1、钢桥面铺装国内外研究现状谢甲闰（1.江西省公路机械工程局，江西 南昌 330013）摘要：文章分析了国内外钢桥面铺装的研究现状，分析了钢桥面铺装的技术和工艺。关键词：钢桥；桥面铺装；粘结层AbstractThis paper analysize the status of the research of steel bridge deck pavement at home and abroad.Key Words: steel bridge, bridge deck pavement, asphalt mixture, asphalt concrete由于我国综合经济实力的快速增长和各地区经济
2、大开发战略的实施，使得高速公路为代表的基础设施建设也得到了迅猛的发展。作为公路建设的一部分，正交异性钢桥面板体系由于其独特的优势而成为钢箱梁桥建设中常采用的桥面板体系，并且得到了越来越多的应用，目前我国已建成并投入使用的大跨径正交异性钢箱梁桥有 10 多座，如厦门海沧大桥、江阴长江大桥、重庆鹅公岩长江大桥、宜昌长江大桥、军山长江大桥、佛山平胜、昌平南环正交异性钢桥面板形式。然而，正交异性钢桥面板的桥面铺装问题，国内并没有得到充分解决，钢桥面铺装过早出现高温车辙、横向推移、开裂等病害，这些病害与钢桥面铺装不利的使用条件及我国的交通状况有直接的关系，同时也体现在防水粘结体系不够完善，表现为铺装压实
3、度不够导致铺装层防水性较薄弱。我国从八十年代开始修建正交异性钢桥面板桥梁，对钢桥面铺装技术的研究也始于这一时期。研究最早始于广东省肇庆市四会县马房镇的北江大桥。而我国对钢桥面铺装较系统的研究工作开始于广东虎门大桥，在对该桥桥面铺装课题研究中，在广泛调查世界上各种铺装类型资料的基础上，针对铺装层的变形稳定性、疲劳耐久性、高粘结性、不透水性和良好行驶性能等技术问题进行了系统研究。在参照德国和日本有关钢桥面铺装材料和混合料技术规范的基础上，结合我国气候和交通荷载特点，较大程度地提高了材料性能和部分技术指标。对原材料的技术指标作了提高，采用了 SMA 方案对广东虎门大桥进行了铺装。由于当时我国对 SM
4、A 本身认识不足，对桥面铺装的温度、荷载使用条件把握不充分，加之施工前临时改变实施方案及施工工艺控制不到位，铺装1997 年 5 月通车后半年即产生了车辙及横向推移病害。一年以后（1998 年 10月）恢复最初设计的两层式方案（铣刨 1.7cm，加铺 3cm，恢复总厚度 7cm 结构） ，此后进行过裂缝封水、局部挖补，直至 2003 年 11 月进行重新翻修。通过对广东虎门大桥病害原因的分析和总结，在随后的研究过程中进行了桥面铺装受力分析与现场测试，改性沥青性能的提高及 SMA 混合料热稳性的提高，取消反应性树脂防水层采用改性沥青防水粘结层，对钢板进行现场打砂及喷涂防腐涂层。其间实施的主要工程
5、有：汕头宕石大桥、厦门海沧大桥、武汉白沙洲长江大桥、重庆鹅公岩长江大桥、武汉军山长江大桥、宜昌长江大桥等。从目前上述桥梁桥面铺装的使用状况明显可以看到，凡重车和超载车比较多的桥梁（厦门海沧、武汉白沙洲、武汉军山）均产生了脱层推移病害。超载车比例相对较小即使交通量很大（鹅公岩大桥，2003 年 8 月统计昼夜交通量已达 7 万辆） ，也没有产生早期脱层病害。宕石大桥和海沧大桥的 SMA 铺装的施工标志着我国改性沥青 SMA 钢桥面铺装技术系统的进一步完善。在随后的上海卢浦大桥钢桥面的研究中主要进行了粘结层的研究，主要针对桥面铺装所产生的脱层推移病害进行。采用环氧树脂撒砂，固化后形成剪力键和粗糙面
6、，并采用橡胶沥青砂胶缓冲层的防水粘结体系，提高了铺装层抗剪切推移能力。在山东胜利黄河大桥和天津子牙河大桥的铺装工程中，采用了浇注式沥青混凝土作为铺装下层的方案，已于 2003 年 7 月和 2004 年 4 月实施，目前使用情况良好，但还需要行车荷载和时间的考验。此后浇注式+SMA 的桥面铺装技术在 2006 年的长沙三汊矶大桥、山东平阴黄河大桥、无锡的部分钢桥施工中得以推广应用。除了改性沥青 SMA、浇注式沥青混凝土铺装体系外，由于国家经济的发展，交通量的不断增长和轴载的明显增大，以及高等级公路交通车辆的渠化作用，沥青混凝土路面面临着新的严峻考验，科技人员致力与开发高强沥青混凝土材料，上个世
