一种分离式FRP-混凝土-钢组合梁桥结构及施工方法技术领域
本发明专利涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种分离式FRP-混凝土-钢组合梁
桥结构形式及其施工方法。
背景技术
钢筋混凝土桥面板大量运用于桥梁结构中，随着车流量的日益增加，其钢筋锈蚀、
疲劳，混凝土开裂等问题越来越显著。FRP-混凝土桥面板是一种新型的桥面板形式，其底板
为FRP结构，上层为混凝土。由于FRP材料具有轻质高强、耐腐蚀的特点，可提高桥面板的耐
久性，同时FRP底板还能作为上层混凝土浇筑时的模板,在成桥后能参与底板横向受力。鉴
于上述优点，这种新型桥面板引起了众多学者的研究，并开始应用于实际的桥梁工程中。
但是，由于FRP型材一般为拉挤成型，为了保持FRP结构的连续性，采用标准模具制
作的FRP模板一般为直线型。因此，既有的FRP-混凝土桥面板沿横桥向都采用等高度的均匀
截面。而实际上，混凝土桥面板沿横向往往为非直线线型，钢梁顶的桥面板高度较横向跨中
截面处和悬臂端的高度大，即横桥向线型存在坡度和转折。对于此类桥面板，直接采用拉挤
成型的FRP模板将极为困难。另一方面，不同材料之间的界面力学性能较为复杂，混凝土与
FRP材料之间的界面连接一直是混凝土-FRP组合结构的难点。FRP-混凝土-钢组合梁桥则涉
及三种材料的连接问题，其结构形式、施工工艺的研究及应用尚未成熟。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种分离式FRP-混凝土-
钢组合梁桥结构及施工方法，通过合理的切割、拼装程序进行模块化施工，提高桥面板横向
线型和布置形式的灵活性，同时避免FRP、混凝土、钢三种材料的同时界面连接，降低FRP-混
凝土-钢组合梁桥的施工难度。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种分离式FRP-混凝土-钢组合梁桥结构，包括左侧悬臂板FRP模板单元(4)、箱梁
顶FRP模板单元(5)、右侧悬臂板FRP模板单元(6)、钢筋混凝土桥面板(9)以及钢梁(10)，所
述左侧悬臂板FRP模板单元(4)、箱梁顶FRP模板单元(5)、右侧悬臂板FRP模板单元(6)从左
到右依次设置于钢梁(10)上，所述左侧悬臂板FRP模板单元(4)、箱梁顶FRP模板单元(5)、右
侧悬臂板FRP模板单元(6)均由带T肋的FRP模板拼装而成，且所述箱梁顶FRP模板单元(5)由
三段直线型FRP模板在横桥向按照坡度和线型拼装而成。而所述钢筋混凝土桥面板(9)设置
于左侧悬臂板FRP模板单元(4)、箱梁顶FRP模板单元(5)、右侧悬臂板FRP模板单元(6)以及
钢梁(10)所形成的表面上，且所述钢筋混凝土桥面板(9)底层横向钢筋支撑在FRP模板的T
肋上，底层纵向钢筋以及预应力钢束从FRP模板穿过。
进一步地：所述钢梁(10)沿纵向设置有二个以上的钢梁横隔梁(11)，所述FRP模板
设置于两个钢梁横隔梁(11)之间以及在侧边上的钢梁横隔梁(11)的向外一侧进而形成箱
梁顶FRP模板单元(5)。
进一步地：所述FRP模板在纵向钢筋和预应力钢束通过位置分别打有预留孔，所述
钢筋混凝土桥面板(9)底层纵向钢筋以及预应力钢束分别从其相应的预留孔穿过。
优选的：所述FRP模板表面经过打磨和粘砂界面处理。
优选的：所述FRP模板包括底板(3)、两个倒L形腹板(1)以及T肋(2)，两个倒L形腹
板(1)分别对称设置于底板(3)的两侧，且倒L形腹板(1)的横肋(12)相对设置。所述T肋(2)
