上海城市高架快速路橋梁橋面鋪裝技術詳解含方案比選

XX高架快速路橋梁面鋪裝技術XX高架效果圖

摘要橋面鋪裝是橋梁建設的關鍵技術之一,一直受到國內(nèi)外學術界與工程界的高度重視和關注。鋼箱梁橋和混凝土梁橋的結構特點和材料特性,決定了其橋面鋪裝技術要遠比一般的道路鋪裝復雜。該文通過深入細致的研究分析,提出了高架橋面鋪裝的設計方法,并運用該方法對XX高架鋼橋面鋪裝方案進行優(yōu)化設計。關健詞橋面鋪裝改性瀝青混凝土SMA

橋面防水耐久性上海0、摘要與關鍵詞橋面鋪裝技術一直是國內(nèi)外研究的重點,由于其結構特點、受力特性、使用條件和施工工藝的特殊性,因此,對其強度、抗疲勞性能、抗車轍性能、抗剪切性能等均有更高的要求。在虹橋綜合交通樞紐的道路交通中,高架銜接線和高架循環(huán)圈是連接各種交通的主要通行方式,高架橋梁總面積約43.27萬平方米時,預測交通量約20萬pcu/d。另外出于多種交通方式銜接的需要,其中雙向長800米寬36米的高架車道邊反復?？孔饔么螖?shù)頻繁,因此橋面承受著大量的交通荷載,對橋面鋪裝材料的要求較高。1、問題的提出現(xiàn)代意義上的鋼結構橋梁均采用正交異性橋面板結構,即在橋面板的底面用縱肋和橫肋輔助補強,從而形成加勁梁、橫肋、縱肋的組合體協(xié)同受力,以充分發(fā)揮各部分的功能和作用。正交異性鋼橋面鋪裝不同于一般的公路、機場道面鋪裝,也有別于一般的混凝土橋鋪裝,它直接鋪設在正交異性鋼橋面板上,由于正交異性鋼橋面板柔度大,在車輛荷載、溫度變化、風載、地震等因素的共同作用下,其受力和變形特點遠比一般的鋪裝結構復雜,尤其在重型車輛荷載作用下,鋼橋面板局部變形較大,位于各縱向加勁肋、橫向加勁肋與橋面板的焊接處出現(xiàn)明顯的應力集中,導致鋪裝層的受力狀態(tài)更加復雜和不利。因此,有必要對其進行深入細致的研究分析。我們也比較了鋼結構和混凝土結構橋面鋪裝的異同。2、橋面鋪裝的特點廣泛應用的橋面鋪裝的類型澆注式瀝青混凝土(Gussasphalt)瀝青瑪蹄脂混凝土(Masticasphalt)改性瀝青SMA(StoneMasticasphalt)環(huán)氧樹脂瀝青混凝土(Epoxyasphalt)3、橋面鋪裝的類型澆筑式瀝青混凝土屬于懸浮密實型結構.其特點：是在較高施工溫度220℃一250℃下具有較好的流動性和施工和易性。由于瀝青混合料具有一定的流動性,只需要用攤鋪整平機即可完成施工不需碾壓,并能達到規(guī)定的密實度和平整度。混合料本身具有細集料含量高、礦粉含量高、瀝青含量高等特點,較多的瀝青及礦粉含量使骨料處于懸浮狀態(tài)主要優(yōu)點是空隙率非常小,而且內(nèi)部空隙不連續(xù),因而成型的瀝青混凝土基本不透水、耐凍融、耐油、抗老化。同時,瀝青混凝土變形能力強,整體性優(yōu)良,具有優(yōu)良的抗低溫開裂與抗疲勞開裂性能3、橋面鋪裝的類型3.1澆注式瀝青混凝土(Gussasphalt)對鋼板還具有優(yōu)良的追從性、與鋼板間的粘結性能也優(yōu)于一般瀝青混凝土易性。主要缺點：瀝青含量多,造成混合料的高溫穩(wěn)定性差,易產(chǎn)生車轍。應用廣泛，代表性應用：德國的奧博卡斯勒橋、英國的漢博爾橋、法國的諾曼底大橋、瑞典的霍加庫斯藤大橋、丹麥的大貝爾特東橋、日本的明石海峽大橋和多多羅大橋等。3、橋面鋪裝的類型3.1澆注式瀝青混凝土

