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1、PAGE PAGE 1鋼橋面三種常用鋪裝方案介紹招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司二一一年三月PAGE 18PAGE 20鋼橋面鋪裝概況近年來,隨著我國基建事業(yè)的進(jìn)一步投入和施工技術(shù)的提高,橋梁作為跨越江、河、谷及道路干線的便捷結(jié)構(gòu)形式,得到了長足的發(fā)展,其中鋼箱梁橋因其抗風(fēng)穩(wěn)定性能好、重量輕、工廠制造質(zhì)量易于保證、安裝和制造工期短等優(yōu)點,現(xiàn)已成為目前大型橋梁的主流結(jié)構(gòu)形式。鋼橋面鋪裝不同于一般公路瀝青混凝土路面,它直接鋪設(shè)在鋼橋面板上,由于鋼橋面板柔度大,在行車荷載與溫度變化、風(fēng)載、地震等自然因素共同影響下,其受力和變形較公路路面或機場道面以及其他橋型結(jié)構(gòu)鋪裝復(fù)雜得多。特別是在重型車輛荷載作用
2、下,鋼橋面板局部變形更大,各縱向加勁肋縱隔板、橫肋(或橫隔板)與橋面板焊接處出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中,這導(dǎo)致鋪裝層受力非常復(fù)雜,局部應(yīng)變較大。同時鋼橋面板的溫差大、防水防銹及層間結(jié)合要求高,這些都決定了鋼橋面鋪裝使用條件遠(yuǎn)遠(yuǎn)苛刻于一般瀝青路面,其使用壽命也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于普通路面。通常在鋼橋面需要采用特殊的鋪裝方案,來提高橋面鋪裝壽命。目前世界上鋼橋面鋪裝使用效果較好的有三類:雙層改性SMA;澆筑式瀝青混凝土(GA10)+高彈SMA;雙層美國環(huán)氧瀝青混凝土。現(xiàn)就三種鋪裝的特點及施工工藝做簡要介紹。雙層SMA鋪裝通常橋面鋪裝層由防水粘結(jié)層、鋪裝下層、鋪裝上層組成,防水粘結(jié)層主要起到防止水分下滲、保護(hù)鋼板和粘
3、結(jié)鋼板和鋪裝的作用;鋪裝下層通常孔隙率較小,起到防水的作用;鋪裝上層必須具有一定的表面構(gòu)造深度,為車輛行駛提供足夠的摩擦力。鋪裝材料介紹雙層SMA鋪裝方案通常由防水粘結(jié)層、緩沖層、鋪裝下層和鋪裝上層組成,如圖1所示。圖 SEQ 圖 * ARABIC 1 雙層SMA橋面鋪裝方案雙層SMA結(jié)構(gòu)相對普通瀝青混合料來說具有較好的密水性和抗疲勞性能。同時具有良好的高溫抗車轍性能、隨從變形性、抗滑性等。同時SMA混合料在國內(nèi)使用較為普遍,施工不需要特殊的設(shè)備,成本相對來說也不高,一般工程都能夠接受。該結(jié)構(gòu)的缺點是SMA鋪裝在整體性和抗裂性方面的性能不如澆注式瀝青混凝土,防水性能沒有澆筑式瀝青混凝土優(yōu)越。目
4、前,國內(nèi)采用雙層SMA鋪裝的橋面工程,除少量情況下SMA產(chǎn)生車轍病害外,大部分情況下都是由于SMA抗開裂性能不強導(dǎo)致瀝青鋪裝層產(chǎn)生微小裂縫,隨著雨水的浸入,鋪裝層進(jìn)而產(chǎn)生推移和坑槽等病害。目前,有些鋼橋面鋪裝采用了高彈改性瀝青,高彈改性瀝青SMA混凝土的抗極限變形能力和抗疲勞變形能力都有了極大的提高,通常不會出現(xiàn)開裂情況。但是SMA的空隙率略微偏大,很難有效阻止降水對鋼橋面鋪裝的水損害,特別是有些邊緣部位不易壓實,水分下滲難以排出,在車輛行駛作用下非常容易導(dǎo)致病害的出現(xiàn)。防腐層通常采用環(huán)氧富鋅漆,上部雙層環(huán)氧樹脂(撒碎石),在防水的同時,可有效提高結(jié)構(gòu)層間剪切強度。由于鋼橋面板在施工過程中一般
