钢桥面铺装范文

钢桥面铺装范文（精选10篇）

钢桥面铺装 第1篇

在我国桥梁建设中, 钢桥面具有极大的发展和应用前景。但钢桥面铺装作为大跨径桥梁的一项关键技术, 目前仍然是一个技术难题。钢桥面铺装的受力和变形远较公路路面复杂, 环氧沥青混凝土是目前使用较多的桥面铺装材料, 具有良好的追从钢板变形的能力, 具有极大推广应用前景。

1 钢桥面铺装功能要求

钢桥面铺装的受力和变形远比公路路面复杂。铺装层附着在钢桥面板上, 与桥面板共同承担载荷。这就要求铺装层具有优良的强度、高温稳定性、低温抗裂性、疲劳耐久性等路用性能, 特别是良好的追从钢板变形的能力。

在工程设计中, 要求的钢桥面铺装层必须具有以下特性:

1) 抗疲劳开裂性能。桥面铺装层在车辆荷载的反复作用下, 形成的反复拉应力使得铺装面层极易出现疲劳开裂。同时, 为使铺装层能适应大跨径钢桥面的大变形特征, 铺装层必须具备较强的柔韧性和适应变形能力, 否则, 桥面铺装极易出现开裂。

2) 高温稳定性能。在同样的气候条件下, 钢桥面铺装的温度要比普通沥青路面高, 这就会在钢桥面板与铺装层之间形成较大的模量差。在受到车辆的荷载后, 两者之间的剪切作用十分显著。这就要求钢桥面铺装必须具有较强的高温稳定性和抗剪能力。

3) 完善的防排水体系。为确保钢桥面板不被腐蚀, 高度的密水性和抗水损坏能力铺装层必须具备。同时, 防水、排水系统也必须完善。

4) 良好的层间粘结。要确保钢桥桥面结构的整体性, 钢板与防水层、防水层与沥青铺装层之间必须具备良好的粘结。在原材料选择中, 尽可能的采用粘结性能优越且高温稳定性好、抗剪能力强的材料, 尽量提高铺装下层的密实度。

5) 钢板变形良好的追从性。钢桥桥面铺装应具备足够的强度与刚度及良好的变形随从性。由于钢桥面板本身具有很大的变形、位移和振动, 铺装层良好的变形随从性就尤为重要。否则, 导致铺装层与钢板之间错动的剪切破坏和铺装层的弯曲破坏发生。

6) 良好的平整度和优越的抗滑性能。在钢桥桥面铺装中, 为减少车辆的冲击和提高路面的抗滑性能, 良好的平整性和粗糙性可显著增加行车舒适度。

7) 适当的厚度。为减轻桥梁的恒载以及保证铺装层的变形随从性, 铺装层的厚度不宜太厚。在施工中, 铺装层的厚度设计还要考虑到施工摊铺与压实的可能性。

2 常用的钢桥面铺装结构

在国内外钢桥面铺装研究与实践中, 在钢桥面铺装中应用最广泛的材料主要有三种, 分别是浇筑式沥青混合料、改性SMA混合料和环氧沥青混合料。

在我国, 最常见的钢桥面铺装结构有四种类型, 分别是浇筑式铺装结构、沥青玛脂铺装结构、改性沥青SMA铺装结构和环氧沥青铺装结构 ( 见图1) 。

镇江润扬大桥钢桥面铺装结构设计时, 我国的设计者提出了一种“浇筑式沥青混凝土 ( 下层) + 环氧沥青混凝土 ( 上层) ”的新型铺装结构 ( 见图2) , 这是我国的首创。在润扬大桥试验段的成功应用, 证明了该双层结构是适合钢箱梁桥面铺装的一种新型铺装结构, 性能均优于其他结构。

3 环氧沥青混凝土铺装施工工艺及控制要点

施工质量直接决定和影响着铺装层的使用性能。在施工中, 根据气候, 行车条件等综合选择适用的铺装结构, 确保钢桥面沥青混凝土铺装质量, 从而确保设计年限内路面的使用性能, 尽量延长路面的使用寿命。

在我国, 环氧沥青混凝土是应用最为广泛的钢桥面铺装材料之一。该种材料与钢板的热胀冷缩性能较为接近, 具有很强变形追从性和较高的强度, 特别是具有优异的高温稳定性和耐久性, 非常适用于大跨径钢桥桥面的铺装。钢桥面环氧沥青混凝土铺装施工流程见图3。

1) 钢桥面板防腐处理 ( 见图4) 。采用真空无尘打砂法进行桥面防锈处理, 确保光洁度达到Sa2. 5级, 粗糙度达到40μm ~80μm。一般采用环氧富锌漆防腐涂装, 干膜厚度控制在60μm ~80μm。

2) 喷洒粘结料 ( 见图5) 。喷洒前, 通过人工、机械等方法进行钢桥面板清理。对已涂装过的桥面进行清理后, 应保持干燥、整洁。采用专用洒布车进行喷洒作业, 在行进过程中, 匀速行驶, 以确保喷洒均匀。粘结层厚度按照下层不少于0. 68 L/m2, 上层不少于0. 45 L/m2进行控制。现场气温不得低于15℃ , 对出现的雨、雾天气应停止施工。

3) 摊铺 ( 见图6) 。在选择施工机具时, 应选择带有振动熨平板及振动夯等初步压实、熨平装置的摊铺机。每天铺摊机在正式施工前, 都应进行预热。铺装层分两层铺筑, 通过非接触式平衡梁来进行铺摊厚度与平整度的控制。在铺摊过程中, 为确保匀速摊铺, 应安排专人进行速度控制, 确保“不停机、不超时”。

4) 碾压 ( 见图7 ) 。分为初压、复压和终压。在碾压过程中, 都应竖立相应的标志, 以便操作手辨认。在碾压过程中, 应进行初压温度和终压温度的控制。在初压和终压后, 使用红外测温计进行路面表面温度的测量。当温度达不到设计要求时, 可再用插入式温度计进行内部温度的测量。当内部温度还是达不到要求时, 就再补压两遍。

在施工中, 碾压遍数可参照表1。

在施工中, 对于一些压路机难以有效压实的部位, 可采用小型机具振捣密实。

5) 接缝处治。在施工中, 应尽量减少横向施工缝的产生。对一些确实无法避免的, 则要求将其设置在钢箱梁的横隔板中间附近, 必须将其相邻的两幅及上、下层错开。当继续进行施工时, 先使用切缝机进行切割, 必须确保切面光洁平整。在切割时, 必须对铺装上、下层的切缝深度进行控制。在喷洒粘结料时, 同时喷涂缝壁, 应跨过接缝。

6) 消泡。碾压后的3 d ~ 5 d内, 应派专人不断检查是否有鼓包的发生。对发现的鼓包, 先放气, 再用手持夯锤将其击平, 最后使用环氧胶将空隙填涂抹平。

环氧沥青混凝土在施工中, 与普通沥青混凝土一样, 原材料质量、配合比控制、碾压组合与遍数、施工温度等均会对铺装质量造成影响。在施工中, 应特别注意对温度、时间和水分的控制。温度过低或时间过短, 反应不充分, 难以达到预期强度; 温度过高或时间太长, 则混合料固化太快, 难以碾压密实。

环氧沥青混凝土孔隙率小, 具有不透水特性。因此, 施工过程中应注意不能有水分或油进入混合料。否则, 极易造成铺装层局部开裂和脱层, 影响行车安全。

4 结语

经过多年的研究和发展, 钢桥面铺装无论在技术还是施工上, 均取得了巨大进步, 但还需要进一步发展和完善。

1) 钢桥面铺装要求条件非常高。

在铺装结构设计时, 无论选择采取什么类型的铺装方案, 每种方案都应是一个协调统一的铺装系统, 都必须满足作为路面使用性能的要求, 如抗开裂、抗变形等要求, 还要满足层间粘结良好、平整、抗滑以及具备完善的防水系统的要求。

2) 近年来, 钢桥桥面铺装技术取得了长足的进步, 但铺装设计和施工仍是一个难题, 既经济又能解决问题的材料与工艺仍需进一步的研究和开发。

环氧沥青混合料作为钢桥面铺装材料, 具有强度高、高温时抗塑性流动和永久变形能力强、低温抗裂性能好、抗疲劳性能优越、抵抗化学物质侵蚀能力强的优势。同时, 环氧沥青混合料的生产工艺复杂, 在施工过程中对时间和温度的要求比较严格, 施工难度大。在施工中做好原材料质量、配合比控制及施工质量控制, 确保铺装质 量是可行 的, 在我国具 有极大的 推广应用前景。

参考文献

[1]钱振东, 陈磊磊.国产环氧沥青混凝土在钢桥面铺装中的应用技术[J].中国科技成果, 2009 (21) :31-32.

[2]钱振东.大跨径桥梁钢桥面铺装设计与施工[Z].东南大学桥面铺装课题组.

