钢桥面铺装应用技术简介
浅谈钢桥面铺装

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t 4 钢结 构由于较强的导热性 ,在与铺装 ) 界 面处 ,在 使用情 况 下容 易出现极 高温 或极 低温 情况 ,尤其是 钢箱 梁结 构 ,其夏 季温度 可高达7度以上 ,对铺装材料的破坏严 重。 0 因此 钢 桥 面 铺 装 一 方 面 要 解 决 铺 装 材 料的 防水 问题 ,另一方 面要 处理 在钢板 界面 处高 应变 ,高温 及光 滑表 面情 况 下 ,铺 装材 料的 界面稳 定 问题 。围绕 上述 核心 问题 的处 理 ,产生 了环氧沥青混凝土和E S R 这两种不同 理念的钢桥面铺装技术。 ( 1 )环氧沥青混凝土钢桥面铺装 环氧 沥青混 凝土 是一 种 匀质铺 装体 系 , 即整 个铺装 结构 是 由一种 材料组 成 ,这 种铺 装体 系认 为传统 用于 混凝 土桥 面的 铺装 材料 不适 用于钢 桥面 ,因而寻 求一 种完 全替 代的 铺装材 料 ,这种 材料 就是环 氧沥 青 混凝 土。 环 氧沥 青混 凝土 以其 优异 的材料 性 能 ,完全 满 足 了钢 桥 面板 对 铺 装 材 料 性 能 的 所 有 要 求 ,即 与钢 板具 有 良好的 粘结性 ,温 度适 应 性 以及 和钢 板变 形的 追随性 。环 氧铺 装体 系 源 于美 国 ,实际施 工时 将环 氧混 凝 土分 为两
层施 工,第一层2 mm,第二层2 mm,总 厚 铺 装材 料息 息相 关 。因此要 了解 不同钢桥 面 0 5 度 为5m m。 钢板 表 面要求 进 行防 腐涂装 , 5 铺 装方 案 的施工特 点 ,就必 须 了解 其所 采用 钢板 与第 一层 沥青混 凝土 之 间刷涂 沥 青粘结 的材料 的特 点。 层 ,第一 、二 层沥 青混凝 土之 间刷 涂沥 青结 () 氧沥青混 凝土 方案 1环 合层。 环 氧沥 青混 凝 土 从 原 材 料 加 工 成 混 合 料 ,到 最终 形成铺 装 层 ,需 经历 一个化学 反 菇丽 应 过程 。这 个过程 中 ,首先要 把环 氧沥青 混 合料加 热 至 1 0 : E 左右 ,然 后 在混 合料 趁热 2 处 于流 动未硬 化状 态 ,具 备摊 铺条件 前 ,将 铺 装材料 碾压 成形 。通 常要求 初压终 了温 度 ≥8  ̄ 2 c;终压 终 了温 度 ≥6 ℃。沥 青混合料 5 拌 合时温 度过 高和 过低都 是不 允许的 ,过 高 则 沥青化 学 反应时 间越短 ,过 低则 由于温 度 损耗 造成 施工 时间减 少 ,可以 说沥青 混凝 土 出料 的温 度 已经决 定 了其 可施 工的时 间 ,理 想的 出料 温度 是12 1 ℃,可保证其作业 l℃ l8 时 间在5~0 O9 分钟左 右。沥青混凝 土铺设完毕 后 ,还 需继续 自 养生3 0 ,期 间禁止一 然 04 天 切车 辆通 行 ,使 其最 终完 成化学 反应过 程 。 环氧 沥青 混凝 土摊铺 过程 中一旦 有水 或气泡 进 入 ,则 会在环 氧铺 装层 中出现 空洞鼓 包 , 成为 后期 环氧沥 青 质量缺 陷的根 源 ,因此施 工过 程要 严格控 制 人员以 及施 工车辆 的产生 水和粉尘对铺装的污染。 