常用钢桥面铺装体系适用性浅析

姜晓彬，钟振华

（1.杭州市交通规划设计研究院有限公司，浙江 杭州 310000；2.杭州市交通规划设计研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

1 常用钢桥面铺装体系

钢桥面铺装一直被称为桥梁工程中的一项国际性难题，近年来有大量技术人员对其进行研究，取得了各种研究成果，目前存在各种各样的钢桥面铺装方案，大量的工程实践表明，优良的原材料性能及合理的设计方案是确保钢桥面铺装质量的前提。钢桥面铺装设计应综合考虑桥梁结构特点、交通荷载、环境气候、施工条件、恒载限制等因素[1]。为保证钢桥面铺装结构的使用性能，最大限度地增加其使用寿命，需要充分了解我国常用钢桥面铺装方案的性能特点和应用情况。本文对我国常用的钢桥面铺装结构体系：双层改性沥青（SMA）、浇注式沥青混凝土（GA）、环氧沥青混凝土（EA）、ERS（EBCL+RA05+SMA）等应用效果进行分析，论证各方案的适用性。

2 钢桥面铺装的主要病害

钢桥面铺装技术在我国发展20 余年，目前已能解决多数普通钢桥面铺装问题，但对于超大跨径钢桥面（尤其是有重载交通的情况）铺装而言，其耐久性问题仍未彻底解决，常出现车辙、纵向开裂、脱层等早期病害。

3 钢桥面铺装方案性能比较

从桥面系刚度、交通荷载、气候环境条件对钢桥面铺装通车运营期的耐久性影响来看，很难量化确定方案的优劣；而对于不同的铺装体系，因为采用的防水粘结材料和铺装混凝土材料存在较大的理论差异，也导致产生材料性能上和铺装结构性能上的差异。因此，各体系的技术指标之间不宜进行量化对比。

研究人员往往采用定性比较的方法对各方案进行对比，各方案均有自己的优缺点，均有成功和失败的应用案例。现将各常用普通体系的优缺点，列于下表1 所示：

表1 铺装方案对比表

4 国内钢桥面铺装应用状况

我国地域辽阔，钢桥面铺装的应用具有南北差异大、冬夏差异大、早晚差异大等气候环境特点，且具有交通量大、重载车辆多和存在超载车辆等交通荷载特征，导致我国钢桥面铺装的应用状况存在较大变异性。因此有必要对国内钢桥面铺装的使用状况进行调查研究，基于现有应用较为成熟的钢桥面铺装方案，初选适用于具体项目的钢桥面铺装体系。

4.1 双层改性SMA 铺装体系

双层SMA 沥青混凝土铺装总厚度一般6～8cm，每层厚度在3～4cm 之间。使用双层SMA 沥青混凝土铺装体系的典型桥梁有厦门海沧大桥、南昌艾溪湖大桥、上海卢浦大桥和上海青浦西大盈港双桥。现将这四座桥的钢桥面调查情况，列于下表2 所示：

表2 双层SMA 结构钢桥面病害调查及应用状况

根据上表，双层SMA 铺装体系应用状况可总结为：

（1）目前大型钢结构桥梁应用双层SMA 铺装体系的案例较少。

（2）整体应用效果不佳：上海卢浦大桥2017 年进行了翻修；厦门海沧大桥2013 年翻修，存在较多纵向裂纹和局部挖补；上海青浦西大盈港桥和南昌艾溪湖大桥的双层SMA 病害已较为严重，趋于大修标准。

（3）裂缝、坑槽、推移和网裂是双层改性SMA 铺装体系的主要病害形式。

4.2 浇注式铺装体系

浇注式沥青混凝土具有良好的防水、抗老化、抗疲劳性能及较强的适应变形能力等特性，被广泛应用在钢箱梁桥面的铺装层中[2]。使用浇筑式铺装体系的典型桥梁有厦漳跨海大桥、长沙三汊矶大桥、赣州大桥、南京长江四桥、芜湖长江二桥和上海长江大桥。现将这六座桥的钢桥面调查情况，列于下表3 所示：