环氧沥青钢桥面铺装施工控制技术 第2篇

环氧沥青钢桥面铺装施工控制技术

环氧沥青是非常新颖的桥面铺装材料,但是施工工艺复杂,施工二质量要求较高,天津市进步桥施工中,对钢桥面环氧沥青铺装技术从配合比设计,环氧沥青的混合料的储存温度、拌和顺序、最大工作时间及最低碾压温度等关键问题进行阐述,实际检测结果和运营效果证明,在北方地区的`气温条件下,采用得当的施上措施,完全能够保证钢桥面环氧沥青铺装的施工质量.

作 者：刘富华 LIU Fu-hua  作者单位：中铁十八局集团第五工程有限公司,天津,300459 刊 名：水科学与工程技术 英文刊名：WATER SCIENCES AND ENGINEERING TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(z2) 分类号：X703.1 关键词：钢桥面   桥面铺装   环氧沥青  

公路桥面铺装层损伤简析 第3篇

[关键词]预应力混凝土连续梁；箱形梁；公路桥；桥面；铺装；裂缝；防治

0.前言

延长公路桥梁的使用寿命问题，是人们一直在努力探索的问题。由于各种因素的影响，桥面裂缝几乎普遍存在，而且铺装层损伤也显得过早，造成桥梁在通车后较短时间内出现不同程度的裂缝，桥面铺装层也出现了局部损伤。如不及时尽早处理，很可能会影响桥梁的使用寿命，本文对公路桥面裂缝成因及铺装层损伤作进一步分析，并提出其预防措施。

1.裂缝、铺装层损伤成因

1.1设计原因

由于设计理论不完善或者假设不合理，会产生桥面裂缝，如果按设计T梁的方法设计箱梁构件，可能会对梁体产生不利影响，因为腹板是箱梁的主要受力部位(抗拉钢筋布置区)，虽然与箱梁顶板、底板钢筋连成整体，实际上设计假设与实际受力是不同的，一是T梁的单梁截面一致，承受荷载时实际受力状况与假设相近，设计主筋能充分发挥作用，箱粱则相反，箱梁承受荷载时腹板与腹板之间由于箱梁顶板和底板的作用，力的传递发生变化，实际受力状态也有所变化，箱梁顶板、底板主要承受弯矩腹板承受剪力，组合截面共同承受扭矩，设计的主筋不一定能够很好地发挥应有的作用，二是T梁结构简單，每一单梁均设一支座，横向荷载对T梁受力状态影响不大，而连续箱梁则不同，前后跨的箱梁顶板、底板、腹板受力状态既有纵向影响，还有横向影响。一般连续箱梁设计，单箱只设1个或2个支座，所以箱室断面均存在将腹板荷载传递到支座的问题，近年来公路桥面越来越宽，而桥跨与桥宽比越来越小，箱梁仍按T梁那种按长细杆件设计配筋已很难适应，导致按T梁设计的箱梁骨架钢筋实际受力很难像T梁主筋一样发挥应有的作用，由于桥面宽，梁体下面的支承面积又小，对称的箱梁翼板在不对称荷载作用下，对箱体另一侧腹板、顶板、底板将产生附加扭矩，这在常规设计中有可能被忽视，有的桥梁采用钢筋混凝土刚性防撞栏杆，由于防撞栏杆与箱梁共同受力，使箱梁的实际受力又改变了原来的设计假设状态，所以，设计的假定状态与箱梁的实际受力状态严重不符是箱梁产生桥面裂缝的重要原因，在进行桥梁设计时应引起高度重视。

桥面铺装在设计中虽然考虑桥面铺装(除去磨耗层2cm外)参与桥梁受力，但随着交通量的增大，超重车的增多，造成桥面铺装破坏。桥面铺装中没有钢筋网是影响桥面铺装破损的主要因素之一。随着交通量的增大，公路等级的提高，在设计时铺装中均铺设qb8钢筋网，间距20cmx 20c。或15cmxl5cm，但没有考虑梁板的结构刚度，没有对铺装进行受力分析，特别是连续梁等结构负弯矩区铺装层中钢筋承受拉力，设计时对此处未设置受拉钢筋和采取相应措施造成铺装在弯矩区开裂破坏，少数桥梁受力结构刚度较小，震动较大也是引起桥面铺装开裂的客观原因，

1.2施工原因

1.2.1预应力箱梁张拉时，张拉力和延伸量(双控)不能很好地控制，梁体受力不均匀，再加上压浆不及时，会造成应力损失，产生桥面裂缝，

1.2.2箱梁骨架钢筋密集、间距小，肋骨架钢筋处的混凝土难以振实，且骨架处的混凝土多为砂浆，致使抗拉区的混凝土强度低于设计强度，造成箱梁混凝土强度不均匀，是产生箱梁桥面裂缝的重要原因之一，

1.2.3桥面铺装层钢筋的制作安装及施工质量不良，是施工中普遍存在的问题，压浆不及时，造成应力损失。钢筋网置于铺装层底部，由于施丁车辆的来回碾压，加之浇注混凝土时顺序混乱，容易造成钢筋网散架，不能充分发挥钢筋的抗裂作用，

1.2.4箱梁合拢受日照温差的影响和现浇连续箱梁支架拆除工序的控制，由于较多的连续箱梁采用单跨拆架，而支架拆除的程序不对，使箱梁产生较大的瞬时动荷载，而这种瞬时荷载往往比行车荷载与箱梁本身的自重大得多，从而导致产生过大的施工裂缝，

1.2.5连续箱梁现浇支架地基强度和模板刚度不够，在箱梁混凝土浇注初期支架下沉也会导致箱梁产生不规则裂缝。

1.2.6铺装层与行车道板的粘结不好，施工单位在预制行车道板时未按设计要求将板顶拉槽或刷毛，板顶混凝土浮浆多，在施工桥面铺装时未彻底凿毛，板顶冲洗的不彻底，造成铺装层与行车道板结合差，有“空鼓”现象，在车辆荷载的冲击作用下，桥面铺装很容易破坏，

1.2.7混凝土铺装层厚度不足，在施工过程中，由于预制梁板偏高，预应力张拉引起反拱等原因，安装梁板后致使梁顶标高偏高，为保证设计标高，铺装层厚度变薄使得钢筋网上下保护层不够，强度严重不足而发生破损，严重时出现露筋现象。

1.2.8钢筋网下沉，钢筋网在施工时往往全桥绑扎，然后用垫块将钢筋垫起，垫块布置不均，间距较大，混凝土浇注时，未安设计位置调整钢筋网，使部分钢筋网紧贴行车道板，沉到铺装底部，钢筋网起不了它应有的作用，桥面铺装就很容易破坏，

1.2.9混凝土养生不及时。混凝土配合比选用的不好，水灰比偏大，干缩性大，混凝土极易产生收缩裂缝，

1.3荷载引起的桥面裂缝

桥梁作为公路的一部分，往往肩负着关键地段的通达、流畅功能，必然承受着不亚于非桥梁路段的外部荷载压力，由于桥梁本身在承受这些荷载之前已预加应力，因此荷载对桥梁的影响是非常显著的因素，这也是桥面裂缝产生的一个主要原因。

2.桥面裂缝、铺装层损失的预防措施

由于连续箱梁结构受力状态复杂，而且桥面越来越宽，在设计上有必要对箱体进行整体受力分析和刚度变化分析，对靠近于支座一定范围内的箱体应进行抗弯，抗扭叠加分析与验算，适量增加构造钢筋，还应进行桥面横向不对称荷载对箱体产生不利影响的受力分析，最好能从不同角度对应力状态进行研究并且进行复核，为了证实设计的正确性，有必要进行各种试验，此外，箍筋的设计应尽量做到便于制作与安装，施工方便就容易保证工程质量，从而使箱梁实际受力状态与设计假设相符，

在桥梁施工过程中，要严把材料质量关。除按操作规程施工外，要认真做好钢筋骨架的制作与安装，保证骨架就位的几何尺寸符合设计要求，根据构件的不同要求，设计相应的配合比，不同的配合比采取不同的施工程序，从而保证混凝土质量及强度的均匀性和耐久性。在进行桥梁上下部结构施工时要严格控制标高，保证铺装层厚度，如果标高有问题，按原设计不能保证铺装层厚度时，也可以做调坡处理或适当提高路线标高以确保铺装厚度。

桥面铺装层施工质量的好坏直接关系到桥梁的使用功能与桥梁的使用寿命，一定要给予高度重视，桥面铺装层的强度应不低于主梁(板)的混凝土强度，施工时要减小水灰比，严格按配合比施工，根据实际情况调整施工配合比。必须严格控制原材料的质量，各类原材料必须分批检验，各项指标合格后方可使用。在安装钢筋网时，可利用短钢筋头支撑钢筋网，以防钢筋网被踩压到底层。另外，使用泵送混凝土浇注铺装层可减少施工车辆和施工人员的现场干扰，保证钢筋网的有效位置，

要认真验算支架的稳定性并采取相应的措施防止支架下沉和变形，严格按照设计要求的拆架程序，认真做好整个拆架过程中的每一步工作，防止拆架产生过大的瞬时荷载，引起不应有的施工裂缝。

为减轻次应力裂缝生成机率，在桥梁设计时，应注意避免结构突变，当断面突变不能回避时，应根据实际情况做局部处理，如将断面做成渐变过渡，或在转角处做圆角，同时加强构造配筋，桥梁建成及养护过程中，一旦发现因荷载产生的混凝土构件裂缝，一般情况下对采用表面封闭修补法，常用的如内部压浆修补、填缝、表面抹灰等，对于严重影响结构强度和刚度的裂缝，则需作结构补强加固处理。

为了减少控制桥面裂缝的发生，必须做到“精心设计、精心施工”，认真抓好每一工序的施工质量，根据实际情况确定合理的工期，在已定工期的前提下安排好施工程序，从而保证结构的质量和使用安全。

[参考文献]

[1]陈甫勤，浅析混凝土路面早期裂缝的成因及防治，桥梁建设，1995，(4)：75-77.

