1 概述
桥面铺装层直接承受行车荷载、梁体变形及环境因素的作用,其变形和应力特征与主梁及桥面板结构形式密切相关。近10年来,我国加快了大跨径钢桥的建设步伐,黄河上建造的大跨径桥梁越来越多,这些桥梁几乎都采用正交异性钢桥面板和沥青铺装体系作为桥面系。但是,很多正交异性钢桥面板上的沥青铺装层在通车运行一到两年后,出现横向或纵向裂缝。到目前为止,我国正交异性钢桥面铺装设计与施工还未完全取得成功,仍是大跨径钢桥亟待解决的关键技术之一。
2 钢桥面铺装方案技术原理
钢桥面铺装一直是桥梁工程中的一项技术难题,与混凝土桥面铺装相比,其难点正是因为钢桥面板存在对铺装材料不利的恶劣环境造成钢桥面铺装的易损性。
(1)钢桥面板与铺装界面处较为光滑,普通铺装材料无法满足铺装界面的抗滑移要求;
(2)钢板容易产生锈蚀,对铺装材料的防水性能提出极为苛刻的要求;
(3)钢桥在使用过程中,桥面板的应力状态较为复杂,钢桥面板一般较薄,同时钢与普通铺装材料的温度膨胀系数存在一定差异,导致钢桥面铺装界面处会产生比混凝土桥面更大的材料应变;
(4)钢结构由于较强的导热性,在与铺装界面处,在使用情况下容易出现极高温或极低温情况,尤其是钢箱梁结构,其夏季温度可高达70℃以上,对铺装材料的破坏严重。因此钢桥面铺装一方面要解决铺装材料的防水问题,另一方面要处理在钢板界面处高应变,高温及光滑表面情况下,铺装材料的界面稳定问题。围绕上述核心问题的处理,产生了环氧沥青混凝土和ERS这两种不同理念的钢桥面铺装技术。
ERS改造钢板的过程分为两步,第一步在钢板表面涂刷EBCL材料,并在上面撒布碎石,利用EBCL与钢板的强粘结性能,将碎石粘附在钢板表面,形成一个极为粗糙且牢固的表面,提高了整个钢桥面铺装界面的抗剪强度,同时也达到了防水防腐的目的;第二步在EBCL层上铺设20 mm厚的树脂沥青(RA05),树脂沥青具有较高的弹性模量,能适应较大的材料应变,从而起到将钢板刚度进行过渡的作用,同时树脂沥青具有较好的高温适应性和耐疲劳性能,RA05层与EBCL层共同将钢板改造成类似混凝土桥面的铺装材料工作界面。RA05施工完成后,就可以按照传统混凝土桥面的做法采用普通铺装材料,即首先施工一层防水层,之后上层采用改性沥青混凝土SMA。SMA分两层施工,总厚度为40— 50 mm,即ERS总铺装厚度通常为6O一70 mm。为提高SMA层的抗滑移能力,可在RA05层上先撒布一层碎石,并碾压嵌入RA05层。
与环氧沥青混凝土体系不同,EIIS铺装体系是一项完全中国自主知识产权钢桥面铺装技术。
3 总结
国内早期的钢桥面铺装技术通常采用消化引进国外技术的发展模式。环氧沥青混凝土技术源于美国,在国内科研单位进行引进消化并推广使用,经过多年的发展,具有成熟的施工队伍、完善的质量检验、验收标准。但是环氧沥青混凝土方案的可靠性能是建立在可靠的施工保证的前提下,由于环氧沥青混凝土铺装对施工设备和施工组织要求较高,任何一个环节出现问题都有可能出现质量缺陷。采用环氧沥青混凝土成功的例子很多,如果施工过程控制不好,出现问题的案例也存在。总体上,环氧沥青混凝土是目前行业公认的相对较为稳定可靠的钢桥面铺装方案,已经成为国内钢桥面铺装的主流。
树脂沥青组合体系铺装技术是我国技术人员在实践中探索出来的,具有中国自主知识产权的钢桥面铺装技术。从西陵长江大桥开始,经过不断的实践和完善,目前已经逐渐为行业认可,并在越来越多的钢桥中采用,如杭州江东大桥、宁波庆丰桥、青林湾大桥、外滩大桥、湖北宜昌长江大桥、广东猎德大桥等等。相比环氧沥青混凝土技术,这项技术采用边实践边总结的方式进行。ERS技术虽然起步较晚,但是由于概念清晰,施工简便,可靠的性能迅速获得了关注。目前EllS结构体系已经获得国家发明专利。 |