设置于底板(3)上，且位于两个倒L形腹板(1)之间。
优选的：所述钢梁(10)为槽型钢箱梁，主要由左顶板、右顶板、左腹板、右腹板、底
板一和加劲肋组成，其中，左腹板、右腹板分别设置在底板一的左右两侧，而所述左顶板、右
顶板分别设置其对应的左腹板、右腹板上，且所述左顶板、右顶板与底板一平行设置。所述
加劲肋设置于左腹板、右腹板以及底板一上。所述左侧悬臂板FRP模板单元(4)设置于左顶
板的左边，所述右侧悬臂板FRP模板单元(6)设置于右顶板的右边，而所述箱梁顶FRP模板单
元(5)一端与左顶板的右边连接，另一端与右顶板的左边连接。
一种分离式FRP-混凝土-钢组合梁桥结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤1，将带T肋的FRP模板按照桥梁横桥向和纵桥向的线型和长度进行制作和切
割，在纵向钢筋和预应力钢束通过位置打孔。
步骤2，各段GRFP槽型模板进行打磨和粘砂界面处理。
步骤3，搭设FRP模具拼装平台，将各段FRP模板按照桥面板横向倾角和位置组装，
并通过定型钢板连接成一组以上的整体模板。
步骤4，在倒L形腹板(1)外侧涂胶，将步骤3中组装好的整体模板沿桥梁纵桥向粘
结拼接成一个个分离的模块，并在倒L形腹板(1)外侧施加压力以紧固粘结。
步骤5，将预制好的钢梁(10)逐段吊装到临时墩或桥墩上，并在规定的位置焊接成
整体。
步骤6，在钢梁(10)上翼缘两侧沿桥梁纵向通长设置用于定位固定左侧悬臂板FRP
模板单元(4)、箱梁顶FRP模板单元(5)以及右侧悬臂板FRP模板单元(6)的定位固定角钢三
(83)，然后在钢梁(10)内部安装用于支撑箱梁顶FRP模板单元(5)的临时支撑钢管三(73)。
在钢梁(10)的左右两侧分别设置临时支撑钢管一(71)、临时支撑钢管二(72)。所述临时支
撑钢管一(71)上设置有用于定位固定左侧悬臂板FRP模板单元(4)的定位固定角钢一(81)，
临时支撑钢管二(72)上设置有用于定位固定右侧悬臂板FRP模板单元(6)的定位固定角钢
二(82)。同时箱梁顶FRP模板单元(5)沿横桥向2个三分点处设置支撑点，而左侧悬臂板FRP
模板单元(4)、右侧悬臂板FRP模板单元(6)分别横桥向设置2个临时支撑点。
步骤7，将步骤4中拼装好的FRP模块分组吊装到钢梁(10)上，沿横桥向就位后在
FRP模块的两端倒L形腹板(1)外侧粘胶进行纵向拼接。
步骤8，绑扎桥面板钢筋网并浇筑钢筋混凝土桥面板(9)，待混凝土养护到规定强
度后张拉预应力束。
所述步骤1中FRP模板切割时，在横桥向，FRP模板根据桥面板底板的横向坡度变化
进行切割，每一段均为直线段。
所述步骤2中对GRFP槽型模板进行打磨和粘砂界面处理的方法：对FRP模板的底板
(3)的内侧和倒L形腹板(1)的外侧进行打磨，底板(3)的内侧打磨后进行涂胶并铺撒砂和碎
石。
所述步骤3中，采用钢、木构件加工FRP模具拼装平台，钢梁(10)的上翼缘不铺设
FRP模板，钢梁的其他部位的FRP模板分别按线型拼装形成左侧悬臂板FRP模板单元(4)、箱
梁顶FRP模板单元(5)、右侧悬臂板FRP模板单元(6)。
所述步骤8中，底层纵向钢筋及预应力钢束从FRP预留孔穿过，底层横向钢筋支撑
在FRP模板的T肋上。在钢梁位置，混凝土直接浇筑在其上翼缘，在钢梁两侧，混凝土浇筑于
FRP模板上。
有益效果：本发明相比现有技术，具有以下有益效果：
(1)本发明提出的FRP模板结构简单，易于加工，底板的T肋能提高模板的整体刚
度，减小混凝土浇筑时的变形，且能兼做横向钢筋的支撑结构，便于横向钢筋的布设、定位