大跨径钢桥面铺装体系的研究 第4篇

随着我国社会经济以及科学技术的快速发展,基础设施建设进入了一个高速发展的时期,而桥梁工程正是土木工程进步的标志之一。但是,铺装问题作为大跨径桥梁建设研究的重点和难点,始终是人们关注的问题之一。由于正交异性钢板具有施工周期短、造价低、运输与铺设方便、质量轻等特点,并与沥青混合料组成桥面系,在我国应用较多。桥面铺装技术取得的成果研究推动了科学技术的发展,指导了工程实践,对国民经济和社会生活都具有重要的意义。

1 桥面铺装的力学特性分析

通常从三个方面来研究桥面铺装的力学特性:实验研究、理论研究、数值模拟。其中,实验研究是借助各种相关的仪器设备,通过分析桥面铺装材料的性能,对材料进行分析并加以改善,使其满足桥面铺装的要求。同时,将实验结果与理论值进行对比,工作量大,实验周期较长,但具有直观分析的优点。理论研究方面是利用现代数学、力学等基础理论来分析桥面铺装体系的组成。较为典型的是正交异性钢桥面板的荷载-位移方程

上式中:Dx—X方向的抗弯刚度;

Dy—Y方向的抗弯刚度;

H—抗扭刚度;

P(x,y)—钢构桥面上的外载荷。

数值模拟是通过计算机软件,对复杂的力学变化过程进行模拟。周期短,耗资少,但容易忽略对实际环境等因素产生的影响。

数值模拟主要包括有限元法、边界元法、离散元法和有限差分法。相对于其他的分析方法,有限元法具有广泛的实用性和应用性。

2 桥面铺装的有限元分析

2.1 有限元方法的基本原理

“一分一合”是有限元方法的基本思想。“分”是为了对各个单元进行分析,“合”是为了对整体进行分析。

2.1.1 物体离散化

也做单元剖分,就是将研究对象的结构离散为由各种单元组成的计算模型,利用单元节点将离散后的几个单元之间连接起来。其中,根据描述变形形态的需要、计算精度以及问题的性质来设置单元节点的数目、性质、设置等,一般情况下,为了将变形情况描述的越详细,单元划分就要越细。所以有限元法中分析的结构指的是由众多单元以一定方式连接而成的离散物体,而不是原有物体或结构。

2.1.2 单元特性分析

(1)位移模式的选择。在有限元方法中,基本未知量为节点力时称为力法;基本未知量为节点位移时称为位移法;基本未知量取一部分节点位移和一部分节点力时为混合法。其中位移法由于实现计算自动化,所以应用范围较广。

结构物或物体离散化后,采用位移法就可以把单元的中的位移、应变和应力等一些物理量用节点位移来表示。这时通过一些能逼近原函数的近似函数来对单元中的位移进行描述。通常,位移函数指的是在有限元法中将位移表示为坐标量的简单函数,如

式中φi函数与坐标有关,αi是可变系数。

(2)单元力学性质的分析。作为单元分析中的基本步骤,需要根据单元的材料形状、性质、节点数目、位置及其含义等,推导出节点位移和单元节点力的关系式。根据物理方程和弹性力学中几何方程,建立力和位移方程,并在此基础上推导出单元刚度矩阵。

(3)等效节点力的计算。用等效的节点力来代替所有作用在单元上的力。对于实际的连续体,力是从单元的公共边传递到另一个单元中去的。但是,物体离散化后,假定力是通过节点从一个单元传递到另一个单元的。因而,这种作用在单元边界上的作用力都需要等效地移到节点上去。

2.1.3 单元组集

根据结构力的边界条件和平衡条件,重新连接每个单元原来的结构,形成一个新整体的有限元方程KQ=F。其中,K表示新整体结构的刚度矩阵;F表示载荷列阵;Q表示节点位移列阵。

2.1.4 未知节点位移的求解

通过求解出上述有限元方程得出位移,可根据方程组的特点选择具体的计算方法,进而导出每个单元的应变和应力。

2.2 结构静力学分析

离散单元的质量矩阵和刚度矩阵是进行有限元分析的关键步骤之一。通常情况下,刚度矩阵主要包括以下方法:虚功原理、伽辽金法、能量变分原理、直接方法。虚功原理作为计算刚度矩阵的常用方法,本文将采用此种方法来导出平面问题中三角形单元特性矩阵。

2.2.1 设定位移函数

设三角形单元内三节点的位移函数为:d(x,y)=[u(x,y)v(x,y)]T,它是未知的。当单元很小时,通过节点的位移插值来表示单元内任意一点的位移。设单元内的位移为x,y的线性函数,即:

转换成矩阵形式为:

三个节点i,j,k上的位移可由其在单元上的坐标来表示:

2.2.2 根据HooKe定律,求应力

在平面问题上,表达式为:

2.2.3 刚度矩阵的求解

当结构受外力作用处于平衡状态时,根据虚功原理,则单元内各点将产生虚位移。在虚位移下,外力Fe及内力σ所作的虚功之和应等于零,即:

2.3 有限元法的解题步骤

单元剖分和插值函数的确定:单元体内任意点位移的插值函数是用节点位移来表示的。计算模型的建立———根据研究对象的受到外力作用的情况、几何特性及所要求的变形,再按单元的性质、精度要求以及节点处的边界条件、得出相应的单元内任意点节点位移,得出位移函数。

单元特性分析:根据应变和位移关系和位移插值函数,可计算出应变公式ε=Bqe,其中B为应变矩阵。

单元组集:将各单元按节点组集成与原来结构相似的整体结构,得到整体结构的节点力与节点位移的关系,即整体结构平衡方程组f=Kq。

解有限元方程:根据边界条件处理平衡方程组后,可以使用多种计算方法解有限元方程,将各节点的位移求出。

计算应力:在整体结构节点位移列阵q中,逐个单元地取出相应节点位移列阵qe,再根据位移的大小求出各个单元任意点的应力值。

需要注意的有限元计算方法是基于连续体假设的离散。在计算过程中,不同单元内的应力、应变在单元边界可产生突变。但根据连续性和物质不变原理,离散的单元体内位移、应力、应变连续,相邻两单元的边界仍然存在,这是因为离散单元可在外力作用下产生极大或极小量变形,但单元既不会相互嵌入也不会消失。

2.4 ANSYS软件简介

目前我们常用的有限元软件包括:ANSYS,ABAQUS,ADINA等。其中,ANSYS软件的命令流操作非常方便,ANSYS通常包括前处理模块、分析计算模块、后处理模块。

2.4.1 应用领域

ANSYS注重应用领域的拓展和合并,主要应用于结构、温度、流体、电磁场和多物理场耦合等领域;ABAQUS则只具备结构分析功能,功能仅局限于结构力学领域。

2.4.2 求解器功能

ABAQUS软件和ADINA软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势;而ANSYS软件和ADINA软件则在流体和多物理场耦合功能方面具有优势。

2.4.3 建模方式

ANSYS软件和ADINA软件都采用Parasolid为核心的实体建模技术,因此可以和其它Parasolid为核心的CAD软件实行真正无缝的双向数据交换,且该两种软件自身的建模功能很强大。

3 实际工程分析

本文所讨论的正交异性钢桥面板模型的基本参数表如表1。

当受到车辆荷载的作用时,不同的铺装层厚度、不同的桥面钢板厚度、以及不同的横隔板间距情况下,利用ANSYS软件的塑性单元计算功能,分析了在钢桥面铺装层的受力部分产生的加劲肋局部挠跨比以及铺装层表面的最大剪应力。

3.1 铺装层加劲肋局部挠跨比

通过前期大量的基础理论计算,在行车载荷的条件下,桥面铺装体系会产生明显的局部效应,且随着载荷的增加,体系中局部挠度也会增加。并在某些部位上增强,产生应变。所以是施工设计中,合理控制加劲肋局部挠跨比可以有效预防桥面铺装体系的的耐破坏程度。表2为梯形加劲肋上部铺装层在荷载较大的情况下,弹性模量比、跨度比、肋中心挠度等数值,并根据这些数值导出弹性模量比与肋中心挠度的关系。

3.2 铺装层表面最大剪应力

由于铺装层材料的不同,在于钢桥面板之间形成钢桥面铺装体系时需要加铺粘结层,这样才能保证体系的稳定性。钢桥面铺装的一种特有的破坏类型便是粘结层剪切破坏。根据文中列出的正交异性钢桥面板模型的基本参数表,求得铺装层表面的最大剪应力如表3所示。

4 总结

4.1

分析大跨径钢构桥梁时,钢构面板与铺装层为一个整体,必须考虑到二者的相互作用,研究对象为刚桥面铺装体系。

4.2

载荷作用下,刚桥面铺装体系受到加劲肋的影响较大,铺装层表面的最大剪应力决定了表面的搓板和拥抱破坏,利用ANSYS软件对二者进行分析,为桥梁施工的设计提供理论指导。

参考文献

[1]胡广伟,钱振东,黄卫.正交异性钢箱梁桥面第二体系结构优化设计[J].东南大学学报,2001,31(3):76-78.

