專利名稱：橋梁橋面板材和其生產(chǎn)方法及包括這種橋梁橋面板材的橋梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及夾層平板和橋梁橋面，特別是鋼材支架的橋梁橋面或具有由板材構(gòu)成的橋面的支撐橋梁。
D-橋梁是眾所周知的臨時(shí)性或永久性結(jié)構(gòu)，它由構(gòu)架和橋梁橋面的框架組成。D-橋梁橋面是由鋼材組成，包括焊接在大量縱向框架U形加固裝置上的橋面(通常被稱為正交橋梁橋面；即沿一個(gè)方向加固)，兩個(gè)或兩個(gè)以上橫梁，和縱向大梁。橋梁橋面將負(fù)荷傳遞到所述加固件上，然后傳遞到橫向大梁上，由橫向大梁將負(fù)荷直接傳遞到構(gòu)架上。一種已知的設(shè)計(jì)包括5毫米的U形加固裝置，通過兩個(gè)連續(xù)的4毫米角焊焊接在10毫米的橋梁橋面上。通過橋梁的車輛車輪的負(fù)荷會導(dǎo)致橋梁橋面在所述加固裝置頂部發(fā)生局部彎曲，這種彎曲又會導(dǎo)致連接兩個(gè)加固裝置的焊縫的疲勞開裂。疲勞開裂沿著橋梁焊縫發(fā)展或者進(jìn)入橋梁橋面，降低橋梁橋面的強(qiáng)度和硬度，降低其承載設(shè)計(jì)負(fù)荷的能力，并且縮短其使用壽命。具有疲勞開裂的橋梁橋面(通過常規(guī)檢查檢測到)通常需要更換。
為了提高抗疲勞能力，研究人員和本領(lǐng)域技術(shù)人員通常增加橋梁橋面和加固裝置的厚度，以便降低容易發(fā)生的臨界疲勞的張力范圍。在一種已知的設(shè)計(jì)中，將橋梁橋面和加固裝置分別加厚到12毫米和6毫米，并且將鄰接的角焊尺寸增加到6毫米?？蛊谀芰Φ玫搅颂岣撸侨匀徊蛔?，因?yàn)榛窘Y(jié)構(gòu)零件(易發(fā)生疲勞的焊接結(jié)構(gòu))仍然保持不變。進(jìn)一步增加橋面的厚度會降低張力范圍，并且提高抗疲勞能力，但是在實(shí)踐中存在局限性橋梁橋面的重量會超過支撐橋梁結(jié)構(gòu)的靜載攜帶能力。
活動便橋是臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，它包括大梁，構(gòu)架，構(gòu)架，拉條，和橋面板材的骨架。常規(guī)的活動便橋橋面板材包括焊接在縱向框架鋼材U形部分上的鋼橋面，在邊緣部分具有兩個(gè)通道部分。為了降低與生產(chǎn)和重量相關(guān)的成本，將所述橋面和部分制造的盡可能的薄，并且通過間斷性焊接將加固部件連接在較薄的橋面上。在以前，這種焊接是容易疲勞的，這種焊接易于疲勞，并且具有有限的抗疲勞能力，這降低了橋梁的使用壽命。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)了的橋梁橋面板材，它具有與現(xiàn)有橋梁橋面板材相同的強(qiáng)度和堅(jiān)固度，但是更輕，生產(chǎn)更簡單和/或抗疲勞能力更高。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種橋梁橋面板材，該橋面板材包括一種夾層板結(jié)構(gòu)，該夾層板結(jié)構(gòu)具有上部和下部金屬板和一粘結(jié)到所棕金屬板上以便傳遞剪切力的塑料或者聚合物中間層。
本發(fā)明的橋梁橋面板材具有與現(xiàn)有設(shè)計(jì)相同的結(jié)構(gòu)和外周支撐部件，以便它能夠取代現(xiàn)有設(shè)計(jì)中的橋面板材。下面所披露的實(shí)施方案中的夾層平板結(jié)構(gòu)與具有相當(dāng)總體板材厚度的金屬板相比具有提高了的強(qiáng)度和堅(jiān)固性。
為了消除現(xiàn)有技術(shù)易于疲勞的特征，可以取消所有鋼材橋梁橋面板材，多個(gè)加固裝置和相關(guān)的焊縫，并且用夾層板材結(jié)構(gòu)取代。在某些實(shí)施方案中，可以用一個(gè)或多個(gè)中間橫梁、剪切板、或包埋的結(jié)構(gòu)部分控制彎曲。
取消加固裝置，減少了需要的焊接體積，減少了需要涂敷抗腐蝕涂層的外露的總表面積，簡化了結(jié)構(gòu)，提高了抗疲勞能力(延長了相同負(fù)荷的使用壽命)，并且具有更低的生產(chǎn)成本。在某些實(shí)施方案中，降低重量是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)，在這種情況下，可以用復(fù)合核心取代實(shí)心中間層(核心)，所述復(fù)合核心包括實(shí)心加強(qiáng)肋，和某些較低密度的成型部件；只要中間層和上層與下層金屬板之間的粘接部分足以在它們之間傳遞剪切力即可。在這種類型的結(jié)構(gòu)中，可以確定所述成型件的空隙和尺寸，以避免任何金屬板的彎曲。
