鋼橋面鋪裝的材料、施工及疲勞龜裂的對(duì)策

鋼橋面鋪裝的材料、施工及疲勞龜裂的對(duì)策介紹內(nèi)容１．鋼橋面鋪裝的變遷和現(xiàn)狀２．本州四國(guó)聯(lián)絡(luò)橋的鋪裝３．鋼橋面鋪裝的材料４．鋼橋面鋪裝的施工５．鋼橋面的疲勞龜裂的對(duì)策１．鋼橋面鋪裝的變遷和現(xiàn)狀橋面鋪裝的作用就構(gòu)造而言，即使無(wú)鋪裝亦能承受車輛的荷載。為何鋪裝仍然是必須的？①能夠安全而舒適的行駛②雨天雪天的情況下

可以保護(hù)橋面

可以代替橋梁的道路較少，所以從交通的重要性的角度，高耐久性的鋪裝就必不可少?；鶎樱╨eveling層）面層橋板面鋼橋面鋪裝的破損

由于剛性不足，因輪荷重而引起的局部變形

抑制橋的梁和肋上的裂縫發(fā)生

疲勞破損鋼橋板下面部分由肋而引起的裂縫鋼橋和鋪裝的變遷○1948：西德-鋼橋的開發(fā)

?較輕???鋼橋自重是鋼筋混凝土橋重量的一半以下

?效率???鋼橋面設(shè)計(jì)的一體化

?大跨徑、有助于經(jīng)濟(jì)性?在世界范圍的廣泛采用鋼橋和鋪裝的變遷○早期的鋼橋面鋪裝

?鋼橋面的鋼重125～160kgf/㎡作為目標(biāo)、

從較薄的50mm開始?！鹪缙诘匿摌蛎鏄?gòu)造模式?隨意性的橋梁的配置

主梁、縱梁、橫肋以車輛的輪距作為間隔?把鋼橋的梁視作為平板狀橋面的整體。對(duì)輪荷重引起的局部應(yīng)力和變形的過(guò)小評(píng)價(jià)。用后不久即產(chǎn)生鋪裝破損。構(gòu)造技術(shù)和鋪裝技術(shù)的結(jié)合契機(jī)鋼橋和鋪裝的變遷○鋼橋技術(shù)者

?構(gòu)造模式的改良?有不同的技術(shù)人員的不同的設(shè)計(jì)方法和鋼橋的構(gòu)造○1950年代后期?設(shè)計(jì)法???統(tǒng)一于Pelikan-Esslinger?要求對(duì)變形和應(yīng)力更為精確的考慮

鋼橋和鋪裝的變遷○鋼橋技術(shù)者

?鋼橋面的變形和鋪裝的損傷間的關(guān)系的研究?層的構(gòu)成和厚度、鋪裝材料及施工方法的研究○構(gòu)造技術(shù)和鋪裝技術(shù)的統(tǒng)合

?鋼橋面和鋪裝間的接觸界面的“錯(cuò)離”、“剝離”等的相對(duì)變位的研究○1980年代

鋼橋面鋪裝的設(shè)計(jì)施工基準(zhǔn)

本州四國(guó)聯(lián)絡(luò)橋公團(tuán)鋼橋和鋪裝的變遷○最近

?交通量和交通荷載的增大○已有的鋼橋面疲勞龜裂

鋪裝的破損鋼橋面和鋪裝的設(shè)計(jì)方法的再研究鋼橋板板的厚厚度t≧16125?Ｅp?ｂｂ3ｔ：：必須的的鋼橋橋板的的厚度度(cm)ｐ：根據(jù)輪輪荷載載（沖擊系系數(shù)考考慮0.4)的等分分布荷荷重(kgf/cm2)Ｅ：鋼橋板板の楊式模模量ｂ：鋼橋板板的跨徑徑bbb’敞開肋肋U型肋b＝b’的情況況較多多鋼橋板板的厚厚度：標(biāo)準(zhǔn)12mm縱肋的的種類類和配配置的的間隔隔斷面形狀高(mm)適用跨徑(m)適