[2]胡广伟,黄卫,张晓春.润扬大桥钢桥面铺装层受力分析[J].公路交通科技,2002,19(4):1-3.

[3]徐军,陈延忠.正交异性钢桥面板的结构分析[J].同济大学学报,1999,27(2):170-174.

钢桥面铺装 第5篇

珠江黄埔大桥钢桥面环氧沥青混凝土铺装层施工技术

该文较详尽地介绍了广州黄埔大桥钢桥面环氧沥青混凝土铺装层的`施工技术,包括原材料选择、试验和混合料配合比设计,钢桥面环氧沥青混凝七铺装层施工工艺和施工质量控制要点,以及环氧沥青混凝土与普通沥青混凝土相比在施工工艺所具有的特点.施工过程中的各项试验、现场检测表明:该大桥钢桥面环氧沥青混凝土铺装层的各项技术指标和施工质量均满足设计和规范要求,外观质量和使用性能良好.

作 者：周国强 梁勇 卢聪华 Zhou Guoqiang Liang Yong Lu Conghua 作者单位：广东省长大公路工程有限公司,广东广州,511431刊 名：城市道桥与防洪英文刊名：URBAN ROADS BRIDGES & FLOOD CONTROL年，卷(期)：“”(5)分类号：U443.33关键词：钢桥面铺装 环氧沥青 施工工艺

环氧沥青钢桥面铺装施工控制技术 第6篇

环氧沥青一般由环氧树脂及固化剂两个组分组成。其固化反应使沥青性质从热塑性转变为热固性,因此环氧沥青有比普通沥青优异得多的物理、力学性能,如高强度、优良的抗疲劳性能、良好的耐久性及抗老化性能,是受力特性异常复杂的正交异性钢桥面铺装、超重载交通道路的理想材料;同时由于其极优良的粘结性能而应用于路面磨耗层,特别是需要较高抗磨耗性的寒冷地区路面。

1 工程概况

南环大桥位于北京市昌平区中部,南环路与东沙河相交处。南环大桥主桥为平行双索面三跨自锚式悬索桥,主桥全长316 m,跨径组成为70.5 m+175 m+70.5 m。根据南环大桥施工图设计文件,拟采用环氧沥青混凝土作为南环大桥钢桥面铺装方案。由于环氧沥青混凝土桥面通过了实验室的成功测试,而且该材料在国外的桥梁及国内的南京长江二桥等桥面上运行良好,随后又在南京长江三桥桥面铺装设计试验中得到进一步改进,因此,南环大桥也采用与南京三桥类似的设计。

有限元分析结果表明,铺装层最大拉应力发生在横桥方向,位于远离车轮荷载作用位置的顶缘纤维处,最大压应力发生在轮载作用位置下方的顶缘纤维处。全桥铺装层最大拉应力发生在箱梁腹板上方位置处。

南环大桥与南京三桥铺装层应力对比如表1所示。

MPa

由表1可见,南环大桥钢箱梁做了设计变更之后,不同模量比的情况下,铺装层拉应力均优于或接近于南京三桥。其中在模量比为100时,南环大桥比南京三桥略高4.2%,然而南京三桥计算数据结果经过了超载60%疲劳试验的检验,同时南环大桥的气候条件接近南京三桥的情况,南环大桥的预期交通量将小于南京三桥。因此,南环大桥桥面铺装采用与南京三桥类似的设计是恰当的。环氧沥青混凝土铺装方案结构如图1所示。

2 施工温度控制

在每车混合料离开拌合楼时,应将长温度计插入到运料车货舱一侧三个小孔中。

环氧沥青混合料应从拌合机直接卸入到运料车中。如果在卸入运料车之前能够确保混合料的质量,则也能使用装载容器(如前置式装载机或监控工程师同意的其他装置)。如有一盘超出许可温度范围的混合料被装入运料车,则整车料都应废弃。不能使用存储仓堆积各种盘料。

拌合楼出批料和混合料倒入到摊铺机中间的允许时间由每批混合料的温度决定。总的来讲,温度越高,混合料就应越早被摊铺。尽管110 ℃～121 ℃的温度范围也是许可的,但混合料在分批出料时的最佳温度范围是112 ℃～118 ℃。

3 施工时间控制

3.1 固化剂的凝胶时间

随着温度的升高,环氧体系的凝胶时间逐渐缩短。凝胶时间可用来初步判定混合料的失粘时间。

3.2 工作时间的确定

根据固化剂的凝胶时间,初步确定混合料拌和后在烘箱中的保温时间,以模拟实际操作时混合料出料至摊铺所需的最大工作时间和最小工作时间。取出后击实成型马歇尔试件,测试其性能。

从试验结果可以发现,当保温时间超过固化剂凝胶时间时,试件尺寸均偏高,不满足尺寸要求的试件空隙率均偏大,强度均明显减小。因此,必须在环氧凝胶前进行混合料的摊铺和压实。

结合试验结果,考虑到运料和摊铺所需时间,经过实际工程的检验,确定出了不同温度下环氧沥青混合料的最大工作时间和最小工作时间如表2所示。

当运料车到达桥面上时,读取在拌合楼处就插入到混合料中的长温度计的温度读数。取三个温度计读数的平均值,按表2推导该车料的允许运输时间。如果实际运输时间已超出允许值,则该车料应废弃。如果由于运料车中混合料堆放方式的不同而使某些温度计未插入到混合料中,则该温度计的读数不用于平均温度的计算,被废弃料应运离桥面。

4 混合料的碾压

环氧沥青混合料压实程序分为初压、复压、终压3道工序。碾压时应注意:碾压路线及碾压方向不应突然改变,碾压过程要保持匀速进行;相邻碾压带的叠轮宽度应为1/3轮(或轮组)宽;设专人用拖把在碾压轮上涂油(水)以防止压路机粘轮;由于过量的压路机用油(水)在桥面和不透水环氧沥青铺装间产生的气泡可能会导致环氧沥青混凝土鼓包的产生。如果产生气泡,应立刻用锐物将其戳破并重新压实;压路机无法碾压的部位,采用振动夯板或小型压路机紧随摊铺机进行碾压,待压路机复压完毕后,再次采用该机械消除压路机留下的轮印痕迹。

在该项目中,每台摊铺机后面都应配备至少两台重量不小于9 t且不大于12 t的双轮钢轮压路机、两台轮胎式压路机。这些压路机应全功率工作。轮胎式压路机宽度不应小于1.2 m,且所有轮胎具有相同的尺寸、直径和经监控工程师同意的轮面花纹。不能使用活动式轮胎,轮胎的布置应使相邻轮胎间的间隙能被后面轮胎覆盖。轮胎应充气到620 kPa,且每个轮胎的工作质量不小于900 kg。

整平层的初层应使用轮胎式压路机完成,并对环氧沥青混凝土压实4遍。对整平层的初压完成后应立刻用双轮钢轮压路机对环氧沥青混凝土进行复压,压实4遍。复压完成后,应再用轮胎式压路机压实4遍,完成终压。

磨耗层的初压应使用双轮钢轮压路机完成,应压实4遍。磨耗层的初压完成后应立刻用轮胎式压路机进行4遍复压。复压完成后应立刻用重量不小于9 t的钢轮压路机压实4遍,终压完成。

压实后环氧沥青混凝土,其空隙率不能超过3%,表面应平滑,无凹辙、隆起、凹坑或不规则形状。由任何设备在环氧沥青表面留下的凸起、凹痕或其他可见的印痕都应通过压实或其他方法消除。

5 接缝的处理

施工缝按下述原则设置:

纵向施工缝禁止设置在纵隔板和U型肋与顶板的焊缝处;保证上下层的纵向施工缝间距应在15 cm以上;纵向缝间距以1个行车道宽为佳。环氧沥青混凝土钢桥面铺装层一般不设横向施工缝,必须设置横向施工缝时,上下层施工缝要间隔1 m以上,横向施工缝禁止设置在横隔板处。施工后自由边应切割整齐,以便于邻幅施工时与其衔接。一般碾压完成2 h后即可开始切割,切割时要保证切缝平顺、不拉料,切割面光洁平整,切割角度以45°为宜。切割后,用适当的工具将多余部分撬走,刷除不稳定的颗粒,不能破坏钢板防锈层。

6 结语

随着我国经济建设的快速发展,各种大型钢桥将会越来越多,对于桥面铺装的质量要求也会越来越高,研究并总结钢桥面铺装的施工经验,选择适宜的施工工艺,提高和完善施工控制体系,对今后的施工具有积极的指导意义。文中针对研究中使用的环氧体系,提出了施工中的几个施工控制关键点:环氧沥青的施工温度、施工时间、碾压、接缝处理。

参考文献

[1]吕伟民.钢桥桥面沥青铺装的现状与发展[J].中外公路,2002,22(1):7-91.

