楊友國(guó)

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司)

1 鋼橋面鋪裝研究現(xiàn)狀

橋梁橋面鋪裝作為大跨徑橋梁工程的非常重要的組成部分，其工程質(zhì)量的好壞將直接影響到橋梁的結(jié)構(gòu)的耐久性、車輛通行能力、行車的舒適性和安全性以及經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。我國(guó)開(kāi)始對(duì)鋼箱梁橋橋面鋪裝技術(shù)的應(yīng)用與研究的時(shí)間很短，在已建成的鋼橋梁工程中橋面鋪裝后的運(yùn)營(yíng)情況并不是很好，特別是懸索橋的鋪裝早期破壞，相比其他例如斜拉橋等結(jié)構(gòu)型式，其鋪裝出現(xiàn)的問(wèn)題更為嚴(yán)重。到目前為止我國(guó)設(shè)計(jì)建造并投入運(yùn)營(yíng)的鋼梁懸索橋有十幾座，應(yīng)當(dāng)盡快對(duì)鋼箱梁正交異性鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)性的科學(xué)研究，尋求適合我國(guó)氣候條件和交通荷載的新型橋面鋪裝材料，具有很好的理論價(jià)值和實(shí)用意義。

目前國(guó)內(nèi)外鋼橋面鋪裝采用的主要是四種鋪裝材料和三類鋪裝結(jié)構(gòu)。環(huán)氧瀝青混凝土在美國(guó)的應(yīng)用最普遍，澆注式瀝青混合料主要有日本的澆注式瀝青混凝土(Guss Asphalt)和英國(guó)的瀝青馬蹄脂(Mastic Asphalt)。在中國(guó)工程領(lǐng)域應(yīng)用最多的是改性瀝青SMA材料。鋼橋面鋪裝工程中的三類鋪裝結(jié)構(gòu)主要是指同質(zhì)單層、異質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)以及同質(zhì)雙層三種。目前鋼橋面工程領(lǐng)域中應(yīng)用較多的鋪裝結(jié)構(gòu)有:雙層環(huán)氧瀝青混合料、雙層澆注式瀝青混凝土、下層澆注式瀝青混凝土加上層改性密級(jí)配瀝青混凝土、雙層改性瀝青SMA以及單層瀝青馬蹄脂混凝土等幾類形式。最近幾年國(guó)內(nèi)的鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)研究出了一些新的材料組合和結(jié)構(gòu)形式，并在多個(gè)橋梁工程中的得到應(yīng)用，取得很好的效果。

2 鋼橋面鋪裝方案

某橋梁工程橋梁形式是單跨雙鉸懸索橋，南北的邊跨分別是118m和134m，中跨的跨度是380m。中跨鋼箱梁段的車行道21m，人行道兩邊各2.5m，全寬則是27.8m，其中人行道和車行道中間設(shè)置0.9m的吊索區(qū)。該橋梁的設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)指標(biāo):橋面的設(shè)計(jì)車速為50km/h，設(shè)計(jì)荷載和驗(yàn)算荷載分別是汽-超20級(jí)和掛車-120，自然氣候見(jiàn)表1所示的橋位區(qū)氣象特征表。

表1 橋位區(qū)氣象特征表

根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料并結(jié)合工程人員對(duì)過(guò)去對(duì)鋼橋面鋪裝溫度測(cè)試總結(jié)的經(jīng)驗(yàn):通常高溫環(huán)境時(shí)，鋪裝層溫度比環(huán)境氣溫高20～25℃左右，鋼板溫度和鋪裝底面溫度比環(huán)境氣溫高15～20℃;在低溫環(huán)境下，鋪裝溫度應(yīng)該要略高于環(huán)境氣溫，?？紤]工程施工的一些影響因素，估算該工程鋼橋面鋪裝使用溫度約在10～65℃，鋼板溫度和鋪裝底面溫度約在10～55℃。所以鋼橋面的車行道鋪裝用改性瀝青的使用溫度為10～65℃。