表3 浇注式铺装体系钢桥面病害调查及应用状况

根据上表，浇注式沥青混凝土铺装体系应用状况可总结为：

（1）近年来，采用浇注式沥青混凝土铺装体系的大型钢结构桥梁项目较多。

（2）总体来说，钢桥面浇注式沥青混凝土铺装结构应用良好，除少量车辙、裂纹和修补外，较少有严重病害产生；浇注式沥青混凝土方案的实际使用寿命能够达到10 年以上。

（3）浇注式沥青混凝土铺装的典型病害主要为车辙、纵向裂缝和由于推移而引起的局部修补。

4.3 双层环氧混凝土铺装体系

我国自1998 年南京长江二桥开始首次采用环氧沥青作为钢桥面铺装材料[3]以来，环氧沥青混凝土铺装技术在我国得到了大量推广，并在几十座大型钢桥得以应用。使用双层环氧混凝土铺装体系的典型桥梁有广州珠江黄埔大桥、南京长江二桥、润扬长江大桥和上海闵浦大桥。现将这四座桥的钢桥面调查情况列于下表4 所示：

表4 双层环氧混凝土铺装体系钢桥面病害调查及应用状况

根据上表，环氧沥青混凝土铺装体系应用状况可总结为：

（1）双层环氧沥青混凝土铺装体系的建设时间主要集中于2001 年至2010 年之间，2010 年之后该方案应用较少。

（2）整体来看，双层环氧沥青混凝土铺装所表现出来的病害较多，几乎没有应用完好的项目；病害修复之后抵抗车辆通行的能力不足，易再次出现病害；环氧沥青混凝土铺装也呈现出对车辆荷载的紧密相关性，车辆荷载不利的桥梁表现出明显更多和更严重的病害，同一座桥的超车道可以处于完好状态而重车道则病害严重。

（3）环氧沥青混凝土铺装的典型病害主要表现为各种裂缝（包括纵向疲劳开裂、无规则裂缝、网裂）和坑槽，无车辙病害。

4.4 ERS 铺装体系的应用现状

ERS 是我国自主研发并大量应用的钢桥面铺装技术，自宜昌长江公路大桥首次使用以来，经历过多次技术改进。ERS 方案由于在造价、施工组织上存在一定的优势，目前在国内较多区域如浙江等应用较多。使用ERS 铺装体系的典型桥梁有宜昌长江公路大桥、浙江嘉绍大桥、杭州江东大桥和宁波明州大桥。现将这四座桥的钢桥面调查情况，列于下表5 所示：

表5 ERS 钢桥面病害调查及应用状况

根据上表，ERS 铺装体系应用状况可总结为：

（1）整体来看，ERS 铺装所表现出来的应用状况良好，也呈现出对车辆荷载的紧密相关性，车辆荷载不利的桥梁表现出明显更多和更严重的病害。

（2）ERS 铺装的典型病害主要表现为裂缝、车辙和推移，主要原因是上层SMA 抗车辙能力不足以及与下层粘结力偏弱[4]。

5 铺装方案适用性分析

根据上述分析及实桥调查，四种钢桥面铺装体系均有各自的优缺点，结合各铺装体系在实际应用过程中的案例，分析总结各自的适用条件，如下表6 所示：

表6 钢桥面铺装体系适用条件总结

6 结语

本文通过对目前国内常用的四种钢桥面铺装体系的优缺点分析以及实桥应用情况的调查，总结了这四种钢桥面铺装体系的适用条件。

钢桥面铺装耐久性的影响因素众多，首当其冲是铺装方案类型，其它主要因素包括桥面系刚度、交通荷载、气候环境条件等。各种铺装体系有其一定的适用条件，选择钢桥面铺装方案时，应充分考虑桥梁本身的结构特点和桥梁所处的外部环境。

如今材料科学蓬勃发展，各种新材料工艺层出不穷，本文所提到的四种铺装体系一定会随着科技的进步而逐步优化，而性能更好、病害更少、适用性更强、施工更便捷的新型铺装体系也会应运而生。