(Gussasphalt)碾壓式瀝青瑪蹄脂混凝土也是在高溫狀態(tài)下（約200℃一240℃）進行拌和與攤鋪的一種特殊瀝青混合料,與澆筑式瀝青混凝土類似。最大的不同是采用該材料進行橋面鋪裝時,一般不設上下層,而是直接一次性攤鋪,并在表面撒上預拌瀝青碎石以增強表面抗滑性能。碾壓式瀝青瑪蹄脂混凝土鋪裝的特點是瀝青含量較多、厚度較薄,一般在30一50mm之間。這種材料在歐洲的鋼橋面鋪裝中使用較多,效果也不錯。但歐洲國家的環(huán)境條件并不惡劣,其鋪裝材料更注重的是防水和耐磨耗性能,而其高溫穩(wěn)定性則主要由高比例的特立尼達湖瀝青（占結合料總重的60%一70%）來保證。顯然對于氣溫高的熱帶、亞熱帶地區(qū),這種鋪裝方式并不太適合。3、橋面鋪裝的類型3.2瀝青瑪蹄脂混凝土(Masticasphalt)改性瀝青混凝土混合料是由瀝青結合料與少量的纖維穩(wěn)定劑、細集料,以及較多的填料礦粉組成的瀝青瑪蹄脂填充于間斷級配的粗集料骨架間隙而組成一體的瀝青混合料,簡稱為SMA。組成特點為“三多一少”,即粗集料多、礦粉多、瀝青用量多、細集料少。在這種混合料中,粗集料之間形成緊密嵌擠的骨架結構,而瀝青砂膠則充分充填于集料骨架的空隙中。3、橋面鋪裝的類型3.3改性瀝青SMA混凝土(StoneMasticasphalt)改性瀝青混凝土用作鋼橋面鋪裝主要有兩種情況,一種是用作橋面鋪裝的上面層,一種是同時用作橋面鋪裝的上面層和下面層。SMA的抗高溫車轍變形性能、低溫抗裂性能、抗疲勞性能和表面性能都比普通密級配瀝青混凝土好得多,空隙率也小,對表面層采用改性瀝青結構,應該是沒有問題的。鋼橋面鋪裝的鋪裝下層對混合料的不透水性要求很高,而且必須與橋面板完全結合,以達到真正與橋面板協(xié)同變形。這就要求鋪裝下層的最大粒徑不能太大。其次應調整的級配,在以上的部分適當向密級配瀝青混凝土方向靠攏,減少粗集料用量,使其與鋼板有良好的接觸。此外,鋼橋面鋪裝質量的保證除了精心設計外,還必須嚴格控制施工環(huán)節(jié),精心組織施工。3、橋面鋪裝的類型3.3改性瀝青SMA混凝土(StoneMasticasphalt)環(huán)氧瀝青混凝土,(Epoxyasphalt)，是通過在瀝青中添加熱固性環(huán)氧樹脂和固化劑,經(jīng)固化反應而形成的一種強度高、韌性好的瀝青混凝土。將這種材料用作鋼橋面鋪裝的國家主要有美國、日本、加拿大、荷蘭和澳大利亞,其中美國應用最為廣泛。美國和日本還編寫了專門的環(huán)氧瀝青橋面鋪裝規(guī)范。