大跨径桥梁钢桥面铺装设计

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1、大跨径桥梁钢桥面铺装设计　　【摘要】由于大跨径钢箱梁桥面铺装的使用条件、施工工艺、质量控制与要求的特殊性，因此对于特定的桥梁的桥面铺装均需作针对性的专题研究，以保证铺装设计和施工成功。本文介绍了桥面铺装设计的内容，分析了大跨径钢桥面铺装体系受力特性，探讨了铺装结构组合。【关键词】大跨径钢桥桥面铺装中图分类号：TU997文献标识码：A文章编号：前言桥面铺装是大跨径钢桥建设中的关键技术之一,它不仅应具备高速行车所必须的安全性与舒适性,同时也应为钢桥面板提供可靠的保护。实践表明,桥面铺装是一项与环境气候、交通状况、桥梁结构与桥面板构造等密切相关的系统工程。为保

2、证桥面铺装的使用功能,需对其使用条件、铺装用原材料与混合料、铺装结构体系、施工工艺进行系统研究,制定合适的桥面铺装技术标准,并设计出合理的铺装结构体系及可行的工艺与质量控制方案,以切实解决不同气候、不同桥型及不同交通条件下桥面铺装的设计施工成套技术问题。一、桥面铺装设计的内容7大跨径钢桥面铺装设计首先要选择铺装材料，要综合考虑铺装层沥青混合料的高温稳定性，剪切强度和变形协调性，然后通过前面计算得出的相关材料参数，对铺装设计研究进行分析，获得最为合理的选择；在控制铺装层表面最不利荷载的情况下，确定桥面铺装层的厚度及桥面铺装体系的结构参数，包括钢面板厚度、横

3、向肋的间距、纵向肋的各种尺寸等，并回避车辙最容易产生的位置（即最不利荷载作用位置），设置车行道的时候要考虑在内。因此，铺装材料的设计和铺装结构的设计共同决定了桥面铺装体系的设计内容。二、大跨径钢桥面铺装体系受力特性正交异性钢桥面沥青混合料铺装不同于一般公路沥青混凝土路面，它直接铺设在正交异性钢桥面板(如图1所示)上，正交异性钢桥面板直接决定了钢桥面铺装的性能，由于正交异性钢桥面板柔度大，以及在行车荷载与温度变化、风载、地震等自然因素共同影响下，特别是还受到桥梁结构变形的影响，其受力和变形较公路路面或机场道面复杂得多，尤其在重型车辆荷载作用下钢桥面板局部变

4、形更大、更复杂，位于各纵向加劲肋和横向加劲肋与桥面板焊接处出现明显的应力集中，这导致铺装层受力更复杂，更不利。同时钢桥面板的夏季温度高、防水防锈及层间结合等问题都使钢桥面铺装具有一般公路沥青混凝土路面所没有的特点：7钢桥面沥青混合料铺装没有公路沥青混凝土路面具有的路基与基层结构，它直接铺筑在正交异性钢桥面板上。因此，桥面铺装处于变形大而复杂的钢板之上，正交异性钢桥面板本身的变形、位移、振动等都直接影响铺装层的工作状态。除铺装层自身正常的温度变化之外，钢桥结构的每日和季节性温度变化都显著影响铺装层的变形。钢桥面板的导热系数要比其他土工材料大得多，所以钢桥面

5、沥青混合料铺装在全年极端高温与低温环境下较一般沥青混凝土路面更易受大气温度的影响。并且，桥面的极端高温值要比一般沥青混凝土路面高得多，而极端低温值亦比路面低。大跨径钢桥一般都建在大江、大河或横跨海峡之上，强风、台风及其他各种因素对其产生的振动作用，在一般沥青混凝土路面上是遭遇不到的。正交异性钢桥面铺装层的受力模式与一般沥青混凝土路面的受力模式不同。由于加劲肋的加劲支撑作用，在车辆荷载作用下，加劲肋、横肋(或横隔板)、纵隔板顶部的铺装层表面出现负弯矩，铺装层最大拉应力或拉应变均出现在铺装层表面。因此，对于钢桥面沥青混合料铺装，疲劳裂缝从铺装层表面向底面扩展

6、，而对于一般的沥青混凝土路面，沥青混凝土面层的最大拉应力或拉应变均出现在铺装层底面，疲劳裂缝是从铺装层的底面向顶面扩展。需要指出的是我国大跨径桥梁普遍采用钢箱梁形式，横隔板贯穿整个主梁截面，刚度很大，并且其间距超过37m，而钢桁架桥的正交异性钢桥面板直接支承在空间桁架形成的网格上，网格的问距比钢箱梁横隔板小，并且桁架支撑构件的刚度比横隔板小得多。因此钢箱梁正交异性顶板的挠跨比较桁架梁顶板大，由于横隔板附近的刚度突然增大容易导致钢箱梁铺装应力集中，桁架梁铺装则由于桁架刚度分布比较均匀而相对均匀。大跨径钢桥一般都是重要交通网路的枢纽，或者是某一地区过江跨海的

7、主要通道，它的畅通直接影响到整个路网交通的正常运行。桥面铺装一旦发生破坏，对交通的影响要远大于公路路面损坏所产生的影响和危害，而且维修更加困难。钢桥的最大弱点之一就是遇水会生锈，因此，钢桥面沥青混合料铺装的一个重要特点是要求致密性好，不能让雨水腐蚀钢桥面板。目前钢桥面铺装从结构组合来分主要有单层铺装体系与双层铺装体系两种类型。由于双层铺装体系能够对铺装上下层材料分别进行设计，充分利用和发挥材料特性，最大限度地避免对同种材料矛盾的双向性能(高温稳定性和低温抗裂性)要求，越来越多的大跨径钢桥面铺装趋向于使用双层铺装体系。三、大跨径钢桥面铺装设计步骤及流程根据

8、上述大跨径钢桥面铺装的受力特性和铺装混合料设计新的指标体系，并结合作者多年的研究