和绑扎，同时还能增强FRP底板与混凝土之间的咬合能力，降低两者之间剥离的风险。
(2)与传统的钢-混凝土组合梁桥相比，混凝土桥面板的底模材料及制作完全由组
拼的FRP槽型板替代，并作为混凝土桥面板的永久性防护，同时可提供抗力且取代部分横桥
向受拉钢筋，大幅度提高了混凝土桥面板的耐久性和抗弯承载力。
(3)本发明可根据桥面板结构形式对标准拉挤成型的直线型FRP模板进行切割，按
照横向桥面板线型和坡度进行拼装，适用于任意线型的桥面板，提高了FRP-混凝土桥面板
的应用性。
(4)由于FRP模板在横向分割成若干段后，降低了单个FRP模板的跨径和重量，可根
据起吊能力和变形控制要求，在平整场地上将多个FRP模板沿纵向预先涂胶拼装成一组组
的模块，然后按组模块化吊装，既能保证施工质量又能减少吊装次数，大幅度提高了施工速
度。
(5)本发明采用FRP模板与钢梁分离的结构形式，可以避开钢梁顶板位置钢、FRP和
混凝土三种材料同时连接的复杂问题，通过切割拼装的组合方式，FRP模板仅设置在钢梁两
侧，而钢梁顶板位置的混凝土直接浇筑于钢梁上翼缘，FRP模板无需整体通过钢梁，避免了
FRP模板的底板打孔、穿栓钉、与钢梁连接等一系列问题，大大降低了施工难度，简化了施工
工艺。
综上所述，本发明适用于横桥向任意线型的桥面形式，且避开了FRP、混凝土和钢
三种材料在同一位置复杂的连接处理，降低了FRP-混凝土-钢组合梁桥的施工难度，可显著
提高该类桥梁混凝土桥面板的承载力和耐久性。
附图说明
图1是本发明带T肋的FRP模板的横截面示意图。
图2是FRP-混凝土-钢组合梁桥横截面示意图。
图3是本实施例中桥梁边跨的FRP模板拼装平面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本
发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种
等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种分离式FRP-混凝土-钢组合梁桥结构，截面形式如图2所示，其跨径布置为25m
+35m+25m，包括左侧悬臂板FRP模板单元4、箱梁顶FRP模板单元5、右侧悬臂板FRP模板单元
6、钢筋混凝土桥面板9以及钢梁10，所述左侧悬臂板FRP模板单元4、箱梁顶FRP模板单元5、
右侧悬臂板FRP模板单元6从左到右依次设置于钢梁10上，所述左侧悬臂板FRP模板单元4、
箱梁顶FRP模板单元5、右侧悬臂板FRP模板单元6均由带T肋的FRP模板拼装而成，且所述箱
梁顶FRP模板单元5由三段直线型FRP模板在横桥向按照坡度和线型拼装而成。而所述钢筋
混凝土桥面板9设置于左侧悬臂板FRP模板单元4、箱梁顶FRP模板单元5、右侧悬臂板FRP模
板单元6以及钢梁10所形成的表面上，且所述钢筋混凝土桥面板9底层横向钢筋支撑在FRP
模板的T肋上，底层纵向钢筋以及预应力钢束从FRP模板穿过。
FRP模板用于除钢梁顶面外其余位置的混凝土的底板和浇筑时的模板，FRP-混凝
土桥面板位于钢梁之上。FRP模板包括底板3、两个倒L形腹板1以及T肋2，两个倒L形腹板1分
别对称设置于底板3的两侧，且倒L形腹板1的横肋12相对设置。所述T肋2设置于底板3上，且
位于两个倒L形腹板1之间。底板宽度和倒L形腹板高度根据施工过程中的刚度控制要求确
定。
FRP模板分为标准FRP模板和非标准FRP模板，在标准FRP模板中，倒L形腹板高度为