通 过 前 面 对 环 氧 沥 青混 凝土 材料 的 分 析 ,就容 易理 解环氧 沥青混 凝土 施工 的主要 特点 : 1 环氧沥青混凝土是 热拌 施工 ,混合料 ) 拌 合时需 严格控 制 出料 温 度 ,因此对设 备的 要 求较 高 ,需 要 专门 的拌合 站设 备 ,专 用的 进口 摊铺车辆 ; 2 )环 氧沥青混凝土从 出料 、运输 到摊铺 全过程 要求控 制 温度 损失 ,因此对 环境 的温 度 、风速有 着苛 刻的要 求 ,通常要 求环 境温 度不 低于2 ℃ ( 0 冬季 禁止施 工 ),风速 不大 情 况 下施 工 ,同时在运输 环 节要 求将时 间控 制 在最低限度 - 3 由于要求摊铺碾压时 间控 制在最短 , ) 同时 对新铺路 面 不得 有任何 触碰污 染 ,因此 环 氧沥 青混 凝土 施工时 通常 根据摊 铺机 的宽 度 ,一次摊 铺宽 度为45 m。 由于 一般桥 面宽 度较宽 ,如嘉绍大桥单幅桥面宽度达2m,这 0 要 求施 工单位 施 工前要制 定周 密的摊 铺路 线 计 划 。另外这 种施 工特 点也带 来 了一 个特殊 施工环节 ,即施工缝的处理 t 4 施工过程 中任何水或空气进入环 氧铺 ) 装 层都会 造成 严重 的 质量 缺 陷,因此 对施 工 圈2 树脂 沥青组 合体系 ( RS E )铺 装方 人 员的 饮水 、流汗 以 及施 工车辆 产生 的水 都 案 要严格控制 。 与环氧 沥青混 凝土 体系 不 ,ER 铺装 S 从 上 面几 点 可 以 看 出环 氧 沥 青 混 凝土 体系是 一项 完全 中 国 自主 知识 产权钢 桥面 铺 在 设备 、施 工组织 、现场 管理 等方面 都有较 装技 术。 高的 要求 ,只有将 各个施 工环 节严格 控制 到 3 钢桥面铺装方案施工特点 . 位 ,才能 发挥环 氧沥 青混 凝土优 异的 材料性 不同钢 桥面铺 装体 系具 有迥 异的 施工要 能 。现阶 段环 氧沥青 混凝 土铺装 的施 工技术 求 和特 点 ,这 种施 工特 点主 要 与其所 采用的 在 国内 已经发 展较为 成熟 , 目前 有众 多施工
钢桥桥面铺装设计说明 (Elinminator+SMA+SMA)

钢桥桥面铺装设计施工说明1.概述2.技术标准及设计依据2.1 道路等级:2.2 设计车速:2.3 设计荷载:2.4 设计年限:2.5设计规范2.6 设计交通量(累计标准轴载):2.7自然气候:桥位区气象特征表3.钢桥面铺装设计使用条件3.1 钢桥面铺装使用温度确定3.2 钢桥面板结构参数3.3 桥面沥青铺装设计要求(1)沥青铺装层要求具有良好的抗车辙性能钢桥面的热储作用使得沥青铺装层的温度显著高于路面面层的温度。
因此,如何保证桥面沥青铺装层在重交通荷载作用下具有较高的高温稳定性,以期能够有效地防止或延缓沥青铺装层车辙的出现,是桥面铺装设计的技术关键。
(2)沥青铺装层要求具有良好的抗疲劳开裂性能在交通荷载作用下,桥面铺装层要随同钢板变形,而产生反复的挠曲变形,特别是在钢板U形加劲肋顶部对应的铺装表面将产生反复弯曲应力(应变)而开裂。
因此,铺装设计要重点考虑沥青铺装层的抗疲劳开裂性能。
(3)沥青铺装层与钢板之间应具有良好的层间结合能力交通荷载作用下,桥面铺装层与钢板要同步变形;气候环境条件作用下,沥青铺装结构层以及钢板要产生不同的温缩变形,这使得各结构层(包括钢板)之间产生较大的弯拉应力和剪切应力,并导致层间脱离,引起铺装层破坏。
因此,要求沥青铺装层与钢板之间必须具有良好的层间结合力。
(4)沥青铺装层对桥面板等钢结构应具有良好的保护作用水极易导致钢板锈蚀,降低铺装结构层的耐久性和桥梁钢结构的使用寿命。
因此,在铺装设计中,还要重点考虑铺装结构体系对钢板的保护作用和防腐作用。