用1封閉縱肋（U型肋240～2602.2～2.65

2敞開縱肋

平型鋼肋130～160－人行道等使用

3平型鋼肋180～2501.30～2.15

4不等邊不等厚山型肋

200～2501.3～2.0

5Ｔ型肋較少使用２．本州四四國(guó)聯(lián)聯(lián)絡(luò)橋橋的鋪鋪裝本州四四國(guó)聯(lián)聯(lián)絡(luò)橋橋的鋪鋪裝○本州四四國(guó)聯(lián)聯(lián)絡(luò)橋橋的鋪鋪裝(1979～1999)?世界最最大的的吊橋橋、明石海海峽大大橋10萬(wàn)㎡?18年之間、總計(jì)47萬(wàn)㎡的鋼橋橋面鋪鋪裝○之后在在其他他項(xiàng)目目中的的運(yùn)用用?關(guān)西國(guó)國(guó)際機(jī)機(jī)場(chǎng)的的海上上聯(lián)絡(luò)絡(luò)橋(1994.9使用)?東京灣灣橫斷斷道路路(1997.12使用)關(guān)于本本州四四國(guó)聯(lián)聯(lián)絡(luò)橋橋鋪裝裝的調(diào)調(diào)查研研究１．課題題①橋軸方方向的的縱裂裂縫對(duì)對(duì)策因交通通荷載載引起起的鋼鋼橋面面的局局部變變形②車轍抵抵抗性性的確確保２．研究?jī)?nèi)容①把具有有可能能性的的材料料作為為對(duì)象象，對(duì)對(duì)鋪裝裝用瀝瀝青進(jìn)行了了廣泛泛而大大量的的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)②鋼橋面面構(gòu)造造及局局部變變形的的研究究?縱肋形形狀和和間隔隔、橫橫肋間間隔③鋪裝的的試驗(yàn)驗(yàn)施工工關(guān)于本本州四四國(guó)聯(lián)聯(lián)絡(luò)橋橋鋪裝裝的調(diào)調(diào)查研研究１．成果1)鋪裝構(gòu)構(gòu)成30～35mm35～40mm鋼橋面粘結(jié)層（溶劑型粘結(jié)劑：CATICOATＳ）（注：粘結(jié)層非比例厚度僅為示意）澆注式瀝青鋪裝（TLA：StAs＝75：25or70：30）改性瀝青混合料（鋼橋面用改性瀝青）關(guān)于本本州四四國(guó)聯(lián)聯(lián)絡(luò)橋橋鋪裝裝的調(diào)調(diào)查研研究2)鋼橋面面的設(shè)設(shè)計(jì)條條件①縱梁(主梁)側(cè)面和和縱肋肋的曲曲率半半徑→20m以上②縱肋之之間的的撓曲曲→0.4mm以下鋼橋面面的噴噴砂打打毛處處理?噴砂打打毛處處理的的理由由①鋼橋面面和鋪鋪裝間間的粘粘結(jié)②鼓包預(yù)預(yù)防?真空噴砂打打毛的開發(fā)發(fā)不產(chǎn)生生粉塵塵的除除銹方方法的的必要要性鋼橋面面的鐵鐵銹健全的的富鋅鋅漆集中的的點(diǎn)狀狀銹鋼橋面面的鐵鐵銹黏附銹銹白銹（（含有有紅銹銹）鼓包包水1摩爾（（mol）(液體)18ml氣化水1摩爾（（mol）(氣體)22.4L約增加加1,200倍使鋪裝裝凸起起的鼓鼓包Ｈ２Ｏ真空空除除銹銹ブラススト後後ブラススト前前鋼橋面面和鋪鋪裝的的粘結(jié)結(jié)鋼橋面面鋪裝裝：鋼板和和鋪裝裝的粘粘結(jié)→耐久性性非常常重要要溶劑系系瀝青青?橡膠系系粘結(jié)結(jié)劑（CATICOAT）的開發(fā)發(fā)粘結(jié)層層施工工：使溶劑劑揮發(fā)發(fā)需充充分的的養(yǎng)生生→殘留溶溶劑導(dǎo)導(dǎo)致鼓鼓包現(xiàn)現(xiàn)象發(fā)發(fā)生凸起物物周圍圍，注意不不能停停留需充分分注意意不要要涂厚厚吊起起的部部分→希望突突出部部分的的高度度低于于5mm切斷后后為防防止生生銹、需涂富富鋅漆漆未處理理部分分的鐵鐵銹產(chǎn)產(chǎn)生?表面處處理鋼橋面銹的量表面處理方法10%以上