按照雙層SMA設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理論，鋼橋面鋪裝車行道的總厚度為75mm，緩沖層和粘接層總厚度是5mm，鋪裝上層采用厚度為35mm的SMA10，鋪裝下層采用厚度為35mm的SMA10。該鋼橋的車行道面板進(jìn)行噴砂除銹，光潔度等級(jí)達(dá)到Sa2.5、粗糙度達(dá)到50～100μm后，涂抹布上200～300g/m2環(huán)氧粘接劑，同時(shí)在其上面撤布0.2～0.7mm，用量為300～400g/m2的碎石，等材料完成固化后，再涂布500～600g/m2的環(huán)氧粘結(jié)劑，同時(shí)在其上面撒布用量為500～800g/m2d的碎石，等環(huán)氧粘結(jié)劑完成固化后再涂抹兩層總厚度為0.1～0.2mm的溶劑型的粘結(jié)劑，然后做3～6mm橡膠瀝青緩沖層;鋪裝下層SMA10設(shè)計(jì)空隙率為2.0%～3.0%，這樣整體就具備良好密實(shí)性。鋪裝上層SMA10的設(shè)計(jì)空隙率為3.0%～4.0%，這樣結(jié)構(gòu)就具備很好的抗裂性、熱穩(wěn)性和表面抗滑性能。

圖1 車行道鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)示意圖

對(duì)于鋼構(gòu)橋面的人行道進(jìn)行鋪裝，鋼板噴砂除繡、緩沖層、粘接層和橋面的車行道相同，只是鋪裝層改為采用厚度為7cm的雙層砂粒式瀝青混凝土AC-5，采用重交AH-704#基質(zhì)瀝青。

3 車行道鋪裝混合料配合比分析

該橋梁鋼橋面車行道的鋪裝結(jié)構(gòu)是雙層SMA，上下層SMAl0使用的瀝青都是K-4改性瀝青材料，這種改性瀝青材料的基質(zhì)瀝青是埃索AH-70#瀝青，然后摻入一些有效的外摻劑改性做成。這種K-4改性瀝青具備很好的低溫性能和熱穩(wěn)性。K-4改性瀝青的產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 K-4改性瀝青檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果

按照工程設(shè)計(jì)文件中對(duì)纖維提出的要求，工程為鋪裝層SMA改性瀝青混合料的選擇穩(wěn)定劑是一種聚脂纖維-肯特萊纖維，該纖維能夠耐240℃的高溫。按照該橋梁現(xiàn)場(chǎng)的來(lái)料篩分結(jié)果，對(duì)SMA10進(jìn)行級(jí)配選擇，然后根據(jù)性能的要求、上下層的混合料體積以及施工現(xiàn)場(chǎng)來(lái)料篩分的結(jié)果，采用了同一種級(jí)配，纖維的用量占混合料的0.3%，油石比是6.7%，拌和溫度為170～175℃，雙面各進(jìn)行擊實(shí)50次。經(jīng)成型然后檢測(cè)體積指標(biāo)并進(jìn)行材料的性能試驗(yàn)，最后上下層配比就確定了。合成級(jí)配見(jiàn)表3。

表3 合成級(jí)配

按照鋼橋鋪裝層SMAIO的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果以及混合料性能要求，用熱料倉(cāng)取樣篩分結(jié)果對(duì)鋼橋鋪裝底層和表層表的混合料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，表4為SMAIO生產(chǎn)配合比混合料性能。

表4 SMA10生產(chǎn)配合比混合料性能

4 結(jié)束語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)橋梁由于其剛度較大、強(qiáng)度較高、自重輕、施工便捷等特性，在橋梁工程中廣泛應(yīng)用。與其它類型的橋梁橋面鋪裝對(duì)比，鋼橋面進(jìn)行鋪裝的受力條件更復(fù)雜，工作環(huán)境更苛刻。同時(shí)為了滿足橋梁大跨度的設(shè)計(jì)要求，應(yīng)當(dāng)減輕橋梁整體的恒載，這樣就嚴(yán)格的限制了鋪裝層的結(jié)構(gòu)厚度。目前在公路與市政道路中常規(guī)的路面材料都無(wú)法滿足如此的高要求，無(wú)法直接在鋼橋面的鋪裝工程中應(yīng)用。本工程所采用鋼橋面鋪裝技術(shù)希望對(duì)其他工程有一定的借鑒意義。

［1］張華，牟建波，王敬平，等.宜昌長(zhǎng)江大橋鋼橋面鋪裝技術(shù)的研究［J］.公路，2001，(1):22.

［2］何兆益，雷婷，陳洪興，等.瀝青路面車轍變形的三維粘彈性動(dòng)力有限元分析［J］.重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，(6):28.