(5)沥青铺装具有良好的抗滑性能桥面铺装面层抗滑性能的好坏,对交通安全有重要作用,桥面铺装设计应考虑保证具有良好的抗滑性能,以确保交通安全。
4. 钢桥面铺装结构设计钢桥面铺装行车道结构设计钢桥面行车道铺装层厚度考虑功能要求的不同,分多层设计,铺装结构见图4.1。
图4.1 钢桥面铺装结构示意图钢桥面板在施工、营运过程中一般会发生锈蚀,为保护桥梁结构的耐久性,在铺装前应对钢桥面进行喷砂除锈处理。
钢桥面铺装应用技术简介

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。
钢桥面铺装

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。
ERS钢桥面铺装技术简介

ERS钢桥面铺装技术江苏省交通科学研究院2013年1、国内主要钢桥面铺装技术钢桥面铺装是一项世界性的难题,一直是大桥建设重点和难点。
国内对钢桥面铺装技术研究起步较晚,于2000年左右引进了浇注式沥青钢桥面铺装、环氧沥青钢桥面铺装等钢桥面铺装技术,随着国内对钢桥面铺装技术研究的不断深入,国内也自主开发了ERS钢桥面铺装技术,截止目前也主要形成了双层环氧沥青、复合浇注式和ERS三大主流的钢桥面铺装技术形式。
(1)浇注式沥青钢桥面铺装以德国、日本为代表的高温拌和浇注式沥青混合料(Guss asphalt)方案;以英国为代表的沥青玛蹄脂混合料(Mastic asphalt)方案,也可以归于高温拌和型沥青混凝土,其典型结构见下图。
(1)英国单层浇注式(2)德国浇注式(3)日本浇注式图1-1浇注式沥青钢桥面铺装典型结构高温拌和浇注式沥青混合料铺装层和沥青玛蹄脂混合料铺装层的主要优点是:空隙率接近零,具有优良的防水、抗老化性能,无需设置防水层;抗裂性能强,对钢板的追从性较好。
其主要缺点是:高温稳定性差,动稳定度只有300次以上,易形成车辙;且施工需要专用设备,包括专用摊铺机和高温拌和运输cooker车,施工组织较为复杂;施工时混合料的温度达到240℃以上,对桥梁的影响不容忽视。
浇注式钢桥面铺装技术适用于夏季温度不太高的国家和地区,如德国、英国、北欧等一些国家,浇注式钢桥面铺装技术在日本的应用也较为广泛。
(2)以美国为代表的环氧沥青(Epoxy asphalt)铺装方案环氧沥青混合料铺装层主要优点是:铺装强度高、整体性好、高温时抗塑流和永久变形能力很强,低温抗裂性能很好;具有很好的抗疲劳性能;具有较好的抵抗化学物质侵蚀的能力,其典型结构见下图1-2。
图1-2 双层环氧结构主要缺点是:环氧沥青价格较高,关键技术多被国外大企业产品控制;环氧沥青混合料的配制工艺比较复杂,施工结束后需要30天左右的养护时间;环氧沥青混合料施工中对时间和温度要求十分严格,对施工环境要求苛刻,施工难度大,易造成破坏,图1-3所示为环氧沥青铺装的典型病害。
钢桥面铺装方案及技术要求

钢桥面铺装方案及技术要求——双层日本热拌环氧沥青1.钢桥面铺装方案及材料1.1钢桥面铺装结构设计1.1.1行车道桥面铺装设计桥面铺装整体结构采用双层环氧沥青混凝土,结合料采用热拌环氧沥青(KD-BEP,原TAF),上层厚度35mm,下层厚度40mm。
环氧沥青混凝土具有良好的高温稳定性和抗疲劳性能,铺装上层、下层均选用环氧沥青混凝土。
同时,为了保证环氧沥青混凝土铺装上下层之间的结合力,在铺装上、下层之间涂布环氧树脂粘结剂。
中山小榄水道跨线桥钢桥面铺装体系如下:钢桥面行车道铺装结构见图1.1。