1級(jí)噴砂10%未滿～3%以上

銹較深的情況1級(jí)噴砂

銹較淺的情況2-3級(jí)噴砂3%未滿

4級(jí)噴砂表面處處理的的方法法和目目標(biāo)鋼橋面面的制制造?架設(shè)—鋪裝：２～４４年→因暴露露于海海上，，故防防銹非非常重重要無(wú)機(jī)富富鋅漆漆的涂涂刷鋪裝前前進(jìn)行行除銹銹，如如不充充分易易產(chǎn)生生細(xì)小小的氣氣泡、、結(jié)露露等，，這些些濕氣氣會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致鼓鼓包的的發(fā)生生。用一級(jí)級(jí)除銹銹去除除縱裂縫縫的抑抑制方方法①一般的的對(duì)策策①設(shè)置主主梁時(shí)時(shí)，把把輪荷重重集中中通行行的位位置和和主梁梁側(cè)面面上端端位置錯(cuò)錯(cuò)開。。②縱肋的的間隔隔稍小小一些些。③主梁和和鄰接接的縱縱肋之之間的的間隔隔·應(yīng)小于于鋼橋面面其他他一般般的地地方間間隔（（橫肋肋）。。·因鋼板板作用用使曲曲率減減少?！v肋的的側(cè)面面上端端的位位置和主梁梁的側(cè)側(cè)面上上端的的間距距為150～250mm，但一一般多多為200mm。（２））橫肋配配置的的間隔隔（縱縱肋的的間距距）抑制裂裂縫的的縱肋肋的剛剛性和和橫肋肋間隔隔不使裂裂縫產(chǎn)產(chǎn)生②防止裂裂縫的的接縫縫對(duì)策策基于構(gòu)構(gòu)造的的因素素，在在易發(fā)發(fā)生裂縫的的地方設(shè)置置接縫縫?車輛行行駛位位置和和局部部變形形的發(fā)發(fā)生位位置-613μ-501μ315μ603μ鋪裝面上的撓曲變形主梁側(cè)面上端車輪位置車輪位置瀝青鋪裝鋼橋板縱肋鋪裝面面上較較大撓撓曲變變形的的發(fā)生生?防裂縫縫的接接縫603μ6mm上層下層鋼橋板板接縫位位置無(wú)接縫有接縫主梁側(cè)面上端258μ由于接接縫的的設(shè)置置，變形可可減至至1/2以下603μ裂縫預(yù)預(yù)防接接縫本四以以外的的鋼橋橋面鋪鋪裝的的設(shè)計(jì)計(jì)案例例設(shè)計(jì)案案例①：國(guó)土交交通省省關(guān)東東地方方整備備局東京都都40mm40mm鋼橋面粘結(jié)層（溶劑型粘結(jié)劑：CATICOAT）注：粘結(jié)層非比例厚度僅為示意澆注式瀝青混合料（TLA：StAs＝75：25or70：30）密級(jí)配瀝青混合料（鋼橋面用改性瀝青：SHINOPHALTM）連接層層（含橡橡膠的的乳化化瀝青青）鋼橋橋面面粘結(jié)層層注：粘粘結(jié)層層非比比例厚厚度僅僅為示示意（溶劑劑型粘粘結(jié)劑劑：CATICOAT）40mm40mm密級(jí)配瀝青混合料（鋼橋面用改性瀝青：SHINOPHALTM）密級(jí)配瀝青混合料（鋼橋面用改性瀝青：SHINOPHALTM）連接層（含橡膠的乳化瀝青）

注：粘結(jié)層和防水層非比例厚度僅為示意設(shè)計(jì)案案例②：國(guó)土交交通省省關(guān)東東地方方整備備局東京都都重交通通道路路防水水層層注：防防水層層非比比例厚厚度僅僅為示示意（防水卷卷材：RUBBERSOIDⅡ（粘貼型型瀝青青：GUMPHALTＢ）40mm40mm鋼橋面

粘結(jié)層（注：粘結(jié)層非比例厚度僅為示意）（溶劑型粘結(jié)劑：CATICOAT）澆注式瀝青混合料（TLA：StAs＝75：25or70：30）排水瀝青混合料（排水鋪裝用改性瀝青）連接層層（含橡橡膠的的乳化化瀝青青）設(shè)計(jì)案案例③：國(guó)土交交通省省關(guān)東東地方方整備備局東京都都排水性性鋪裝裝設(shè)計(jì)例例④：：首都都高速速道路路鋼床床版版接著層層40mm40mm鋼床版

