江蘇省高速公路中、小跨徑鋼箱梁橋面鋪裝結(jié)構(gòu)形式選擇

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1、江蘇省高速公路中、小跨徑鋼箱梁橋面鋪裝結(jié)構(gòu)形式選擇【摘要】中、小跨徑鋼箱梁橋在江蘇省高速公路中有廣泛的應(yīng)用，但相應(yīng)的橋面鋪裝技術(shù)研究較少。為降低造價及便于施工質(zhì)量控制，中、小跨徑鋼箱梁橋面鋪裝結(jié)構(gòu)形式的選擇問題亟待解決。本文就該問題進(jìn)行分析并談幾點粗淺的認(rèn)識。【關(guān)鍵詞】中小跨徑鋼箱梁；橋面鋪裝；結(jié)構(gòu)形式；施工工藝國內(nèi)外對長大橋主要為跨江和跨海大橋的橋面鋪裝形式做了較多研究，而對于中、小跨徑的鋼橋研究較少。中、小跨徑鋼橋跨徑一般在50?60m左右，主要用于跨越高等級公路和鐵路。為保證下穿公路或鐵路行車安全，鋼箱梁橋一般選擇三跨一聯(lián)，主跨為一跨跨

2、越的橋梁形式。對于中、小跨徑鋼箱梁，若利用長大橋橋面鋪裝技術(shù)，不僅面臨造價高，施工技術(shù)難度大，工序復(fù)雜質(zhì)量不易控制，還需要采用特定施工設(shè)備等問題。因此需就中、小跨徑鋼橋橋面鋪裝自身特點研究，從而得出經(jīng)濟(jì)適用的橋面鋪裝結(jié)構(gòu)形式。1鋼箱梁橋面鋪裝結(jié)構(gòu)需考慮的因素鋼橋面板以焊接形式固定在正交異性結(jié)構(gòu)梁和縱肋上，由于鋼橋面體系柔性大、易撓曲，在車輛荷載、溫度荷載共同作用下的受力和變形特點與普通水泥混凝土橋梁具有非常明顯的區(qū)別，在同一橋梁的不同部位，受力和變形也具有非常明顯的差異。基于鋼箱梁特殊的受力和變形特點，必須采用異于水泥混凝土橋及長大橋橋面鋪裝

3、結(jié)構(gòu)形式，合理選擇中、小跨徑鋼箱梁橋面鋪裝結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)優(yōu)先分析其結(jié)構(gòu)形式影響因素。1.1交通量和交通組成交通量和交通組成是鋼箱梁橋面鋪裝結(jié)構(gòu)形式的決定性因素。過去對鋼橋面鋪裝技術(shù)的研究是建立在路面標(biāo)準(zhǔn)軸載（100kN）及橋梁設(shè)計荷載（130kN）基礎(chǔ)上的。我國實際交通荷載情況則更加嚴(yán)重，軸載迗到150kN、180kN的現(xiàn)象非常普遍，甚至有達(dá)到250kN軸載的情況發(fā)生。對于這種特殊的交通組成，要求鋼橋面鋪裝具有較高的強(qiáng)度，較好的穩(wěn)定性和耐久性。1.2鋼箱梁的結(jié)構(gòu)體系鋼箱梁橋的正交異性橋面板分為3個基本結(jié)構(gòu)體系：第一體系為正交異性鋼橋面板作為主梁

4、的上翼緣參與主梁的作用；第二體系為支撐于主梁上的正交異性橋面板的作用；第三體系為支撐于縱、橫加勁肋（或橫隔板）上的橋面蓋板的作用。正交異性鋼橋面板的內(nèi)力由以上3個體系的計算結(jié)果適當(dāng)疊加而得到。在行車荷載作用下，縱向加勁肋、橫向加勁肋（或橫隔板）、橋面蓋板和鋪裝層組成共同受力的整體被稱為正交異性鋼橋面系。正交異性鋼橋面板的第二、三體系決定橋面鋪裝層在車輪荷載下的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)，工程實踐表明，橋面鋪裝層的受力狀態(tài)及其與橋梁結(jié)構(gòu)主體受力之間的相互關(guān)系是橋面鋪裝損壞的重要因素。1.3氣候條件鋼板吸熱及傳熱能力強(qiáng)，夏季炎熱時，鋼橋面板的溫度較水泥混凝土

5、橋面板高20°C以上。在太陽直射及環(huán)境溫度較高時，鋪裝底面、鋼板表面最高溫度可迖60°C以上，加上鋪裝層所承受的太陽輻射熱的積累，橋面鋪裝最高溫度在60?70°C甚至更高，因此要求鋼橋面鋪裝層有極佳的熱穩(wěn)性。由于鋼材導(dǎo)熱系數(shù)要比混凝土材料大，因此降溫速率快，相比水泥橋面的溫度更低，冬天比較容易結(jié)冰。要求鋼橋面鋪裝要有優(yōu)良的抗低溫開裂、凍融破壞性能。1.4路線平縱橫相關(guān)技術(shù)指標(biāo)路線的平縱橫指標(biāo)決定了汽車的行駛狀態(tài)，汽車的行駛狀態(tài)對橋面鋪裝的使用性能有較大影響。當(dāng)汽車位于長大縱坡，緩慢上坡或下坡時的急剎車將會對鋼橋面產(chǎn)生較大的剪切力，當(dāng)汽車位于較

6、大的超高橫坡時，汽車將會對瀝青面層產(chǎn)生較大的側(cè)向剪應(yīng)力，容易使橋面鋪裝產(chǎn)生側(cè)向推移。1.5行車安全高速公路的行車安全與路面結(jié)構(gòu)層的構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)以及橫向力系數(shù)密切相關(guān)，國內(nèi)常用的環(huán)氧瀝青混合料均采用EA-10的級配形式，路面面層的構(gòu)造深度不能滿足規(guī)范要求。考慮行車的安全性，在行車速度較高的高速公路的主線橋上，橋面鋪裝的上面層盡量選擇構(gòu)造深度較深的結(jié)構(gòu)形式，對于行車速度較低的互通匝道橋，可以選擇構(gòu)造深度稍小一點的結(jié)構(gòu)形式。1.6施工工藝江蘇省高速公路的路面結(jié)構(gòu)主要采用SMA-13、Superpave和AC型的路面結(jié)構(gòu)，對于環(huán)氧漏青混合料、澆

7、筑式瀝青混合料以及樹脂瀝青組合體系，一般施工單位接觸較少，對其施工的關(guān)鍵技術(shù)和細(xì)節(jié)缺少了解，對施工過程的質(zhì)量控制缺乏經(jīng)驗。中、小跨徑鋼橋橋面鋪裝的面積較小，重新選擇有環(huán)氧瀝青混合料或澆筑瀝青混凝土施工經(jīng)驗的施工單位難度較大，同時施工成本將會增大。鋼箱梁的橋面鋪裝的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量選擇對常規(guī)高速公路路面的施工機(jī)械和設(shè)備改造比較小的方案，方便施工單位對施工設(shè)備進(jìn)行改裝，同時盡量滿足施工中便于質(zhì)量控制的方案，易于現(xiàn)場施工管理和施工質(zhì)量的提高。2鋼箱梁橋面鋪裝結(jié)構(gòu)類型的選擇目前常見的瀝青混合料鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)主要有以下七種類型：（1）單層澆注式瀝青混凝土

8、；（2）上層密級配瀝青混凝土+下層澆注式瀝青混凝土；（3）上層改性瀝青SMA+下層澆注式瀝青混凝土，以德國使用的較多；（4）上下層分別采用不同粒徑規(guī)格的改性瀝青SM