大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)分析

蔣欣

(佛山市順德區(qū)恒順交通投資管理公司，廣東佛山528300)

大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)分析

蔣欣

(佛山市順德區(qū)恒順交通投資管理公司，廣東佛山528300)

隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，社會主義建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，道路交通的建設(shè)也在迅速發(fā)展中。其中大跨徑橋梁的建設(shè)數(shù)量越來越多，極大的滿足了人們的出行需要。同時，大跨徑橋梁的建設(shè)質(zhì)量也越來越受到重視，鋼橋面鋪裝是大跨徑橋梁建設(shè)的重要技術(shù)組成部分，既關(guān)系著橋梁的美觀程度，又關(guān)系著大跨徑橋梁的質(zhì)量與安全。因此，專業(yè)技術(shù)人員要高度重視鋼橋面鋪裝的設(shè)計(jì)，根據(jù)橋梁工程實(shí)際情況，提高設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)大跨徑橋梁的進(jìn)一步發(fā)展。對大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

大跨徑橋梁；鋼橋面；鋪裝設(shè)計(jì)

0 引言

隨著交通業(yè)的快速發(fā)展，我國大跨徑橋梁建設(shè)項(xiàng)目越來越多，這就要求大跨徑橋梁工程建設(shè)不僅要滿足社會發(fā)展，人們出行的實(shí)際需求，更要保證其質(zhì)的安全。鋼橋面鋪裝是大跨徑橋梁建設(shè)的重要技術(shù)之一，在鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)中，要保證行車的安全性和舒適度。在鋼橋面鋪裝過程中，會受到環(huán)境、氣候、交通實(shí)際情況和橋梁自身的結(jié)構(gòu)等多方面因素的影響，為了保證鋼橋面鋪裝的實(shí)際功能和作用，為了提高其質(zhì)量，在設(shè)計(jì)過程中，一定要對鋼橋面鋪裝的各個影響因素和各個組成部分進(jìn)行綜合分析，在鋪裝材料設(shè)計(jì)、鋪裝技術(shù)和工藝等方面的設(shè)計(jì)上，不斷優(yōu)化，不斷改革，不斷提高設(shè)計(jì)水平，保證大跨徑橋梁的長遠(yuǎn)發(fā)展。

1 鋼橋面鋪裝材料的設(shè)計(jì)

在大跨徑橋梁建設(shè)中，進(jìn)行鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)，主要就是為了保證車輛穩(wěn)定通行，保持橋梁具有平整的路面，同時保證鋪裝層面持久耐磨，具備較強(qiáng)的防滑性。

另外，還要保證鋪裝面在高溫和環(huán)境中保持一定的穩(wěn)定性，在低溫或者寒冷環(huán)境中，具有一定的抗裂性、防水性。這就要求在鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)上，要保證鋪裝材料的科學(xué)適當(dāng)[1]。

首先，瀝青混合材料，能夠很好地達(dá)到實(shí)用性的標(biāo)準(zhǔn)，但是由于鋼橋面部分變形情況較為復(fù)雜，在加上車輛承載量、溫度、天氣、自然災(zāi)害等因素的影響，尤其是橋梁結(jié)構(gòu)變化的情況下，無法達(dá)到預(yù)期的使用要求。其次，改性后的瀝青混合材料。鑒于瀝青混合材料的缺陷，需要對其進(jìn)行優(yōu)化改性。根據(jù)各種影響因素以及橋梁本身的條件，對結(jié)合料和集料進(jìn)行優(yōu)化選擇，重新調(diào)配設(shè)計(jì)。這就需要綜合考慮鋼橋面鋪裝材料的使用性能，如低溫抗裂強(qiáng)度、高溫變形強(qiáng)度、變形特點(diǎn)、瀝青混合料模量、粘結(jié)強(qiáng)度等等。采用室內(nèi)試驗(yàn)、室外實(shí)驗(yàn)等多種試驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證測試，對剛橋梁鋪裝材料的特性及實(shí)際性能進(jìn)行綜合分析，從而進(jìn)行優(yōu)化改性。最后，優(yōu)化后的鋪裝材料分析。經(jīng)過試驗(yàn)與研究，目前設(shè)計(jì)的鋼橋面鋪裝材料重要有四種：其一，改性密級配瀝青混凝土或者熱拌瀝青混凝土。其二，高溫拌和澆筑式瀝青混凝土，瀝青瑪蹄脂混凝土。其三，改性瀝青。其四，環(huán)氧樹脂瀝青混凝土。這也是我國鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)中主要使用的鋪裝材料。

