常用鋼橋面鋪裝體系適用性淺析

姜曉彬，鐘振華

（1.杭州市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310000；2.杭州市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

1 常用鋼橋面鋪裝體系

鋼橋面鋪裝一直被稱為橋梁工程中的一項(xiàng)國際性難題，近年來有大量技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行研究，取得了各種研究成果，目前存在各種各樣的鋼橋面鋪裝方案，大量的工程實(shí)踐表明，優(yōu)良的原材料性能及合理的設(shè)計(jì)方案是確保鋼橋面鋪裝質(zhì)量的前提。鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、交通荷載、環(huán)境氣候、施工條件、恒載限制等因素[1]。為保證鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的使用性能，最大限度地增加其使用壽命，需要充分了解我國常用鋼橋面鋪裝方案的性能特點(diǎn)和應(yīng)用情況。本文對(duì)我國常用的鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)體系：雙層改性瀝青（SMA）、澆注式瀝青混凝土（GA）、環(huán)氧瀝青混凝土（EA）、ERS（EBCL+RA05+SMA）等應(yīng)用效果進(jìn)行分析，論證各方案的適用性。

2 鋼橋面鋪裝的主要病害

鋼橋面鋪裝技術(shù)在我國發(fā)展20 余年，目前已能解決多數(shù)普通鋼橋面鋪裝問題，但對(duì)于超大跨徑鋼橋面（尤其是有重載交通的情況）鋪裝而言，其耐久性問題仍未徹底解決，常出現(xiàn)車轍、縱向開裂、脫層等早期病害。

3 鋼橋面鋪裝方案性能比較

從橋面系剛度、交通荷載、氣候環(huán)境條件對(duì)鋼橋面鋪裝通車運(yùn)營期的耐久性影響來看，很難量化確定方案的優(yōu)劣；而對(duì)于不同的鋪裝體系，因?yàn)椴捎玫姆浪辰Y(jié)材料和鋪裝混凝土材料存在較大的理論差異，也導(dǎo)致產(chǎn)生材料性能上和鋪裝結(jié)構(gòu)性能上的差異。因此，各體系的技術(shù)指標(biāo)之間不宜進(jìn)行量化對(duì)比。

研究人員往往采用定性比較的方法對(duì)各方案進(jìn)行對(duì)比，各方案均有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，均有成功和失敗的應(yīng)用案例。現(xiàn)將各常用普通體系的優(yōu)缺點(diǎn)，列于下表1 所示：

表1 鋪裝方案對(duì)比表

4 國內(nèi)鋼橋面鋪裝應(yīng)用狀況

我國地域遼闊，鋼橋面鋪裝的應(yīng)用具有南北差異大、冬夏差異大、早晚差異大等氣候環(huán)境特點(diǎn)，且具有交通量大、重載車輛多和存在超載車輛等交通荷載特征，導(dǎo)致我國鋼橋面鋪裝的應(yīng)用狀況存在較大變異性。因此有必要對(duì)國內(nèi)鋼橋面鋪裝的使用狀況進(jìn)行調(diào)查研究，基于現(xiàn)有應(yīng)用較為成熟的鋼橋面鋪裝方案，初選適用于具體項(xiàng)目的鋼橋面鋪裝體系。

4.1 雙層改性SMA 鋪裝體系

雙層SMA 瀝青混凝土鋪裝總厚度一般6～8cm，每層厚度在3～4cm 之間。使用雙層SMA 瀝青混凝土鋪裝體系的典型橋梁有廈門海滄大橋、南昌艾溪湖大橋、上海盧浦大橋和上海青浦西大盈港雙橋?，F(xiàn)將這四座橋的鋼橋面調(diào)查情況，列于下表2 所示：

表2 雙層SMA 結(jié)構(gòu)鋼橋面病害調(diào)查及應(yīng)用狀況

根據(jù)上表，雙層SMA 鋪裝體系應(yīng)用狀況可總結(jié)為：

（1）目前大型鋼結(jié)構(gòu)橋梁應(yīng)用雙層SMA 鋪裝體系的案例較少。

（2）整體應(yīng)用效果不佳：上海盧浦大橋2017 年進(jìn)行了翻修；廈門海滄大橋2013 年翻修，存在較多縱向裂紋和局部挖補(bǔ)；上海青浦西大盈港橋和南昌艾溪湖大橋的雙層SMA 病害已較為嚴(yán)重，趨于大修標(biāo)準(zhǔn)。

（3）裂縫、坑槽、推移和網(wǎng)裂是雙層改性SMA 鋪裝體系的主要病害形式。

4.2 澆注式鋪裝體系

澆注式瀝青混凝土具有良好的防水、抗老化、抗疲勞性能及較強(qiáng)的適應(yīng)變形能力等特性，被廣泛應(yīng)用在鋼箱梁橋面的鋪裝層中[2]。使用澆筑式鋪裝體系的典型橋梁有廈漳跨海大橋、長沙三汊磯大橋、贛州大橋、南京長江四橋、蕪湖長江二橋和上海長江大橋?，F(xiàn)將這六座橋的鋼橋面調(diào)查情況，列于下表3 所示：

