史劍麗

【摘要】SMA瀝青混凝土面層在鋼橋面鋪裝結構中的應用十分廣泛，本文以某市政鋼箱梁橋面鋪裝施工項目為研究案例，分析了SMA瀝青混凝土鋪裝層的主要性能和施工工藝，擬為后續(xù)同類橋面鋪裝施工項目提供參考。

【關鍵詞】SMA瀝青混凝土;橋面鋪裝;面層特性;施工技術

【中圖分類號】U416.217

【文獻標識碼】B

【文章編號】1671-3362（2020）08-0038-02

1.鋼箱梁橋面鋪裝系概述

橋面鋪裝系是橋梁附屬工程的重要組成部分，橋面鋪裝系直接決定了全橋的受力、傳力性能，因此，在橋梁設計及施工過程中必須予以高度重視;重載、大交通量是目前國內道路交通運輸?shù)闹饕攸c，加之鋼箱梁結構的環(huán)境敏感性更高，在橋面鋪裝系設計及施工過程中必須區(qū)別于一般的道路。通過調查分析可知，國內鋼箱梁橋鋪裝系設計實踐中，常見的鋪裝體系有以下幾種，即：雙層SMA瀝青混凝土鋪裝結構、澆筑式瀝青混凝土與SMA瀝青混凝土組合雙層鋪裝結構及雙層EA瀝青混凝土鋪裝結構等，不同組合鋪裝結構形式各有優(yōu)劣，適用于不同的行車工況、環(huán)境條件等，且隨著服役年限的延長，均會出現(xiàn)不同程度和類型的病害。

鋼箱梁橋面鋪裝結構不同，其道路路面結構層完全依附于可靠的路基結構層上，且道路路基的剛度、承載能力及荷載穩(wěn)定性均明顯優(yōu)于橋梁結構，在路面?zhèn)鬟f荷載的作用下，其荷載變形值較小，不會對道路結構層產生過大的內應力;相反，橋梁鋪裝層則懸浮于正交異性鋼板上，在車輛荷載和外界環(huán)境的綜合影響下，橋梁內力響應復雜、多變，荷載作用下導致的撓曲、形變、扭轉及振動等工況均會對橋面鋪裝產生影響，尤其是局部受拉負彎矩區(qū)域，對應路面極易出現(xiàn)開裂病害。此外，鋼箱梁主材為鋼板，鋼板的導熱系數(shù)明顯高于土路基材料，一晝夜周期內的溫度變化梯度明顯大于土路基，與之相連的橋面鋪裝也會出現(xiàn)較大的溫差效應，超出了普通道路材料的溫度耐受范圍。處于懸空狀態(tài)的鋼箱梁橋面鋪裝結構更容易受到風荷載、雨雪荷載等偶發(fā)荷載的影響，在偶發(fā)荷載與車輛荷載及自重荷載的耦合作用下，橋面鋪裝將面臨更大的不確定性標[1]。

基于上述特點，必須制定針對性的施工方案;本文以某市政鋼箱梁橋面鋪裝施工項目為研究背景，擬探討SMA瀝青混凝土鋪裝結構在鋼箱梁鋪裝施工項目中的應用。

2.鋼箱梁橋面SMA瀝青混凝土鋪裝特性分析

以市政鋼箱梁橋面鋪裝結構層為例，由于市政橋梁的交通量較大、疲勞荷載效應明顯、橋面防排水設計等級高，在進行橋面鋪裝結構設計過程中必須兼顧好承載、抗?jié)B等功能要求，其結構分層設計相對復雜，一般采用異質雙層鋪裝結構。見圖1。

2.1 鋪裝層間黏結性研究

在工程試驗中，一般用抗剪強度反映橋面鋪裝層之間的黏結性，由于直剪試驗難度較大，且試驗過程不易控制，一般采用壓力試驗間接測定。選取與鋼箱梁板同批次鋼板，在鋼板上均勻布設防腐層、抗?jié)B黏結層及瀝青混凝土層，在抗剪試驗前，試驗試件應先水浴4h～5h;將抗剪試驗試件放置在專用試驗架上，試驗架傾斜角度可根據(jù)試驗要求定制，本次抗剪試驗傾斜角度設定為40°，采集抗剪試件出現(xiàn)剪切破壞瞬間的壓力值，后經計算換算為剪切強度，為了避免因試驗誤差引起的試驗數(shù)據(jù)離散問題，同批次試驗試件數(shù)量不能少于5個，剔除其中的離散值外，剩余試驗數(shù)據(jù)均值為最終試驗值。圖2為橋面鋪裝剪切試驗圖示。

