钢桥面沥青铺装简介
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文章编号:1003-6512(2000)04-0016-04钢桥面铺装概述Ξ罗立峰1,钟 鸣2,黄成造2 编译(1.华南理工大学,广东广州 510641;2.广州市公路局) 摘 要:文中介绍了钢桥面铺装的设计及功能要求,分析了钢桥面铺装的设计目的和特点,进而介绍了世界各国钢桥面的结构形式、材料要求、防水工艺等。
关键词:钢桥面铺装;铺装结构;铺装材料;铺装厚度 钢桥面铺装一般是指在钢桥面板上铺设不足10cm的沥青混合料层,荷载通过该层传递到其下面的桥面板。
钢桥面铺装有别于一般道路路面及一般的水泥混凝土桥面铺装。
钢桥面铺装是多个结构层的组合体,对结构层的选择根据钢桥体系的需要而定,但不论桥面铺装的形式如何,一般都是包括防水(有时称防锈)和主体铺装两大体系,防水体系由防锈层、防水层和粘结层(缓冲层、致密层)等结构构成,其作用是保护钢桥面板不受路表水的侵害并保证主体铺装层与钢板牢固结合,协同作用。
主体铺装体系由主体铺装下层、粘结层、主体铺装上层和表面处理层等构成,其作用是承受交通荷载,并与钢板变形保持一致,提供一个稳定、耐久、抗滑的路面。
当不设防水层时主体铺装下层应具有防水功能。
因体系的原因,桥面铺装防水体系有时不设防水层;而主体铺装体系中有时不设表面处理层,或者由于铺装厚度的限制而将主体铺装由一层铺筑。
另外,在铺装与构造物(路缘石、过渡段、埋入件)相接触部分,为了防止结合部位渗水而设置接缝。
1 桥面铺装的设计条件1)不同于一般道路的制约条件桥面铺装受桥梁这种结构的制约和受不同于一般道路条件影响,使得车辆的行驶位置固定,容易产生流动性车辙。
特别是钢桥面板,由于受严酷的气候条件的影响,对桥面铺装更要注意防止车辙的产生。
2)与桥面板结构的关系桥面铺装材料因桥面板种类的不同而异,由于桥面板结构的关系,一般要求桥面铺装应具备如下的条件:①为了减小静载应尽量减薄铺装厚度。
②与桥面板的粘附性好,具有良好的防水性。
近年来,随着长大桥的增加,为了减小静载在主要构件应力中所占的比例,达到节省资金的目的,采用钢桥面板的情况在增加。
钢桥面日本TAF环氧沥青混合料铺装施工工艺简介Process of Constructing Japan taf Epoxy Asphalt Mixture On Steel Bridge Surface广东省长大公路工程有限公司徐永钢/XU Yonggang摘要:随着桥梁技术的不断发展,大跨径桥梁的跨径记录也在不断刷新。
环氧沥青混合料铺装层以其强度高、刚度大、高温抗塑性和低温抗裂性能好、抗疲劳性能好等优点,已经广泛应用于国内大跨径钢桥面铺装。
结合某大桥应用日本简要介绍了钢桥面日本 TAF 环氧沥青混合料铺装的施工工艺。
TAF环氧沥青混合料进行钢桥面结构层铺装工作实际,关键词:大跨径环氧沥青优点日本TAF环氧沥青混合料施工工艺钢桥面铺装工艺要求将沥青混合料直接铺筑在钢桥面板上,从而达到保护桥梁钢板及满足桥面汽车行驶的要求,与钢桥面结构共同承担交通荷载。
通过国内多家科研和建设单位研究发现,环氧沥青混合料由于具有以下优点,已经被广泛作为钢桥面铺装材料。
(1)强度高、刚度大。
在20℃常温下,环氧沥青的弯拉劲度模量高达12 000 MPa,而普通沥青混凝土仅为3 000 MPa;(2)高温抗塑性和永久变形能力强,低温抗裂性能好;(3)抗疲劳性能好,几乎是普通沥青混凝土的20~30倍;(4)施工完成后的沥青路面能够抵抗化学物资(燃料油等)的侵蚀。