2 大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋼橋面鋪裝機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)鋪裝材料的類別設(shè)計(jì)的[2]。一般有以下幾種結(jié)構(gòu)類型：其一，單層澆筑式結(jié)構(gòu)。其二，上、下分層式結(jié)構(gòu)，上層為密級配瀝青混凝土，下層為澆筑式瀝青混凝土。其三，也是上下層式結(jié)構(gòu)，但鋪裝材料使用不同。上層同為密級配瀝青混凝土，但寫曾為改性瀝青。其四，上層為改性瀝青，下層為澆筑式瀝青混凝土。其五，上下都為改性瀝青，但粒徑規(guī)格不同。其六，雙層都為環(huán)氧瀝青混凝土。最后，是我國創(chuàng)新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)模式，上層為環(huán)氧瀝青混凝土，下層為澆筑式瀝青混凝土。大橋鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖1。

圖1 大橋鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

3 大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝體系受力特性設(shè)計(jì)

為了保證大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝的實(shí)際性能，要對整個鋪裝體系的受力性進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中，要結(jié)合鋪裝材料，鋪裝結(jié)構(gòu)，橋梁結(jié)構(gòu)，氣候、環(huán)境等各種因素，同時要采用新進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)理論，吸取國內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn)，為鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)提供科學(xué)的參考依據(jù)[3]。首先，要對鋼橋面橫向和縱向的荷載力，鋼橋面的彈性、斷裂性和疲勞性進(jìn)行全面分析，對最大荷載進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。其次，科學(xué)分析鋼橋面鋪裝體系在靜載過程中的受力特點(diǎn)，對其可靠程度進(jìn)行準(zhǔn)確判定。再對鋼橋面鋪裝體系在動載過程中的受力特點(diǎn)及可靠性進(jìn)行衡量。真實(shí)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)信息，以作設(shè)計(jì)參考。再次，合理構(gòu)建受力模型，并準(zhǔn)確計(jì)算相關(guān)數(shù)值。對鋪裝層的厚度，鋪裝材料的特性，鋼板的性能規(guī)格，橫板的間距，梁柱的設(shè)置等各個組成部分進(jìn)行全面分析，對鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)體系進(jìn)行整體優(yōu)化，增加其受力強(qiáng)度，保證其質(zhì)量。最后，根據(jù)氣候環(huán)境合理設(shè)計(jì)鋼橋面鋪裝受力性。利用計(jì)算機(jī)相關(guān)軟件，建立合理的計(jì)算模型，每個模型的橫隔板和縱隔板數(shù)量相同，把橫隔板配合縱隔板的底部進(jìn)行固定，對汽車后軸的一側(cè)輪胎進(jìn)行加載，在超載與沖擊的作用下，采用相關(guān)軟件計(jì)算荷載力和鋼橋面鋪裝體系的受力情況。綜合各種因素，合理進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4 大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝工藝的設(shè)計(jì)