粘結(jié)層（溶劑型粘結(jié)劑：CATICOAT）

注：粘結(jié)層非比例厚度僅為示意

澆注式瀝青混合料（TLA：StAs＝75：25or70：30）鋼橋面用排水瀝青混合料（鋼橋面用排水性鋪裝改性瀝青：TOUGHPHALT?M）連接層層（含橡橡膠的的乳化化瀝青青）鋪裝下層的混合料密級(jí)配瀝青混合料澆注式瀝青混合料瀝青改性Ⅱ型

高彈性瀝青

SHINOPHALTM硬質(zhì)瀝青瀝青含量５～７%７～１０%混合溫度１８０℃左右瀝青（工廠）２００℃左右瀝青（工廠）施工溫度１７０℃２４０℃加溫車內(nèi)４０分鐘以上攪拌加溫后升溫施工機(jī)械瀝青攤鋪機(jī)碾壓車專用攤鋪機(jī)防水層的設(shè)置必要不要鋪裝下下層使使用的的混合合料的的比較較鋪裝下層的混合料密級(jí)配瀝青混合料澆注式瀝青混合料瀝青改性Ⅱ型

高彈性瀝青SHINOPHALTM硬質(zhì)瀝青變形追從性

×○○抗車轍○○△（預(yù)裹碎石的壓入性能提高）防水性

×○防水層的設(shè)置

必要不必要業(yè)績(jī)△○鋪裝下層層使用的的混合料料的比較較３．鋼橋面鋪鋪裝的材材料鋼橋面鋪鋪裝用澆澆注式瀝瀝青特立尼達(dá)達(dá)瀝青澆注式瀝瀝青運(yùn)輸輸車?澆注式瀝瀝青鋪裝裝的性狀狀石油瀝青20～40特利尼達(dá)瀝青針入度(25℃)

1/10mm大于20，小于401～4軟化點(diǎn)℃55.0～65.093～98延伸度(25℃)

cm50以上－蒸發(fā)質(zhì)量變化率

%0.3以下－toluene（甲苯）可溶分%99.0以上52.5～55.5引火點(diǎn)℃260以上240以上密度(15℃)

g/cm31.00以上1.38～1.42?澆注式瀝瀝青用硬質(zhì)瀝瀝青的の性狀篩孔粒徑范圍（級(jí)配）篩孔通過(guò)率

%19.0mm10013.2mm95～1004.75mm65～852.36mm45～62600μm35～50300μm28～42150μm25～3475μm20～27瀝青量%7～10澆注式瀝瀝青混合合料的級(jí)級(jí)配項(xiàng)目

基準(zhǔn)值流動(dòng)性試驗(yàn)劉埃爾流動(dòng)性(240℃)

(秒)20以下貫入量貫入量(40℃,52.5kgf/5cm3,30分)

(mm)1～4輪轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度(60℃)

(次/mm)350以上彎曲試驗(yàn)破斷變形(-10℃,50mm/min)8.0×10-3以上澆注式瀝瀝青混合合料的基基準(zhǔn)值鋼橋面鋪鋪裝用改性瀝青青瀝青網(wǎng)狀狀型瀝青中ＳＢＳ分散改性瀝青青Ⅱ型相轉(zhuǎn)換SBS網(wǎng)狀型ＳＢＳ中中瀝青分散散SHINOPHALTMＳＢＳ相瀝青相ＳＢＳ相瀝青相SHINOPHALTM的微觀構(gòu)構(gòu)造（連續(xù)相型型）改性瀝青Ⅱ型鋼橋面鋪裝用改性瀝青針入度