我国自从南京长江二桥开始引用环氧沥青混合料进行钢桥面结构层铺装以来,已经陆续在广东湛江海湾大桥、杭州湾跨海大桥、武汉阳逻长江公路大桥、广州珠江黄埔大桥等多座钢桥面铺装中得到良好应用。
目前,国内应用较为广泛的环氧沥青混合料材料为美国chemco systems公司生产的环氧沥青材料和日本TAF环氧沥青材料。
本文结合日本TAF环氧沥青材料在某大桥钢桥面铺装的施工经验,介绍了日本TAF环氧沥青混合料的施工工艺。
1 日本TAF环氧沥青混合料铺装施工工艺流程日本TAF环氧沥青混合料的铺装施工工艺流程包括施工前准备工作过程、日本环氧沥青粘层施工过程、日本TAF环氧沥青混合料铺装施工过程等,具体施工工艺流程如图1所示:图1日本TAF环氧沥青施工工艺流程加载预压,方可考虑卸载要求,若工期不紧,最好预压观测6个月以上。
钢桥面沥青混凝土铺装技术浅述一、钢桥面铺装方案技术原理钢桥面铺装一直是桥梁工程中的一项技术难题,与混凝土桥面铺装相比,其难点正是因为钢桥面板存在对铺装材料不利的恶劣环境造成钢桥面铺装的易损性。
1、钢桥面板与铺装界面处较为光滑,普通铺装材料无法满足铺装界面的抗滑移要求;2、钢板容易产生锈蚀,对铺装材料的防水性能提出极为苛刻的要求;3、钢桥在使用过程中,桥面板的应力状态较为复杂,钢桥面板一般较薄,同时钢与普通铺装材料的温度膨胀系数存在一定差异,导致钢桥面铺装界面处会产生比混凝土桥面更大的材料应变;二、钢桥面铺装设计要求钢桥面铺装与一般的混凝土桥面铺装存在较大的不同,其所面临的条件更为严峻,在使用过程中出现的问题也更多。
本工程桥梁使用条件(气候、交通荷载等),提出了此桥面铺装的设计要求:根据《乌鲁木齐市克拉玛依路高架道路工程》及《乌鲁木齐市东外环扩容改建工程》综合使用条件,钢桥梁具体铺装沥青混凝土除满足《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》外,一般说来,钢桥面铺装的设计中需要考虑到如下的一些特殊要求:1、设计荷载:公路一级;2、设计车速:40Km/h;3、最大桥面纵坡:4%;4、最大桥面横坡:2%;5、极端最高气温:+47.8℃,极端最低气温:-41.5℃,月平均最高气温:+32℃,月平均最低气温:-20℃;6、桥面沥青铺装工作温度:-45℃~+70℃;7、桥面沥青铺装设计使用年限:15年。
三、钢桥面铺装施工实施细则本工程施工、质量控制、检测及验收必须执行本实施细则。
本实施细则未做明确规定的,可依据我国《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)、《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40--2004)执行。
1、喷砂除锈及清理措施喷砂前,应首先检查钢桥面板的外观,确保表面无焊瘤、飞溅物、针孔、飞边和毛刺等,否则必须通过打磨加以清除,锋利的边角必须处理到半径2mm以上的圆角。
用清洁剂或溶剂清洗钢桥面板表面的油、油脂、盐分及其它脏物。
钢桥面铺装应用技术简介钢桥面铺装应用技术简介1、钢桥面之铺装特性1.1钢桥面物理特性钢桥一般在桥面板的底面设有纵肋和横肋等加劲梁起结构补强作用,加劲梁、横肋、纵肋在垂直方向相互交织,形成网络状承重结构物,是一种效率很高的结构。
钢桥面的物理力学性质与普通混凝土桥面不同,对桥面铺装呈现出许多复杂与不利的因素。
首先,钢桥面形变程度大、受力复杂。
钢材本身柔度大,在车辆荷载作用下容易发生形变,这种形变受到钢面板以下的纵横加劲肋及纵横隔板的限制。
在车辆荷载作用下,加劲肋、隔板所围面积中央出现较大的下沉形变,铺装层底面产生很大拉应力;同时,加劲肋与隔板顶部的位置则相应出现反向弯矩,该部位铺装层表面出现相当大的拉应力和拉应变。
