浅析钢桥面铺装

摘 要：本文结合实际工程分析钢桥面铺装材料的基本特性，简要介绍钢桥面铺装常用材料，并分析常见钢桥面铺装方案的优缺点，最后介绍常见钢桥面铺装的应用情况。

关键词：桥梁工程; 钢桥面铺装; 铺装材料; 铺装优缺点; 应用

中图分类号：U443.31        文献标识码：A          文章编号：1006-3315（2021）12-161-003

自大跨度桥梁建设以来，具有架设方便、跨越能力强、工业制造程度高等优点的钢箱梁桥在我国得到了广泛的应用。钢桥面铺装是钢桥梁工程的一部分，钢桥梁跨径越大，铺装的变形协调性要求越高，大跨径桥梁建设施工难度越大。钢桥面铺装层的作用是保护钢桥面板，为车辆提供行驶条件，一般由防锈层、保护层、粘结层及磨耗层等构成。因钢桥面架设的环境及其自身材料和结构的复杂性，致使钢桥面承受的荷载比一般道路路面多变、复杂，如风载、钢板面与铺装材料的温度差异、钢板局部变形等。故钢桥面铺装的强度要求更高，其疲劳耐久性及钢板与铺装协同工作等性能要求更好。车辆直接在钢桥面铺装上行驶，钢桥面铺装的质量直接影响到司乘人员的舒适性、安全性和整座桥梁的社会经济效益和投资效益。

1.钢桥面铺装材料应具备的基本特性

正交异性钢桥面板构造复杂、受力形式特殊，且正交异性钢桥面板盖板的下部纵、横加劲肋两个方向的刚度及变形的差异都非常显著，而盖板的刚度小、变形大，所以钢桥面铺装的变形协调能力需要足够好，才能使钢桥面板与铺装共同协调工作，满足其耐久性要求;如果钢箱梁桥面防腐不到位，很容易生锈、腐蚀;在车辆、气候、车辆漏油等综合因素的作用下，铺装层的强度会严重下降，从而导致各种路面病害[1]，如车辙、松散、坑槽等。

因此，钢桥面铺装材料需要具备以下基本特点：

（1）强度高、自重轻。桥梁在设计时，要求其主梁的厚度小、自重小，因钢箱梁桥面板具备以上特点，故被广泛应用于桥梁工程中。若铺装厚度及自重过大，钢桥承受荷载增加，钢桥设计难度便增大[2]。因此钢桥面铺装应选用轻质高强的材料。

（2）界面抗剪能力强。为避免在行车过程中铺装层与层之间，铺装层与钢板之间出现层间推移破坏[3]，其不同材料的界面间的抗剪切能力需足够强，这是钢桥面铺装设计的关键问题之一。

（3）优异的水稳定性和温度敏感性。在湿润和干燥的连续循环作用下，粘结剂的粘结强度下降，骨料容易从粘结剂上剥落，造成路面的破坏，如坑洞、变形等。而在冬季，随着气温的不断下降，累积的温度应力达到钢桥面铺装的低温破裂温度[4]，铺装路面表面出现裂缝，随着雨水的进入，会造成更多的病害。

（4）铺装需具有与钢桥面板良好的协同工作能力。钢桥面是一种柔性体系，刚度较小，在反复荷载作用下，其变形幅度大、频率高[5]，而铺装相对刚度较大，弹性变形较小，为保证钢桥梁铺装体系在其使用寿命下能够正常运行，钢桥面铺装与钢桥面板需有良好的协同工作能力，以避免疲劳作用下铺装层与钢桥面板变形不协调而开裂，从而导致更严重的后期病害。

（5）耐久性优。铺装层的耐久性越好，桥面铺装寿命与钢桥结构使用寿命的匹配度越高，维修次数越少。钢桥面铺装组成复杂，破坏后维修难度大，影响交通。为减少维修次数和经济损失，铺装材料的耐久性能要求高。

（6）施工方便。因桥梁一般架设于江河之上，施工环境多变，钢桥面铺装施工工艺尤为重要，且钢桥面板为吸热材质，夏天温度较高，冬季温度较低，故其材料需便于施工。

2.常用钢桥面铺装方案

钢桥面铺装技术研究一直是一项世界性难题，因为其材料对温度敏感性、对疲劳开裂有严格的要求，在与钢板协同工作时，对协调变形、层间粘结有很高的要求，同时其施工条件也极为严格，而且运作后对排水系统的要求也较严格[6]。我国对钢桥面铺装技术的研究始于1995年，比美国、德国、英国及日本晚二十多年。目前，世界上主要的钢桥面铺装方案依照材料和施工方法差异进行分类，有：改性沥青SMA方案（德国、中国）;浇注式沥青混凝土（GA、MA）方案（德国、英国）;环氧树脂沥青混凝土（EA）方案（美国、日本）;超高性能混凝土UHPC钢桥面铺装体系（中国）。