適用于本發(fā)明的夾層板材結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可以參見US5778813和英國專利申請GB-A2337022。中間層也可以是如披露于英國專利申請?zhí)?926333.7中的復(fù)合核心。
下面將結(jié)合以下代表性實(shí)施例的說明和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，其中

圖1是“典型橋梁”的透視圖，其中，可以使用本發(fā)明的橋面板材橫跨橋梁的整個(gè)寬度；圖2是根據(jù)第一種實(shí)施方案的橋梁橋面板材的端視圖，表示與支撐橋梁結(jié)構(gòu)的連接情況以及板材之間的連接情況；圖3是圖2所示橋梁橋面板材的局部剖開的平面視圖，它具有一個(gè)中間橫梁；圖4是圖2所示橋梁橋面板材沿線D-D的剖視圖；圖5是圖3所示橋梁橋面板材沿線A-A的部分剖視圖；圖6是圖3所示橋梁橋面板材沿線B-B的部分剖視圖；圖7是圖3所示橋梁橋面板材沿線C-C的部分剖視圖；圖8是本發(fā)明第一種實(shí)施方案的一種變化形式的橋梁橋面板材的側(cè)視圖，它具有兩個(gè)中間橫梁；圖9是圖8所示橋梁橋面板材的部分剖開的平面圖；圖10是圖9所示橋梁橋面板材沿線E-E的剖視圖；圖11-14表示生產(chǎn)本發(fā)明第一種實(shí)施方案的橋梁橋面板材的步驟；圖15是采用了本發(fā)明第二種實(shí)施方案的板材的橋梁橋面的平面圖，所述橋面跨越橫向頂梁或橫梁；圖16是圖15所示橋梁橋面的部分透視圖，表示根據(jù)本發(fā)明第二種實(shí)施方案的橋梁橋面板材的安裝，顯示支撐橋梁部件的連接情況和板材之間的剪切連接。
圖17和18分別是根據(jù)本發(fā)明第二種實(shí)施方案的用于連接橋梁橋面板材的一種結(jié)構(gòu)的平面示意圖和剖視圖(提供剪切連接)；圖19是用于連接本發(fā)明第二種實(shí)施方案的橋梁橋面板材的夾具的透視圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明第二種實(shí)施方案的橋梁橋面板材的平面圖，顯示被隱藏的部分(成型部件和剪切板的位置)；圖21是本發(fā)明第二種實(shí)施方案的橋梁橋面板材沿線S-S的放大的剖視圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明第二種實(shí)施方案的橋梁橋面板材的平面圖，表示形狀和形式的改變，以便有利于噴射材料的流動；圖23表示多孔剪切板；圖24是用于生產(chǎn)本發(fā)明第二種實(shí)施方案的橋梁橋面板材的模具和部件的示意圖；圖25和26分別是圖24所示模具的平面圖和端視圖；圖27是本發(fā)明第二種實(shí)施方案的橋梁橋面板材的平面圖，顯示隱藏的部分；
圖28是沿本發(fā)明第二種實(shí)施方案的橋梁橋面板材的線G-G的剖視圖；圖29表示可用于所述第二種實(shí)施方案的橋梁橋面板材的典型的陽模配合剪切接頭；圖30是用于生產(chǎn)第二種實(shí)施方案的橋梁橋面板材的模具和部件的示意圖；圖31-34表示生產(chǎn)第二種實(shí)施方案中的螺栓連接的步驟；圖35是本發(fā)明第二種實(shí)施方案的橋梁橋面板材的剖視圖，表示在中間層內(nèi)具有多個(gè)結(jié)構(gòu)部分(形狀)的實(shí)施方案，以便提供剪切強(qiáng)度并控制彎曲；和圖36表示可用于本發(fā)明的擠壓成型的上部和下部板材的結(jié)構(gòu)。
在各個(gè)附圖中，類似的部件用類似的編號表示。
例1具有外周支架的預(yù)制夾層板橋梁橋面板材。