100m，厚度为4mm。上翼缘宽度为50mm，厚度为6mm。T肋上翼缘顶离底板内表面高度为43mm，
上翼缘宽度为30mm，上翼缘和竖肋板的厚度为6mm。底板的宽度为449mm，厚度为6mm。而非标
准FRP模板为不同尺寸的FRP模板，通过对标准FRP模板进行切割形成。其中，左侧悬臂板FRP
模板单元4、右侧悬臂板FRP模板单元6由标准FRP模板直接切割而成。
如图3所示，所述钢梁10沿纵向设置有二个以上的钢梁横隔梁11，所述FRP模板设
置于两个钢梁横隔梁11之间以及在侧边上的钢梁横隔梁11的向外一侧进而形成箱梁顶FRP
模板单元5。FRP模板单元5由标准FRP模板和非标准FRP模板组成。
所述FRP模板在纵向钢筋和预应力钢束通过位置分别打有预留孔，所述钢筋混凝
土桥面板9底层纵向钢筋以及预应力钢束分别从其相应的预留孔穿过。
所述FRP模板表面经过打磨和粘砂界面处理。
如图2所示，所述钢梁10为槽型钢箱梁，主要由左顶板101、右顶板102、左腹板103、
右腹板104、底板一105和加劲肋106组成，其中，左腹板103、右腹板104分别设置在底板一
105的左右两侧，而所述左顶板101、右顶板102分别设置其对应的左腹板103、右腹板104上，
且所述左顶板101、右顶板102与底板一105平行设置。所述加劲肋106设置于左腹板103、右
腹板104、以及底板一105上。所述左侧悬臂板FRP模板单元4设置于左顶板101的左边，所述
右侧悬臂板FRP模板单元6设置于右顶板102的右边，而所述箱梁顶FRP模板单元5一端与左
顶板101的右边连接，另一端与右顶板102的左边连接。其中，左顶板101、右顶板102宽度均
为800mm、厚度均为32mm。左腹板103、右腹板104高度均为1088mm，厚度均为25mm。底板一105
宽度和厚度分别为4560mm和25mm。
钢筋混凝土桥面板9沿横桥向宽度为8500mm，横坡为2％。钢筋混凝土桥面板9在悬
臂端处的高度为200mm，在钢梁顶位置高度为400mm，在箱梁内高度为300mm。
如图2所示，钢梁10与左侧悬臂板FRP模板单元4之间通过横桥向设置的2个临时支
撑钢管一71进行支撑，且所述临时支撑钢管一71与左侧悬臂板FRP模板单元4通过定位固定
角钢一81进行固定。钢梁10与右侧悬臂板FRP模板单元6之间通过通过横桥向设置的2个临
时支撑钢管二72进行支撑，且所述临时支撑钢管二72与右侧悬臂板FRP模板单元6通过定位
固定角钢二82进行固定。而箱梁顶FRP模板单元5沿横桥向2个三分点处设置支撑点，并通过
临时支撑钢管三73支撑在钢梁10上。临时支撑钢管一71、临时支撑钢管二72、临时支撑钢管
三73的直径为45mm，钢管壁厚3.5mm。且，所述左侧悬臂板FRP模板单元4通过设置于左顶板
101的左边上的定位固定角钢三83进行定位固定，所述右侧悬臂板FRP模板单元6通过设置
于右顶板102的右边上的定位固定角钢三83进行定位固定，而所述箱梁顶FRP模板单元5一
端与左顶板101的右边上的定位固定角钢三83进行定位固定，另一端与右顶板102的左边上
的定位固定角钢三83进行定位固定。
定位固定角钢一81、定位固定角钢二82的角钢肢长56mm，厚度5mm，定位固定角钢
三83的角钢肢长20mm，厚度3mm。
一种分离式FRP-混凝土-钢组合梁桥结构的施工方法，具体包括以下步骤：
步骤1，将带T肋的FRP模板按照桥梁横桥向和纵桥向的线型和长度进行制作和切
割，在纵向钢筋和预应力钢束通过位置打孔。切割时，在横桥向，FRP模板根据桥面板底板的
横向坡度变化进行切割，每一段均为直线段。以图3中边跨25m跨径范围内的FRP模板拼装平