1/10mm40以上40以上軟化點(diǎn)℃56.0以上70.0以上延伸度

cm30以上50以上弗拉斯脆化點(diǎn)℃－-12以上粗石料的剝離面積率

%－5以下粘韌性（25℃）N﹒m（toughness)8.0以上16.0以上韌性（25℃）N﹒m（tenacity)4.0以上—?鋼橋面鋪鋪裝用改改性瀝青青的性狀狀瀝青網(wǎng)狀狀型改性瀝青青Ⅱ型SBS網(wǎng)網(wǎng)狀型SHINOPHALTMSHINOPHALTM的微觀構(gòu)構(gòu)造（連續(xù)相型型）瀝青的變變形追從從性：彎曲試驗(yàn)驗(yàn)一般改性瀝青青試驗(yàn)溫度度－２０℃℃鋼橋面用用改性瀝青青（SHINOPHALTM）試驗(yàn)溫度度－２０℃℃荷載速度度１００mm/分荷載速度度１００mm/分鋼橋面鋪鋪裝用改改性瀝青青的低溫性性狀鋼橋面鋪鋪裝用改改性瀝青青，低溫時(shí)也也比較難難以發(fā)生生脆化，，能比較大大的順從從彎曲變變形?？管囖H性性的評(píng)價(jià)價(jià)試驗(yàn)wheeltrackingtestTemp:60selsiusSpecimen:30*30*5cmSpeed:42pass/minAppliedload:686N抗車轍性性彎曲試驗(yàn)驗(yàn)－彎曲變形形抗疲勞性性的評(píng)價(jià)價(jià)試驗(yàn)疲勞破壞壞抵抗性性破壞次數(shù)數(shù)（400μμm）基質(zhì)瀝青青１萬(wàn)回改性Ⅱ型２萬(wàn)回鋼橋面用用２８０萬(wàn)萬(wàn)回疲勞破壞壞抵抗性性４．鋼橋面鋪鋪裝的施施工?鋼橋面鋪鋪裝的施施工（１）表面處理理①腐蝕狀況況調(diào)查②表面處理理（噴砂打毛毛）方法的選選擇和實(shí)實(shí)施③防銹的確確認(rèn)（２）排水處理理（３）粘結(jié)層的的施工（４）下層的鋪鋪設(shè)（５）上層的鋪鋪設(shè)端部的鋪鋪裝構(gòu)成成固體接縫縫材料（（高彈性）CELLOSEALＳＳTAPEⅠ型粘結(jié)層：：CATICOATＳ路緣石密級(jí)配混混合料澆注式瀝瀝青混合合料鋼橋面面粘結(jié)劑：SEROPRIMER注入型接接縫材：CELLOSEAL①下層為澆澆注式瀝瀝青的場(chǎng)場(chǎng)合粘結(jié)層的的涂布澆注式瀝瀝青的鋪鋪裝COOKER車混合溫度度：220℃℃表層施工工端部的鋪鋪裝構(gòu)成成粘結(jié)層：：CATICOATＳ路緣石密級(jí)配混混合料鋼橋面面粘結(jié)劑：：SEROPRIMER固體接縫縫材（低低彈性））CELLOSEALＳＳTAPEⅡ型②下層為密密級(jí)配瀝瀝青混合合料的場(chǎng)場(chǎng)合密級(jí)配混混合料粘結(jié)用瀝瀝青：GUMPHALTＢ卷材防水水材：RUBBERSOIDⅡ端部處理SILVERMESH＋GUMPHALTB防水層施工工（卷材系）５．鋼橋面的疲疲勞龜裂對(duì)對(duì)策鋼橋面的疲疲勞龜裂對(duì)對(duì)策的動(dòng)向向鋼橋面的疲疲勞損傷橋面的疲勞勞龜裂對(duì)策策的工藝ＳＦＲＣ（（鋼釬維補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)混凝土）鋼橋面主要要疲勞龜裂裂發(fā)生部位位?鋼橋面的疲疲勞損傷縱肋和鋼板的焊接部縱肋之間的連接焊接部垂直補(bǔ)強(qiáng)材料和鋼板的焊接部縱肋和橫肋的交叉焊接部分?鋼板和U型肋之間的的焊接部分分的疲勞損損傷焊接緣突部部分延伸的的龜裂延伸至鋼板板的龜裂鋼板U型肋?疲勞損傷的的發(fā)生和使使用年數(shù)的的關(guān)系①累計(jì)車輛數(shù)數(shù)：2.5×107臺(tái)②累計(jì)車輛數(shù)數(shù)：1.5×107臺(tái)●損傷報(bào)告（延伸至鋼板板的龜裂）●損傷報(bào)告（焊接緣突突部分延伸伸的龜裂））●損傷報(bào)告（（鋼板和縱肋肋焊接部以外）■無(wú)損傷報(bào)告■對(duì)梁內(nèi)未實(shí)實(shí)施調(diào)查?橋面疲勞龜龜裂的對(duì)策策工藝Ｕリブ剛性：低い鋼床版舗裝[下層為澆注注式瀝青的的情況]剛性：弱鋼橋面發(fā)生生應(yīng)力：大疲勞耐耐久性性：低鋼床版舗裝上面対策Ｕリブ剛性：高い[對(duì)策工藝