圖1是構(gòu)架橋梁的示意圖，它表示常見類型的結(jié)構(gòu)。所述支撐結(jié)構(gòu)可以包括一個(gè)雙構(gòu)架2或單構(gòu)架3，由它支撐橫跨橋梁長度的主要部件。橋梁橋面板材4橫跨兩個(gè)主要部件。例如，橋梁橋面板材4可以形成單車道或多車道道路表面，因此，所述橋梁必須能夠支撐來自一個(gè)或多個(gè)車輛的動態(tài)負(fù)荷，所述車輛可能包括載重卡車或其他重型貨車。車輪負(fù)荷的頻率和大小以及橋梁橋面條件的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)取決于橋梁的位置和車道的特定交通負(fù)荷。
在圖2-4中示出了本發(fā)明的橋梁橋面板材4，這些附圖分別是端視圖、局部剖開的平面圖和截面圖。橋梁橋面板材4包括具有總體上為矩形截面的夾層橋面5，該橋面沿其縱向邊緣固定在橫梁6，在橫梁6的末端設(shè)有連接板7，以便橋梁橋面板材4能夠通過螺栓連接在橋梁1的構(gòu)架2，3上。在所述板材的末端設(shè)有其縱向橫梁8，并且沿著板材4的中線提供一個(gè)中間橫梁。在使用時(shí)，車輛負(fù)荷借助于縱梁8和中間橫梁9從夾層橋梁橋面5傳遞到橫梁6上，并因此傳遞到橋梁構(gòu)架2，3上。
有關(guān)夾層橋梁橋面5與外周支架和中間橫梁6，8，9的連接的細(xì)節(jié)如圖5，6和7所示。為了清楚起見，在這些附圖中沒有示出水平吊桿和具體焊接細(xì)節(jié)。上述附圖還表示夾層橋梁橋面5是由上部和下部鋼板10，11組成，上、下鋼板是通過中間層12連接在一起的，中間層包括塑料或聚合材料，優(yōu)選彈性體，它具有足夠在金屬板之間傳遞剪切力的強(qiáng)度。
圖5是沿圖3中線A-A的剖視圖，表示夾層橋梁橋面5與中間橫梁9的典型連接，其中，將單對稱I-型截面的板材焊接在夾層橋梁橋面5的下部金屬板11上。另外，內(nèi)部橫梁可以是一個(gè)倒的T-截面，將該板材直接焊接在下部金屬板11上。
圖6是沿圖3的線B-B的剖視圖，表示縱向末端頂梁8和夾層橋梁橋面5之間的典型連接，其中，夾層橋面5伸入橫梁板材，并且焊接在所述橫梁板材上。在某些實(shí)施方案中，所述上部金屬板10可以與所述板材對齊，或者如圖6所示，可以成型并延伸超過構(gòu)成加固邊緣板的板材。
圖7是沿圖3中線C-C的剖視圖，表示夾層橋梁橋面5和橫梁6之間的典型的連接，其中，夾層橋面5伸入所述橫梁的板材，并且焊接在該板材上。偏置的突緣構(gòu)成了相鄰板材之間的對接邊緣，以便可以用螺栓將相鄰的板材連接在一起，構(gòu)成它們之間的剪切連接。外周金屬支架6，8和上部金屬板10和下部金屬板11構(gòu)成了空氣密封性密封腔，將中間層12注入該密封腔。
在圖8-10中示出了根據(jù)第一種實(shí)施方案的預(yù)制橋梁橋面板材4’的一種變化形式。它具有兩個(gè)中間橫梁9’，與相鄰板材之間的螺栓剪切連接對齊，以便提供直接負(fù)荷通道，用于在車輛沿橋梁1的長度方向通過時(shí)，在板材之間進(jìn)行負(fù)荷分配。橋梁橋面板材4的所有其他細(xì)節(jié)都相同。
與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比，第一種實(shí)施方案的板材的生產(chǎn)方法大大簡化了，因?yàn)槿∠怂锌v向支架U形加固裝置的安裝和焊接。根據(jù)本發(fā)明，包括縱向和橫向梁6，8，中間梁9和連接板7的支撐鋼材支架是用常規(guī)方法生產(chǎn)的，得到了圖11所示的結(jié)構(gòu)。然后將所述支撐鋼支架以兩個(gè)方框形狀的再利用的成型部件20為中心安裝，例如，如圖12所示，永久安裝在商店地板上。圖13所示的成型部件被用于臨時(shí)安裝并支撐底部面板11，同時(shí)通過角焊將它焊接在外周金屬支架上，消除了對水平吊桿的需求。根據(jù)需要安裝金屬或塑料墊圈21，以便支撐上部板材10，確保中間層12的正確貫通厚度。在進(jìn)一步焊接之前(封閉所述空腔)，用MEK溶劑或等同試劑對內(nèi)表明進(jìn)行脫脂并擦拭干凈。如圖14所示，然后將上部金屬板11放置在該支架頂部，并且通過部分穿透的槽焊沿四周焊接。如果必要，可以提供額外的角焊，以便進(jìn)一步將下部金屬板10連接在所述支撐結(jié)構(gòu)的下面。可以在下部金屬板10，上部金屬板11或外周支架6，8上設(shè)置一個(gè)注入口22和一個(gè)或多個(gè)通氣孔23。所述口和孔位于能安裝注射裝置的地方，以便減少對結(jié)構(gòu)性能的影響，并便于生產(chǎn)。然后，用大約160秒時(shí)間將彈性體注入所述空腔。最后，用金屬塞密封所述注入口22和通氣孔23。從注入開始計(jì)算，在10-15分鐘之內(nèi)可以移動本發(fā)明的預(yù)制橋梁橋面板材。