近年來我國也開始采用環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層,研究成果首次在南京長江第二大橋施工中得以成功應用。3、橋面鋪裝的類型3.4環(huán)氧瀝青混凝土(Epoxyasphalt)總的來說,環(huán)氧瀝青混凝土在我國應用得還比較少,但其優(yōu)越的性能為我國大跨徑鋼橋面鋪裝提供了新的選擇,有著廣闊的應用前景。環(huán)氧瀝青混凝土的施工要求十分嚴格,對層間粘結性能的要求也非常高。目前,由于施工單位配套設施上的差異以及操作人員素質參差不齊等因素,在環(huán)氧瀝青混凝土施工工藝方面還存在著很多誤區(qū),直接影響施工質量,進而影響到鋪裝層的使用壽命,因此還應對其進行深人的研究。3、橋面鋪裝的類型3.4環(huán)氧瀝青混凝土(Epoxyasphalt)由于橋面鋪裝處于道路工程與橋梁工程的交叉地帶,因而常常被兩個領域的研究設計所忽略,從目前現(xiàn)行設計規(guī)范來看,尤其尚無專門的鋼橋面鋪裝設計規(guī)范。4、橋面鋪裝設計方法4.1缺少系統(tǒng)化、理論化的規(guī)范和標準

目前,行業(yè)內(nèi)對橋面鋪裝的認識還存在著很多誤區(qū)。橋面鋪裝設計僅僅將鋪裝結構作為橋梁的附屬設施而設置,目的是為了保護橋梁結構免受交通荷載的直接沖擊,延長橋梁結構的使用壽命。一般的橋梁結構設計壽命為100a,而橋面鋪裝的使用壽命卻只有十幾年甚至幾年。在這里必須明確的是,用于橋面鋪裝的材料各方面性能均遠遠低于用于橋梁結構的材料。因此,橋面鋪裝一定是先于橋梁結構發(fā)生損壞。所以,在進行橋面鋪裝設計時應當樹立全壽命的設計理念,以費用周期成本的觀點審視每種備選方案,做到費用效益的最大化。4、橋面鋪裝設計方法4.2設計理念不正確我國現(xiàn)行橋梁設計規(guī)范中對橋面鋪裝結構的設計大多是套用路面結構的部分形式或由路面結構形式演變而來,忽略了橋面本身受力和變形的特殊性。因此,對于現(xiàn)行的橋面鋪裝設計來說,無論是結構組合形式、鋪裝層厚度的確定,還是鋪裝層材料的選擇,均缺乏理論依據(jù),沒有針對性。即便同為箱梁橋,幾何參數(shù)和結構特點的不同也會導致受力和變形上的巨大差異。因此,需要針對不同橋梁的結構特點,從力學機理分析和材料性能研究兩方面人手,有針對性地深人研究,為橋面鋪裝設計提供理論支持。4、橋面鋪裝設計方法4.3設計方法不合理

通過對橋面鋪裝使用狀況的調查及病害原因的分析,并結合近年來的工程實踐發(fā)現(xiàn),性能優(yōu)良的防水粘結層和完善的橋面防排水體系,對于橋面鋪裝保持良好的使用性能,延長橋梁的使用壽命都具有非常大的作用。但是,現(xiàn)行的橋面鋪裝設計往往忽略了這一關鍵因素。4、橋面鋪裝設計方法4.4忽視橋面防水

5、橋面鋪裝設計具體流程

根據(jù)上面提出的鋼橋面鋪裝設計方法,經(jīng)過研究論證,選擇以下方案作為XX高架鋼結構橋面鋪裝的結構方案。6.XX高架橋面鋪裝結構方案優(yōu)化設計-鋼結構橋面1）路面結構分類設計：橋面鋪裝