5、會發(fā)生銹蝕,為保護(hù)橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性,在鋪裝前應(yīng)對鋼橋面進(jìn)行噴砂除銹處理。根據(jù)噴砂除銹國標(biāo)GB8923-88,要求鋼橋面噴砂除銹清潔度達(dá)到Sa2.5級,即“非常徹底的噴射除銹,鋼材表面無可見的油脂、污垢、氧化皮、鐵銹和油漆涂層等附著物,任何的痕跡應(yīng)僅是點狀或條紋狀的輕微色斑”。同時,為保證防腐層與鋼橋面的附著力,要求鋼橋面板噴砂除銹后粗糙度達(dá)到50100m。施工工藝SMA瀝青混合料國內(nèi)有較多工程應(yīng)用,施工簡單澆筑式瀝青混凝土(GA10)+高彈SMA鋪裝材料介紹澆筑式瀝青混凝土起源于德國,已有近百年的使用歷史,其最大的特點是流動成型,不需要碾壓,冷卻即形成強度。具有密水性好、耐久性優(yōu)、疲勞抗裂性能
6、和隨從變形能力好、整體性強、不需要碾壓等優(yōu)點。常用鋪裝方案見圖2所示。圖 SEQ 圖 * ARABIC 1 澆筑式+SMA橋面鋪裝方案方案二采用綜合性能優(yōu)良(高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)性、抗滑性、疲勞性能、耐久性等)的高彈瀝青SMA10作為面層。鋪裝下層采用防水性能優(yōu)良,具有良好疲勞性能的澆筑式瀝青混凝土GA10。澆注式瀝青混凝土的特點是在施工溫度條件下,瀝青混合料呈流淌狀態(tài),不需要用壓路機,只需要澆注式專用攤鋪機攤鋪整平即可,其空隙率幾乎為零,完全不透水,而且瀝青混合料冷卻后整體性較好,強度較高。由于澆注式瀝青混凝土有較高的瀝青含量,因此具有較好的抗開裂的能力,優(yōu)良的抗疲勞性能,并具備對橋面變形較好的
7、追從性。在德國以及日本等發(fā)達(dá)國家的規(guī)范中明確規(guī)定鋼橋面鋪裝底層必須采用澆注式瀝青混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)。防水層采用最新研發(fā)的橋面防水材料體系TOPEVER。TOPEVER是一種專門針對鋼橋面防水而開發(fā)的丙烯酸樹脂材料,對橋面防水、防腐,起保護(hù)作用,并承接鋪裝層,起粘結(jié)作用。該體系由防腐底漆、TOPEVER高分子防水涂料、二階反應(yīng)性粘結(jié)劑構(gòu)成,主要功能是防護(hù)鋼材結(jié)構(gòu),并承接橋面的瀝青混凝土結(jié)構(gòu)面層。經(jīng)過大量實驗驗證和工程驗證,該類防水體系具有很好的密封性、耐久性,在國外,使用壽命甚至已達(dá)30年而未重行鋪設(shè)。施工工藝雙層美國環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝材料介紹圖5 橋面鋪裝方案三(雙層環(huán)氧瀝青)方案三采用美國環(huán)氧瀝
8、青混凝土鋪裝結(jié)構(gòu),環(huán)氧瀝青混凝土綜合性能比較優(yōu)良,車轍動穩(wěn)定度較高,耐腐蝕性能較好,目前在國內(nèi)外有大量的實體工程應(yīng)用,其缺點是成本較高,并且由于其對施工環(huán)境要求非??量?,通常都會有施工缺陷,會造成早期病害的產(chǎn)生,如裂縫、鼓包等。施工工藝就三種方案從綜合性能、施工及經(jīng)濟等方面進(jìn)行比較,對比結(jié)果如下表1 鋼橋面鋪裝方案對比分析序號鋪裝方案鋪裝方案一(雙層SMA結(jié)構(gòu))鋪裝方案二(SMA+GA結(jié)構(gòu))鋪裝方案三(雙層EA結(jié)構(gòu))各結(jié)構(gòu)層及組合結(jié)構(gòu)性能防腐性良優(yōu)良粘結(jié)性能優(yōu)優(yōu)優(yōu)抗剪性能優(yōu)良良防水性能優(yōu)優(yōu)良隨從變形能力良優(yōu)良熱穩(wěn)性良良優(yōu)疲勞性能良優(yōu)優(yōu)行車安全性優(yōu)優(yōu)良耐久性良優(yōu)優(yōu)施工施工條件要求中中高施工工藝要