實(shí)施例2預(yù)制輕質(zhì)夾層板狀橋梁橋面板材在圖15-22中示出了根據(jù)本發(fā)明第二種實(shí)施方案的軍用輕質(zhì)夾層橋梁橋面板材100，它被設(shè)計(jì)成軍用負(fù)荷MLC12級。這種特定例子的總的橋梁長度L、板材長度1、橋面的最小寬度W和橋梁的最大重量(包括上部結(jié)構(gòu))分別為20米，2000毫米，2800毫米和6-8噸。
如圖15的平面視圖所示，典型的橋梁橋面板材100由跨越橫梁101的40個(gè)相同的橋梁橋面板材104組成(為了清楚起見，沒有示出橋梁的上部結(jié)構(gòu))。每一個(gè)板材的重量必須足夠輕，以便能夠由兩個(gè)人運(yùn)載和安裝，并且其最大重量大約為100公斤。所述板材可以用簡單的提升支架(未示出)提升，具有可以通過剪切夾具連接在每一個(gè)板材上的手柄，具有為了這種目的而設(shè)計(jì)的螺栓孔或貫通的其他孔(未示出)。相同的尺寸和特征(相同的厚度、寬度、螺栓孔位置、剪切夾特征)使得所述橋梁橋面板材能夠放置在橋梁橋面的任何位置。其結(jié)果是，每一個(gè)橋梁橋面板材必須設(shè)計(jì)成適應(yīng)與MLC12負(fù)荷相關(guān)的坦克履帶和卡車車輪負(fù)荷的板材所有可能的位置。
圖16表示所述板材與橫梁之間的連接和板材之間更詳細(xì)的剪切相互連接。由兩個(gè)用塑料或金屬制成的逐漸變細(xì)的H形剪切夾120連接相鄰的板材104，以便在車輛通過橋梁橋面的寬度移動時(shí)保持橋面之間的一致的彎曲。剪切夾120是滑動配合的，并且與兩個(gè)表面持平。在圖17-19中示出了剪切夾120及其使用方式。剪切夾120的錐形突緣使得它便于安裝和拆卸。突緣121的長度足夠與邊緣金屬剪切板107配合。用兩個(gè)螺栓102在每一個(gè)末端將板材104螺栓連接在橫梁101上。
圖20和22表示輕質(zhì)中間層12(可以在任意一個(gè)實(shí)施例中使用的復(fù)合核心)，它包括低密度成型部件14，塑料或聚合物加強(qiáng)部分13，內(nèi)部鋼材剪切板107，螺栓零件105和剪切夾滾花106。塑料或聚合物加強(qiáng)裝置的形狀可以從一個(gè)矩形截面變化到一個(gè)看上去像愛奧尼亞(Ionic)柱的矩形截面，以便增加與上部和下部金屬板11，10的粘接表面；并且提高該結(jié)構(gòu)的成本效率。這種特定例子的上部和下部板材10，11的厚度可以不同，例如分別為3毫米和2毫米，以便上部板材10具有額外磨損表面。第二種實(shí)施方案的板材是完全沒有焊縫構(gòu)造的。圖22表示低密度成型部件形狀的一種變化形式，提供倒角，以便于注入的塑料或聚合物材料的流動。中間層各部分的確切大小被設(shè)計(jì)成能對特定負(fù)荷提供合適的粘接強(qiáng)度、堅(jiān)固度、總體強(qiáng)度。用于該實(shí)施方案的剪切板107可以是實(shí)心的或多孔的，例如在它上面開有如圖23所示的孔，這些孔使注入的塑料或聚合物材料能夠自由流動，并且在固化之后增加板材和塑料加強(qiáng)肋之間的負(fù)荷(機(jī)械連接)。多孔平板提供了較堅(jiān)固的平板，降低了細(xì)長度，并且降低了部件的重量。
本發(fā)明第二種實(shí)施方案的橋梁橋面板材是在圖24-26中所示出的模具40中預(yù)制的，所述模具能確保尺寸的精確性和優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)。尺寸精確性對于在野外快速組裝以及提供一致的重量，而又在板材與板材之間沒有明顯差異來說是重要的。將具有用于剪切夾、內(nèi)部剪切板107和成型部件13的滾花的薄的下部和上部金屬板10，11放入圖24所示的密封模具41，42中。用12-15秒時(shí)間注入塑料，以便填充其空腔。可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)取出完工的橋面。然后在外露的金屬表面上涂敷抗腐蝕和防滑涂層。
本實(shí)施方案的變化受設(shè)計(jì)參數(shù)和特定橋梁橋面板材的條件的影響。一種典型的變化形式如圖27-34所示設(shè)計(jì)方案所示，它是橫跨橫梁之間的大約3000毫米的橋梁橋面板材，并且它具有在200毫米×500毫米規(guī)格的輪胎的16噸的設(shè)計(jì)卡車載荷。
