某工程钢桥面铺装设计分析

杨友国

(贵州桥梁建设集团有限公司)

1 钢桥面铺装研究现状

桥梁桥面铺装作为大跨径桥梁工程的非常重要的组成部分，其工程质量的好坏将直接影响到桥梁的结构的耐久性、车辆通行能力、行车的舒适性和安全性以及经济效益和社会效益。我国开始对钢箱梁桥桥面铺装技术的应用与研究的时间很短，在已建成的钢桥梁工程中桥面铺装后的运营情况并不是很好，特别是悬索桥的铺装早期破坏，相比其他例如斜拉桥等结构型式，其铺装出现的问题更为严重。到目前为止我国设计建造并投入运营的钢梁悬索桥有十几座，应当尽快对钢箱梁正交异性钢桥面铺装设计进行系统性的科学研究，寻求适合我国气候条件和交通荷载的新型桥面铺装材料，具有很好的理论价值和实用意义。

目前国内外钢桥面铺装采用的主要是四种铺装材料和三类铺装结构。环氧沥青混凝土在美国的应用最普遍，浇注式沥青混合料主要有日本的浇注式沥青混凝土(Guss Asphalt)和英国的沥青马蹄脂(Mastic Asphalt)。在中国工程领域应用最多的是改性沥青SMA材料。钢桥面铺装工程中的三类铺装结构主要是指同质单层、异质双层结构以及同质双层三种。目前钢桥面工程领域中应用较多的铺装结构有:双层环氧沥青混合料、双层浇注式沥青混凝土、下层浇注式沥青混凝土加上层改性密级配沥青混凝土、双层改性沥青SMA以及单层沥青马蹄脂混凝土等几类形式。最近几年国内的钢桥面铺装设计研究出了一些新的材料组合和结构形式，并在多个桥梁工程中的得到应用，取得很好的效果。

2 钢桥面铺装方案

某桥梁工程桥梁形式是单跨双铰悬索桥，南北的边跨分别是118m和134m，中跨的跨度是380m。中跨钢箱梁段的车行道21m，人行道两边各2.5m，全宽则是27.8m，其中人行道和车行道中间设置0.9m的吊索区。该桥梁的设计依据和设计指标:桥面的设计车速为50km/h，设计荷载和验算荷载分别是汽-超20级和挂车-120，自然气候见表1所示的桥位区气象特征表。

表1 桥位区气象特征表

根据当地的气象资料并结合工程人员对过去对钢桥面铺装温度测试总结的经验:通常高温环境时，铺装层温度比环境气温高20～25℃左右，钢板温度和铺装底面温度比环境气温高15～20℃;在低温环境下，铺装温度应该要略高于环境气温，。考虑工程施工的一些影响因素，估算该工程钢桥面铺装使用温度约在10～65℃，钢板温度和铺装底面温度约在10～55℃。所以钢桥面的车行道铺装用改性沥青的使用温度为10～65℃。

按照双层SMA设计的设计理论，钢桥面铺装车行道的总厚度为75mm，缓冲层和粘接层总厚度是5mm，铺装上层采用厚度为35mm的SMA10，铺装下层采用厚度为35mm的SMA10。该钢桥的车行道面板进行喷砂除锈，光洁度等级达到Sa2.5、粗糙度达到50～100μm后，涂抹布上200～300g/m2环氧粘接剂，同时在其上面撤布0.2～0.7mm，用量为300～400g/m2的碎石，等材料完成固化后，再涂布500～600g/m2的环氧粘结剂，同时在其上面撒布用量为500～800g/m2d的碎石，等环氧粘结剂完成固化后再涂抹两层总厚度为0.1～0.2mm的溶剂型的粘结剂，然后做3～6mm橡胶沥青缓冲层;铺装下层SMA10设计空隙率为2.0%～3.0%，这样整体就具备良好密实性。铺装上层SMA10的设计空隙率为3.0%～4.0%，这样结构就具备很好的抗裂性、热稳性和表面抗滑性能。

图1 车行道钢桥面铺装结构示意图

对于钢构桥面的人行道进行铺装，钢板喷砂除绣、缓冲层、粘接层和桥面的车行道相同，只是铺装层改为采用厚度为7cm的双层砂粒式沥青混凝土AC-5，采用重交AH-704#基质沥青。

3 车行道铺装混合料配合比分析

该桥梁钢桥面车行道的铺装结构是双层SMA，上下层SMAl0使用的沥青都是K-4改性沥青材料，这种改性沥青材料的基质沥青是埃索AH-70#沥青，然后掺入一些有效的外掺剂改性做成。这种K-4改性沥青具备很好的低温性能和热稳性。K-4改性沥青的产品检测结果如表2所示。

表2 K-4改性沥青检测试验结果

按照工程设计文件中对纤维提出的要求，工程为铺装层SMA改性沥青混合料的选择稳定剂是一种聚脂纤维-肯特莱纤维，该纤维能够耐240℃的高温。按照该桥梁现场的来料筛分结果，对SMA10进行级配选择，然后根据性能的要求、上下层的混合料体积以及施工现场来料筛分的结果，采用了同一种级配，纤维的用量占混合料的0.3%，油石比是6.7%，拌和温度为170～175℃，双面各进行击实50次。经成型然后检测体积指标并进行材料的性能试验，最后上下层配比就确定了。合成级配见表3。

表3 合成级配

按照钢桥铺装层SMAIO的目标配合比设计结果以及混合料性能要求，用热料仓取样筛分结果对钢桥铺装底层和表层表的混合料进行配合比设计，表4为SMAIO生产配合比混合料性能。

表4 SMA10生产配合比混合料性能

4 结束语

钢结构桥梁由于其刚度较大、强度较高、自重轻、施工便捷等特性，在桥梁工程中广泛应用。与其它类型的桥梁桥面铺装对比，钢桥面进行铺装的受力条件更复杂，工作环境更苛刻。同时为了满足桥梁大跨度的设计要求，应当减轻桥梁整体的恒载，这样就严格的限制了铺装层的结构厚度。目前在公路与市政道路中常规的路面材料都无法满足如此的高要求，无法直接在钢桥面的铺装工程中应用。本工程所采用钢桥面铺装技术希望对其他工程有一定的借鉴意义。

［1］张华，牟建波，王敬平，等.宜昌长江大桥钢桥面铺装技术的研究［J］.公路，2001，(1):22.

［2］何兆益，雷婷，陈洪兴，等.沥青路面车辙变形的三维粘弹性动力有限元分析［J］.重庆建筑大学学报，2008，(6):28.