表3 澆注式鋪裝體系鋼橋面病害調(diào)查及應(yīng)用狀況

根據(jù)上表，澆注式瀝青混凝土鋪裝體系應(yīng)用狀況可總結(jié)為：

（1）近年來，采用澆注式瀝青混凝土鋪裝體系的大型鋼結(jié)構(gòu)橋梁項(xiàng)目較多。

（2）總體來說，鋼橋面澆注式瀝青混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)應(yīng)用良好，除少量車轍、裂紋和修補(bǔ)外，較少有嚴(yán)重病害產(chǎn)生；澆注式瀝青混凝土方案的實(shí)際使用壽命能夠達(dá)到10 年以上。

（3）澆注式瀝青混凝土鋪裝的典型病害主要為車轍、縱向裂縫和由于推移而引起的局部修補(bǔ)。

4.3 雙層環(huán)氧混凝土鋪裝體系

我國自1998 年南京長江二橋開始首次采用環(huán)氧瀝青作為鋼橋面鋪裝材料[3]以來，環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝技術(shù)在我國得到了大量推廣，并在幾十座大型鋼橋得以應(yīng)用。使用雙層環(huán)氧混凝土鋪裝體系的典型橋梁有廣州珠江黃埔大橋、南京長江二橋、潤揚(yáng)長江大橋和上海閔浦大橋。現(xiàn)將這四座橋的鋼橋面調(diào)查情況列于下表4 所示：

表4 雙層環(huán)氧混凝土鋪裝體系鋼橋面病害調(diào)查及應(yīng)用狀況

根據(jù)上表，環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝體系應(yīng)用狀況可總結(jié)為：

（1）雙層環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝體系的建設(shè)時(shí)間主要集中于2001 年至2010 年之間，2010 年之后該方案應(yīng)用較少。

（2）整體來看，雙層環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝所表現(xiàn)出來的病害較多，幾乎沒有應(yīng)用完好的項(xiàng)目；病害修復(fù)之后抵抗車輛通行的能力不足，易再次出現(xiàn)病害；環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝也呈現(xiàn)出對(duì)車輛荷載的緊密相關(guān)性，車輛荷載不利的橋梁表現(xiàn)出明顯更多和更嚴(yán)重的病害，同一座橋的超車道可以處于完好狀態(tài)而重車道則病害嚴(yán)重。

（3）環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的典型病害主要表現(xiàn)為各種裂縫（包括縱向疲勞開裂、無規(guī)則裂縫、網(wǎng)裂）和坑槽，無車轍病害。

4.4 ERS 鋪裝體系的應(yīng)用現(xiàn)狀

ERS 是我國自主研發(fā)并大量應(yīng)用的鋼橋面鋪裝技術(shù)，自宜昌長江公路大橋首次使用以來，經(jīng)歷過多次技術(shù)改進(jìn)。ERS 方案由于在造價(jià)、施工組織上存在一定的優(yōu)勢(shì)，目前在國內(nèi)較多區(qū)域如浙江等應(yīng)用較多。使用ERS 鋪裝體系的典型橋梁有宜昌長江公路大橋、浙江嘉紹大橋、杭州江東大橋和寧波明州大橋?，F(xiàn)將這四座橋的鋼橋面調(diào)查情況，列于下表5 所示：

表5 ERS 鋼橋面病害調(diào)查及應(yīng)用狀況

根據(jù)上表，ERS 鋪裝體系應(yīng)用狀況可總結(jié)為：

（1）整體來看，ERS 鋪裝所表現(xiàn)出來的應(yīng)用狀況良好，也呈現(xiàn)出對(duì)車輛荷載的緊密相關(guān)性，車輛荷載不利的橋梁表現(xiàn)出明顯更多和更嚴(yán)重的病害。

（2）ERS 鋪裝的典型病害主要表現(xiàn)為裂縫、車轍和推移，主要原因是上層SMA 抗車轍能力不足以及與下層粘結(jié)力偏弱[4]。

5 鋪裝方案適用性分析

根據(jù)上述分析及實(shí)橋調(diào)查，四種鋼橋面鋪裝體系均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合各鋪裝體系在實(shí)際應(yīng)用過程中的案例，分析總結(jié)各自的適用條件，如下表6 所示：

表6 鋼橋面鋪裝體系適用條件總結(jié)

6 結(jié)語

本文通過對(duì)目前國內(nèi)常用的四種鋼橋面鋪裝體系的優(yōu)缺點(diǎn)分析以及實(shí)橋應(yīng)用情況的調(diào)查，總結(jié)了這四種鋼橋面鋪裝體系的適用條件。

鋼橋面鋪裝耐久性的影響因素眾多，首當(dāng)其沖是鋪裝方案類型，其它主要因素包括橋面系剛度、交通荷載、氣候環(huán)境條件等。各種鋪裝體系有其一定的適用條件，選擇鋼橋面鋪裝方案時(shí)，應(yīng)充分考慮橋梁本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和橋梁所處的外部環(huán)境。

如今材料科學(xué)蓬勃發(fā)展，各種新材料工藝層出不窮，本文所提到的四種鋪裝體系一定會(huì)隨著科技的進(jìn)步而逐步優(yōu)化，而性能更好、病害更少、適用性更強(qiáng)、施工更便捷的新型鋪裝體系也會(huì)應(yīng)運(yùn)而生。