1050毫米寬的橋梁橋面板材104包括上部和下部金屬板10，11，和中間層(核心)12。核心12被設(shè)計(jì)成規(guī)則間隔的縱向彈性體加強(qiáng)肋14，和分隔上部和下部板材的泡末插入件。如圖28所示，內(nèi)部剪切板(具有孔)107粘接在彈性體加強(qiáng)肋14上。通過粘接(粘接劑粘接和機(jī)械連接)將剪切傳遞到鋼板107上，以便提供所需要的彎曲剛度。
圖27和29表示板材之間的剪切連接的一種變化形式。將金屬或塑料管188包埋在橫跨所述板材的短的尺寸的中間層12中。將如圖29所示的具有直線末端178或錐形末端179和突緣180的陽模剪切接頭插入相鄰板材的管中，以便提供所需要的剪切連接。所述接頭可以由金屬或塑料制成。所有其他細(xì)節(jié)在功能上類似，并且只是在大小和位置上有所不同，并且是根據(jù)用途或設(shè)計(jì)改變的。
根據(jù)本實(shí)施方案的橋梁橋面板材的生產(chǎn)是分兩個(gè)階段進(jìn)行的。首先，在注射模具中將泡末13與縱向鋼板107整體澆注。然后將這種最初的“陽性”成型部件與上部和下部鋼板10，11一起放入圖30所示的彈性體注射模具40’中。將彈性體注入所述模具，將所有部件，包括螺栓連接和剪切連接零件連接到不需要焊接的結(jié)構(gòu)板上。
圖31-34表示用于將橋面部分用螺栓連接到橫梁上的連接套管的剖面的生產(chǎn)細(xì)節(jié)。該方法的步驟如下1.將金屬套管105壓力連接到底部板材11中，并且在模具中與鋼性泡末和內(nèi)部鋼板進(jìn)行定位組裝(圖31)。
2.將塞44(具有釋放劑)插入套管105。放置上部板材10，并且封閉模具(圖32)。
3.注入彈性體14(圖33)。
4.取出橋梁橋面板材并拔出塞44(圖34)。
與預(yù)制夾層板狀橋梁橋面板材、取消所有焊接、和取消可能限制使用壽命的所有易疲勞特征相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)(批量生產(chǎn)，自動化組裝，均勻和優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)，尺寸精確性)同樣適用于每一種設(shè)計(jì)，而不受形狀或結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的小的改變的影響。
與復(fù)合核心相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)同樣適用于第一種實(shí)施方案。復(fù)合核心的其他改變包括采用諸如通道、角、I形截面和如內(nèi)部剪切板107的矩形或圓形空心結(jié)構(gòu)截面的截面形狀。實(shí)際上，鋼板107可以為具有任何需要的形狀金屬構(gòu)件，如工字梁。圖35表示所述中間層內(nèi)的各種結(jié)構(gòu)部分191，192，193，194。還可以使用擠壓的鋁截面，作為上部和下部板，在該上部和下部板上，剪切板107是具有擠壓形狀的部件，它能像圖36所示的那樣嵌銷結(jié)合一個(gè)和另一個(gè)板材。
其他變化形式可以包括由實(shí)心核心制成的并且在平面上不是矩形的橋梁橋面板材。例如，傾斜的橋梁可以使用平行四邊形形狀的橋梁橋面板材，而拱形橋梁的板材具有工形邊緣頂梁和放射分布的橫梁。
例3將預(yù)制橋梁橋面板材組裝成永久性結(jié)構(gòu)，提供連續(xù)的橋面在本發(fā)明的第三種實(shí)施方案中，最終將塑料或聚合物材料注入預(yù)制橋梁橋面板材的焊接邊緣腔中或注入橋梁橋面板材的上部和下部板材之間的空腔中的步驟，是在將上部和下部板材連接到橋梁上之后現(xiàn)場完成的。所述板材類似于第二種實(shí)施方案中的板材，所不同的是它們具有上部和下部突緣，將所述突緣焊接到橋梁上部結(jié)構(gòu)上，構(gòu)成焊接邊緣空腔。
這種制造方法提供了一種連續(xù)的結(jié)構(gòu)橋梁橋面。預(yù)制的橋梁橋面板材在結(jié)構(gòu)上是堅(jiān)固的，易于控制并且具有現(xiàn)場建造橋梁結(jié)構(gòu)的預(yù)制結(jié)構(gòu)所具有的所有優(yōu)點(diǎn)。用于本發(fā)明第三種實(shí)施方案的橋梁橋面的中間層12可以由上文所披露的實(shí)心塑料或復(fù)合結(jié)構(gòu)組成。這種類型結(jié)構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，夾層橋梁橋面板材起著用于支撐頂梁和橫梁的有效壓縮突緣的作用。