9、求中中高成本建設(shè)成本(元/m2)500800850105014001600維修費用中低高成功工程案例多多多 鋪裝方案一屬于國內(nèi)早期常用結(jié)構(gòu),主要優(yōu)點在于價格比較便宜,各種性能比普通瀝青混合料要好,主要缺點在于防水性能較差和層間抗滑移性能較差。鋪裝方案二中的防水體系有良好防水效果和對鋼板的保護(hù)作用,方案二的結(jié)構(gòu)形式密水性好,可有效避免混合料水損害的發(fā)生,能夠保證橋面不被腐蝕;抗疲勞性能優(yōu)越,除了在超重載交通情況下使用情況不明朗外,在正常交通情況下使用壽命較長,由于其具有優(yōu)良的隨從變形能力,因此在國內(nèi)外有較多的成功案例:在法國、瑞士等,澆注式瀝青混合料廣泛應(yīng)用于城市道路及橋面鋪裝,雖樸實無華,但堅
10、固耐用;有的國家將澆注式瀝青混凝土用于地鐵站臺的鋪裝,我國在西攀高速公路隧道工程也成功的應(yīng)用了雙層澆注式瀝青混凝土。但方案二高溫穩(wěn)定性要劣于方案一。鋪裝方案三材料偏剛性,高溫穩(wěn)定性相當(dāng)好,但抗裂性和密水性就要差一些,此外主要材料需要(環(huán)氧瀝青結(jié)合料和粘結(jié)劑)全部進(jìn)口。此鋪裝方案最大的弱點就是對原材料、施工環(huán)境、工藝等要求相當(dāng)高,施工時必須嚴(yán)格控制,少許的水分就會導(dǎo)致鋪裝層的嚴(yán)重鼓包。正是由于一些列特殊的要求,導(dǎo)致環(huán)氧瀝青混凝土早期由于施工原因引起的病害無法避免。目前,已建成通車的環(huán)氧瀝青混凝土橋面都或多或少存在早期病害。此外,由于該鋪裝材料偏剛性,在鋼橋面這種柔性支撐體系上,養(yǎng)護(hù)維修非常困難。
11、同時施工完畢后需要封閉交通養(yǎng)護(hù),直到環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝材料達(dá)到設(shè)計強度,通常養(yǎng)護(hù)期長達(dá)一個月,造成大量的資金浪費。應(yīng)用情況調(diào)查就三種橋面鋪裝結(jié)構(gòu)在國內(nèi)外的應(yīng)用情況及使用壽命進(jìn)行統(tǒng)計,以作比較。表2 鋪裝應(yīng)用及使用情況比較鋪裝方案方案一(雙層SMA)方案二(澆筑式+SMA)方案三(雙層環(huán)氧瀝青混凝土)國內(nèi)代表工程鵝公巖大橋武漢軍山大橋廣大虎門大橋上海盧浦大橋香港青馬大橋山東勝利黃河公路大橋上海東海大橋深港西部通道重慶菜園壩大橋南京長江二橋蘇通大橋湛江海灣大橋杭州灣跨海大橋武漢天心洲大橋使用情況病害普遍存在整體情況不錯,個別橋面鋪裝有病害早期病害普遍存在最長使用年限9年(鵝公巖大橋)13年(香港青
