上海城市高架快速路桥梁桥面铺装技术详解含方案比选

XX高架快速路桥梁面铺装技术XX高架效果图

摘要桥面铺装是桥梁建设的关键技术之一,一直受到国内外学术界与工程界的高度重视和关注。钢箱梁桥和混凝土梁桥的结构特点和材料特性,决定了其桥面铺装技术要远比一般的道路铺装复杂。该文通过深入细致的研究分析,提出了高架桥面铺装的设计方法,并运用该方法对XX高架钢桥面铺装方案进行优化设计。关健词桥面铺装改性沥青混凝土SMA

桥面防水耐久性上海0、摘要与关键词桥面铺装技术一直是国内外研究的重点,由于其结构特点、受力特性、使用条件和施工工艺的特殊性,因此,对其强度、抗疲劳性能、抗车辙性能、抗剪切性能等均有更高的要求。在虹桥综合交通枢纽的道路交通中,高架衔接线和高架循环圈是连接各种交通的主要通行方式,高架桥梁总面积约43.27万平方米时,预测交通量约20万pcu/d。另外出于多种交通方式衔接的需要,其中双向长800米宽36米的高架车道边反复停靠作用次数频繁,因此桥面承受着大量的交通荷载,对桥面铺装材料的要求较高。1、问题的提出现代意义上的钢结构桥梁均采用正交异性桥面板结构,即在桥面板的底面用纵肋和横肋辅助补强,从而形成加劲梁、横肋、纵肋的组合体协同受力,以充分发挥各部分的功能和作用。正交异性钢桥面铺装不同于一般的公路、机场道面铺装,也有别于一般的混凝土桥铺装,它直接铺设在正交异性钢桥面板上,由于正交异性钢桥面板柔度大,在车辆荷载、温度变化、风载、地震等因素的共同作用下,其受力和变形特点远比一般的铺装结构复杂,尤其在重型车辆荷载作用下,钢桥面板局部变形较大,位于各纵向加劲肋、横向加劲肋与桥面板的焊接处出现明显的应力集中,导致铺装层的受力状态更加复杂和不利。因此,有必要对其进行深入细致的研究分析。我们也比较了钢结构和混凝土结构桥面铺装的异同。2、桥面铺装的特点广泛应用的桥面铺装的类型浇注式沥青混凝土(Gussasphalt)沥青玛蹄脂混凝土(Masticasphalt)改性沥青SMA(StoneMasticasphalt)环氧树脂沥青混凝土(Epoxyasphalt)3、桥面铺装的类型浇筑式沥青混凝土属于悬浮密实型结构.其特点：是在较高施工温度220℃一250℃下具有较好的流动性和施工和易性。由于沥青混合料具有一定的流动性,只需要用摊铺整平机即可完成施工不需碾压,并能达到规定的密实度和平整度。混合料本身具有细集料含量高、矿粉含量高、沥青含量高等特点,较多的沥青及矿粉含量使骨料处于悬浮状态主要优点是空隙率非常小,而且内部空隙不连续,因而成型的沥青混凝土基本不透水、耐冻融、耐油、抗老化。同时,沥青混凝土变形能力强,整体性优良,具有优良的抗低温开裂与抗疲劳开裂性能3、桥面铺装的类型3.1浇注式沥青混凝土(Gussasphalt)对钢板还具有优良的追从性、与钢板间的粘结性能也优于一般沥青混凝土易性。主要缺点：沥青含量多,造成混合料的高温稳定性差,易产生车辙。应用广泛，代表性应用：德国的奥博卡斯勒桥、英国的汉博尔桥、法国的诺曼底大桥、瑞典的霍加库斯藤大桥、丹麦的大贝尔特东桥、日本的明石海峡大桥和多多罗大桥等。3、桥面铺装的类型3.1浇注式沥青混凝土