在本實(shí)施方案中，預(yù)制的橋梁橋面板材或上部或下部板材必須焊接到橋梁的上部結(jié)構(gòu)上，以便在注射之前形成空氣密封性空腔。用于生產(chǎn)‘現(xiàn)場注入’橋梁橋面的制造方法可以類似于現(xiàn)場澆注混凝土的方法。通常，連續(xù)的橋面使用現(xiàn)場焊接橋梁橋面板材被順序構(gòu)造，該橋梁橋面被注入，然后固化后用于沿橋梁長度方向樹立下一個(gè)板材的工作平臺。在這種情況下，必須將橋梁橋面設(shè)計(jì)用于預(yù)期的結(jié)構(gòu)負(fù)荷，以及正常的工作環(huán)境，自身重量和交通負(fù)荷。
另外，如果架設(shè)橋梁，當(dāng)橋梁被推出放在橋墩上時(shí)，橋面結(jié)構(gòu)是依次建造的(焊接并且注入新連接的橋梁橋面板材)。
關(guān)于本發(fā)明的橋梁橋面板材的金屬部分的連接所披露的技術(shù)的其他方面同樣適用于第三種實(shí)施方案。
材料和一般結(jié)構(gòu)特征如上文所述，上面所披露的用于任何實(shí)施方案的上部和下部金屬板10，11，和其他橋梁橋面板材的金屬部件優(yōu)選是結(jié)構(gòu)鋼材，不過在需要輕質(zhì)、抗腐蝕或其他特殊特征的場合，也可以是鋁、不銹鋼或其他結(jié)構(gòu)合金。所述金屬應(yīng)當(dāng)優(yōu)選具有240MPa的最低屈服強(qiáng)度和至少10％的伸長率。上部板材、下部板材和剪切板可以是實(shí)心的或多孔的，可以被噴鍍的或進(jìn)行任何其他表面處理，或者可以包括不同的材料，并且具有0.5毫米-25毫米的厚度?？梢栽跇蛎姘宀牡囊粋€(gè)或兩個(gè)外表面上的采用需要的表面處理，例如，防腐蝕或防滑，或裝飾等。
在所述部件使用的最高預(yù)期溫度(該溫度可能高達(dá)100℃)的環(huán)境中，中間層的彈性模量E至少為250MPa，優(yōu)選275MPa。該中間層的厚度應(yīng)該為5-100mm。
中間層的材料在最低工作溫度下的延展性必須高于金屬層的延展性，該延展性大約為20％。在最低工作溫度下的延展性的優(yōu)選值為50％。中間層材料的熱系數(shù)還必須足夠接近鋼材的熱系數(shù)，以便在預(yù)期的工作范圍內(nèi)的溫度改變以及在焊接期間不會導(dǎo)致分層。兩種材料的的熱系數(shù)的差別程度部分取決于中間層的彈性，不過，據(jù)信中間層的熱膨脹系數(shù)可能為金屬層的大約10倍?？梢酝ㄟ^添加填充材料控制熱膨脹系數(shù)。如果接觸有關(guān)因素(天氣)，則塑料或聚合物的成份應(yīng)該是水解穩(wěn)定性的，并且抗紫外線降解。
優(yōu)選材料是聚亞胺酯彈性體，它包括多元醇(例如聚酯或聚醚)，以及異氰酸酯或二異氰酸酯，鏈延伸劑和填充料。根據(jù)需要提供填充料，以便降低中間層的熱系數(shù)，降低其成本并且控制彈性體的物理特征。還可以包括其他添加劑，例如改變機(jī)械特征或其他特征(例如抗粘和水或油性)以及耐火性的添加劑。
實(shí)施例2的復(fù)合核心的低密度成型部件可以由泡末、木材或空心輕質(zhì)規(guī)格的金屬部分組成。優(yōu)選的成型部件是密度高于20千克/立方米的聚丙烯半剛性泡末。
在整個(gè)工作范圍內(nèi)，彈性體和金屬層之間的粘接強(qiáng)度必須至少為0.5，優(yōu)選6MPa。這種結(jié)合強(qiáng)度優(yōu)選通過彈性體對金屬的固有的附著性獲得，不過可以提供其他粘接劑。
盡管上面業(yè)已披露了本發(fā)明的實(shí)施方案，應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施方案是說明性的，而不是要限定如權(quán)利要求所確定的本發(fā)明的范圍。具體地講，所提供的尺寸是指導(dǎo)性的，而不是強(qiáng)制性的。
權(quán)利要求
1.一種橋梁橋面板材，包括一種夾層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有上部和下部金屬板材和一個(gè)與所述金屬板材粘接的塑料或聚合物材料的中間層，以便在它們之間傳遞剪切力。