12、馬大橋)8年(南京長江二橋)國外代表工程德國等歐洲國家早期多座跨線橋蘇丹尼羅河大橋德國科爾勃蘭特橋美國曼哈頓大橋丹麥大貝爾特橋日本明石海峽大橋美國圣馬刁大橋加拿大獅門橋美國金門橋最長使用年限30年(英國福斯公路橋)20年(美國麥凱橋)無論從國內(nèi),還是國外的應(yīng)用情況來看,方案二應(yīng)用工程遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于方案一和方案三,使用壽命也要高于鋪裝方案一和方案三,三種鋪裝方案都已經(jīng)積累下了成熟且成功的經(jīng)驗。結(jié)論通過對上述三種方案的綜合比較,認(rèn)為擬推薦的三種鋪裝方案具有如下特點:(1)鋪裝方案一有著較好密水性和疲勞性能,初期建設(shè)成本低,缺點是熱穩(wěn)性和耐久性略差,后期維修費用較高;(2)鋪裝方案二有著較好的高溫穩(wěn)定性、
13、水穩(wěn)性、抗滑性、疲勞性能、耐久性等,防水粘結(jié)層具有良好的防水效果和對鋼板的保護(hù)作用,澆筑式瀝青混凝土結(jié)構(gòu)有很好的隨同鋼橋面板協(xié)同變形能力,使用壽命長,初期建設(shè)成本適中,維修容易,后期維修費用低;(3)鋪裝方案三高溫性較好,有著較高的熱穩(wěn)性和耐久性,缺點是對施工水平要求較高,初期建設(shè)成本高,后期維修較困難。從技術(shù)經(jīng)濟上綜合分析,方案二(澆注式瀝青混凝土)雖然在初期增加了投資,但是其優(yōu)越的性能,保證了方案二的鋪裝結(jié)構(gòu)更加適合于蘇州斜港橋橋面鋪裝。采用方案二來進(jìn)行鋪裝,可以減少后期的養(yǎng)護(hù)費用,延長鋪裝的使用壽命。因此建議采用方案二作為蘇州斜港橋橋面維修鋪裝方案。附1:澆筑式瀝青混凝土技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展
14、交通企業(yè)管理2009年10期澆筑式瀝青混凝土(Guss Asphalt(GA),原名為,原是“河流”之意,引申為“澆筑流淌”。其含義澆筑式瀝青混凝土具有流動性,澆筑式攤鋪,一般不需要碾壓,只需要簡單的攤鋪整平即可完成施工。澆筑式瀝青混凝土的瀝青用量高(710),礦質(zhì)集料中礦粉含量高(2030),同時拌和溫度很高(220240),拌和時間較長(23min),在運輸過程中也需要攪拌。因此,澆筑式瀝青混凝土具有礦粉含量高、瀝青含量高、拌和溫度高等“三高”特點,較多的瀝青及細(xì)集料含量使粗骨料處于懸浮狀態(tài), 它與熱壓瀝青混凝土不同的是其空隙率很小,而且內(nèi)部空隙不連通1。澆筑式瀝青混凝土最早起源于歐洲,德
15、國于1917 年開始研究開發(fā)澆筑式瀝青混凝土, 1929年應(yīng)用于蘇丹尼羅河大橋橋面鋪裝工程。二十世紀(jì)五十年代開始,澆筑式瀝青混凝土逐漸大量的應(yīng)用于建筑物防水和鋪面工程中,曾應(yīng)用于Oberkasseler、Mulheim、Zoo等大橋橋面鋪裝。同期,在美國、日本等發(fā)達(dá)國家也得到了較為廣泛的應(yīng)用。在國內(nèi),最早是由重慶交通科研設(shè)計院和重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司引入德國澆筑式瀝青混凝土鋪裝技術(shù)及配套設(shè)備,2003年在山東勝利黃河公路大橋中應(yīng)用,之后在多項橋面鋪裝等特殊鋪裝工程中應(yīng)用,取得了比較好的使用效果。目前,受過國內(nèi)特殊使用條件(交通、氣候)的影響和原材料(瀝青結(jié)合料)的限制,澆筑式瀝青混凝土
16、的綜合使用性能還無法與國外產(chǎn)品相媲美。 1 澆筑式瀝青混凝土鋪裝的性能優(yōu)勢澆筑式瀝青混凝土所具有結(jié)構(gòu)特點,決定了其除了擁有瀝青混凝土的性能之外,還具有不同于普通碾壓瀝青混凝土的特性,而這些性能優(yōu)勢恰恰適應(yīng)了橋面鋪裝等一些特殊鋪裝工程的使用要求。相對于普通瀝青混凝土,澆筑式瀝青混凝土鋪裝所具有的性能特點見表1。表1 澆筑式瀝青混凝土主要性能特點結(jié)構(gòu)特點性能特點空隙率小密水性好、耐久性優(yōu)(不易老化)瀝青含量高疲勞抗裂和隨從變形能力好自流成型整體性強無需碾壓不會出現(xiàn)由于碾壓所帶來的病害現(xiàn)對澆筑式瀝青混凝土鋪裝具有的主要性能優(yōu)勢,作進(jìn)一步分析。(1)密水性好澆筑式瀝青混凝土的空隙率接近于0,所鋪筑的澆
