钢桥面铺装研究

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1、钢桥面铺装研究钢桥妞的铺装研究1.项目背景1.1.研究背景我国自九十年代初幵始修建大跨径钢桥，同时对钢桥面铺装技术也展开了系列研宂工作。己有的资料表明，无论国内还是国外，对桥面铺装技术的研究大都集中在铺装材料的改性研究方妞，钢桥谢铺装的设计多以经验为主，对钢桥面铺装体系破坏的力学机理研究不够深入。正交异性钢桥面板以其自重轻、极限承载力大、适用范围广等优点冃前已广泛应用于大跨径公路桥梁钢箱梁。由于其复杂的几何构造形式，轮载作用下独特的受力性能，导致其上的铺装层受力复杂。从己经建设并投入使用的大跨径桥梁钢桥面铺装的使用情况来看，不管铺装是何种形式,或多或少均存在着一定的问题，国

2、内外道路工作者对此进行了大量的调查研究，认为仅仅从铺装材料和结构形式上对沥青铺装层进行调整并不能从根本上解决出现的问题，应该从桥梁的结构特性入手，分析铺装层受力与桥梁结构的内在联系，才能够从力学的高度来研宂铺装层的工作状态，最终找到解决问题的方法。我国建设大跨径钢桥的有20年左右的历史，已建成大跨径钢桥100余座，但我国幅员辽阔，山川河流较多，分布较广，因此，大跨径钢桥的建设在我国方兴未艾。从大跨径钢桥在我国建设的背景及前景来看，我国目前和今后很长一段时间内，还将建设一大批跨江、跨河、跨海、跨湖的大桥。因此，对大跨径钢桥的桥面铺装的力学研究将对我国大跨径钢桥铺装层的设计、建

3、设等产生深远的影响，有必要对其进一步研究。1.1.研究必要性(1)钢桥面铺装仍是世界尚需解决的一个技术难题钢桥面铺装是大跨径桥梁建设的关键技术之一，大跨径桥梁正交异性钢桥面变形大，铺装层薄、剪应力大所带来的铺装技术问题一直是一个世界性难题。我国大跨径钢桥的研究己有20年历史，积累了不少经验，但我国幅员辽阔，有些地区气候条件恶劣，加之重载超载车辆较多，钢桥妞铺装早期病害严重，铺装失败的例子很多。(2)桥面铺装问题解决的前提是明确铺装层的受力状态及特点造成钢桥面铺装早期病害的原因有很多，其中最主要的对于正交异性钢桥面铺装的认识不够，钢桥血铺装问题的解决，需要从力学机理、材料组成

4、、铺装结构设计和工程施工等方面综合研宄，其前提是必须明确铺装层的受力状态及特点，钢桥面铺装力学响成研究有利于优化铺装体系结构及材料设计。(3)目前国内外尚未没有普遍有效的桥面铺装设计理论与方法近年来，广大研究人员对钢桥面铺装受力状态进行了力学分析和计算，并提出了以各种参数作为控制指标的沥青混凝土桥面铺装层的设计方法。但是现有大部分的研究耍么是仅考虑了桥面铺装系统，要么是将车辆、钢桥结构和桥面铺装系统分开考虑。事实上，在受到车辆荷载作用时，车辆、桥梁结构和桥面铺装的振动是一个相互影响、相互耦合的过程。本项目拟从桥梁整体结构入手，分析铺装层在车辆荷载作用下的力学特性，揭示沥青铺

5、装层的受力特性与桥梁结构特性、铺装层材料性质，以及荷载特性等因素之间的关系，从而为铺装层的材料和结构设计提供理论依据。同时，在满足桥梁设计的同时，对桥梁结构特别是钢箱梁结构作一些微调，使得铺装层处于更加有利的受力环境屮，从而减少铺装层的破坏，使得大桥建设更加经济。2.项目前期工作基础2.1.国内外研究现状2.1.1钢桥面铺装结构与材料各国铺装工程师对桥面铺装层的材料以及结构进行了一系列的研究。美国修建大跨桥梁最旱，桥面结构一般采用桁架式加劲梁和钢筋混凝土结构，承受恒载能力强，其铺装层一般采用80mm左右的环氧热碾压沥青，它具有只需常规机械铺筑的技术、良好的路妞行车性能以及强

6、度高的特点，但是也存在铺装初期强度低，维护吋间长，开放交通晚、易出现早期开裂等缺点；英国自赛文桥开始，桥面铺装材料一般是浇注式沥青混凝土，1952年英国道路研宄试验室进行丫大规模试验后得岀结论认为为丫减轻自重，桥面浇注式浙青混凝土铺装厚度38mm为最佳厚度，英国于1964年建造福斯桥时，即将38mm列入规范；円本自70年代末开始修筑大跨悬索桥，进入90年代以后，日本在本州岛与四国岛之间规划建造17座大跨悬索桥，1997年已全部完工。H本悬索桥的主梁结构虽然采用美国传统技术，即高大的桁架式加劲梁，而桥面系统则引进欧洲浇注式沥青混凝土作为双层结构的下层，主要考虑到浇注式沥青混凝

7、土具有良好的密封防水性能以及良好的抗震能力，但是日本认为浇注式沥青混凝土抗变形能力及抗滑能力不理想，因此双层结构的上层仍采用改性沥青密级配混合料，以确保足够的强度、抗车辙能力和抗滑能力。常用的结构为40mm浇注式沥青混凝土下层，40mm改性沥青密级配上层，总厚度为80mm。由于各国在材料研究方面投入了大量的人力及资金，材料和铺装层结构的设计日趋完善，但是由于各国的设计方法往往是与其国情紧密结合的经验性方法，适用性不广，如果生搬硬套，势必会造成一定的经济损失。如1997年由英国设计施工的香港青马大桥，通车仅四个月，就