钢桥一般建在大江、大河之上,跨度很大。
桥梁结构在风力、微地震等各种不利因素的影响下产生振动作用,导致桥面铺装也跟随桥梁整体结构发生复杂的不规律应变。
可见,与普通混凝土桥面相比,钢桥面形变程度更大,受力状态也远为复杂。
其次,钢桥面温度变化剧烈。
钢桥面板的导热系数要比其他土工材料大,且桥梁架设于空中,不像普通道路下方存在路基的保温作用,因此钢桥面板的温度波动比一般公路路面更加极端,所以钢桥面铺装材料必须经受相当严苛的温度变化。
1.2钢桥面铺装病害根据对我国正交异性板钢箱梁桥面铺装层破坏的调查分析,总结我国钢桥面铺装的常见病害及产生原因如下:纵横向开裂钢桥面在轮胎荷载作用下产生较大的形变,在肋板顶面产生负弯矩,肋板所围面积中部产生正弯矩,导致铺装层受到很大的拉应力。
在钢面板较薄、肋板间距较大时尤为如此。
铺装层反复经受变形后,极易在特定位置产生疲劳开裂,往往首先表现为肋板顶部沿肋板方向出现的裂缝。
图1 钢桥面铺装纵横向裂缝车辙钢桥面铺装层车辙属于失稳性车辙,主要是由于钢桥温度波动大,在极端高温时间,受重载车辆作用,极易发生车辙。
此外,出于防水考虑,钢桥面往往采用偏密实、空隙率小的沥青混凝土材料,增加了发生车辙的可能性。
环氧沥青钢桥面铺装施工方案一、项目背景及概况钢桥面是大型桥梁结构中的一部分,用于承载车辆通行。
环氧沥青是一种高性能的桥面铺装材料,具有优异的耐磨、耐腐蚀、抗滑等性能。
本方案旨在介绍环氧沥青钢桥面铺装的施工流程和要点。
二、施工准备1.施工材料准备:环氧沥青、胶结料、骨料、固化剂等;2.施工设备准备:摊铺机、压路机、洒水车、喷洒机等;3.施工人员准备:项目经理、技术员、施工人员等;4.施工区域清理:清理施工区域内的杂物和污染物。
三、施工工艺流程1.预处理:在施工区域铺设防水层,保证施工区域内的潮湿度适宜;2. 喷涂底涂:将环氧沥青底涂均匀喷涂在钢桥面上,厚度控制在2mm左右;3. 铺设砂浆层:将胶结料和骨料混合,用摊铺机将混合料均匀地摊铺在底涂层上,厚度控制在5mm左右;4. 覆盖防滑层:将环氧沥青与固化剂混合均匀,使用摊铺机将混合料均匀地摊铺在砂浆层上,厚度控制在3mm左右;5.路面整平:使用摊铺机将铺装层进行整平,确保路面平整度符合要求;6.压实路面:使用压路机对铺装层进行压实,提高路面的密实度;7.沥青养护:对铺装层进行适当的养护,保证环氧沥青的性能发挥到位。
四、施工要点1.施工过程中要保证施工材料的质量,避免出现劣质材料导致路面质量问题;2.施工前要进行充分的工艺预演和施工技术培训,确保施工人员具备足够的技术水平;3.施工过程中要注意环境保护,避免对周边环境造成污染;4.施工结束后要进行质量检验,确保施工质量符合规定标准;5.施工过程中要遵守相关的安全操作规程,确保施工人员的人身安全。
五、施工安全措施1.钢桥面施工区域要进行有效的隔离和警示,确保施工区域内的安全;2.施工过程中要提供足够的劳动防护用品,包括安全帽、防护眼镜、防护手套等;3.施工现场要设置专人负责安全管理,及时处理各类安全事故和紧急情况;4.施工人员要严格按照施工规范操作,杜绝走穴、乱堆、乱挖等违规行为。
六、施工进度控制1.制定详细的施工计划,明确每个施工阶段的工期和任务内容;2.制定周密的供应计划,保证施工材料的及时供应;3.加强施工管理,提高施工效率,确保工期的顺利实施。
钢桥面环氧沥青混凝土铺装施工工法一、前言钢桥面环氧沥青混凝土铺装施工工法是一种先进的桥面铺装施工工艺,具有结构牢固、防水防滑、抗冲击等多重优点,广泛应用于桥梁工程中。
本文将详细介绍该工法的特点、适用范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