高架道路鋼結構橋面鋪裝-A（適合于跨徑小于80米的結構）

6.XX高架橋面鋪裝結構方案優(yōu)化設計-鋼結構橋面1）路搶面結熄構分府類設灣計坡：橋臨面鋪休裝高架拳道路科鋼結陶構橋總面鋪菌裝-B（適處合于席跨徑蠅小于80米的涉結構慢，兩牽層鋪花裝之柏間加似設纖徐維增內(nèi)強粘職層，客防水查更可佛靠）6.對XX高架丸橋面像鋪裝鄉(xiāng)豐結構串方案慢優(yōu)化贏設計-鋼結溫構橋判面1）路躲面結萌構分拌類設治計唯：橋貴面鋪僅裝高架雖道路斷混凝瓜土橋斷面鋪犁裝-C（適會合于窗跨徑80米以統(tǒng)上的穩(wěn)結構吧）6.砍XX高架懂橋面森鋪裝斑結構菊方案泰優(yōu)化頌設計-鋼結落構橋起面2）瀝傻青混貨合料療技術踢要求SM凈A-餅13放(鋼橋泡面專綁用高屆粘改建性瀝末青，在用于環(huán)瀝青騾鋪裝模的上策、下奶面層聽）鋼橋鐘面專臨用高娃粘度漏改性酷瀝青富結合冠料的茅技術些要求6.爪XX高架約橋面洗鋪裝戰(zhàn)結構疊方案脫優(yōu)化扣設計-鋼結助構橋弊面6、XX高架窄鋼橋滑面鋪靈裝結案構方文案優(yōu)新化設宏計2）瀝幻玉青混累合料碎技術汁要求SM介A-濤13惡(鋼橋吸面專保用高所粘改疤性瀝胞青，巾用于睬瀝青因鋪裝居的上周、下槍面層回）瀝青嫩混合粱料性箱能檢別測要規(guī)求3）防售水粘菊結層宰技術冰要求鋼橋斑面鋪吐裝防賄水粘嫁結層可技術杠要求鋼橋爹面鋪伯裝剖估面圖單向白坡鋼椒橋面貼鋪裝噸剖面酒圖雙向適坡鋼校橋面幼鋪裝批剖面逼圖3）防柱水粘愛結層攀技術寬要求鋼橋面面鋪猾裝防籌水粘咳結層咸技術倒要求1）鋼左橋面或鋪裝街防水暑層：僻為環(huán)趟氧防線水粘蘿結層攀。2)為了遭改善格層間誘粘結問狀態(tài)貝，需紛要對妙鋼橋刑面表禮面進廳行拋盟丸打踢砂處升理，慶除去躁表面呆鐵銹恒，同扎時涂舍刷環(huán)疤氧富殲鋅漆駱，防短止鋼視板生創(chuàng)銹。3)為了秀阻止躬面層黃水分舞滲流酷進入胞鋼板個，需環(huán)要在鴿鋪裝到下層為瀝青眼混合袖料與揭防撞疼護欄踩之間延貼入SB兆S自粘萌性防上水卷怎材。4)注意塔路面刑排水瞧系統(tǒng)咳的設玻置，迎在鋪聞裝下?lián)]層的旨路邊鋤設置雪不銹暗鋼彈憂簧排張水管(直徑15誓mm域)。6.執(zhí)XX高架已橋面脊鋪裝基結構錢方案憲優(yōu)化副設計-鋼結忘構橋駐面6、XX高架魄鋼橋紙面鋪信裝結糖構方召案優(yōu)毯化設國計4）環(huán)蔽氧粘仙結層曠技術餃要求鋼橋鋒面鋪桂裝防甜水粘匠結層尼技術塑要求環(huán)氧啊瀝青滲材料龜可分估為結倦合料熊型及價粘結梢料型借兩類敢。結賴合料亞型用筆于制黑備環(huán)諷氧瀝鈴青混惡合料第，可臘用作佳橋面牧、路釣面及薦機場智跑道捷的鋪乒裝材扶料，東粘結粥料型銅可用嘉于橋析面粘發(fā)結防輝水層食、瀝帆青路釣面封娘層及艇路面煌粘層恥等。用于譽鋼橋主面鋪易裝的血粘層種材料派為粘魄結型代環(huán)氧傲。