[2]黄卫.南京长江第二大桥环氧沥青混凝土铺装试验段研究报告[R].2000.

[3]JTJ 032-94,公路沥青路面施工技术规范[S].

几种典型钢桥面铺装类型的对比 第7篇

2009年5月11日收到

第一作者信息:卢 辉(1980—),男,工学博士,湖南省常德人。研究方向:道路工程。Email:scutluhui@163.com。

随着大跨径钢箱梁桥建设的发展,钢桥桥面铺装技术已经成为大跨径钢桥的一项关键技术。由于其材料、施工等的特殊性,一直受到国内外学术界与工程界的高度重视与关注。大跨径钢桥一般采用薄层沥青混凝土铺装层,一般为厚度约(35~100) mm的单层或双层承重铺装层,由防锈层、防水粘结层、沥青混凝土铺装层等构成,保护钢板并提供保证汽车行驶要求的路面表面特性功能[1]。本文基于几种典型钢桥面铺装类型特点的分析,为国内钢桥面铺装工程方案的选择提供参考。

1 钢桥面铺装的特点

由于正交异性钢桥面板的柔度大,在行车荷载、风载、温度变化等因素作用下,铺装层的受力和变形十分复杂,因而对其强度、变形稳定性、疲劳耐久性等均有更高要求,决定了钢桥面尤其是钢箱梁桥面铺装具有砼桥面或一般沥青路面所没有的特点[1,2]:

(1)结构型式不同。桥面铺装处于变形大而复杂的钢板之上,正交异性钢桥面板本身的变形、位移、振动等都直接影响铺装层的工作状态。

(2)温度变化范围大。除铺装层自身温度变化外,钢桥结构的每日和季节性温度变化都严重影响铺装层的变形。由于钢的导热系数比其他土工材料高,并且钢箱梁密不透风,钢桥面沥青混合料铺装的全年极端高温要比相同地区的沥青混凝土路面大,而极端低温更低。

(3)临时荷载影响大。大跨径钢桥一般都建在大江、大河或横跨海峡之上,强风、台风频繁,各种因素产生的振动作用在一般沥青混凝土路面上是遭遇不到的。

(4)受力模式与破坏模式不同。由于加劲肋的加劲支撑作用,在车辆荷载作用下,加劲肋、横肋(或横隔板)、纵隔板顶部的铺装层表面会出现负弯矩,铺装层最大拉应力或应变出现在铺装层表面,而对于一般的沥青混凝土路面,沥青混凝土面层的最大拉应力或应变均出现在面层底面。

(5)社会影响大。大跨径钢桥一般都是重要交通网络的枢纽,或者是某一地区过江跨海的重要通道,它的畅通直接影响到整个路网交通的正常运行。桥面铺装一旦发生破坏,对交通的影响要比公路路面损坏的影响和危害大得多,而且维修更加困难。

(6)对致密性要求高。钢桥的最大弱点之一就是遇水会生锈,而我国大跨径钢桥多建造于南方的大江大河之上,不但多雨,空气湿度也很大。因此,钢桥面沥青混合料铺装的一个重要特点是要求致密性好,不能让雨水腐蚀钢桥面板。

2 钢桥面铺装的要求

从上面的分析可见,钢桥面铺装除了要满足普通沥青混凝土路面的基本要求外,还应具有与正交异性钢桥面板的结构特点及使用条件相适应的技术性能:

(1)足够的强度与适当的刚度。为有效抵抗车辆荷载的作用,铺装层应具备足够的强度,同时还应具备适当的刚度以分散荷载并防止钢桥面板产生过大的局部变形。

(2)良好的变形协调性。在行车荷载与温度荷载的作用下,大跨径钢箱梁桥的主梁竖向位移较大,且局部应力与变形复杂。为适应这种复杂的应力与变形情况,铺装层应具备较好的变形协调性。

(3)良好的抗疲劳性能。桥面铺装应具有良好的柔韧性,以适应车辆荷载作用下大跨径钢箱梁桥主梁总体变形以及正交异性钢桥面板的局部变形。为抵抗车辆荷载反复作用,同时考虑到铺装的养护维修困难,铺装层应具备良好的抗疲劳性能。

(4)较好的高温稳定性与抗剪能力。在相同气候条件下,夏季钢桥面铺装的温度高于普通沥青路面,并且处于高温的时间比后者长,因此对桥面铺装所用材料的高温稳定性和抗剪能力的要求比一般沥青混凝土路面高得多。

(5)良好的抗裂性能。在车辆荷载作用下,与荷载作用区域相邻的梯形加劲肋肋顶的桥面铺装表面将出现最大横向拉应力,邻近的横隔板顶部的铺装表面出现最大纵向拉应力,当应力超过材料强度时易造成开裂,当钢板的温度收缩系数与铺装材料的收缩系数相差较大时,也易造成铺装层的开裂,因此铺装层必须具有良好的抗裂性能。

(6)与钢板粘结牢固。钢板与防水粘结层之间、防水粘结层与沥青铺装层之间都必须具有良好的粘结力,以保证铺装层与钢桥面在荷载作用下或温度发生变化时,各层能够作为牢固的整体而协同受力。

3 典型钢桥面铺装分析

目前大跨径钢桥面铺装已形成了“四种铺装材料、三类铺装结构”的格局。按照沥青混合料类型可分为四类:(1)热拌沥青混凝土或改性密级配沥青混凝土;(2)以德国和日本为代表的高温拌和浇注式沥青混凝土(Gussasphalt),以及以英国为代表的沥青玛蹄脂混凝土(Mastic Asphalt);(3)德国和日本等国采用的改性沥青SMA(Stone Mastic Asphalt);(4)以中国和美国为代表的环氧树脂沥青混凝土(Epoxy Asphalt)。按沥青混合料铺装结构可分为三类,即同质单层、同质双层与异质双层结构。

3.1 热拌沥青混合料

在传统的密级配沥青混合料中,通过使用改性沥青,提高胶结料性能,以满足钢桥面铺装的使用性能需要。依据所使用的改性沥青类型与性能的差异,混合料的性能及施工工艺也不同。采用一般的聚合物(橡胶、热塑弹性体、塑料、树脂)的改性沥青,其施工工艺与一般沥青混合料没有本质的不同,仅因胶结料粘度较高而施工温度较高,碾压要求重型碾压和及时碾压等,改性沥青混合料在力学性能等方面有大幅度的提高,表现出热稳定性、抗裂性、水稳性等性能的提高[3]。

早期的桥面铺装一般采用热拌沥青混凝土,由于钢桥面对铺装的要求很高,普通热拌沥青混凝土仍难以满足高温稳定性、粘度等性能要求,在行车荷载尤其是重载车辆的作用下,极易发生车辙、脱皮等铺装层破坏,因此在我国钢桥面铺装中已基本被淘汰。

3.2 浇注式沥青混凝土铺装

3.2.1 特点

浇注式沥青混凝土由高含量且高粘度的沥青、高掺量的矿粉,经过高温长时间拌制而成。其特点是在高温状态(约180℃~220℃)下进行拌合。混合料摊铺时流动性大,依靠自身的流动密实成型,无需碾压,只需要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[4]。

由于浇注式沥青独特的防水、抗老化性能、抗疲劳性能以及对钢桥面板优良的追从性,其在国外被广泛应用于桥面铺装。我国从上个世纪90年代才引进浇注式沥青混凝土,其工程应用主要为江阴长江大桥、重庆的菜园坝大桥、香港青马大桥、台湾省的新东大桥和高屏溪大桥圈等等。该桥面铺装类型在不同的大桥表现不一,不适合夏季高温,重载车辆通行较多的桥梁。

3.2.2 常见病害

浇注式沥青混凝土铺装层的主要破损形式为车辙,其次为推挤、脱胶等,超载与高温可能是造成上述破损的主要原因。浇注式主要在英、法、德等欧洲国家及日本应用较多,上述地区全年气温温和,高温季节少,重载车辆少是取得较好应用效果的重要因素之一。