二、工法特点钢桥面环氧沥青混凝土铺装施工工法具有以下几个特点:1. 结构牢固该工法采用钢板与混凝土作为桥面铺装结构,两者之间通过粘结剂(环氧树脂)紧密结合,使得桥面的整体结构牢固、承重能力高。
2. 防水防滑该工法在钢板表面施加环氧树脂材料,能够有效地保护钢板不受腐蚀,并具有良好的防水和防滑性能,使得桥面的使用寿命得到极大延长。
3. 抗冲击该工法使用混凝土铺装,对车辆的冲击力能够有效地吸收和分散,能够有效地延长桥梁的使用寿命。
三、适应范围钢桥面环氧沥青混凝土铺装施工工法适用于各种类型的桥梁工程,特别是在地质条件较为复杂、桥梁使用频繁、对防水防滑和承重要求较高的场合下更具优势。
四、工艺原理在施工工法与实际工程之间的联系中,钢桥面环氧沥青混凝土铺装施工工法采取以下技术措施:1. 钢板制作钢板通过焊接、切割等工艺进行加工制作,确保板面平整、尺寸精确。
2. 环氧树脂涂覆钢板表面通过涂覆环氧树脂材料,能够有效地起到防腐防水和防滑的作用。
3. 混凝土浇筑铺装钢板表面铺设隔水层防止水泥浆渗透,接着进行钢筋、模板搭建、混凝土浇筑等工艺,并通过震动、压实等措施进行密实处理,以达到较高的强度和稳定性。
五、施工工艺钢桥面环氧沥青混凝土铺装施工工艺包括预处理、钢板铺设、环氧树脂涂覆、混凝土浇筑铺装、养护等阶段,其中每个阶段的细节施工均需认真执行。
1. 预处理由于钢板用于桥面防水铺装,必须进行清洗与处理,以确保环氧树脂材料能够很好地附着在钢板表面,即进行切割、打磨、清洗和灰尘去除等步骤。
在被涂上环氧树脂涂料前,必须检查取消锈斑和坑痕等表面缺陷,并进行表面处理。
钢桥面环氧沥青铺装养护工程施工工法钢桥面环氧沥青铺装养护工程施工工法一、前言钢桥面环氧沥青铺装养护工程施工工法是一种专门应用于钢桥面的道路铺装和保养工程的施工方法。
它以提高钢桥面的防水、防腐和耐久性为目标,具有较高的工程实用性和经济性。
二、工法特点1.钢桥面环氧沥青铺装养护工程工法以环氧沥青为主要材料,具有良好的附着性、耐候性和抗腐蚀性。
2.该工法采用特殊的施工方法,保证了钢桥面铺装层的平整度和光滑度,能够提供更好的行车平稳性和安全性。
3.施工过程简便快捷,适用于各种桥梁类型和结构形式,不仅适用于新安装的钢桥面,也适用于老化和损坏的钢桥面的修复和保养。
4.该工法施工周期短,施工成本低,且具有较长的使用寿命,为工程运行和维护带来了便利。
三、适应范围钢桥面环氧沥青铺装养护工程适用于各种类型的钢桥面,不论是新安装的还是老化和损坏的钢桥面。
它可以广泛应用于市政道路、高速公路、铁路和机场等各种交通设施的钢桥面建设和保养。
四、工艺原理钢桥面环氧沥青铺装养护工程采用环氧沥青作为主要施工材料,通过特殊的施工方法,将环氧沥青涂装在钢桥面上,形成一层防水、防腐和耐久的铺装层。
工法的理论依据是环氧沥青具有良好的附着性和抗腐蚀性能,能够有效保护钢桥面免受水分和化学腐蚀的损害,并延长钢桥面的使用寿命。
五、施工工艺1.准备工作:清理钢桥面,修复老化和损坏部分,进行防腐处理。
2.铺装环氧沥青:采用喷涂或刷涂的方式将环氧沥青均匀涂布在钢桥面上,保证铺装层的平整度和光滑性。
3.养护处理:使用适当的加热设备对环氧沥青进行养护,以保证铺装层的固化和硬化。
4.附属工程:进行边缘修整和标线绘制,完善钢桥面的使用功能。
六、劳动组织钢桥面环氧沥青铺装养护工程的劳动组织需要有专业的技术人员进行施工监督和指导,同时需要合理安排工人的分工和协作,确保施工过程的顺利进行。
七、机具设备施工工法需要的机具设备包括清理设备、修复设备、喷涂设备、加热设备和边缘修整设备等。