2.如權(quán)利要求1的橋梁橋面板材，還包括安裝在所述橋面板材外周的金屬支架，由所述支架的板材構(gòu)成環(huán)繞所述中間層的側(cè)壁。
3.如權(quán)利要求2的橋梁橋面板材，還包括至少一個(gè)在金屬支架之間延伸并且與金屬支架連接的中間橫梁，所述中間橫梁的板材構(gòu)成了填充有所述中間層的空間的側(cè)壁。
4.如權(quán)利要求3的橋梁橋面板材，其中，所述至少一個(gè)中間橫梁連接在所述至少一個(gè)金屬面板上。
5.如權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的橋梁橋面板材，其中，所述上部金屬板的厚度為0.5-25毫米，所述下部金屬板的厚度為0.5-25毫米，所述中間層的厚度為5-1000毫米。
6.如權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的橋梁橋面板材，其中，所述上部和下部金屬板由不同的金屬組成和/或具有不同的厚度和/或采用了不同的表面處理。
7.如權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的橋梁橋面板材，其中，所述中間層是由致密的彈性體構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1的橋梁橋面板材，其中，所述中間層包括一個(gè)成型部件，而且塑料或聚合物材料占據(jù)所述上部和下部金屬板之間沒有被所述成型部件占據(jù)的空間。
9.如權(quán)利要求8的橋梁橋面板材，其中，所述成型部件包括泡末，而所述塑料或聚合物材料是致密的彈性體。
10.如權(quán)利要求8或9的橋梁橋面板材，其中，所述成型部件包括多個(gè)細(xì)長部件，這些部件大體上平行于所述橋梁橋面板材的至少一個(gè)側(cè)邊。
11.如權(quán)利要求10的橋梁橋面板材，其中，所述細(xì)長部件橫跨所述上部和下部金屬板之間，并且在所述橋面板材的幾乎整個(gè)長度上延伸，以便所述塑料或聚合物材料構(gòu)成多個(gè)空間隔離的細(xì)長加強(qiáng)肋。
12.如權(quán)利要求11的橋梁橋面板材，還包括至少一個(gè)連接在所述細(xì)長肋之一上的至少一個(gè)剪切板。
13.如權(quán)利要求12的橋梁橋面板材，其中，在所述至少一個(gè)剪切板上具有通孔。
14.如權(quán)利要求11的橋梁橋面板材，還包括一個(gè)連接在所述細(xì)長肋之一上的至少一個(gè)金屬部件，以避免所述上部和下部金屬板材之間的剪切。
15.如權(quán)利要求8-14中任意一項(xiàng)的橋梁橋面板材，其中，所述上部和下部金屬板基本上僅通過粘接到所述中間層上保持在一起。
16.如權(quán)利要求8-15中任意一項(xiàng)的橋梁橋面板材，它沒有連接所述上部和下部金屬板的結(jié)構(gòu)性焊接。
17.如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的橋梁橋面板材或兩個(gè)橋梁橋面板材，其中，所述塑料或聚合物材料的彈性模量E大于或等于大約250MPa，而可延展性超過所述金屬層的延展性。
18.如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的橋梁橋面板材或兩個(gè)橋梁橋面板材，其中，所述塑料或聚合物的彈性模量大于或等于大約275MPa。
19.如權(quán)利要求8-18中任意一項(xiàng)的橋梁橋面板材，在所述至少一個(gè)板材的至少一個(gè)側(cè)邊上具有至少一個(gè)凹陷，用于容納連接相鄰的類似板材的夾具，并且在它們之間傳遞剪切力。
20.如權(quán)利要求18的兩個(gè)橋梁橋面板材，和一個(gè)將所述橋面板材連接在一起的配合所述凹陷的H形夾具。
21.如權(quán)利要求7-18中任意一項(xiàng)的兩個(gè)橋梁橋面板材，具有至少一個(gè)包埋在所述塑料材料中的橫向管，用于接納陽模金屬剪切接頭，以便連接相鄰的類似板材，并且在它們之間傳遞剪切力。
22.如權(quán)利要求7-18中任意一項(xiàng)的橋梁橋面板材，具有一個(gè)外周支架，該支架具有用于容納螺栓的螺栓孔，以便連接類似的板材，并且在它們之間傳遞剪切力。