5）自恢粘性SB節(jié)S防水學卷材按技術糞要求在鋼死橋面抵鋪裝院層的餡兩側浸需鋪姥設自案粘性SB甚S防水齒卷材虛。防水軍卷材武采用爆一面適有覆誰蓋砂舍的2.獄0m吧m自粘凡性SB弄S防水歉卷材昆，對糖于自民粘性SB配S防水委卷材舌的要梳求，赤除了俘卷材氣的尺定寸、普卷重挽、外欺觀等茶要求渴以外乖還應其滿足床以下迫列出扭的應編用性冷能和挎通用倡性能量的技貍術要坊求。自粘趴性SB蹲S防水柳卷材旱應用布性能6.住XX高架添橋面元鋪裝猛結構存方案全優(yōu)化孩設計-鋼結甜構橋堵面6、XX高架繪鋼橋為面鋪夫裝結鈔構方胖案優(yōu)斑化設納計5）自路粘性SB燭S防水計卷材哲技術態(tài)要求自粘貞性SB旨S防水災卷材賀通用柱性能根據(jù)柴上面技提出小的橋躬面鋪株裝設漢計方平法,經(jīng)過竟研究衰論證,選擇供以下棒方案東作為XX高架功混凝梅土橋加面鋪旁裝的愁結構撞方案欲。7.揮XX高架萄橋面宵鋪裝陰結構至方案診優(yōu)化行設計-混凝稠土橋界面1）混宜凝土吧橋橋勉面鋪云裝防鼓水粘賓結層進技術筐要求方案刺一：現(xiàn)環(huán)氧買瀝青茄防水紙粘結勸層（適合健于縱收坡大斷和彎仙道等政抗剪腎要求奔較高礦的部厚位）混凝夾土橋鍵面鋪捐裝剖交面圖單向拳坡混嚴凝土乓橋面濃及地誰道鋪即裝剖仍面圖雙向炎坡混盤凝土痕橋面假及地戴道鋪壺裝剖或面圖7.蹲XX高架疾橋面密鋪裝匠結構蒜方案樓優(yōu)化害設計-混凝害土橋蘭面4cm面層5cm下面層防水粘結層（環(huán)氧瀝青防水粘結層）排水坡度不銹鋼彈簧排水管（直徑15mm）環(huán)氧瀝青防水粘結層排水坡度5cm下面層防水粘結層（環(huán)氧瀝青防水粘結層）排水坡度不銹鋼彈簧排水管（直徑15mm）環(huán)氧瀝青防水粘結層4cm面層1）混會凝土匹橋橋份面鋪物裝防狡水粘剪結層說技術蜻要求方案音一：遮環(huán)氧澤瀝青來防水坐粘結辣層（錘適合麥于縱爪坡大港和彎勻道等陜抗剪橡要求失較高陵的部遺位）用于牢混凝紀土橋醫(yī)面鋪甚裝防撓水粘竄結層長采用錢高性教能環(huán)犯氧瀝幼青防狀水粘邀結層裙。2)混凝燥土橋蘿面及資地道圖結構蹈需要慮進行矩處理(詳見屋施工奏工藝)，混冒凝土誓表面概應進雀行拋守丸打舞砂處兼理除姜去浮積漿。3)為了彩阻止壤面層劍水分視滲流集進入場混凝枯土板池，需賓要在五鋪裝御下層墻瀝青斤混合均料與童防撞睜護欄貼、防逝撞墻娛之間尋同樣霞噴灑匯環(huán)氧芳瀝青愿防水筐粘結竊層。4)注意襖路面阿排水芽系統(tǒng)鎖的設道置，蝦在鋪北裝下炭層的忌路邊較設置經(jīng)不銹型鋼彈安簧排艙水管(直徑15幅mm講)。7.魂XX高架燃橋面沉鋪裝播結構席方案里優(yōu)化肯設計-混凝尸土橋愧面1）混難凝土狼橋橋浙面鋪濤裝防效水粘此結層范技術渣要求方案鬼一：劣環(huán)氧餡瀝青隔防水破粘結偽層（關適合里于縱驕坡大殺和彎逼道等累抗剪澆要求摔較高可的部支位）防水槐涂料在混兼凝土拖橋面糞及地刺道結待構上慮采用梅環(huán)氧板瀝青衛(wèi)防水狗粘結冬層。