一、钢桥面铺装总述1.大跨径钢桥桥面铺装问题研究,王姣兰,国外建材科技大跨径桥梁的钢桥面铺装一直是一个国际性的难题,其原因在于钢桥面的刚度较小,变形较大,要求沥青铺装具有良好的变形随从形;铺装层受力复杂,受温度的影响很严重,尤其是在水平剪应力的作用下,铺装层易于产生各种变形破坏。
概括地说,钢桥面铺装应具备以下基本性能:1) 应具备良好的疲劳抗开裂性能以承受反复复杂变形。
2) 应具备优良高温稳定性,以满足高达70 ℃的高温使用要求。
3) 完善的防排水体系。
以保证钢板不受侵蚀。
4) 良好的层间结合,保证铺装与桥面板的协同作用。
5) 对钢板变形良好的追从性,以适应钢板变形。
6) 良好的平整度与抗滑性能。
钢桥面铺装方案多种多样,就目前来看,钢桥面使用的沥青铺装,主要有浇筑式沥青混凝土、环氧改性沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石(SMA) 。
这3 种铺装材料在材料组成、性能、施工工艺上有很大的区别。
浇筑式沥青混凝土( Gussasphalt ) 源于英国,主要在英联邦国家得到应用。
沥青玛蹄脂混合料(SMA) 源于德国,并在日本和中国得到较普遍的应用。
两者的共同特点是2 阶段高温拌和,拌制的混合料具有一定流动性,浇筑式摊铺(不需要碾压) ,一般使用天然硬质沥青(德国也已开始使用聚合物改性沥青) ,混合料组成相近,混合料结构的强度形成原理一致,但拌制工艺略有区别。
环氧沥青是将环氧树脂加入沥青中,经与固化剂发生固化反应,形成不可逆的固化物,这种材料从根本上改变了沥青的热塑性质,而赋予沥青完全新的优良的物理力学性质。
从选用的材料和施工方法角度出发,目前国外桥面铺装方案主要有以下3 大类:1) 单层铺装结构以英国的浇筑式混合料为代表,在英国、法国、丹麦、瑞典等国应用较广,国内的江阴长江大桥与香港青马大桥采用了这种方案。
这种单层体系通常为45 cm 厚,对于高低温季节差异并不是很大的欧洲国家来说是较为适宜的。
对于我国高温地区不合适,如江阴长江大桥采用此结构后,出现了严重的车辙。
钢桥面铺装浇筑式沥青混凝士施工工法一、前言钢桥面铺装浇筑式沥青混凝士施工工法是一种常用的钢桥面铺装方式,以其施工周期短、质量高、使用寿命长等特点,广泛适用于各种类型的道路和桥梁工程中。
二、工法特点钢桥面铺装浇筑式沥青混凝士施工工法的特点是通过对桥面进行浇筑、压实、修整等工艺流程,最终达到光滑、坚实、耐用的道路表层覆盖层。
三、适应范围该工法适用于各种类型的钢桥面、混凝土桥面、钢混凝土桥面及采用钢梁支承在其上设置桥面的桥梁,其适应的道路也非常广泛,包括高速公路、城市道路、县道、乡村公路等。
四、工艺原理1. 施工方法与实际工程之间的联系:该工法的施工方法与实际工程之间的联系在于选择适宜的材料、采用合适的机械设备和操作方法、制定科学的施工方案等等,只有这样才能够保证工程的施工质量和效率。
2. 采取的技术措施:该工法施工时需根据实际情况采取一系列技术措施,例如加强基层处理、选择合适的混凝土配合比、控制浇筑厚度、进行钢桥板的防锈处理等等。
五、施工工艺1. 钢桥面清洁和处理先对钢桥面进行清理处理,然后进行防腐处理,以保障材料的使用寿命。
2. 基层处理和铺设防水层在钢桥面上先铺设防水层,再进行基层铺设和处理。
首先要进行道路基层的夯实和平整,然后再铺设两层压实,最后进行热拌沥青混凝土的浇筑。
3. 沥青混凝土浇筑进行浇筑过程中需控制浇筑厚度和温度,浇筑后需要进行压实,以使其达到一定的密实度。
4. 道路标线和护栏的安装道路表层平整后,需进行道路标线的施划和护栏的安装,以确保道路的安全和舒适。
六、劳动组织钢桥面铺装浇筑式沥青混凝士施工工法需组织人员、材料、机械设备等多个方面进行协调,以确保施工过程的高效和质量。