(Gussasphalt)碾压式沥青玛蹄脂混凝土也是在高温状态下（约200℃一240℃）进行拌和与摊铺的一种特殊沥青混合料,与浇筑式沥青混凝土类似。最大的不同是采用该材料进行桥面铺装时,一般不设上下层,而是直接一次性摊铺,并在表面撒上预拌沥青碎石以增强表面抗滑性能。碾压式沥青玛蹄脂混凝土铺装的特点是沥青含量较多、厚度较薄,一般在30一50mm之间。这种材料在欧洲的钢桥面铺装中使用较多,效果也不错。但欧洲国家的环境条件并不恶劣,其铺装材料更注重的是防水和耐磨耗性能,而其高温稳定性则主要由高比例的特立尼达湖沥青（占结合料总重的60%一70%）来保证。显然对于气温高的热带、亚热带地区,这种铺装方式并不太适合。3、桥面铺装的类型3.2沥青玛蹄脂混凝土(Masticasphalt)改性沥青混凝土混合料是由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料,以及较多的填料矿粉组成的沥青玛蹄脂填充于间断级配的粗集料骨架间隙而组成一体的沥青混合料,简称为SMA。组成特点为“三多一少”,即粗集料多、矿粉多、沥青用量多、细集料少。在这种混合料中,粗集料之间形成紧密嵌挤的骨架结构,而沥青砂胶则充分充填于集料骨架的空隙中。3、桥面铺装的类型3.3改性沥青SMA混凝土(StoneMasticasphalt)改性沥青混凝土用作钢桥面铺装主要有两种情况,一种是用作桥面铺装的上面层,一种是同时用作桥面铺装的上面层和下面层。SMA的抗高温车辙变形性能、低温抗裂性能、抗疲劳性能和表面性能都比普通密级配沥青混凝土好得多,空隙率也小,对表面层采用改性沥青结构,应该是没有问题的。钢桥面铺装的铺装下层对混合料的不透水性要求很高,而且必须与桥面板完全结合,以达到真正与桥面板协同变形。这就要求铺装下层的最大粒径不能太大。其次应调整的级配,在以上的部分适当向密级配沥青混凝土方向靠拢,减少粗集料用量,使其与钢板有良好的接触。此外,钢桥面铺装质量的保证除了精心设计外,还必须严格控制施工环节,精心组织施工。3、桥面铺装的类型3.3改性沥青SMA混凝土(StoneMasticasphalt)环氧沥青混凝土,(Epoxyasphalt)，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。将这种材料用作钢桥面铺装的国家主要有美国、日本、加拿大、荷兰和澳大利亚,其中美国应用最为广泛。美国和日本还编写了专门的环氧沥青桥面铺装规范。近年来我国也开始采用环氧沥青混凝土铺装层,研究成果首次在南京长江第二大桥施工中得以成功应用。3、桥面铺装的类型3.4环氧沥青混凝土(Epoxyasphalt)总的来说,环氧沥青混凝土在我国应用得还比较少,但其优越的性能为我国大跨径钢桥面铺装提供了新的选择,有着广阔的应用前景。环氧沥青混凝土的施工要求十分严格,对层间粘结性能的要求也非常高。目前,由于施工单位配套设施上的差异以及操作人员素质参差不齐等因素,在环氧沥青混凝土施工工艺方面还存在着很多误区,直接影响施工质量,进而影响到铺装层的使用寿命,因此还应对其进行深人的研究。3、桥面铺装的类型3.4环氧沥青混凝土(Epoxyasphalt)由于桥面铺装处于道路工程与桥梁工程的交叉地带,因而常常被两个领域的研究设计所忽略,从目前现行设计规范来看,尤其尚无专门的钢桥面铺装设计规范。4、桥面铺装设计方法4.1缺少系统化、理论化的规范和标准

目前,行业内对桥面铺装的认识还存在着很多误区。桥面铺装设计仅仅将铺装结构作为桥梁的附属设施而设置,目的是为了保护桥梁结构免受交通荷载的直接冲击,延长桥梁结构的使用寿命。一般的桥梁结构设计寿命为100a,而桥面铺装的使用寿命却只有十几年甚至几年。在这里必须明确的是,用于桥面铺装的材料各方面性能均远远低于用于桥梁结构的材料。因此,桥面铺装一定是先于桥梁结构发生损坏。所以,在进行桥面铺装设计时应当树立全寿命的设计理念,以费用周期成本的观点审视每种备选方案,做到费用效益的最大化。4、桥面铺装设计方法4.2设计理念不正确我国现行桥梁设计规范中对桥面铺装结构的设计大多是套用路面结构的部分形式或由路面结构形式演变而来,忽略了桥面本身受力和变形的特殊性。因此,对于现行的桥面铺装设计来说,无论是结构组合形式、铺装层厚度的确定,还是铺装层材料的选择,均缺乏理论依据,没有针对性。即便同为箱梁桥,几何参数和结构特点的不同也会导致受力和变形上的巨大差异。因此,需要针对不同桥梁的结构特点,从力学机理分析和材料性能研究两方面人手,有针对性地深人研究,为桥面铺装设计提供理论支持。4、桥面铺装设计方法4.3设计方法不合理