17、筑式瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層是絕對不透水的,這是其它碾壓式瀝青混凝土所無法相比的。在很多工程中,將澆筑式瀝青混凝土直接作為防水層應(yīng)用,或作為防水結(jié)構(gòu)體系的一部分。(2)耐久性優(yōu)澆筑式瀝青混凝土具有接近0的空隙率,即使內(nèi)部有微小的空隙,也是封閉不連通的。在這種結(jié)構(gòu)層中,水分的無法滲入的,水氣也是無從透入。這就避免了瀝青混凝土在使用過程中由于接觸空(水)氣而容易老化、脆化,性能衰變,因而其耐久性比較優(yōu)。(3)疲勞抗裂性能和隨從變形能力好澆筑式瀝青混凝土具有較高的瀝青含量,使得鋪裝層在氣候和交通條件作用下,具有很好的柔韌性,可以適應(yīng)反復(fù)彎曲變形和與結(jié)構(gòu)層的同步變形,而不會出現(xiàn)開裂等破壞現(xiàn)象。(4)整體性強澆
18、筑式瀝青混凝土施工采用澆筑自流成型的攤鋪工藝,鋪裝層除了具有一定的豎向抗變形能力之外,在橫向水平面內(nèi),具有較強的結(jié)合力,確保了鋪裝層的整體性。(5)不會出現(xiàn)由于碾壓所帶來的病害澆筑式瀝青混凝土成型和強度,在溫度冷卻之后自然形成,無須碾壓。這樣避免許多由于攤鋪碾壓所埋下的質(zhì)量隱患,如溫度離析、骨料離析等。除此之外,澆筑式瀝青混凝土還具有很多普通碾壓瀝青混凝土不具有的適用性,例如在一些在特殊路段,唯有采用澆筑式瀝青混凝土結(jié)構(gòu),如人行道、中央分割帶等等,這些無法采用機械碾壓的區(qū)域。2 國外應(yīng)用情況歐洲是世界上澆筑式瀝青混凝土鋪裝技術(shù)研究和應(yīng)用最早、也是最為成熟的地區(qū)。上世紀(jì)30年代中期,德國漢堡的橋
19、梁上就采用了澆筑式瀝青混凝土(Guss Asphalt)做橋面鋪裝。隨之大量實體工程使用性能的驗證,在歐洲很多國家的一些特殊鋪裝工程中,澆筑式瀝青混凝土結(jié)構(gòu)代替了原來的SMA鋪裝結(jié)構(gòu),特別是在鋪裝下層,得到非常廣泛的使用。在歐洲,具有代表性的應(yīng)用工程有德國萊茵河克里橋、科爾勃蘭特橋、Suderel橋、丹麥大貝爾特海峽橋、英國福斯公路橋、亨伯爾橋等,部分橋梁的鋪裝使用壽命超過30年。歐洲的這種澆筑式瀝青混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)在美國等北美國家也得到了比較廣泛的應(yīng)用,如美國西克羅恩沃大橋、曼哈頓大橋、Tommaso大橋、加拿大摩瑞瑪坎大橋等等。上世紀(jì)七十年代中后期,日本為了解決本州四國連絡(luò)橋的橋面鋪裝問題,
20、由多田宏行等就橋面鋪裝進(jìn)行了一次系統(tǒng)研究。期間,以多田宏行先生為代表的鋪裝專家根據(jù)日本本國的特點,對德國澆筑式瀝青混凝土的材料組成及相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作了較大的調(diào)整,逐步形成了符合日本國情的一整套技術(shù),并且在1961 年瀝青鋪裝綱要中公布了相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。表2統(tǒng)計出了澆筑式瀝青混凝土在日本橋面鋪裝中的應(yīng)用情況,有近70%的鋼橋面鋪裝采用了澆筑式瀝青混凝土作為鋪裝材料。表2 日本鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)調(diào)查資料鋪裝上層鋪裝下層橋梁數(shù)(百分比)熱拌瀝青混凝土3040mm熱拌瀝青混凝土4050mm83 (27%)Gussasphalt 3040mmGussasphalt 3040mm71 (23%)熱拌瀝青混凝土