3.2.3 施工注意事项

由于浇注式自身具有流动性的特点,在具有一定纵坡与横坡的钢桥面上产生流动而容易造成铺装厚度不均的现象,集中表现在施工纵缝位置的搭接不顺畅的现象,影响桥面平整度。

3.3 SMA铺装

3.3.1 特点

SMA是一种热拌式间断密级配沥青混合料,混合料中粗集料的含量高达70%,矿粉含量达10%左右,沥青用量为6%~7%,而且通常在SMA中加入一定的纤维稳定剂以防止混合料在拌和与运输过程中的析漏现象。其主要优点是:具有较好的柔韧性、抗松散、抗裂能力强;具有良好的耐久性和防水能力;抗塑性和永久变形能力强,施工工期短、费用低。

3.3.2 常见病害

SMA钢桥面铺装层的主要破损形式为车辙、开裂与横向推挤等病害。在我国虎门大桥、海沧大桥等均出现上述现象。

3.3.3 施工注意事项

美国、日本与欧洲的实践表明,SMA作为大跨径钢桥面铺装的上层是基本可行的,但作为铺装下层则钢板未必合适:

(1)SMA中粗集料较高,过多的粗集料难以与钢板达到密贴的效果,从而影响钢板与混合料的粘结效果;

(2)SMA的高沥青含量是建立在相对较大的空隙率的基础上,通过矿料间隙率VMA来保证,因此其无法达到空隙率基本为0的效果,从而造成铺装层腐蚀、脱落的现象,破坏铺装层体系。

3.4 环氧沥青混凝土铺装

3.4.1 特点

环氧沥青混凝土是通过在沥青中添加热固性环氧树脂和固化剂,经固化反应而形成的一种强度高、韧性好的沥青混凝土。其主要特点为:强度高,韧性好;高温稳定性和低温抗裂性能均较高;具有较好的疲劳性能和水稳定性;具有很强的抵抗化学物质侵蚀的能力。

由于环氧沥青混凝土具有优越的性能,在美国等国的钢桥面铺装中得到广泛应用。我国从20世纪90年代开始对该材料进行研究,并在南京二桥、南京三桥[1],润扬大桥[2]、苏通大桥、广州珠江黄埔大桥[5]等多座大桥的铺装中应用,总体效果良好。

3.4.2 常见病害

综合目前国内几座大桥钢桥面环氧铺装的应用经验来看,环氧铺装层的主要病害是局部施工缺陷引起鼓包、坑洞,纵向裂缝以及粘结层脱落等破损形式。

3.4.3 施工注意事项与改进措施

针对目前国内钢桥面产生的病害,可通过如下措施予以缓解或解决:

(1) 优化钢桥面结构(如加厚钢桥面板、优化U肋形式等),减小桥面U肋顶部铺装的应力、应变集中现象,延长钢桥面铺装层的疲劳寿命;

(2) 严格控制钢桥面的防腐涂装工作,均匀喷洒防水粘结层,保证桥面与铺装层处于良好的粘结状态。

(3) 高度重视施工质量的控制,尽量减少施工缺陷,控制施工现场的水份等干扰因素;

(4) 做好纵缝的切割、搭接以及粘层的喷洒工作,特别注意沿施工纵缝位置粘层喷洒的均匀性控制,防止后期出现沿纵缝的开裂现象[5]。

4 几种钢桥面铺装的比较

不同沥青铺装材料用于钢桥面铺装,不仅在性能上而且在施工工艺以及在工程造价上,都有明显的区别。表1对比了几种钢桥面铺装的优缺点。

从许多实际应用情况来看,在使用性能和使用寿命方面,以环氧沥青铺装最好,浇注式沥青和SMA次之,普通沥青混凝土最差:

(1)在力学性能方面环氧沥青混凝土的性能最优,对环境的适应性较强,尤其在高温、重载的情况下表现优良,但表面构造深度小,施工难度较大。浇注式沥青混凝土桥面铺装对温度和车辆荷载较敏感,在温度较温和的欧洲地区性能表现良好,但在桥面铺装温度较高,重载显著的地区,目前较难达到使用性能要求;

(2)在施工工艺方面环氧沥青混合料拌制工艺虽不太复杂,但对温度、时间控制非常严格,对集料指标的要求苛刻;浇注式沥青工艺比较特别,需要特殊的拌制设备;SMA只比普通沥青路面复杂一些。

(3)在工程造价方面,如以同样厚度相比较,则环氧沥青铺装成本最高,浇注式沥青铺装次之,SMA比普通沥青费用有所增加,但比环氧沥青和浇注式沥青为低。然而,环氧沥青因强度高,铺装层因此可以减薄,减轻了自重,又有利于降低造价;浇注式沥青铺装层厚度也较薄,或与普通沥青铺装复合使用。从桥面铺装层的寿命周期来看,采用环氧沥青铺装可减少后期维修成本,可大大减小使用期的工程造价,同时具有良好的社会效益。

5 结语

随着材料和施工新技术的发展,为解决钢桥面铺装这一世界性难题,各国对多种新材料新工艺进行了尝试和研究。不管采用什么样的桥面铺装结构型式,每一种钢桥面铺装方案均应是一个协调统一的铺装系统,并且均必须满足钢桥面铺装的使用性能要求,包括抗裂、抗永久变形积累、层间结合良好、平整、抗滑和完善的防水系统等。

目前的使用效果表明,双层环氧沥青混凝土使用效果较好,是我国大部分钢桥面采用的铺装类型,应用经验成熟,但如何降低工程造价是今后工作中集中要解决的问题。

参考文献

[1]黄卫.大跨径桥梁钢桥面铺装设计理论与方法.北京:中国建筑工业出版社,2006

[2]吴胜东,润杨.长江公路大桥建设钢桥面铺装.北京:人民交通出版社,2006

[3]李扬,刘清泉,曹东伟,等.浅谈热压式沥青混凝土路面.公路,2008;11:1—4

[4]陈小周,陈先华,王晓,等.浇注式沥青混凝土在钢桥面中央分隔带铺装中的应用.交通科技.2007;222(3):17—19

钢桥面沥青混凝土铺装施工技术 第8篇

1 工程概况

五石路大桥（现环岛干道天圆大桥）位于厦门市内，连接五通和墩上。大桥主跨采用钢箱梁结构，钢桥面长127m、宽22m，约2800m2作为厦门环氧沥青混泥土施工的试点和研究。桥面采用了3cm（下层）+4cm（上层）的环氧沥青混凝土双层铺装体系。我们联系了长安大学（原西安公路交通大学）对施工进行指导。

2 钢桥面铺装技术要点

钢桥面铺装除要满足普通沥青路面的基本要求外，还应具有与桥梁结构及正交异性钢桥面的结构特点、使用条件相适应的技术性能，具体表现在：

(1）足够的强度与适当的钢度，以有效抵抗车辆荷载的作用并为钢桥面分散荷载；

(2）良好的变形追从性，以与钢板协同工作并适应复杂的整体与局部变形；

(3）优异的抗疲劳与抗裂性能，以抵抗车辆荷载及温度作用所引起的高应力/应变水平的疲劳破坏与温度裂缝；

(4）较高的高温稳定性与层间抗滑能力，以抵抗极端高温与重载交通综合作用下过大的永久变形、滑移，推挤等破坏；

(5）与钢板黏结牢靠，以保证铺装层与钢桥能够共同作用；

(6）良好的密水性和抗水损能力，以最大限度地保护钢桥面免遭水侵蚀；

(7）良好的抗化学物质侵蚀能力；

(8)合理的厚度，以减轻桥梁恒载；

(9）良好的工艺特点，以利于在钢桥面上施工作业；

(10）优异的耐久性与易维护性，以降低对交通的干扰。

综上技术要求，采用钢桥面环氧沥青铺装的原材料与混合料，混合料与铺装结构设计及铺装实施等各个阶段都要充分考虑以上结构特点和技术性能。

3 环氧沥青混凝土材料及配合比设计（此配合比试验在长安大学内完成）

环氧沥青混凝土由环氧树脂A（主剂）、固化剂B（硬化剂）、改性沥青（C）和集料拌和而成。集料应采用强度和韧性较高的玄武岩石料，改性沥青宜采用与集料相适宜的SBS改性沥青（该工程采用ISO SBS改性沥青）。

3.1 结合料组分及技术要求

结合料用SBS改性沥青进行改性，其掺配比例根据针入度、抗拉强度与断裂延伸率等指标确定，其实测性能见表1、表2。

3.2 配合比设计

根据环氧沥青SMA13混合料设计指标与标准，以及环氧沥青矿料级配的要求，经过多次选料和不同油石比的反复试验，通过各项马歇尔试验及计算结果，分别绘制表观密度、空隙率、稳定度、流值、饱和度与油石比的5大关系曲线。该工程最终确定的配比为：最佳油石比6.5%，矿料组成：1号集料（10～15mm）占42%；2号集料（10～5mm）占34%；3号集料（0～5mm）占12%；4号矿粉占12%。各种检验结果见表3～6。