7、纪 90 年代前，我国在高强沥青混凝土材料的领域中尚是空白。一方面与环氧沥青配制、生产以及施工比较复杂，价格比较昂贵有关；另一方面也与过去国内市政建设投资不足、步伐不快有关。但随着经济的发展和许多重大交通基础设施的兴建，研究与开发高性能的道路铺面材料已日益显得重要和迫切。1992 年，上海市政工程管理处和同济大学吕伟民老师等人联合对环氧沥青混凝土材料进行了研究。1994 年，在上海龙吴路石龙路口进行了试验路的铺筑。2000 年 9 月，我国的南京长江二桥开始使用环氧沥青混合料进行桥面铺装，通车至今，路面仅产生少量裂缝。这一应用开辟了在我国应用之先河，也为在其它桥梁上应用环氧沥青混凝土奠定了基础
8、。2004 年 8 月，润扬大桥钢桥面采用环氧沥青混凝土铺装。南京长江二桥和润扬大桥的桥面铺装代表了我国已开始正式进入高强沥青混凝土的研究应用这一领域。从那时起，许多钢桥采用了环氧沥青混凝土铺装方案，例如桃夭门、南京三桥已经建成，2006 年广东佛山平胜大桥、北京昌平南环大桥均采用环氧铺装方案，未来的苏通大桥、西堠门大桥也考虑了环氧沥青混凝土钢桥面铺装方案。但是，这些已建大桥均直接采用了美国的材料、设计与施工技术，而真正采用我国的材料和技术还急需进一步的开发与研究。在国外，钢桥面铺装技术的研究较早，技术也较成熟，归纳起来大致有以下几种类型：日本的钢桥面铺装多采用浇注式沥青混凝土兼担防水功能，且
9、都不单独设防水层，在铺装层与钢板间一般采用溶剂型沥青橡胶（20.10.2L/）等起粘结作用；而在一些使用改性沥青密级配混凝土作为铺装下层时，一般采用改性沥青卷材作为防水层。但卷材在施工过程中容易残留空气，形成气泡，并且边角部位很难贴实。所以，在日本，改性沥青卷材作为钢桥面的铺装防水层并未得到广泛应用。而在德国的钢桥面铺装中，防水粘结层受到很大程度的重视，防水体系也相当完善。防水层主要有如下三种形式：在经打砂的钢板上涂布两层环氧树脂，第一层与钢板的粘结力2.0MPa，第二层与第一层的粘结力 1.5MPa ，环氧总用量为 300500g/,其上撒一层小碎石，碎石之上再依次铺装缓冲层（厚4）和浇注式
10、沥青混凝土（厚度共 78） ；在经打砂的钢板上直接涂布0.125um 厚的溶剂型沥青粘结剂，用量为 200300g/ ，要求与钢板的粘结力0.5 MPa。再铺装沥青密封层（缓冲层）和两层浇注式沥青混凝土，其中，沥青密封层的厚度为 34，用量为 4.5/，浇注式沥青混凝土的厚度为23.5； 用防水沥青油毡代替第二层环氧树脂，其他同,其上铺装浇注式沥青混凝土（厚度共 78） 。在美国的钢桥面铺装中，粘结层主要形式为撒布环氧沥青胶结料，这种胶结料的防水粘结效果显著，但施工条件控制非常严格，粘结层的综合性能对施工工艺又有着非常强的依赖性。这种技术在我国的南京长江二桥的钢桥面铺装中得以实施。世界各国的钢
11、桥面铺装基本上均采用沥青混凝土体系，它具有良好的行驶性能，重量轻，适合于发展大跨径桥梁。从选用的材料和施工方法角度出发，目前国外桥面铺装方案主要有以下四大类：以德国、日本为代表的浇注式沥青混凝土（Gussasphalt）方案；以英国为代表的沥青玛蹄脂混凝土（Mastic asphalt）方案（实际上也是浇注式沥青混凝土，只是铺装厚度和工艺与日本、德国等有所不同） ；日本等国家少量使用的改性沥青 SMA 方案（Stone Mastic Asphalt ） ；以美国为代表的环氧树脂沥青（Epoxy asphalt）混凝土方案。浇注式沥青混凝土铺装层和沥青玛蹄脂混凝土铺装层的主要优点是：空隙率接近零
12、，具有优良的防水、抗老化性能，抗裂性能强，对钢板的随从性、与钢板间的粘结性能好于一般沥青混凝土。其主要缺点是：高温稳定性差，易形成车辙。施工需要一系列专用设备，施工期长。在热带和亚热带夏季气温高且持续时间长的地区，需要进一步改进后才能使用。而环氧沥青沥青混凝土铺装层具有比普通沥青混凝土优异得多的物理、力学性能，主要优点是，强度高变形小，具有优良的荷载抵抗能力，马歇尔稳定度可以超过 45000N，而普通沥青混凝土的稳定度仅 600012000N ，相差达45 倍。虽然马歇尔稳定度并不是标准的力学指标，但反映出环氧沥青混凝土的高强性能是毫无疑问的。环氧沥青沥青混凝土铺装层具有优良的耐疲劳特性，几乎是普通沥青混凝土疲劳寿命的 1030 倍。目前发现的主要缺点是：缺乏比较长时间的应用验证，早期强度偏低，施工工艺相对复杂，工程养护周期较长，造价昂贵。参考文献1 季节，等.桥面铺装病害调查及成因分析J. 北京建筑工程学院学报， 2000(3):33 一 392 涂常卫，等.混凝土桥面铺装病害与设计和施工的关系浅析 J.公路，1999(2):172213 JTJ014 一 97，公路沥青路面设计规范 S.4 李艳丽.加强桥面铺装设计提高桥梁使用寿命J. 河南科技， 2006(上):40 一 41
