GFRP組合式橋面板在橋梁結構中的應用研究

李根

橋面板是橋梁結構的重要組成構件，對橋梁的整體性能起著至關重要的作用，橋面板耐久性關系著整個橋梁的運行安全。橋梁運行年限不斷增加、車輛超載、環境侵蝕等因素長期作用下，橋面板表面碳化、疲勞造成剝落，進而腐蝕鋼筋，造成結構過早退化，影響橋梁的結構安全，嚴重影響橋面板的耐久性。而GFRP材料因具有高強、輕質、耐腐蝕、抗風化等性能而逐漸在工程應用及混凝土結構修復中推廣使用。

鑒于混凝土橋面板的重要性及GFRP材料的優點.為提高橋梁的使用壽命，降低橋梁后期運營維修成本，將橋面板混凝土與GFRP材料有效結合形成整體，降低橋面板環境侵蝕影響，優化橋面板受力形式（GFRP板位于底層受拉區，混凝土位于頂部受壓區，充分發揮了兩種材料的受力特性），提高了抗侵蝕能力強、抗疲勞性能好等特點，提高橋面板的耐久性，進而提升橋梁結構的使用壽命。

1工程概況

某高架E匝道鋼.砼組合梁.橋面板采用GFRP與混凝土組合式結構，GFRP板總使用面積600m²。通過將GFRP材料與橋面板混凝土結合，阻止了混凝土與環境接觸，隔絕了混凝土暴露，提高橋面板的耐久性，降低橋梁后期運營維修成本，節約了總體成本。同時解決了混凝土長期暴露腐蝕環境下，易造成橋面板結構退化，影響橋梁結構安全的問題，具有較大的社會效益。通過對將GFRP材料制成槽型板，充分發揮槽型板與混凝土的結合能力，實現GFRP材料與混凝土良好的結合。GFRP材料與混凝土橋面板結合后，充分發揮GFRP材料具有耐腐蝕、抗風化的特點，形成良好的防止環境侵蝕能力，大大提高了橋面板的使用壽命。

2施工工藝及其操作要點

2.1工藝流程

混凝土與GFRP組合式橋面板施工流程：施工準備→現場拼裝平臺搭設→GFPR槽型板拼裝→橋面板鋼筋安裝→澆筑橋面板混凝土→拼裝平臺拆除。

2.2施工準備

（1）為實現GFRP材料工廠化生產及批量運輸，將GFRP板沿橋梁縱向按一定模數進行單元劃分。為利于GFRP材料與橋面板混凝土結合，將GFRP材料制作成槽型板結構，具體尺寸如圖1;GFRP槽型板細部斷面如圖2。

（2）按照槽型板尺寸要求，對槽型板進行工廠化生產。用于橋面板GFRP板材料有承重要求，需要具備一定的抗拉強度及抗剪性能。對原材料選擇需要嚴格把控，生產前對原材料配比進行小批量生產，并做相應的力學檢測，當生產GFRP板成品性能滿足后，方可進行批量生產。

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

（4）為實現加強GFRP板與混凝土的黏結。GFRP槽型板底板上表面進行打磨起毛，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合。

（5）GFRP槽型板寬度45cm，長度可根據實際工程需要進行工廠裁切。GFRP板出廠前進行抽樣外觀檢查，無破損且尺寸合格后方可出廠。運輸可采用通常貨運車輛進行運輸，運輸中對GFRP槽型板下墊上蓋，兩層槽型板問需用方木或軟塑料隔開，防止運輸過程中相互擠壓破壞。GFRP槽型板應質量較輕，可采用叉車或吊車進行裝卸。

2.3現場拼裝平臺搭設

GFRP槽型板拼裝平臺可采用滿堂支架形式，主梁與次梁采用方木，主梁上鋪設竹膠板，組成拼裝平臺。拼裝平臺長寬均比GFRP板的安裝范圍大1～2m，拼裝平臺外圍設置不低于1.2m高的防護欄桿。拼裝平臺應搭設平整，模板拼縫嚴密，平整度偏差小于3mm。拼裝平臺搭設完成后，需對滿堂支架進行檢查驗收，確保驗收合格后方可進行GFRP槽型板拼裝。

在鋼混梁中GFRP槽型板拼裝平臺也可采用由腹板焊接鋼管支架的方式，這需要事前進行詳細的方案設計，以及充分的計算論證。施工作業過程相對簡便，操作亦較為方便，特別是針對橋梁交通需要不便進行滿堂支架的或橋梁凈空較高，搭設支架工程量較大的項目尤為適用。

2.4 GFPR槽型板拼裝

（1）采用匹配的汽車起重機吊運GFRP板因為其自重較輕可采用兩點起吊法，直接吊裝至拼裝平臺上。先按照先前劃分的單元吊運單跨的GFRP槽型板，并按順序進行擺放。

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

（3）在橋上對成組的GFRP板進行縱橋向拼接時，注意將模板肋板上的鋼筋孔對齊。拼接過程中確保GFRP板底板平齊，膠液均勻填滿兩個GFRP單元肋板問的1mm縫隙。涂膠過程中可在槽型板肋外側施加適當壓力，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小時以上。

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

（5）當GFRP槽型模板與鋼橫隔梁在縱向不滿足模數要求時，可現場切割GFRP模板，以滿足拼接要求。

（6）在膠完全凝固前，禁止移動模板，并做好防水等膠體養護工作。膠液涂好后，需用磨光機打掉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1寸C型夾，給肋板施加壓力，確保膠液固化過程中GFRP槽型板不產生錯位。

2.5橋面板鋼筋安裝

按照GFRP板預留槽口，安裝橋面板鋼筋，橋面板鋼筋盡量采用綁扎搭接。縱向鋼筋需采用對接焊的方式接長，對焊時應采用局部防護措施，避免GFRP模板受到高溫燒灼。布設橋面板鋼筋網時，應先按規定的保護層厚度布設底層橫橋向鋼筋，后布設縱向鋼筋。