按照3.5%～4.5%设计孔隙率的要求和各参数的计算，确定最佳油石比为6.5%，其各项指标如下：

4 环氧沥青混凝土铺装

环氧沥青混合料的拌制和摊铺是钢桥面环氧沥青施工的关键，必须做到精心组织，精心施工。由于环氧沥青掺有固化剂及施工温度的要求，各个环节必须连贯作业，在有效的作业时间段（一般不大于2h）内完成。

4.1 施工准备

桥面应干燥、清洁，且确认当天施工期间不出现雨雾天气，方可进行黏结料的喷涂。凡与铺装层接触的部位都属喷洒区，当天的喷洒要与次日铺装层的施工相对应，且喷洒区边缘要比铺装区边缘多出2～3cm。黏结料的洒布量为0.5L/m2，在黏结层终凝完成后，应在48h内进行铺装作业，防止黏结层粘上异物，影响与环氧沥青铺装层的黏结质量。

4.2 混合料的拌制

为保证沥青混合料的拌和质量，使用拌和楼生产，拌和机采用加热烘干矿料除尘，每盘拌和1.5～2.0t混合料。各热料仓矿料累计称量，矿粉、加温环氧沥青分别称量进入搅拌机，周期性进行拌和、出料。

矿料温度控制在180～190℃之间，沥青加热温度设定在170℃，环氧树脂加热温度设定在60℃。环氧沥青混凝土的出料温度控制在160～170℃之间，最好控制在165℃，以保证混合料的压实温度，确保碾压质量。

4.3 摊铺与碾压

混合料使用摊铺机摊铺，以桥面原铺装层顶面为摊铺基准。施工前摊铺机、压路机及其他设备都在桥面范围以外，施工过程不允许停机加油。熨平板的预热温度控制在160℃，加热温度应均匀一致，为防止局部过热，采取断续加热方式。摊铺过程中应设专人负责翻动螺旋布料器两端和中间部分的“死料”，每天摊铺完毕，必须将摊铺机各处粘着的环氧沥青擦拭干净。为保证面层的平整、密实，上层环氧沥青混凝土摊铺宜采用挂线法施工。

混合料压实就是固化颗粒在一种粘弹性介质中的填实和定位，以形成一种更密实有效的颗粒排列过程，直接影响铺装的耐用性能。环氧沥青混合料压实程序分为初压、复压、终压3道工序。初压是整个压实工作的基础，压路机必须紧跟在摊铺机后面碾压，目的是整平和稳定混合料，同时防止混合料的温度下降过快，为复压创造有利条件，初压应在温度下降至82℃以下之前完成;复压的目的是使混合料密实、稳定、成型，混合料的密实程度取决于本工序，碾压速度不宜太快，一般不得超过5km/h;终压的目的是清除轮迹，最终形成平整的压实面，终压应在混合料温度下降至65℃之前完成。碾压时应注意:碾压路线及碾压方向不应突然改变，碾压过程要保持匀速进行;相邻碾压带的叠轮宽度应为1/3轮(或轮组)宽;设专人用拖把在碾压轮上涂油（水）以防止压路机粘轮;注意控制涂油量，过量的压路机用油（水）在桥面和不透水环氧沥青铺装间产生的气泡可能会导致环氧沥青混凝土鼓包的产生。如果产生气泡，应立刻用锐物将其戳破并重新压实；压路机无法碾压的边缘部位（由于钢护栏已安装），采用振动夯板或小型压路机紧随摊铺机进行碾压，待压路机复压完毕后，再次采用该机械消除压路机留下的轮印痕迹。

压实后环氧沥青混凝土，表面应平滑，无凹辙、隆起、凹坑或不规则形状。由任何设备在环氧沥青表面留下的凸起，凹痕或其他可见的印痕都应通过压实或其他方法消除。

4.4 接缝处理

由于此桥较短，且左、右幅分离，分幅一次摊铺到桥头的伸缩缝位置，纵向无接缝。若需设置横向施工缝时，上下层施工缝要间隔1m以上，横向施工缝禁止设置在横隔板处。施工后自由边应切割整齐，以便于邻幅施工时与其衔接。一般碾压完成2h后即可开始切割，切割时要保证切缝平顺、不拉料，切割面光洁平整，切割角度以45o为宜。切割后，用适当的工具将多余部分撬走，刷除不稳定的颗粒，不能破坏钢板防锈层。

5 后期处理与养护

混合料铺装完成后一天内，派专人对铺装表面进行检查，检查铺装表面有无因水汽产生的鼓包或因混合料混入异物而产生的表面隆起病害。对于此类病害，应将隆起部位的混合料挖除，重新采用冷拌高强度环氧混合料将空缺处填补，以防止行车荷载作用下导致坑洞进一步恶化。

环氧沥青混凝土的养护一般采取自然养护方式，如环境温度很低时，为不影响交通，可采用手推式移动红外灯或其他加热设备加热铺装层，直到达到设计固化状态为止。施工过程中必须在混合料拌制的同时取样成型马歇尔试件，在同条件下养护，不定期检测其马歇尔稳定度，达到固化强度的50%（一般稳定度30kN左右），即可开放交通。

6 结束语

五石路钢桥面环氧沥青混凝土的铺装和混合料质量检测表明，环氧沥青混合料的矿料级配和施工过程的碾压温度以及混合料的固化时间掌控是保证环氧沥青施工质量的关键，精心组织、精心施工是保障。通过我们的努力和长安大学教授的精心指导，桥面的铺装质量达到了满意的结果：桥面密实、平整、不渗水，同条件马歇尔试件浸水稳定度达到60kN。在保证铺装层有足够柔性的同时，满足了钢桥面铺装强度高、钢度大、韧性足、质量轻、高黏结、不透水的要求，达到了预期的效果。

摘要：由于钢材的弹性模量、导热系数及热膨胀系数均与沥青铺装层有较大差异,因此,钢桥面的铺装技术一直是个难点。环氧改性沥青混凝土具有比普通沥青混凝土优异得多的物理、力学性能,如高强度、优良的抗疲劳性能、良好的耐久性及抗老化性能,是受力特性异常复杂的正交异性钢桥面铺装、超重载交通道路、城市道路交叉口、公共汽车停靠站等特殊路段的理想材料,但由于环氧树脂和固化剂的不可逆反应,其施工要求非常严格。通过厦门市五石路钢箱梁桥面铺装环氧沥青混凝土的应用,从原材料质量、混合料性能、配合比设计、拌和生产、现场摊铺等施工技术作了研究和总结,对环氧沥青的施工温度、施工时间、碾压以及接缝的处理进行了研究,提出了关键工序中的控制指标和相关的控制方法。工程实体质量取得了较为理想的结果。

钢桥面铺装层间界面力学特性研究 第9篇

1 概述

粘结层剪切破坏是钢桥面铺装特有的一种破坏类型, 我国对钢桥面铺装防水粘结层性能测试方法的研究时间不长, 通常主要借鉴路用防水粘结层的经验。为了能更清楚的了解防水粘结层材料的力学性能, 本文采用自行设计、加工的夹具仪器进行剪切试验。剪切试验的加载速率对于防水粘结材料的抗剪强度有很大的影响, 为了尽量模拟汽车快速行驶时的情况, 一般的剪切试验采用50 mm/min。

2 试验装置

设计夹具为圆柱体直剪试验方式, 采用双滚轴导轨的方式确保滑块以接近于零摩擦的状态沿竖直面自由滑动, 同时采用三角支撑确保导轨的稳定性, 操作方便, 简单易用, 如图1所示。该试验可在普通压力机或通用万能试验机上实现加载, 采用外接位移传感器可以测定剪切试验过程中铺装层与钢板间的相对滑移量。

3 环氧沥青原材料

选择国产环氧沥青为研究材料, 其中HLJ-2910用作沥青结合料, HLN-2651为粘结料。组分A为双酚A环氧树脂, 其技术要求与试验结果见表1;组分B为固化剂与沥青的均质混合物, 但结合料与粘结料所采用的固化剂类型不同, 用于结合料的标记为BJ29, 用于粘结料的标记为BN26, 其技术要求与试验结果见表2。

将组分A与B按比例混合制作环氧沥青固化试件, 测试环氧沥青固化物的抗拉强度、断裂延伸率等技术指标。实测HLJ-2910与HLN-2651环氧沥青固化物的试验结果见表3, 其性能满足技术要求。

4 矿料级配

参考相关工程环氧沥青混合料的合成矿料级配, 其均接近或等于级配范围的中值。根据选用级配范围及矿料的筛分结果, 可以推算出各种矿料的用量及相应的合成矿料级配 (见表4) 。