桥面铺装设计总厚度75mm,结构组成为:40mm环氧沥青混凝土上面层(EA-10,粗级配)+ 0.6kg/m2环氧树脂粘结层+ 35mm环氧沥青混凝土下面层(EA-10,细级配)+0.4kg/m2环氧树脂防水粘结层。
图1.1 行车道环氧沥青混凝土铺装结构简图钢桥面板在施工、营运过程中一般会发生锈蚀,为保护桥梁结构的耐久性,在铺装前应对钢桥面进行喷砂除锈处理。
根据喷砂除锈国标GB8923-2011,要求钢桥面喷砂除锈清洁度达到Sa2.5级,即“非常彻底的喷砂除锈,钢材表面无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物,任何的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑”。
同时,为保证防腐层与钢桥面的附着力,要求钢桥面板喷砂除锈后粗糙度达到50~100μm。
环氧富锌漆对钢板有很好的防腐作用,要求在喷砂除锈后4h以内,喷涂环氧富锌漆。
防水粘结层采用环氧树脂粘结剂,该材料是高韧性环氧树脂系的钢桥面防水粘结剂,具有良好层间结合力和水稳性。
其特点为两阶段固化反应,在初期硬化后,受经过热沥青混合料的热量影响能迅速融化,通过压路机碾压后,铺装层与钢板形成有效粘结。
针对铺装层一体化性能要求,结合铺装结构体系,采用环氧树脂粘结剂作为防水粘结层材料。
1.2铺装材料、混合料组成及性能要求1.2.1行车道环氧沥青混凝土铺装(1)环氧富锌漆钢桥面喷砂除锈清洁度达到Sa2.5级、粗糙度达到50-100μm后,喷涂环氧富锌漆,环氧富锌漆性能指标见表1.1。
钢桥面铺装施工技术

浅谈钢桥面铺装施工技术【摘要】钢桥面铺装施工前,应对各种材料进行调查试验,并对各种施工机械和设备作全面检查。
铺装各层施工前,应进行施工试验。
钢桥面铺装施工时,在一道工序完工之后,下道工序应紧跟或尽快进行,施工前下层应保持干燥、整洁、不得有尘土、杂物、油污或损坏,当不符合要求是应予以处理。
【关键词】钢桥面铺装施工一、一般要求钢桥面板出厂时,应按设计要求涂防锈漆,在桥面铺装前应喷丸除锈。
钢桥面铺装施工前,应对各种材料进行调查试验,并对各种施工机械和设备作全面检查。
铺装各层施工前,应进行施工试验。
在钢桥面铺装施工时,在一道工序完工之后,下道工序应紧跟或尽快进行,施工前下层应保持干燥、整洁、不得有尘土、杂物、油污或损坏,当不符合要求是应予以处理。
除沥青铺装层外,完工后的铺装层表面严禁通行非施工车辆。
在防锈层施工前,必须对钢桥表面进行表面除锈处理,表面处理宜采用喷砂、喷丸或火焰喷射法。
对于不宜采用上述方法的部位,可用电镀砂轮、电动刷或手工除锈方法等进行处理。
表面处理后4小时内应涂上防锈层。
防锈层施工必须严格遵照材料厂家或供货单位提供的施工指南进行,施工指南应包括施工温度和温度条件,材料组分混合比例和混合使用时间、施工方法和机具要求等,涂抹厚度应符合设计要求。
当防锈层为工厂涂布时,在钢梁架设并焊接螺栓栓接好后,对钢桥面板焊接或栓接部位应重新喷砂或用其它方法进行处理,再补补涂上防锈层。
二、防水层的施工防水层施工应符合下列要求:防水层涂层,包括防水层与防锈层间的粘结力,其试验结果应符合设计要求。
施工时气温和湿度应符合材料厂家提出的要求。
树脂防水层宜采用无气喷涂设备喷涂,沥青防水层宜采有沥青洒布车洒布,对于小面积施工,可采用滚涂和刷涂法施工。
防水层材料为多组分现场反应性树脂时,各组分必须按正确的比例混合,并应脚板均匀,材料拌制好后必须立即喷涂,且应边施工边搅拌,对于超过混合使用时间的材料不得采用。
