降低桥梁主梁结构不利温度效应的桥面铺装结构制造技术

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１－１００ｍｍ，且导热系数不大于０．８Ｗ／ｍ.ｋ。本实用新型专利技术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。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本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l(TC，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。 太阳辐射、高温沥青混凝土摊铺(高达15(TC)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， 设计一种降低桥梁主梁结构不利梯度温度效应的桥面铺装结构，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。 本技术的技术方案之一是 —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。 本技术的技术方案之二是 —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； (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1 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。 本技术的有益效果 本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，本实用新4型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.梯度温度荷载的减小，进而带来桥梁结构截面尺寸减小和材料用量的降低，梁体自重相应减小，桥梁下部结构的设计荷载也同步降低。从而显著地降低桥梁的建设成本。 2.大量理论分析和实验表明，当桥面铺装层内设置隔温层后，通过调整隔温层材料导热系数及其厚度，桥面板顶面的梯度温度峰值可下降30% 70%。由此可见，采用本技术中的桥面铺装隔温体系之后，将给新桥结构设计和在役桥梁的维修改造提供一种改善不利温度应力的有效手段和方法，最终产生可观的社会和经济效益。 3.本技术不仅可用于跨河、江、海桥梁设计施工中，还可用于城市高架、高速公路、人行天桥等桥梁设计施工中，经济效益十分明显。即既可用于公路桥梁建设，也可用于市政桥梁建设中。 4、以下是隔温层采用不同厚度和材料时的部分实测数据(针对试验对象，连续一 年进行跟踪观测)，表中A = 1.6和A = l.O表示未采用隔热措施时桥面板表面最高梯度温度。 (1)桥面采用5cm厚混凝土铺装时，加装隔热层后桥面板表面的最高梯度温度。<table>table see original document page 5</column></r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１－１００ｍｍ，且导热系数不大于０．８Ｗ／ｍ.ｋ。

【技术特征摘要】
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1-100mm，且导热系数不大于0.8W/m·k。2. —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...

【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：实用新型
国别省市：84[中国|南京]