21、3040mmGussasphalt 4050mm123 (41%)單層瀝青混凝土 5070mm23 (8%)單層Gussasphalt 5070mm3 (1%)英國福斯公路橋于1964年9月4日開通,受橋面恒載的要求,主橋的鋼橋面采用單層瀝青混凝土38mm厚度鋪裝。在至今40多年的使用過程中,橋面鋪裝每89年局部維修一次,防水系統(tǒng)準(zhǔn)備在最近的一次大修中更換。據(jù)橋梁維修管理負(fù)責(zé)人介紹,在過去的一次大修中考慮防水系統(tǒng)良好的性能,只銑刨了表面的28mm澆筑式瀝青混凝土,用新料的熱量熔化結(jié)合舊橋面鋪裝殘余的瀝青混凝土,在開放交通后除局部位置在多年的使用過程中需要修補,主體的橋面鋪裝質(zhì)量是可靠的。此外需
22、要說明的是該橋從第一次開放交通以來,橋面交通流量逐年增加,每天的交通量達(dá)4萬余,其中相當(dāng)一部分是重載車輛。丹麥的大貝爾特橋總長17.5公里,主跨1624米,是世界上最長的懸索橋之一。該橋于1998年8月中旬開放公路交通,原鋪裝采用厚度為6cm的兩層澆筑式瀝青混凝土結(jié)構(gòu),使用壽命已經(jīng)超過10年,到目前為止,使用效果良好,未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞現(xiàn)象。在日本,比較有代表性的工程是1985年通車的大鳴門橋,1998年通車的明石海峽大橋,原橋面鋪裝采用3.0cm澆筑式瀝青混凝土+3.5cm的密級配瀝青混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)。目前,使用情況良好。同時,在08年6月歐洲澆筑式鋪裝技術(shù)調(diào)研中,發(fā)現(xiàn)澆筑式瀝青混凝土除了應(yīng)用于
23、橋面鋪裝等特殊鋪裝道路鋪裝工程,在屋面防水、室內(nèi)地板、辦公桌面等方面應(yīng)用的也相當(dāng)普遍。從國外橋面鋪裝結(jié)構(gòu)和澆筑式瀝青混凝土的應(yīng)用情況來看:(1)澆筑式瀝青混凝土的防水性能、疲勞性能及耐久性非常好,是橋面鋪裝的主流鋪裝結(jié)構(gòu);(2)澆筑式瀝青混凝土在國外應(yīng)用的已經(jīng)較成熟、成功,對于鋼橋面達(dá)到2025年、對于混凝土橋面達(dá)到2535年的使用壽命。3 國內(nèi)研究及應(yīng)用情況澆筑式瀝青混凝土(含英國的瀝青瑪蹄脂混凝土)在上個世紀(jì)九十年代就引入中國,最早應(yīng)用在香港的青馬大橋和臺灣的高屏溪大橋、新東大橋、大直橋等工程,到目前為止,使用情況良好。該鋪裝技術(shù)引入大陸的時間較晚,最早應(yīng)用的工程是1999年通車江陰長江大