分层涂布时,上层的施工必须在下层防水膜硬化后进行。
钢桥面铺装技术概述

11Li
钢桥面板铺装技术概述 课程论文汇报
病害及设计要点
图12 横向裂缝
钢桥面板铺装技术概述 课程论文汇报
病害及设计要点
图13 纵向裂缝
钢桥面板铺装技术概述 课程论文汇报
病害及设计要点
• 针对发生的疲劳问题,专家们提出了各种 建设性意见。主要在钢桥面板构造方面进 行改进。对正交异性面板的各部分构造尺 寸进行合理设计、现场焊接组装进行严格 控制、制造加工进行试验总结以减少疲劳 裂纹的产生,提高钢桥面板的耐久性,延 长钢桥的使用年限。
钢桥面铺装技术概述
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简 介 Synopsis
目前,由于经济暴发,车流量和车辆载荷的急剧增长 ,钢桥面板的桥梁出现了诸如疲劳裂缝等多项早期病 害,且伴随着多发、再现等特点。因此如何优化改进 现有钢桥面板的设计施工,避免其与铺装层之间的粘 结破坏,疲劳裂缝等一系列病害,是当下亟需解决的 问题。
• 在桥面结构中,铺装层的作用主要体现在 ,其避免了桥面板直接受到车轮荷载的作 用,传递并分散了汽车荷载的作用,并保
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病害及设计要点
• 2.2防水粘结层破坏
• 随着南京长江二桥、南京长江三桥以及润 扬长江公路大桥等多座大跨径钢箱梁桥的 建成和投入使用,我国的钢桥面铺装的研 究与所取得的技术也口益成熟,桥面铺装 结构中防水粘结层的设置至关重要,其作 用主要体现在一下四点:
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绪 论 Introduction
• 在我国,钢桥面板在大跨度桥梁中也已经 得到了较为推广和应用。最早在1996年, 由国内专家自主设计的西陵长江大桥是我 国第一座全焊接钢箱梁悬索桥,该桥主跨 900m,在当时是突破技术的大跨径桥梁。 此后,我国在钢桥面板大跨径桥梁方面的 研究实践陆续落实,如江阴长江大桥、南 京长江二桥、朝天门长江大桥、南京大胜
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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。
图2 钢桥面铺装车辙脱空脱空主要是由于钢面板与沥青混合料难以紧密粘结造成的。
钢面板柔度远大于沥青铺装层,在车辆反复作用下,铺装层不能紧跟钢面板变形,从而造成脱空、推移等病害,严重时水分渗入,进一步分隔铺装层与桥面板,加速脱空恶化并造成严重的水损坏。
图3 虎门大桥钢桥面铺装脱空坑槽坑槽破坏一般是对其他病害没有及时维护有关。
如铺装层顶面的纵横向裂缝会恶化为坑槽,层底脱空及水损坏也会导致坑槽。
由于钢桥梁往往处于重要的交通咽喉,交通量大,难以实施经常性维修养护,因此小的病害经常由于拖延治理而发展为坑槽。
图4 钢桥面铺装坑槽1.3钢桥面铺装材料之特殊要求钢桥面对铺装层提供的支承作用较普通路基或水泥混凝土桥面而言远为不利,因此钢桥面铺装材料除具备一般性的安全、平整等特性之外,还须满足若干特殊性能要求。
首先,钢材遇水极易生锈,因此钢桥面铺装必须致密性好,能有效阻挡水分侵入,以防止雨水对钢桥面板的腐蚀。