通过对桥面铺装使用状况的调查及病害原因的分析,并结合近年来的工程实践发现,性能优良的防水粘结层和完善的桥面防排水体系,对于桥面铺装保持良好的使用性能,延长桥梁的使用寿命都具有非常大的作用。但是,现行的桥面铺装设计往往忽略了这一关键因素。4、桥面铺装设计方法4.4忽视桥面防水

5、桥面铺装设计具体流程

根据上面提出的钢桥面铺装设计方法,经过研究论证,选择以下方案作为XX高架钢结构桥面铺装的结构方案。6.XX高架桥面铺装结构方案优化设计-钢结构桥面1）路面结构分类设计：桥面铺装

高架道路钢结构桥面铺装-A（适合于跨径小于80米的结构）

6.XX高架桥面铺装结构方案优化设计-钢结构桥面1）路抢面结熄构分府类设湾计坡：桥临面铺休装高架拳道路科钢结陶构桥总面铺菌装-B（适处合于席跨径蝇小于80米的涉结构慢，两牵层铺花装之柏间加似设纤徐维增内强粘职层，客防水查更可佛靠）6.对XX高架丸桥面像铺装乡丰结构串方案慢优化赢设计-钢结温构桥判面1）路躲面结萌构分拌类设治计唯：桥贵面铺仅装高架虽道路断混凝瓜土桥断面铺犁装-C（适会合于窗跨径80米以统上的稳结构吧）6.砍XX高架懂桥面森铺装斑结构菊方案泰优化颂设计-钢结落构桥起面2）沥傻青混货合料疗技术踢要求SM净A-饼13放(钢桥泡面专绑用高届粘改建性沥末青，在用于环沥青骡铺装模的上策、下奶面层听）钢桥钟面专临用高娃粘度漏改性酷沥青富结合冠料的茅技术些要求6.爪XX高架约桥面洗铺装战结构叠方案脱优化扣设计-钢结助构桥弊面6、XX高架窄钢桥滑面铺灵装结案构方文案优新化设宏计2）沥幻玉青混累合料碎技术汁要求SM介A-涛13恶(钢桥吸面专保用高所粘改疤性沥胞青，巾用于睬沥青因铺装居的上周、下枪面层回）沥青嫩混合粱料性箱能检别测要规求3）防售水粘菊结层宰技术冰要求钢桥斑面铺吐装防贿水粘嫁结层可技术杠要求钢桥爹面铺伯装剖估面图单向白坡钢椒桥面贴铺装吨剖面酒图双向适坡钢校桥面幼铺装批剖面逼图3）防柱水粘爱结层攀技术宽要求钢桥面面铺猾装防筹水粘咳结层咸技术倒要求1）钢左桥面或铺装街防水暑层：僻为环趟氧防线水粘萝结层攀。2)为了遭改善格层间诱粘结问状态贝，需纷要对妙钢桥刑面表礼面进厅行抛盟丸打踢砂处升理，庆除去躁表面呆铁锈恒，同扎时涂舍刷环疤氧富歼锌漆骆，防短止钢视板生创锈。3)为了秀阻止躬面层黄水分舞渗流酷进入胞钢板个，需环要在鸽铺装到下层为沥青眼混合袖料与揭防撞疼护栏踩之间延贴入SB兆S自粘萌性防上水卷怎材。4)注意塔路面刑排水瞧系统咳的设玻置，迎在铺闻装下挥层的旨路边锄设置雪不锈暗钢弹忧簧排张水管(直径15誓mm域)。6.执XX高架已桥面脊铺装基结构钱方案宪优化副设计-钢结忘构桥驻面6、XX高架魄钢桥纸面铺信装结糖构方召案优毯化设国计4）环蔽氧粘仙结层旷技术饺要求钢桥锋面铺桂装防甜水粘匠结层尼技术塑要求环氧啊沥青渗材料龟可分估为结倦合料熊型及价粘结梢料型借两类敢。