在我國的大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)中，主要采用的鋪裝材料為環(huán)氧瀝青混凝土，結(jié)合鋪裝材料，要對鋪裝工藝進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，才能保證鋼橋面鋪裝的順利完成。在鋪裝工藝設(shè)計(jì)中，要綜合考慮各種影響因素[4]。首先，要考慮環(huán)影響氧瀝青混凝土性能的因素，如、氣候、溫度、荷載量、施工技術(shù)等，要對影響因素進(jìn)行試驗(yàn)分析，有針對性設(shè)計(jì)鋪裝工藝，保證鋪裝質(zhì)量，保證拼裝材料發(fā)揮出其實(shí)際作用。其次，在鋪裝工藝設(shè)計(jì)中，要對施工的連續(xù)性、粘結(jié)層的均勻性進(jìn)行綜合考慮，保證其符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。再次，確定具體的鋪裝工藝管理制度與規(guī)定，明確鋪裝工藝規(guī)范與實(shí)施程序。最后，盡量減少環(huán)境因素對橋面鋪裝的影響，對環(huán)氧瀝青灑布、鋪裝材料運(yùn)輸、保存、運(yùn)輸車輛停放、鋪裝溫度控制、施工污染控制等各個工藝環(huán)節(jié)和流程進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)記，嚴(yán)格規(guī)定鋪裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。此外，明確鋪裝工藝的重點(diǎn)和難點(diǎn)，明確鋪裝工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化鋪裝工藝設(shè)計(jì)圖，把各項(xiàng)信息、工藝要求形成統(tǒng)一的工藝指導(dǎo)，以此作為規(guī)范與依據(jù)進(jìn)行具體施工。

實(shí)例分析：以南京長江第二大橋鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)為實(shí)例進(jìn)行分析[5]。此橋的鋼橋面鋪裝材料為雙層環(huán)氧瀝青混凝土。通過對橋梁雖所在區(qū)域的自然環(huán)境、氣候條件等情況進(jìn)行綜合分析，在對此地的交通荷載條件進(jìn)行分析研究，合理確定鋪裝材料的最高溫度和最低溫度。根據(jù)材料的特性最后確定鋪裝結(jié)構(gòu)為雙層鋪裝，以此發(fā)揮材料的最大潛力，最大程度發(fā)揮材料的性能，也提高了鋪裝結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。接著對鋼橋面鋪裝的受力性進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，對其受力情況進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，這也是保證橋面使用安全的重要途徑。最后，綜合各部分因素，合理設(shè)計(jì)鋪裝工藝。加強(qiáng)對南京長江第二大橋鋼橋面鋪裝的管理，最終使南京長江第二大橋順利完工通行。圖2為大橋鋼橋面雙層環(huán)氧瀝青混凝土施工圖。

圖2 大橋鋼橋面雙層環(huán)氧瀝青混凝土施工圖

5 結(jié)語

綜上所述，大跨徑橋梁的建設(shè)是社會發(fā)展的實(shí)際需要，鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)又是大跨徑橋梁建設(shè)的重要技術(shù)之一，也是保證大跨徑橋梁順利建成關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，在大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)中，要綜合各個設(shè)計(jì)要素，結(jié)合各個影響因素，提高大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)的合理性與科學(xué)性，進(jìn)而促進(jìn)大跨徑橋梁建設(shè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

[1]陳德榮,徐風(fēng)云,王武剛,等.特大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)研究和設(shè)計(jì)理念的探討[J].公路,2013,16(1):95-100.

[2]錢晉.大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝的設(shè)計(jì)方法[D].湖北武漢:湖北工業(yè)大學(xué),2014.

[3]胡光偉.大跨徑鋼橋面鋪裝體系力學(xué)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].江蘇南京:東南大學(xué),2015.

[4]吳剛.大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝現(xiàn)狀與發(fā)展分析[J].工程與建設(shè), 2014,13(4):436-438.

[5]黃賢順.正交異性鋼橋面瀝青混凝土鋪裝的力學(xué)行為分析[D].湖北武漢:華中科技大學(xué),2016.

U443.33

B

1009-7716（2017）06-0132-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.038

2017-03-30

蔣欣（1984-），男，廣西桂林人，工程師，從事路橋投資建設(shè)管理工作。