對于虛環(huán)氧運瀝青貧防水己涂料嶄的要榆求，賣除外挺觀外片還應沸滿足里以下普列出帝的技替術要燭求。7.痰XX高架邀橋面股鋪裝黎結構倦方案仇優(yōu)化貧設計-混凝季土橋碑面1）混丹凝土觀橋橋迫面鋪飾裝防略水粘筐結層贊技術叮要求方案刺二：幼纖維攝增強驅橋面漫防水傲粘結蔬層（防叫水性沈能好去，和非瀝青訓混合祖料粘壟結強篩度高薯于普鋪通防醒水材弊料，仁造價什合理犬）且）混凝暑土橋打面鋪甜裝剖既面圖單向導坡混賭凝土選橋面播及地竄道鋪呆裝剖猶面圖雙向戀坡混作凝土畜橋面鳳及地鬼道鋪嗚裝剖兵面圖7.懼XX高架癥橋面梁鋪裝絕結構彈方案各優(yōu)化壘設計-混凝驢土橋距面5cm下面層防水粘結層（纖維增強防水涂料）排水坡度不銹鋼彈簧排水管（直徑15mm）纖維增強防水涂料4cm面層4cm面層5cm下面層防水粘結層（纖維增強防水涂料）排水坡度不銹鋼彈簧排水管（直徑15mm）纖維增強防水涂料排水坡度1）混郵凝土針橋橋趙面鋪河裝防企水粘板結層蒜技術戲要求方案吃二：錫纖維蝕增強維橋面瞎防水研粘結輕層（防究水性抖能好啞，和扮瀝青其混合沫料粘持結強驢度高抬于普貿(mào)通防質水材爆料，踏造價蕩合理卸）咽）7.廳XX高架蚊橋面短鋪裝衣結構護方案晃優(yōu)化貓設計-混凝嚼土橋帆面防水硬涂料在混醬凝土愛橋面分及地保道結蓋構上流采用程纖維牙增強惑橋面仁防水叛粘結噴層。對于醉纖維沈增強倚橋面蜜防水慘涂料灘的要倍求，騾除外芽觀外冠還應更滿足佛以下閥列出煙的技具術要洞求。應用僅性能1）混蛋凝土篩橋橋姑面鋪膀裝防疾水粘君結層月技術材要求方案創(chuàng)二：議纖維詞增強賊橋面紡防水辰粘結鐵層（防拿水性多能好甘，和蹲瀝青斃混合商料粘炸結強騾度高間于普搞通防綱水材撓料，東造價醋合理倘）雹）7.涉XX高架啞橋面潮鋪裝燒結構擔方案獄優(yōu)化吩設計-混凝拿土橋賺面防水矮涂料晝通用芬性能8、XX高架進鋼橋派面鋪嘆裝結菌構方奔案說帽明1、目晉前國圖內(nèi)在喜公路陽上采果用澆錫注式貼和環(huán)辱氧瀝費青面畏層（飛非環(huán)男氧粘嬸結層蛇）的迎方案冰都有膊，但韻是也少有很割多采暑用這坊類方陸案的削鋼橋曾面鋪讀裝出距現(xiàn)嚴蓬重的伏病害償，因痛此在籃目前殺的技店術水紹平上羅沒有布那種陵方案朗可以惱應對蕉超載是和重壘交通擠。2、考隔慮到放面層貞的功古能性副要求,鋪裝撞上層每選用臣鋼橋珠面鋪弟裝專瘦用高孔粘度猛改性妖瀝青SM植A1特3。該妹混合嗽料具鉤有良破好的肚高溫換穩(wěn)定椅性、綿低溫吃抗裂缸性、潔抗?；騽谛约S能,而且蘭具有駁良好定的構詳造深歲度,防滑嚇耐磨廣。滬須閔高蠟架二候期采殿用的驚是SM抓A結構嬌，20渾03年通墓車使踩用至誓今（毒在上群海還更有很販多這墓樣的較成功拋案例坐）。帽因此SM云A鋼橋蜓面鋪匆裝結齒構在任城市猾小跨梢徑（50～10捎0m）鋼頌橋上貪是有煎現(xiàn)實委的成啊功案浸例，旋是可常行的繳。8、XX高架壤鋼橋票面鋪冊裝結臺構方渴案說賽