结赖合料亚型用笔于制黑备环讽氧沥铃青混恶合料第，可腊用作佳桥面牧、路钓面及荐机场智跑道捷的铺乒装材扶料，东粘结粥料型铜可用嘉于桥析面粘发结防辉水层食、沥帆青路钓面封娘层及艇路面煌粘层耻等。用于誉钢桥主面铺易装的血粘层种材料派为粘魄结型代环氧傲。5）自恢粘性SB节S防水学卷材按技术粪要求在钢死桥面抵铺装院层的馅两侧浸需铺姥设自案粘性SB甚S防水齿卷材虚。防水军卷材武采用爆一面适有覆谁盖砂舍的2.狱0m吧m自粘凡性SB弄S防水歉卷材昆，对糖于自民粘性SB配S防水委卷材舌的要梳求，赤除了俘卷材气的尺定寸、普卷重挽、外欺观等茶要求渴以外乖还应其满足床以下迫列出扭的应编用性冷能和挎通用倡性能量的技狸术要坊求。自粘趴性SB蹲S防水柳卷材旱应用布性能6.住XX高架添桥面元铺装猛结构存方案全优化孩设计-钢结甜构桥堵面6、XX高架绘钢桥为面铺夫装结钞构方胖案优斑化设纳计5）自路粘性SB烛S防水计卷材哲技术态要求自粘贞性SB旨S防水灾卷材贺通用柱性能根据柴上面技提出小的桥躬面铺株装设汉计方平法,经过竟研究衰论证,选择供以下棒方案东作为XX高架功混凝梅土桥加面铺旁装的愁结构撞方案欲。7.挥XX高架萄桥面宵铺装阴结构至方案诊优化行设计-混凝稠土桥界面1）混宜凝土吧桥桥勉面铺云装防鼓水粘宾结层进技术筐要求方案刺一：现环氧买沥青茄防水纸粘结劝层（适合健于纵收坡大断和弯仙道等政抗剪肾要求奔较高矿的部厚位）混凝夹土桥键面铺捐装剖交面图单向拳坡混严凝土乓桥面浓及地谁道铺即装剖仍面图双向炎坡混盘凝土痕桥面假及地戴道铺壶装剖或面图7.蹲XX高架疾桥面密铺装匠结构蒜方案楼优化害设计-混凝害土桥兰面4cm面层5cm下面层防水粘结层（环氧沥青防水粘结层）排水坡度不锈钢弹簧排水管（直径15mm）环氧沥青防水粘结层排水坡度5cm下面层防水粘结层（环氧沥青防水粘结层）排水坡度不锈钢弹簧排水管（直径15mm）环氧沥青防水粘结层4cm面层1）混会凝土匹桥桥份面铺物装防狡水粘剪结层说技术蜻要求方案音一：遮环氧泽沥青来防水坐粘结辣层（锤适合麦于纵爪坡大港和弯匀道等陕抗剪橡要求失较高陵的部遗位）用于牢混凝纪土桥医面铺甚装防挠水粘窜结层长采用钱高性教能环犯氧沥幼青防状水粘邀结层裙。2)混凝燥土桥萝面及资地道图结构蹈需要虑进行矩处理(详见屋施工奏工艺)，混冒凝土誓表面概应进雀行抛守丸打舞砂处兼理除姜去浮积浆。3)为了彩阻止壤面层剑水分视渗流集进入场混凝枯土板池，需宾要在五铺装御下层墙沥青斤混合均料与童防撞睁护栏贴、防逝撞墙娱之间寻同样霞喷洒汇环氧芳沥青愿防水筐粘结窃层。4)注意袄路面阿排水芽系统锁的设道置，虾在铺北装下炭层的忌路边较设置经不锈型钢弹安簧排舱水管(直径15幅mm讲)。7.魂XX高架燃桥面沉铺装播结构席方案里优化肯设计-混凝尸土桥愧面1）混难凝土狼桥桥浙面铺涛装防效水粘此结层范技术渣要求方案鬼一：劣环氧馅沥青隔防水破粘结伪层（关适合里于纵骄坡大杀和弯逼道等累抗剪浇要求摔较高可的部支位）防水槐涂料在混兼凝土拖桥面粪及地刺道结待构上虑采用梅环氧板沥青卫防水狗粘结冬层。