或 一种以上的组合；所述的层状绝热材料包括铝箔、金属或非金属镀膜玻璃及 以织物为基材的镀膜制品中的一种或一种以上的组合。本专利技术的有益效果本专利技术首次大胆地将隔温层应用到桥面铺装结构中，并经过大量的试验 总结出了隔温层的厚度、导热系数与桥面板表面最高梯度温度之间的关系， 得出了常规隔温材料的铺装厚度。试验证明通过在桥面铺装过程中增加隔温 层，可有效阻止外部热量的传入或内部热量的流出(如太阳辐射、气温骤降 以及高温沥青混凝土摊铺等)，保持桥梁结构梁体温度沿着竖向稳定的能力， 或者产生尽可能小的竖向梯度温度，减少桥梁主梁结构因温度变化而引起的 应力波动。本专利技术除了能有效降低桥梁结构主梁竖向梯度温度外，同现在常用的桥 梁铺装体系相比，还具有如下优点(1) 桥梁结构在太阳辐射、气温骤降以及高温沥青混凝土摊铺等情况下，本 专利技术能使桥梁结构梁体温度沿着竖向保持稳定的能力，或者产生尽可能 小的竖向梯度温度；(2) 桥梁结构竖向梯度温度的降低，可有效改善桥梁结构的受力状况；1.梯度温度荷载的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低桥梁主梁结构不利温度效应的方法，其特征是至少通过以下方式之一实现：　（１）在表面的防水混凝土层中添加隔温材料，以便在桥梁主梁结构顶面形成具有隔温防水混凝土铺装层；　（２）在桥梁主梁结构与防水层之间铺装一层由耐压材料组成的 隔温层，以便减少或阻断表面混凝土铺装层的热量向桥梁主梁结构内部传递；　（３）向位于桥梁主梁结构与混凝土铺装层之间的防水层中添加隔温材料，以便在桥梁主梁结构与混凝土铺装层之间形成一个能减少或阻断热量传递的防水隔温层；　（４）向位于 沥青混凝土铺装层和桥梁主结构之间的防水混凝土调平层中加入隔温材料形成隔温防水混凝土调平层，阻断和减少沥青混凝土铺装层与桥梁主梁结构之间的热交换；　（５）在防水层和混凝土调平层之间增铺一层隔温层，减少或阻断表面沥青混凝土铺装层与混凝土调 平层之间的热量传递；　（６）向防水层中添加隔温材料，形成防水隔温层，以减少或阻断表面沥青混凝土铺装层与混凝土调平层之间的热量传递；　（７）向表面的沥青混凝土铺装层中添加隔温材料，形成隔温沥青混凝土铺装层，以减少或阻断表面沥青混凝 土铺装层与防水层之间的热量传递。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘其伟，罗文林，
申请(专利权)人：刘其伟，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]