其次,钢桥面铺装必须具备优良的层间粘结性能,以抵抗钢面板大变形所带来的巨大层间剪切力,维持层间良好粘结状态,防止发生脱空。
再次,钢桥面铺装必须具备优良的高温性能,能够在夏季极端高温条件下阻止车辙病害的发生。
第四,钢桥面铺装必须具备良好的追从性和抗疲劳性。
钢面板与沥青混合料柔度差异很大,两种材料在荷载下的变形往往不能协调,尤其是在冬季低温条件下。
因此,要求铺装层材料在低温的条件下也具有良好的柔韧性,对钢桥面板的变形具有良好的变形追从性。
另一方面,追从性好意味着应变较大,又对铺装材料的抗疲劳性能提出了很高的要求,即要求混合料在反复经受大变形之下仍能保持相当的疲劳寿命。
2、当前主要钢桥面铺装技术获得一定规模应用的钢桥面铺装技术主要有环氧沥青混凝土、浇筑式沥青混凝土、ERS铺装、双层SMA以及LPCM复合铺装技术。
其中,双层SMA应用效果并不理想,目前已经很少见到。
LPCM铺装是新出现的一种聚合物水泥砂浆过渡层技术,尚处于试验论证阶段。
国内外部分钢桥面铺装形式如下表所示:2.1环氧沥青混凝土铺装技术2.1.1技术内容环氧沥青混凝土技术首次出现于上世纪60年代的美国,它是通过在沥青中添加热固性环氧树脂和固化剂,经不可逆固化反应形成的一种强度高、韧性好的胶结固化沥青混凝土。
在固化过程中,沥青的热塑性发生了根本性的改变,因而混=凝土性质与普通沥青混凝土有很大差异。
环氧沥青混合料具有非常理想的路用性能。
出于桥面防水的考虑,混合料级配设计一般偏细;油石比较大,在6%~7%;空隙率一般为3%以下,但不低于1.5%;马歇尔稳定度可达到40kN以上;60℃车辙试验几乎观察不到变形;70℃车辙动稳定度为5000以上;弯曲强度与最大弯曲应变可达到SBS改性沥青混合料的3倍以上。
2.1.2施工工艺1)钢面板喷砂除锈处理。
2)喷涂环氧镀锌漆防腐层。
喷涂完毕后需在防水防尘条件下养护。
3)喷洒环氧沥青防水层。
可用专用洒布车进行洒布,不便喷洒的部位可人工涂刷。
粘结料喷洒后的48h内应完成环氧沥青混合料的摊铺碾压作业,否则在混合料摊铺前应重新喷洒粘结层。
4)环氧沥青混凝土生产与摊铺。
环氧沥青混凝土对施工温度非常敏感,因此必须选择良好的气候条件进行施工,一般要求气温20℃以上,风速10m/s以下,且不得有雨有雾,空气相对湿度不大于90%。
混合料拌合过程中按比例掺入环氧树脂与固化剂,并将拌合温度精确控制在110℃~120℃。
拌合后运输时间不得超过30min。
碾压工艺与普通沥青混凝土类似,但应特别注意控制温度,初压终了温度不得低于82℃,终压终了温度不低于65℃。
5)施工完成后须防水养生至少30天,带环氧胶结物基本固化完成后方可开放交通。
2.1.3特点总结环氧沥青混凝土具有优良的路用性能,抗车辙、抗裂、抗疲劳性能都很优越,且能容许较大变形而不发生破坏,能够满足钢桥面铺装防水、追从、耐久等性能要求,是钢桥面铺装的理想材料。
其缺陷主要是施工难度大,工艺复杂,条件苛刻,对施工温度和时间十分敏感,且需要长时间养生。
施工过程中在时间、温度上的任何一个环节控制不当都容易造成严重的浪费甚至破坏,若非高水平的施工单位难以胜任环氧沥青混凝土铺装层的施工。
2.2浇筑式沥青混凝土铺装技术2.2.1技术内容浇注式沥青混凝土技术源于德国,在日本得到了更大的发展和推广。
浇注式沥青混凝土的是在高温状态(约220℃-240℃)下进行拌合,混合料摊铺时流动性很大,依靠自身的流动性密实成型,无需碾压,只用简单的摊铺整平机具即可完成施工,并能达到规定的密实度和平整度,具有优良的防水性、抗疲劳性和抗裂性。