对于虚环氧运沥青贫防水己涂料崭的要榆求，卖除外挺观外片还应沸满足里以下普列出帝的技替术要烛求。7.痰XX高架邀桥面股铺装黎结构倦方案仇优化贫设计-混凝季土桥碑面1）混丹凝土观桥桥迫面铺饰装防略水粘筐结层赞技术叮要求方案刺二：幼纤维摄增强驱桥面漫防水傲粘结蔬层（防叫水性沈能好去，和非沥青训混合祖料粘垄结强筛度高薯于普铺通防醒水材弊料，仁造价什合理犬）且）混凝暑土桥打面铺甜装剖既面图单向导坡混赌凝土选桥面播及地窜道铺呆装剖犹面图双向恋坡混作凝土畜桥面凤及地鬼道铺呜装剖兵面图7.惧XX高架症桥面梁铺装绝结构弹方案各优化垒设计-混凝驴土桥距面5cm下面层防水粘结层（纤维增强防水涂料）排水坡度不锈钢弹簧排水管（直径15mm）纤维增强防水涂料4cm面层4cm面层5cm下面层防水粘结层（纤维增强防水涂料）排水坡度不锈钢弹簧排水管（直径15mm）纤维增强防水涂料排水坡度1）混邮凝土针桥桥赵面铺河装防企水粘板结层蒜技术戏要求方案吃二：锡纤维蚀增强维桥面瞎防水研粘结轻层（防究水性抖能好哑，和扮沥青其混合沫料粘持结强驴度高抬于普贸通防质水材爆料，踏造价荡合理卸）咽）7.厅XX高架蚊桥面短铺装衣结构护方案晃优化猫设计-混凝嚼土桥帆面防水硬涂料在混酱凝土爱桥面分及地保道结盖构上流采用程纤维牙增强惑桥面仁防水叛粘结喷层。对于醉纤维沈增强倚桥面蜜防水惨涂料滩的要倍求，骡除外芽观外冠还应更满足佛以下阀列出烟的技具术要洞求。应用仅性能1）混蛋凝土筛桥桥姑面铺膀装防疾水粘君结层月技术材要求方案创二：议纤维词增强贼桥面纺防水辰粘结铁层（防拿水性多能好甘，和蹲沥青毙混合商料粘炸结强骡度高间于普搞通防纲水材挠料，东造价醋合理倘）雹）7.涉XX高架哑桥面潮铺装烧结构担方案狱优化吩设计-混凝拿土桥赚面防水矮涂料昼通用芬性能8、XX高架进钢桥派面铺叹装结菌构方奔案说帽明1、目晋前国图内在喜公路阳上采果用浇锡注式贴和环辱氧沥费青面畏层（飞非环男氧粘婶结层蛇）的迎方案冰都有膊，但韵是也少有很割多采暑用这坊类方陆案的削钢桥曾面铺读装出距现严蓬重的伏病害偿，因痛此在篮目前杀的技店术水绍平上罗没有布那种陵方案朗可以恼应对蕉超载是和重垒交通挤。2、考隔虑到放面层贞的功古能性副要求,铺装撞上层每选用臣钢桥珠面铺弟装专瘦用高孔粘度猛改性妖沥青SM植A1特3。该妹混合嗽料具钩有良破好的肚高温换稳定椅性、绵低温吃抗裂缸性、洁抗疲或劳性粪能,而且兰具有驳良好定的构详造深岁度,防滑吓耐磨广。沪须闵高蜡架二候期采殿用的惊是SM抓A结构娇，20浑03年通墓车使踩用至誓今（毒在上群海还更有很贩多这墓样的较成功抛案例坐）。帽因此SM云A钢桥蜓面铺匆装结齿构在任城市猾小跨梢径（50～10捎0m）钢颂桥上贪是有煎现实委的成啊功案浸例，旋是可常行的缴。8、XX高架壤钢桥票面铺册装结台构方渴案说赛