3.常见铺装类型的优缺点

改性沥青[7]作为混合料的粘结剂，是在基质沥青的基础上引入改性剂，经过化学作用和加工而改良的沥青，根据不同的性能要求，可在基质沥青中引入橡胶类聚合物、树脂类聚合物或其余外掺剂。

浇筑式沥青混凝土本质上也是一种改性沥青混合料，在控制钢桥面铺装低温抗裂、延性及防水性能方面具有良好的作用，其最大的特点是流动性大，浇注式铺装的施工可以通过简单的摊铺和平整来完成[8]，根据组成和工艺的不同，浇注式沥青混合料可分为Mastic Asphalt（MA）和Guss Asphalt（GA）两种类型。

环氧树脂沥青混凝土（EA）是由环氧树脂沥青结合料和级配要求合格的矿料，经过加工工艺制成的热固性混凝土材料。

超高性能混凝土UHPC是目前应用较少的新型水泥基复合材料[9]，其具有优良的强度、耐久性能和超高韧性，可以适应多种工程需求。

常见钢桥面铺装方案优缺点如表1：

4.常见铺装类型应用情况

虽然现阶段SMA在中国广泛用于钢桥面铺装，但一直以来病害不断，路面经常需要维修，影响交通。随后，中国引进了浇筑式沥青混凝土铺装技术，并应用于台湾新东大桥和高平大桥。同时，将MA+SMA路面结构应用于深圳湾公路大桥和昂船洲大桥，其应用效果良好。目前国内的浇筑式沥青混凝土铺装技术多数采用GA+SMA路面结构，如江阴长江大桥、山东胜利黄河公路大桥以及安庆长江大桥等。从南京长江大桥开始，我国钢桥面铺装尝试采用环氧沥青混凝土，之后润扬大桥北汊桥、润扬大桥南汊桥及南京长江三桥等也陆续采用环氧沥青混合料进行钢桥面铺装。我国研发出UHPC铺装体系后，便应用于钢桥面的翻修及整座钢桥面的铺装，目前各钢桥面铺装应用良好。表2-表5分别为四种常用钢桥面铺装方案的实际工程应用。

5.结论与展望

近年来出现了一些新型钢桥面铺装材料，比如超高性能混凝土，其施工工艺相对单一，对设备和施工环境要求低。基于我国桥梁破坏的特点，相关学者提出了新的组合式铺装技术，简称ERS铺装技术。在常温条件下，性能发挥良好，且可在高温作用下增强铺装材料和钢板的粘结性能，防止外部车轮荷载造成铺装层间滑移。这些新型钢桥面铺装技术有很大研究潜力，应受到研究者的重视，使其在钢桥面钢铺装方面得到更为广阔的发展与应用。

参考文献：

[1]张海涛，天津地区钢桥面铺装选型原则，北方交通，2020（04）：第43-46页

[2]卢辉与胡玲玲，几种典型钢桥面铺装类型的对比，科学技术与工程，2009.9（17）：第5234-5237+5251页

[3]吴念.铁路钢桥面铺装材料现状和前景分析，云南水力发电，2019.35（06）：第84-86页

[4]明图章，胡光伟，黄卫.钢桥面铺装体系温度应力特性研究，上海公路，2006（04）：第41-44+5页

[5]王体宏等.钢桥面铺装技术现状与发展，石油沥青，2020.34（01）：第46-49页.

[6]毛学功.钢桥面铺装设计方案分析，城市道桥与防洪，2009（01）：第55-57+9页

[7]郭伟坚.改性沥青SMA在钢桥面铺装工程的应用，广东公路交通，2002（01）：第24-27页

[8]刘国昌.浇注式沥青混凝土施工质量控制要点，科技创新与应用，2021（03）：第120-122页.

[9]周尚猛，王伟.超高性能混凝土铺装体系在钢桥面中的应用，桥梁建设，2019.49（S1）：第20-25页

[10]吴美艳，陈露一.超高性能混凝土的收缩特性试验研究，世界桥梁，2017.45（05）：第60-64页