七、机具设备钢桥面铺装浇筑式沥青混凝士施工工法所需的机械设备包括挖掘机、平地机、压路机、摊铺机、热拌沥青混凝土搅拌机等,这些设备能够有效地提高施工效率和质量。
八、质量控制施工过程中需根据设计要求进行控制,通过现场检测和活动监控,确保施工质量符合标准要求,达到预期的效果。
钢桥面沥青铺装简介李宇峙教授、博导长沙理工大学2005年6月一、钢桥面沥青铺装发展概况现代建筑结构在高度与跨度上不断取得突破,桥梁结构跨径的不断增大充分展示了工程技术人员的聪明才智。
钢桥面板有利于减轻恒载和发挥空间结构的特性,是大跨径桥梁首选的结构形式。
但同时,钢桥面板光滑、柔韧、局部变形大、动力特性复杂、热容小等特点也对桥面铺装提出了严格的要求。
沥青铺装较水泥混凝土铺装具有轻、柔、防水、易修复等特性,是钢桥面,特别是大跨径钢桥桥面铺装的首选材料,在国内外得到广泛应用。
在材料上,沥青铺装也从传统密级配混凝土向改性沥青SMA、浇注式沥青混凝土、环氧沥青混凝土、橡胶沥青混凝土等多方向快速发展。
国外钢桥面铺装方面的研究起步较早,取得了一些适合各自具体国情的铺装结构与材料,国内一方面引进国外的先进经验,一方面深入研究复合我国国情的铺装结构并自主开发研制相关的铺装关键材料。
二、钢桥面沥青铺装的特点1.桥梁恒载的限制,铺装层不宜超过7cm2.铺装体系处于随时都在变形的基础上3.钢桥变形直接影响铺装体系的工作状态4.铺装体系更容易受环境温度的影响5.铺装层表面局部承受较大的拉应变6.铺装层内部及层间承受较大的剪应力7.钢板表面光滑,需要特殊的界面材料保证层间连续三、钢桥面沥青铺装基本要求1.应具备良好的疲劳抗开裂性能以承受反复的复杂变形2.应具备优良的高温稳定性能,以满足高达70℃左右的高温使用条件要求3.具有完善的防排水体系。
以保证钢板不被侵蚀4.具备良好的层间结合,保证铺装与桥面板的协同作用5.对钢板变形具备良好的追从性,以适应钢板变形6.良好的平整度与抗滑性能四、国内钢桥面铺装使用现状国内钢桥面铺装的尝试研究从上世纪80年代开始。
最早是使用普通密级配沥青混凝土,粘层也多用乳化沥青。
使用后发现,一般使用寿命只有数十天或几个月。
此后,逐步开始采用改性沥青,粘接剂也曾尝试过改性乳化沥青、环氧煤焦油等,因过去钢桥跨径较小,钢桥面铺装未引起足够重视。
1989年,由同济大学与广东省肇庆市公路局联合研究对马房北江桥钢桥面铺装进行处治,于1991年采用PE+废橡胶粉改性沥青,粘接剂也采用同样材料,铺筑了厚度5cm的LH-20-I及2cm的LH-10混合料两层式铺装。
无损使用时间达两年,后来虽产生了严重推拥、车辙及开裂等病害,也一直使用至1997年才进行再次铺装。
汕头海湾大桥桥面采用60毫米厚的金属扩张网钢纤维混凝土铺装。
1995年底通车,不久即产生严重龟裂,于1997年11月桥面全面翻修。
香港青马大桥铺装40毫米厚的沥青混凝土(一次性湖沥青浇筑式沥青混凝土)。
该桥由英国人建造,用英国的铺装材料,1997年通车,通车后不到两年就出现高温稳定性不够的问题。
由铁道部大桥局承建的西陵长江大桥,采用改性乳化沥青粘接层、两层PE+SBR的密级配沥青混凝土。
1998年进行了约1/3面积翻修,截止去年重新铺装前,出现的病害主要有坑槽、横向开裂、斜向推移、纵向开裂、车辙和推挤。
图1 西陵长江大桥钢桥面铺装破损实照1图2 西陵长江大桥钢桥面铺装破损实照2图3 西陵长江大桥钢桥面铺装破损实照31999年完工的厦门海沧大桥钢结构桥梁桥面铺装采用双层改性沥青SMA方案,上层采用SMA13、下层采用SMA10。
从目前的使用情况分析,存在不少问题。
1999年完工的江阴长江公路大桥桥面铺装采用的浇筑沥青混凝土,从使用效果性来看主要存在的问题还是高温稳定性不够。