根据马歇尔指标体系确定环氧沥青混合料的最佳沥青用量, 采用旋转压实的方法成型相应的试件并钻芯切割至合适大小, 剪切试验的试件直径为100 mm。

5 试验结果

防水粘结层的剪切破坏多发生在高温季节, 应考虑高温条件下层间粘结材料的剪切性能, 在60℃条件下进行防水粘结层的直剪试验, 实际的相对变形如图2所示, 剪切试验所得的荷载—滑移曲线如图3所示。

由图3荷载—滑移曲线的峰值分别计算取其平均值, 可确定相应的抗剪强度。为便于对比分析, 考虑不同温度及粘结层用量对层间抗剪强度的影响, 结果如表5所示。

随着温度的升高, 层间抗剪强度显著降低;而随着粘结层用量的增加, 层间抗剪强度稍有所降低, 影响并不显著。

6 层间界面粘结滑移特性

根据层间界面粘结滑移理论, 可以根据粘结应力τ和滑移S的对应关系, 建立桥面铺装层间界面的粘结滑移本构关系。通过对剪切试验荷载—滑移曲线的观察, τ—S曲线大致可以分为如下三个受力阶段:1) 滑移阶段:界面由加载时开始滑移, 滑移初始发展较为缓慢, 粘结层近似处于弹性工作状态。2) 破坏阶段:界面的滑移随着荷载的逐步增加而增加, 当加载接近抗剪强度时, 荷载达到最大值。3) 残余阶段:荷载达到峰值后, 界面滑移继续增加, 同时荷载迅速降低, 最终剪力失效。

按τ—S曲线三阶段的受力特点, 对剪切试验结果进行统计, 选取代表性点, 计算重复性试验中对应的剪力及滑移的平均值, 回归得到的τ—S曲线如图4所示。

曲线的具体描述如下:1) OA段, 滑移阶段, 直线描述, y=0.62x-0.013, 0≤x≤0.4, 其中, x为界面滑移值;y为层间剪力。当x=0.4时, 定义该剪力特征值为临界滑移剪力τ0, 对应滑移值为S0。τ0=0.255 MPa, S0=0.4 mm。2) AB段, 破坏阶段, 二次曲线函数描述, y=-0.045 4x2+0.646 2x-0.005 7, 0.4≤x≤1.25, 其中, x为界面滑移值;y为层间剪力。特征点B表明层间界面的胶结力已全部丧失, 达到极限剪力, 记为τu, 对应滑移值为Su。τu=0.718 MPa, Su=1.25 mm。3) BC段, 残余阶段, 幂函数描述, y=1.443 8x-2.986 6, x≥1.25, 其中, x为界面滑移值;y为层间剪力。特征点C表明层间的连接面趋于光滑, 对应的剪力为残余剪力τr, 对应滑移值为Sr。τr=0.021 MPa, Sr=3.5 mm。定义层间抗剪系数ε=τu/Su, 可求得ε=0.574 4 MPa/mm。抗剪系数越高, 则说明其抗剪性能越好。

7 结语

本文采用自行加工的夹具装置进行了钢板与铺装层间的剪切试验, 得到了层间界面粘结滑移的τ—S关系曲线, 描述了钢桥面铺装层间界面的受力情况, 相关结果对于进一步探求钢桥面铺装结构受力规律及指导铺装材料设计具有一定参考意义。

参考文献

钢桥面铺装 第10篇

关键词：正交异性,钢桥面,复合铺装结构

在现实生活中,正交异性钢桥面铺装在使用年限内发生破坏的案例较为常见。所以就目前来看,正交异性钢桥面的铺装一直是桥梁工程建设施工的难题。而复合铺装结构的应用,则能够在一定程度上满足该种桥面的铺装要求。因此,相关人员有必要对基于正交异性钢桥面复合铺装结构展开研究,从而更好的促进桥梁施工技术的发展。

1 正交异性钢桥面的铺装问题分析

由于存在桥面板柔度大和局部变形大的特点,正交异性钢桥面容易受到地震、车荷载变化、风载变化和温度变化等因素的影响,所以其受力和变形较为复杂,以至于给桥面的铺装带来了较大的困难。如果使用沥青混凝土铺装桥面,则会遭遇混凝土本身抗剪、抗压和抗拉强度较小的问题,从而导致混凝土与桥面板产生较大的性能差异[1]。而在环境因素和交通荷载的作用下,整个铺装结构的受力将会更加复杂,从而导致沥青混凝土铺装层出现车辙、脱层和疲劳开裂等病害,继而导致钢桥面的安全使用遭受威胁。

2 基于正交异性钢桥面的复合铺装结构

2.1 复合铺装结构的组成

采取复合铺装结构进行正交异性钢桥面的铺装,可以通过比较不同铺装结构在车辆荷载下的动力响应进行最佳结构组合的选取。而利用复合铺装结构,则能够使上下层各自进行不同职责的行使,从而在一定程度上解决钢桥面的铺装问题。从以往经验和钢桥面的力学特性上来看,适当进行铺装层厚度的增加,并且适当增大铺装层下层模量,能够使其铺装层的受力状态得到改善。而采取钢与混凝土组合的结构,则能够进一步提高结构的铺装效果[2]。根据这些内容,可以将40mm轻质聚合物水泥砂浆当成是过渡层,然后使用6*Φ25焊钉进行结构连接,从而完成以35mmS MA13为表层的复合铺装结构的构建,从而使钢桥面的铺装问题得到解决。

2.2 复合铺装结构的特点

从特点上来看,复合铺装结构使用的是沥青混凝土铺装表层,所以能够使行车对桥面板的冲击得到减缓,并且使行车舒适性得到一定程度的改善。其次,该结构中水泥砂浆模量数值在钢板和沥青混凝土之间,具有刚柔相济的优势,能够使结构层之间的刚度突变问题得到缓解,所以能够使铺装结构的受力状态得到改善。从结构变形角度来看,由于水泥砂浆基本不会发生局部永久变形,所以只有沥青混凝土层可能发生变形。而复合铺装结构中的沥青混凝土层厚度要小于纯沥青混凝土,所以铺装结构发生车辙破坏的几率较小。再者,从结构层间结合角度来看,结构采取的是面板与过渡层表面抗滑槽的粘结构造,能够有效改善结构水平抗剪力能力[3]。此外,从传热上来看,水泥砂浆对温度敏感性不强。最后,如果需要进行工程修复,在结构上层发生局部破坏的情况下,只需要进行上层铣刨就能实现结构的快速修复。

2.3 复合铺装结构的性能

2.3.1 耐久性分析

为研究结构的耐久性,需要选取铺装厚度为76mm、钢板为Mn16的复合铺装结构试件开展热相容试验。在试验中,需要采取五种复合铺装结构构建方案,具体如下表1所示。经过对试件开展3种热相容试验,则能够发现所有试件并未发生剥离分层或开裂问题。所以,可以认为使用复合铺装结构可以与钢桥面热相容,其水泥砂浆和钢桥面板级表层能够较好的粘结在一起。

2.3.2 稳定性分析

为研究结构稳定性,需要对五种试件开展复合车辙试验。分析试验结果可以发现,采取不同的铺装组合方案获得的高温稳定性具有较大的差异,同时结构的抗车辙能力也产生了较大差别[4]。具体来讲,就是五种方案的动稳定度依次为5800、9000、7000、5214和1218次/mm,车辙深度分别为0.62、0.32、0.34、0.74和1.74mm。相较于双层SMA方案,其他方案的动稳定度相对要高,并且车辙深度都小于1mm,所以说明这几种结构的高温稳定性较好。

2.3.3 梁疲劳分析

为对结构的复合梁疲劳性能展开研究,需要对采取SMA13+LPCM复合铺装结构和采取双层SAM13结构的试件开展梁疲劳试验。在试验过程中,需要先进行跨中荷载P=500N的复合铺装结构疲劳。而直至疲劳荷载作用次数达到84万次,试件尚未发生破坏。为缩短试验时间,需要将荷载加大到1000N,试验结果如下表2所示。在同一荷载下,复合铺装结构在加载荷载8940次后才发生结构表层疲劳开裂问题,而传统双层SMA13结构在加载荷载635次后就出现了表层开裂问题。由此可知,复合铺装结构的抗疲劳性能更强。

3 结论

总之,采取SMA13+LPCM复合铺装结构进行正交异性钢桥面的铺装,能够使钢桥面结构的耐热性、稳定性和抗疲劳性得到增强,所以能够更好的满足正交异性钢桥面铺装的使用要求。因此,相信随着相关施工技术的发展,该种复合铺装结构将会在正交异性钢桥面铺装中得到广泛的应用。

参考文献

[1]唐细彪.正交异性板及桥面复合铺装影响面测试试验研究[J].铁道工程学报,2015(03):37-40+56.

[2]罗桑,钟科,钱振东.钢桥面复合铺装结构永久变形预估[J].同济大学学报(自然科学版),2013(03):397-401.

[3]刘世忠,冀伟,毛亚娜等.鱼腹式钢箱梁正交异性桥面板复合铺装层有限元分析及试验研究[J].土木工程学报,2011(S1):128-134.