24、橋,采用與香港青馬大橋相同的方案英國的“澆筑式瀝青混凝土”,由于當(dāng)時對我國的交通氣候條件考慮不充分,在交通開放的次年即出現(xiàn)了嚴(yán)重的車轍破壞。英國所謂“澆筑式瀝青混凝土”準(zhǔn)確的稱為瀝青瑪蹄脂混凝土(Masticasphalt),它與澆筑式瀝青混凝土(Gussasphalt)有比較接近的結(jié)構(gòu)組成和施工工藝,拌制的混合料都有良好的流動性,只是拌和生產(chǎn)工藝有所不同。澆筑式瀝青混凝土鋪裝技術(shù)真正在內(nèi)陸應(yīng)用的工程是重慶渝合高速公路隧道路面。在澆筑式瀝青混凝土鋪裝技術(shù)引入國內(nèi)之后,重慶交通科研設(shè)計院、同濟大學(xué)、東南大學(xué)、哈爾濱理工大學(xué)等科研院所對澆筑式瀝青混凝土鋪裝技術(shù)作了比較深入、全面的研究。2006年交
25、通部發(fā)行的公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計與施工技術(shù)指南(交工編字2006274號),詳細(xì)列出了不同使用條件下澆筑式瀝青混凝土性能技術(shù)指標(biāo)及施工要求,填補了國內(nèi)橋面鋪裝設(shè)計與施工的空白,為我國鋼箱梁橋橋面鋪裝的設(shè)計與施工提供了技術(shù)指導(dǎo)。表3 澆筑式瀝青混凝土國內(nèi)代表應(yīng)用工程一覽表工程名稱地點通車時間備注渝合高速公路重慶2002.5北碚隧道、西山坪隧道勝利黃河大橋山東東營2003.7鋼箱梁橋江陰長江大橋江蘇江陰2003.10鋼箱梁橋、維修工程安慶長江大橋安徽安慶2004.7鋼箱梁橋天津子鴨河大橋天津2004.8鋼箱梁橋上海東海大橋上海2005.10混凝土橋長沙環(huán)線三汊磯大橋湖南長沙2006.08鋼箱梁橋重
26、慶石板坡長江大橋重慶2006.08鋼箱梁橋平陰黃河公路大橋山東聊城2006.11鋼箱梁橋汕頭礐石大橋廣東汕頭2007.01鋼箱梁橋西攀高速公路四川2008.9隧道路面重慶嘉華大橋重慶2007.6混凝土橋重慶菜園壩長江大橋重慶2007.10鋼箱梁橋蘇通大橋江蘇2008.4鋼箱梁橋中央分割帶青島膠州灣跨海大橋山東青島2008.10試驗路貴州北盤江大橋貴州興仁2008.11鋼箱梁橋南昌洪都大橋、英雄大橋江西南昌2009.2鋼箱梁橋重慶朝天門長江大橋重慶2009.4鋼箱梁橋上海長江大橋上海施工中混凝土橋、鋼箱梁橋預(yù)留道國內(nèi)專家在對澆筑式瀝青混凝土及其鋪裝結(jié)構(gòu)研究的同時,根據(jù)最新的研究成果,在國內(nèi)的一系
27、列工程中應(yīng)用。截至目前為止,內(nèi)陸澆筑式瀝青混凝土應(yīng)用工程40余項,鋪裝面積超過120萬平方米(江陰大橋不計),未出現(xiàn)大面積維修的工程。在澆筑式瀝青混凝土鋪裝在國內(nèi)應(yīng)用過程中,一些項目的成功實施,對推動澆筑式瀝青混凝土鋪裝技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用具有重要意義。(1)重慶渝合高速公路北碚隧道、西山坪隧道路面隧道路面鋪裝下層采用了澆筑式瀝青混凝土鋪裝結(jié)構(gòu),首次在內(nèi)陸工程中應(yīng)用,開啟了澆筑式瀝青混凝土在內(nèi)陸工程應(yīng)用的先河。(2)山東勝利黃河公路大橋橋面鋪裝工程根據(jù)我國氣候交通特點,提出了適宜我國氣候條件的澆筑式瀝青混凝土配合比設(shè)計方法及材料技術(shù)指標(biāo),首次在山東勝利黃河公路大橋鋼橋面鋪裝中應(yīng)用。該橋于2003年
