GFRP组合式桥面板在桥梁结构中的应用研究

李根

桥面板是桥梁结构的重要组成构件，对桥梁的整体性能起着至关重要的作用，桥面板耐久性关系着整个桥梁的运行安全。桥梁运行年限不断增加、车辆超载、环境侵蚀等因素长期作用下，桥面板表面碳化、疲劳造成剥落，进而腐蚀钢筋，造成结构过早退化，影响桥梁的结构安全，严重影响桥面板的耐久性。而GFRP材料因具有高强、轻质、耐腐蚀、抗风化等性能而逐渐在工程应用及混凝土结构修复中推广使用。

鉴于混凝土桥面板的重要性及GFRP材料的优点.为提高桥梁的使用寿命，降低桥梁后期运营维修成本，将桥面板混凝土与GFRP材料有效结合形成整体，降低桥面板环境侵蚀影响，优化桥面板受力形式（GFRP板位于底层受拉区，混凝土位于顶部受压区，充分发挥了两种材料的受力特性），提高了抗侵蚀能力强、抗疲劳性能好等特点，提高桥面板的耐久性，进而提升桥梁结构的使用寿命。

1工程概况

某高架E匝道钢.砼组合梁.桥面板采用GFRP与混凝土组合式结构，GFRP板总使用面积600m²。通过将GFRP材料与桥面板混凝土结合，阻止了混凝土与环境接触，隔绝了混凝土暴露，提高桥面板的耐久性，降低桥梁后期运营维修成本，节约了总体成本。同时解决了混凝土长期暴露腐蚀环境下，易造成桥面板结构退化，影响桥梁结构安全的问题，具有较大的社会效益。通过对将GFRP材料制成槽型板，充分发挥槽型板与混凝土的结合能力，实现GFRP材料与混凝土良好的结合。GFRP材料与混凝土桥面板结合后，充分发挥GFRP材料具有耐腐蚀、抗风化的特点，形成良好的防止环境侵蚀能力，大大提高了桥面板的使用寿命。

2施工工艺及其操作要点

2.1工艺流程

混凝土与GFRP组合式桥面板施工流程：施工准备→现场拼装平台搭设→GFPR槽型板拼装→桥面板钢筋安装→浇筑桥面板混凝土→拼装平台拆除。

2.2施工准备

（1）为实现GFRP材料工厂化生产及批量运输，将GFRP板沿桥梁纵向按一定模数进行单元划分。为利于GFRP材料与桥面板混凝土结合，将GFRP材料制作成槽型板结构，具体尺寸如图1;GFRP槽型板细部断面如图2。

（2）按照槽型板尺寸要求，对槽型板进行工厂化生产。用于桥面板GFRP板材料有承重要求，需要具备一定的抗拉强度及抗剪性能。对原材料选择需要嚴格把控，生产前对原材料配比进行小批量生产，并做相应的力学检测，当生产GFRP板成品性能满足后，方可进行批量生产。

（3）GFRP板的肋板需在穿钢筋位置开U型槽。对于普通钢筋其开槽宽度可以取为钢筋外径+8mm，对于预应力管道可以取为孔道外径+10mm。

（4）为实现加强GFRP板与混凝土的黏结。GFRP槽型板底板上表面进行打磨起毛，打磨深度1mm。打磨后将表面擦拭干净并涂胶，胶层厚度均应控制在1mm。在涂胶后，与混凝土接触的GFRP模板的上表面需均匀铺撒砂和碎石，碎石直径为3.18～6.35mm，砂直径为1.59～2.54mm。处理后可显著提高GFRP板粗糙度，利于与混凝土的有效结合。

（5）GFRP槽型板宽度45cm，长度可根据实际工程需要进行工厂裁切。GFRP板出厂前进行抽样外观检查，无破损且尺寸合格后方可出厂。运输可采用通常货运车辆进行运输，运输中对GFRP槽型板下垫上盖，两层槽型板问需用方木或软塑料隔开，防止运输过程中相互挤压破坏。GFRP槽型板应质量较轻，可采用叉车或吊车进行装卸。

2.3现场拼装平台搭设

GFRP槽型板拼装平台可采用满堂支架形式，主梁与次梁采用方木，主梁上铺设竹胶板，组成拼装平台。拼装平台长宽均比GFRP板的安装范围大1～2m，拼装平台外围设置不低于1.2m高的防护栏杆。拼装平台应搭设平整，模板拼缝严密，平整度偏差小于3mm。拼装平台搭设完成后，需对满堂支架进行检查验收，确保验收合格后方可进行GFRP槽型板拼装。

在钢混梁中GFRP槽型板拼装平台也可采用由腹板焊接钢管支架的方式，这需要事前进行详细的方案设计，以及充分的计算论证。施工作业过程相对简便，操作亦较为方便，特别是针对桥梁交通需要不便进行满堂支架的或桥梁净空较高，搭设支架工程量较大的项目尤为适用。

2.4 GFPR槽型板拼装

（1）采用匹配的汽车起重机吊运GFRP板因为其自重较轻可采用两点起吊法，直接吊装至拼装平台上。先按照先前划分的单元吊运单跨的GFRP槽型板，并按顺序进行摆放。

（2）在拼接平台上的相邻两块GFRP槽型板肋板外侧用钢刷打磨起毛，打磨深度1mm。打磨后将表面擦拭干净并涂胶，胶层厚度均应控制在1mm，确保胶层饱满。

（3）在桥上对成组的GFRP板进行纵桥向拼接时，注意将模板肋板上的钢筋孔对齐。拼接过程中确保GFRP板底板平齐，胶液均匀填满两个GFRP单元肋板问的1mm缝隙。涂胶过程中可在槽型板肋外侧施加适当压力，以确保胶充分填充肋板间的缝隙，抹去挤压出的胶，并在外观上保证平整一致。拼装完成后静置4小时以上。

（4）如果槽型模板的肋板有预留孔洞，涂胶拼接后需擦拭孔洞中的胶液。若胶液已发生初凝，需在其完全凝固后用电钻打掉孔洞中的胶体。

（5）当GFRP槽型模板与钢横隔梁在纵向不满足模数要求时，可现场切割GFRP模板，以满足拼接要求。

（6）在胶完全凝固前，禁止移动模板，并做好防水等胶体养护工作。胶液涂好后，需用磨光机打掉GFRP槽型模板底面挤出的胶液。

（7）拼接完成后，可在GFRP槽型板肋板处加3个1寸C型夹，给肋板施加压力，确保胶液固化过程中GFRP槽型板不产生错位。

2.5桥面板钢筋安装

按照GFRP板预留槽口，安装桥面板钢筋，桥面板钢筋尽量采用绑扎搭接。纵向钢筋需采用对接焊的方式接长，对焊时应采用局部防护措施，避免GFRP模板受到高温烧灼。布设桥面板钢筋网时，应先按规定的保护层厚度布设底层横桥向钢筋，后布设纵向钢筋。