2000年9月8日建成通车的武汉白沙洲大桥,2003年9月出现局部推移与开裂现象,桥面上出现滑移的沥青混凝土分布在桥面各路段,总计约有600m2,防水粘结层发生破坏,在行车荷载的水平力作用下,铺装层出现明显的滑动与推移现象,影响了交通安全。
图4 白沙洲大桥铺装典型裂缝远照图5 白沙洲大桥铺装典型裂缝Ⅰ图6 白沙洲大桥铺装典型裂缝Ⅱ1996年虎门大桥桥面铺装产生了横向推移病害,1998年进行了处治(铣刨一层后,加铺一层SMA10),使用效果也不理想。
图7 广东虎门大桥图8 广东虎门大桥推移病害由此可见,我国已建大跨径钢桥的桥面沥青铺装使用情况不太理想,国内还缺乏钢桥面铺装的成功经验。
长沙理工大学公路工程学院钢桥面铺装课题组是国内较早开展钢桥面铺装研究的单位之一,结合实桥工程进行了大量的室内大型直道足尺疲劳试验与高温浸水试验,取得了丰富的研究成果。
国内重庆公路科研所也较早对此开展过研究,其研究成果己应用于虎门大桥、海沧大桥等钢桥面沥青铺装。
这些研究为我国钢桥面铺装技术发展提供了宝贵的经验。
但从实际大桥铺装使用效果来看,也出现了一些问题,突出的表现的实桥铺装的无损使用寿命不长,有些问题还有待进一步研究解决。
五、钢桥面铺装材料的主要型式*传统密级配沥青混凝土*浇筑式沥青混凝土*环氧沥青砼*改性沥青SMA铺装5.1浇注式沥青混凝土浇注式沥青混凝土指在高温状态下(约220℃~260℃)进行拌合,混合料摊铺时流动性大,依靠自身的流动性摊铺成型,无须碾压,沥青、矿粉含量较大。
浇注式沥青混凝土具有优良的防水、抗老化性能,对钢板的追从性、与钢板间的粘结性能与一般沥青混凝土相比具有很大的优势。
但高温稳定性差是其难以克服的缺点。
因此,浇注式沥青混凝土铺装更适合于夏无酷暑,冬无严寒的欧洲国家,在国内尚无成功应用的实例。
香港青马大桥以及江苏江阴长江大桥均采用英国设计,但在较英国严酷的气候条件下,这两座桥的浇注式沥青混凝土桥面铺装均有较为严重的高温稳定性不足产生的早期病害。
5.2传统密级配沥青混凝土国内外在钢桥面沥青铺装的早期应用,均采用了产统密级配的沥青混凝土,这是因为当时的工程技术人员还没有充分的了解钢桥面铺装所独有的力学特性与材料要求,为对铺装进行针对性设计,而是沿用接线路面结构与材料,工程实践证明,这样做的结果很难达到工程要求。
5.3环氧沥青混凝土环氧沥青是将环氧树脂加入沥青中,经过与固化剂发生不可逆的化学反应,形成固化物,使沥青性质由热塑性转化成热固性,从而赋予沥青以优良的物理、力学性能。
美国采用环氧沥青混凝土铺装较多,一般分两层铺筑,厚度为50mm,环氧沥青固化后实际为半刚半柔材料,表现了较高的物理力学性能。
但环氧沥青混凝土铺装的抗滑性能较SMA等差,而且造价高昂也使其难以大规模推广使用。
目前,环氧沥青混凝土在国内还没有广泛应用,实桥工程也没有经过长期的使用检验,已经得到的应用情况表明,环氧沥青混凝土的抗滑能力较SMA面层差,这在南京长江二桥的实照可见一斑。
图8南京二桥环氧沥青铺装5.4改性沥青SMA沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)是一种密实式粗集料嵌挤型断级配沥青混凝土,其粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少并掺加纤维增强剂,具有良好的抵抗永久变形能力、耐久性、抗滑性和较低的交通噪声等特性,是一种有发展前途的钢桥面铺装材料。
德国对于采用改性沥青SMA混凝土钢桥面铺装的研究起步较早,结合多种形式防水粘结层进行钢桥面铺装。
丹麦所采用的钢桥面铺装结构与德国相类似,主要差别在于防水粘结层类型。