面图为例，在横桥向，左侧悬臂板FRP模板单元4、右侧悬臂板FRP模板单元6均为采用标准模
数的FRP模板，箱梁顶FRP模板单元5由标准模数的FRP模板和非标准模数的FRP模板组成。
步骤2，各段GRFP槽型模板进行打磨和粘砂界面处理。
RP模板需要涂胶的界面包括槽型板的底板上表面以及两个腹板的外侧面。因此需
要对FRP模板的底板3的内侧和倒L形腹板1的外侧进行打磨，底板3的内侧打磨后进行涂胶
并铺撒砂和碎石。其中，在涂胶之前需将界面打磨起毛，在涂胶后，与混凝土接触的FRP模板
的上表面需均匀铺撒砂和碎石，以加强FRP板与混凝土的粘结。砂和碎石的粒径需满足粘结
要求。
步骤3，搭设FRP模具拼装平台进行横向拼装，将各段FRP模板按照桥面板横向倾角
和位置组装，并通过定型钢板连接成一组以上的整体模板，以保证FRP底板接触位置平整，
满足桥梁所需要的尺寸和角度。
采用钢、木构件加工FRP模具拼装平台，钢梁10的上翼缘不铺设FRP模板，钢梁的其
他部位的FRP模板分别按线型拼装形成左侧悬臂板FRP模板单元4、箱梁顶FRP模板单元5、右
侧悬臂板FRP模板单元6。
步骤4，纵向拼装成分离式模块。根据吊装能力、变形控制要求以及纵向跨径分布，
在倒L形腹板1外侧涂胶，将步骤3中组装好的整体模板沿桥梁纵桥向粘结拼接成一个个分
离的模块，并在倒L形腹板1外侧施加压力以紧固粘结，其中，可视吊装能力，可将多组模板
沿纵向粘结成3～5m长的分离式模块备吊。
步骤5，架设钢梁，根据起吊能力，将工厂预制好的钢梁10逐段吊装到临时墩或桥
墩上，并在规定的位置焊接成整体连续结构。
步骤6，在钢梁10上翼缘两侧沿桥梁纵向通长设置用于定位固定左侧悬臂板FRP模
板单元4、箱梁顶FRP模板单元5以及右侧悬臂板FRP模板单元6的定位固定角钢三83，然后在
钢梁10内部安装用于支撑箱梁顶FRP模板单元5的临时支撑钢管三73。在钢梁10的左右两侧
分别设置临时支撑钢管一71、临时支撑钢管二72。所述临时支撑钢管一71上设置有用于定
位固定左侧悬臂板FRP模板单元4的定位固定角钢一81，临时支撑钢管二72上设置有用于定
位固定右侧悬臂板FRP模板单元6的定位固定角钢二82。同时箱梁顶FRP模板单元5沿横桥向
2个三分点处设置支撑点，而左侧悬臂板FRP模板单元4、右侧悬臂板FRP模板单元6分别横桥
向设置2个临时支撑点。如图2所示，沿桥梁纵向通长设置定位固定角钢三83，然后安装临时
支撑钢管三73，在钢梁10上翼缘两侧设置定位固定角钢一81、定位固定角钢二82，并沿桥梁
纵向、横向设置FRP模板的临时支撑钢管一71、临时支撑钢管二72。对于桥面板翼板，横桥向
设置2个临时支撑点。对于箱室内的顶面FRP模板，在箱室内沿横桥向需在2个三分点设置支
撑点。
步骤7，将步骤4中拼装好的FRP模块分组吊装到钢梁10上，沿横桥向就位后在FRP
模块的两端倒L形腹板1外侧粘胶进行纵向拼接。在拼接过程中确保FRP板底板平齐，预留孔
对齐。
步骤8，绑扎桥面板钢筋网并浇筑钢筋混凝土桥面板9，待混凝土养护到规定强度
后张拉预应力束，完成桥面铺装施工。
底层纵向钢筋及预应力钢束从FRP预留孔穿过，底层横向钢筋支撑在FRP模板的T
肋上。在钢梁位置，混凝土直接浇筑在其上翼缘，在钢梁两侧，混凝土浇筑于FRP模板上。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。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。