為了測試不同外界環(huán)境條件下的橋面鋪裝結構抗剪性能，特選定幾種試驗溫度條件進行試驗，結果見表1。

分析表1試驗數(shù)據(jù)可知，在不同試驗環(huán)境溫度條件下，橋面鋪裝結構層剪切破壞形式存在較大差異，在冰點溫度以下，鋪裝結構層穩(wěn)定性較高，承載性能優(yōu)異，在加載狀態(tài)下，試件未見明顯的剪切破壞;隨著試驗溫度的增長，破壞逐步從瀝青混凝土層與抗?jié)B黏結層層間剪切破壞向瀝青混凝土層內剪切破壞轉變，剪切破壞面逐步向瀝青混凝土面層移動，因此，在高溫條件下，試驗獲取的層間抗剪強度指標幾乎失真[2]。

2.2 鋪裝結構溫穩(wěn)性研究

由于橋面鋪裝材料需要具備較高的溫度耐受性，尤其是在高溫條件下需要具備較高的穩(wěn)定性，以本項目中使用的SMA-13瀝青混凝土面層作為研究對象，對其高溫穩(wěn)定性進行試驗研究，高溫穩(wěn)定性試驗需借助路面性能指標得以反饋和表征，本文特選定路面車轍深度作為判定標準（見表2）。

分析上述車轍試驗數(shù)據(jù)可知，使用SMA-13型瀝青混凝土層作為鋼箱梁橋面鋪裝面層的溫穩(wěn)性良好，能滿足極端天氣條件下的服役要求。除了車轍試驗外，為了明確不同環(huán)境溫度條件下的承載性能，側面表征路面層的溫穩(wěn)性，還需進行抗壓試驗，抗壓試驗試件為SMA-13瀝青混凝土標準抗壓試件[3]。見圖3。

通過分析SMA-13瀝青混凝土抗壓試驗結果可知，SMA-13瀝青混凝土鋪裝面層的溫度敏感性較高，具體表現(xiàn)在抗壓強度上，在高溫環(huán)境下的抗壓強度不及常溫條件的30%，因此，為了切實控制橋面鋪裝病害的劣化進程，必須嚴格控制橋面通行車輛載重值，尤其是在夏季高溫條件下，以防止造成大面積的鋪裝層破損。（見圖4）。

3.鋼箱梁橋面SMA瀝青混凝土鋪裝施工技術研究

SMA瀝青混凝土鋪裝面層材料的質量主要取決于溫度，尤其是在尚未壓實成型之前，必須做好溫控工作，表3為適用于SMA-13型瀝青混凝土材料的相關溫度標準。

材料運輸過程中應做好保溫和密閉工作，防止材料在運輸過程中出現(xiàn)變質、離析病害;SMA瀝青混凝土攤鋪及壓實作業(yè)環(huán)節(jié)與普通瀝青混凝土施工基本一致，本文不再贅述，特別注意的是，壓實機械選型應堅持“靜振結合”的原則，初壓實為靜壓實工況，終壓實也通過靜壓“收面”，復合壓實階段應使用振蕩壓實機械強化壓實度;橫向施工縫均采用平縫，且平縫位置應避開荷載最不利位置和主梁伸縮縫位置，在施工現(xiàn)場條件允許的情況下，應盡量減少接縫數(shù)量，保證全橋鋪裝的整體性和完整性，橫縫壓實應使用鋼輪壓實機械沿橫向推進，并輔助人工填料整平，保證鋪裝層表面的平整度指標滿足設計及施工要求。

4.總結

綜上，SMA瀝青混凝土材料憑借較高的綜合優(yōu)勢已經被大量應用在鋼箱梁橋面鋪裝項目中，且后續(xù)使用情況反饋良好;在橋面鋪裝層施工過程中，首先應明確鋪裝層材料特性和工程可行性，并根據(jù)鋪裝層結構特性制定可行的施工方案;進一步優(yōu)化材料級配，兼顧耐久性和環(huán)保性雙重需求，革新施工技術措施，最大限度延長鋪裝服役年限。

參考文獻

[1] 徐斌.清水河大橋鋼橋面鋪裝技術及其工程應用研究[D].西安：長安大學，2018.

[2] 侍冬前，李國芬，王宏暢.復合澆注式瀝青混合料鋪裝性能分析[J].中外公路，2013（2）：237-239.

[3] 田超.兩江大橋鋼橋面鋪裝層結構性能及施工控制研究[D].重慶：重慶交通大學，2017.

（作者單位：山西省公路局陽泉分局）