长沙理工大学公路工程学院钢桥面铺装课题组简介早在90年代初,长沙交通学院李宇峙教授、邵腊庚等就已经开始着手钢桥面铺装课题的初步研究,并在直线式加速加载试验系统建成之初,结合厦门海沧大桥钢桥面铺装工程,成立钢桥面铺装课题组,完成了钢桥面铺装多种方案的足尺直线式加速加载疲劳试验与高温车辙试验,取得了系统的试验数据资料。
1999年,课题组为进一步试验研究钢桥面铺装的工程特性,结合宜昌长江公路大桥钢桥面铺装工程,长沙交通学院以李宇峙教授为首的钢桥面铺装课题组对该桥铺装结构进行了直道足尺疲劳试验,利用试验结果优选了铺装结构方案,优化了设计,完成了大跨径悬索桥正交异性钢桥面沥青铺装的直道试验,对一些新研发的钢桥面铺装专用材料进行了系统的试验研究,形成了交通部“大跨径钢桥面沥青铺装设计”课题项目的“钢桥面沥青铺装层直道试验研究”子题的研究报告。
2004年,课题组与中国路桥集团(总)公司经营一部合作,完成了三峡坝区交通枢纽西陵长江大桥的钢桥面铺装设计与施工,并结合工程实际,重点进行了重载交通下钢桥面铺装防水粘结层的材料、结构与施工工艺研究,研发了新型的防水粘结层材料以及与材料特性相匹配的施工工艺,制定了相关的试验检测标准。
在课题研究的基础上,李宇峙教授自主开发了具有独立知识产权的钢桥面铺装专用防水粘结材料,并申请了专利保护。
课题组研究概况1经过多年对钢桥面铺装深入系统的研究,通过大量的实桥调查与直道足尺试验,课题组对钢桥面铺装破坏问题有了深刻的认识与深入的研究,并已经初步形成了解决钢桥面铺装问题的方案。
钢桥面铺装产生破坏的形式是多样的,课题组深入系统的研究发现,其原因主要有两个,首先就是防水粘结层在极端温度下的强度问题以及在常温下的疲劳问题,其次就是混合料的高温稳定性问题。
关于混合料的高温稳定性问题,课题组有着非常丰富的研究经验,许多研究成果获得了国家级、省部级的奖项,李宇峙教授2003年完成的“南方湿热地区高速公路典型路面结构与材料研究”课题,鉴定结论为达到国际先进水平。
因此在解决钢桥面铺装混合料高温稳定性问题方面具有很高的研究水平。
课题组研究概况2课题组研究国内钢桥面铺装的破损问题,并在直道足尺试验中观察、采集以及分析计算铺装产生的破坏,发现钢桥面铺装破坏的实质是防水粘结层与铺装层的相对强弱问题,在铺装结构与材料得到广泛研究与改进的时候,课题组敏锐的认识到,铺装与钢板的界面问题,即防水粘结层的问题成为解决钢桥面铺装问题的关键。
防水粘结层材料一方面与钢板直接接触,钢板的导热性能好,在各种荷载作用下产生弹性变形,粘结材料要求有非常好的柔韧性与抗疲劳特性,同时,要求粘结材料在高温下强度不明显降低,低温下不易脆化,而且不会由于防水粘结层发生剪切强度不足导致铺装结构出现脱层,不会在高温下粘结材料因软化而丧失抗剪强度。
课题组研究概况3国外钢桥面铺装的使用条件与国内钢桥面铺装的使用条件有较大不同,主要体现在气候条件与荷载条件两个方面,因此在引进国外成功的铺装方案时,更应注意因地制宜。
防水粘结层目前作为我国钢桥面铺装的一个主要环节,受气候条件、荷载条件和施工水平等的影响非常大,国内早期修建的钢桥面铺装产生诸多问题的主要原因也正在于此。
这就更要求在引进国外成功应用的铺装方案时,加强防水粘结层材料的选择与研发、方案的选择与设计、施工的工艺与要求。
课题组研究概况4课题组重点研究与解决了过去防水粘结层设计中存在的不足,并研发了新型防水粘结层材料,并申请了专利。
课题组研发的新型钢桥面铺装防水粘结层结构与材料,是针对国内钢桥面铺装使用的具体条件设计的,符合我国国情,充分考虑了重载、超载以及交通量大,混合交通严重的问题,全面分析了钢桥面铺装使用的温度、湿度等条件,系统研究了新材料、新结构的施工条件、施工工艺、施工操作注意事项等问题。