23.如權(quán)利要求7-17中任意一項(xiàng)的橋梁橋面板材，它具有通過其厚度的金屬管狀套筒，用于容納螺栓，以便將板材連接在橋梁支架部件上。
24.大體上按照上文結(jié)合附圖所述方法制造的的橋梁橋面板材。
25.一種橋梁，它具有至少一個(gè)如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的橋梁橋面板材。
26.一種生產(chǎn)板材的方法，該方法包括以下步驟生產(chǎn)一個(gè)金屬支架；將所述支架放置在投射模塊周圍；將第一個(gè)金屬板放置在所述框架內(nèi)的所述投射模塊上；將所述第一個(gè)金屬板焊接在所述支架上；將第二個(gè)金屬板放置在所述支架上，以便與所述第一個(gè)板一起構(gòu)成一個(gè)空腔；將所述第二個(gè)板焊接在所述支架上；和將未固化的塑料或聚合物材料注入所述空腔。
27.如權(quán)利要求26的方法，其中，在所述第一金屬板、第二金屬板或所述金屬支架上設(shè)置用于所述注入步驟的注入口和通氣孔。
28.如權(quán)利要求26或27的方法，其中，所述金屬支架包括至少一個(gè)中間橫梁，并且在將所述支架放置在投射模塊周圍的步驟中，將所述支架放置在至少兩個(gè)投射模塊周圍，以便所述中間橫梁位于相鄰的投射模塊之間。
29.一種生產(chǎn)板材的方法，該方法包括以下步驟在一個(gè)模具中組裝上部和下部金屬板、和一個(gè)成型部件，所述成型部件位于所述模具中的所述上部和下部金屬板之間，并留下空隙；封閉所述模具；和將未固化的塑料或聚合物材料注入所述模具，以便填充所述上部和下部金屬板之間的空隙，當(dāng)所述塑料材料固化時(shí)，連接在所述上部和下部金屬板上，以便在它們之間傳遞剪切力。
30.如權(quán)利要求29的方法，其中，在所述封閉模具的步驟之前將至少一個(gè)金屬管或至少一個(gè)套管附加放置在所述上部和下部金屬板之間。
31.如權(quán)利要求29或30的方法，其中，所述成型部件包括多個(gè)細(xì)長部件，并且在所述組裝步驟中，所述細(xì)長部件被大體上是平行的，并且在空間上分離地放置在所述模具內(nèi)，以便在注入所述塑料材料時(shí)形成多個(gè)分離的肋。
32.如權(quán)利要求33的方法，其中，在所述組裝步驟中，將至少一個(gè)剪切板放置在所述模具內(nèi)，靠近至少一個(gè)細(xì)長部件，以便所述塑料或聚合物材料連接在所述剪切板上，并且連接所述上部和下部金屬板。
33.如權(quán)利要求32的方法，在所述組裝步驟之前還包括與剪切板一起整體注射模塑所述多個(gè)細(xì)長部件的至少一個(gè)的步驟。
34.按照權(quán)利要求26-33中任意一項(xiàng)的方法生產(chǎn)的板材。
35.一種生產(chǎn)大體上如上文結(jié)合附圖所述的板材的方法。
36.一種橋梁，包括一個(gè)橋面和一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，所述橋面包括固定在所述支撐結(jié)構(gòu)上的上部和下部板材，并且在它們之間形成一個(gè)空腔，所述空腔至少部分填充了塑料或聚合物材料，填充材料粘接在所述金屬板上，以便在它們之間傳遞剪切力。
37.一種生產(chǎn)具有支撐結(jié)構(gòu)的橋梁的方法，該方法包括以下步驟將上部和下部板材固定在所述支撐結(jié)構(gòu)上，以便在它們之間形成一個(gè)空腔，并且提供構(gòu)成所述橋梁的橋面；和將未固化的塑料或聚合物材料注入所述空腔。
全文摘要
橋梁橋面或用于橋梁橋面的板材，它由金屬－塑料－金屬夾層構(gòu)成，將塑料粘接在金屬板上，以便能在它們之間傳遞剪切力。所述夾層板材可以由實(shí)心塑料核心或由塑料、金屬板或結(jié)構(gòu)形狀和成型部件組成的復(fù)合核心構(gòu)成，該結(jié)構(gòu)位于梁式桁架內(nèi)或沒有頂梁支架。沒有外周金屬框架的夾層板狀橋梁橋面板材僅僅是通過將塑料粘接在金屬板上保持在一起的。
文檔編號B32B15/06GK1478168SQ01819998
公開日2004年2月25日 申請日期2001年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月3日
發(fā)明者S·J·肯尼迪, S J 肯尼迪 申請人:智能工程(巴哈馬)有限公司