浇筑式沥青混凝土一般抗高温变形能力偏弱,因此往往采用较硬的改性沥青,针入度一般在30(0.1mm)以下,同时,要求沥青具有很高的粘度。
混凝土沥青含量高,油石比一般大于7%。
混凝土级配偏细,粗集料含量低,矿粉含量高,0.075mm通过率超过20%。
混凝土经过高温拌制,成型后空隙率小于1%。
浇筑式沥青混凝土有特殊的设计方法,以贯入度和流动度为主要评价指标,分别反映混合料的受力稳定性和施工和易性。
2.2.2施工工艺1)钢面板喷砂除锈处理。
2)喷涂防腐层,可采用无机富锌漆。
3)喷洒防水层,可采用SBS改性沥青、橡胶沥青等多种材料。
4)浇筑式混凝土生产与摊铺。
钢桥面浇筑式沥青混凝土一般设为两层,其间设置粘层。
混凝土拌合温度很高,在240℃以上。
运输过程中的温度控制极为重要,一般要求采用专用的沥青保温转运车,转运车有自动控温系统,必要时能够对沥青混合料进行加热。
摊铺也采用专用摊铺机,能自动控制厚度,并将摊铺后混合料整平。
摊铺机行走速度应稳定,且一次完成摊铺。
在双机拼缝处需人工整平,若有气泡处也需人工消泡。
5)摊铺完成后混合料温度仍然很高,需断绝交通养生,等待温度充分降低至常温后方可开放交通。
2.2.3特点总结浇筑式沥青混凝土在高温流淌状态下一次摊铺成型,无需碾压,施工快速便捷。
其空隙率接近0,具有很好的防水性、整体性、柔韧性和抗疲劳性,能够与钢面板协同变形,防止开裂。
其缺点首先是造假高昂,主要是由于沥青与矿粉用量大,加热能耗大,且需采用专门的运输与摊铺设备;其次,浇筑式沥青混凝土的高温抗车辙性能并不优于普通改性沥青混合料,在钢桥面极端高温条件下仍然存在出现车辙的可能。
2.3ERS铺装技术2.3.1技术内容ERS技术全称为“树脂沥青组合体系”,其中,E代表EBCL,即环氧粘结碎石层(Epoxy Bonding Chips Layer),R代表树脂沥青混凝土,S指SMA混凝土。
ERS铺装结构从下至上为:EBCL层+树脂沥青混凝土+防水粘结层+SMA。
EBCL层一般采用改性环氧树脂粘结一层3~5mm碎石形成碎石与环氧及环氧与钢板粘结牢固的防水防腐又粗糙且耐高温的抗滑界面,从而实现钢桥铺装界面的防腐和防剪切滑移。
树脂沥青混凝土树脂胶结料、沥青及集料拌制而成,亦可掺加一定量的聚酯纤维。
集料的最大工程粒径一般不大于10mm。
SMA层可用SMA10或SMA13,其材料设计和施工方法与普通SMA路面类似。
2.3.2施工工艺1)钢面板喷砂除锈处理。
2)EBCL层分两层喷涂。
第一层较薄,待其固化后,再喷第二层,然后立即洒布3~5mm碎石,使其与第二层胶结料一起固化成型。
3)树脂沥青混凝土需专用设备生产。
运输与摊铺过程没有特殊要求。
碾压主要依靠胶轮的揉搓作用,一般先钢轮静压一遍,再用胶轮碾压4~5遍,不需震动碾压。
碾压完成后需养生一周左右,待混凝土完全固化后方可进行后续施工。
4)防水粘结层和SMA的施工工艺与一般情况基本相同。
2.3.3特点总结ERS是一种复合铺装体系,SMA层作为直接承受荷载的磨耗层,同时具备比较优良的抗裂性和耐久性;树脂沥青混凝土层作为SMA表面层与钢面板之间的过渡层,它具有较好的柔韧变形能力,能够协调钢面板与SMA表层之间的形变,起到防止脱空的作用;EBCL层则是铺装与钢面板之间的粘结层,有较强的抗剪切能力,同时起到粘结和防锈蚀的作用。
桥面铺装是一个较新的技术,在国内应用时间不长,其效果还需要时间的检验。
ERS技术由于施工简便,造价合理的优点,已经引起了国内业界的广泛重视。