28、7月通車,就承受前所未料到的重交通作用,在使用過程中局部曾出現(xiàn)了開裂、推移破壞,但經(jīng)過及時處治后,經(jīng)過5年的使用,整體使用性能良好。08年11月對該橋的使用情況進(jìn)行了調(diào)查,未出現(xiàn)新的破壞現(xiàn)象,見圖1。圖1 山東勝利黃河大橋使用情況圖(3)江陰長江大橋橋面鋪裝維修工程32003年底,根據(jù)專家論證,在江陰長江大橋進(jìn)行了6種類型各不相同的鋪裝結(jié)構(gòu),包含環(huán)氧瀝青混凝土、澆筑式瀝青混凝土等結(jié)構(gòu)。其中下層澆筑式+上層環(huán)氧瀝青混凝土的結(jié)構(gòu),經(jīng)過多年的使用,與雙層環(huán)氧瀝青混凝土對比,澆筑式瀝青混凝土表現(xiàn)出了良好性能優(yōu)勢。該工程采用多種鋪裝結(jié)構(gòu)在同一苛刻條件下使用,其服務(wù)質(zhì)量及使用壽命對于指導(dǎo)大跨徑鋼箱梁橋橋面
29、鋪裝具有重要意義。(4)上海東海大橋橋面鋪裝工程2005年9月,國內(nèi)首條跨海大橋,全長32.5km的東海大橋全橋鋪裝下層采用澆筑式瀝青混凝土。該橋橋面鋪裝使用條件更為苛刻,高溫、重載、多雨,經(jīng)過三年的使用考驗,未出現(xiàn)高溫車轍等早期破壞,使用情況良好。該工程的應(yīng)用成功,為我國類似跨海大橋橋面鋪裝的實施提供了寶貴的經(jīng)驗。2009年,10km的上海長江大橋也采用了同樣的鋪裝方案。4 結(jié)論通過對澆筑式瀝青混凝土鋪裝技術(shù)在國內(nèi)外研究及應(yīng)用情況的分析、總結(jié),認(rèn)為:(1)澆筑式瀝青混凝土所具有的一些性能優(yōu)勢,是其它類型混凝土無法媲美的,特別是橋面鋪裝工程等一些特殊鋪裝工程中,具有很強大適用性,。(2)澆筑式
30、瀝青混凝土在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用,但受內(nèi)陸路面特殊使用條件(交通、氣候等)的影響,其長期性能有待于進(jìn)一步的驗證。(3)總而言之,澆筑式瀝青混凝土鋪裝技術(shù)作為在國外使用成功、成熟的技術(shù),在大陸要得到廣泛、成功的推廣應(yīng)用,還需要建設(shè)、科研、設(shè)計、施工等單位共同地努力。附2:關(guān)于澆筑式瀝青混凝土的介紹澆筑式瀝青混凝土(Gussasphalt)屬于連續(xù)級配瀝青混凝土,在施工溫度條件下(220250),瀝青混合料呈流淌狀態(tài),不需要用壓路機,只需要用簡單的攤鋪整平機具即可完成施工,并能達(dá)到規(guī)定的密實度和平整度。混合料本身具有細(xì)集料含量高,礦粉含量高,瀝青含量高等“三高”特點,較多的瀝青及細(xì)集料含量使粗骨
31、料處于懸浮狀態(tài)。它與熱壓瀝青混凝土不同的是其空隙率很小,而且內(nèi)部空隙不連通。澆筑式瀝青混凝土具有以下優(yōu)點:空隙率幾乎為0,因而無需壓實便能達(dá)到其最終強度,它不會出現(xiàn)因壓實不足而產(chǎn)生的缺陷和病害;它既不透水,也不吸水,對含Cl-離子的溶液及經(jīng)常性潮氣作用之類的氣候影響因素幾乎不敏感,因而不會出現(xiàn)水損害問題,密水效果良好;整體性強,其呈粘彈性,對沖擊及顛簸不敏感,適應(yīng)橋梁在行車振動等荷載作用而不產(chǎn)生強度降低、松散等病害;空隙小,瀝青結(jié)合料在氣候因素影響下不易老化,因而它有較好的耐久性(使用壽命達(dá)20年以上);澆筑式瀝青混凝土瀝青含量較高,因此具有良好的抗疲勞開裂能力。德國于1917 年開始研究開發(fā)
32、澆筑式瀝青混凝土,大量應(yīng)用于建筑物防水層和鋪面工程中。由于其獨特的防水、抗老化性能、抗疲勞性能以及對鋼橋面板優(yōu)良的追從性和粘結(jié)性能,澆筑式瀝青混凝土在德國等歐洲國家廣泛應(yīng)用于橋面鋪裝,具有代表性的有德國的Oberkasseler 橋、英國亨伯爾橋、瑞典霍加庫斯藤大橋、丹麥大貝爾特東橋等。1956 年日本在從德國引進(jìn)澆筑式瀝青混凝土技術(shù)后,以多田宏行先生為代表的鋪裝專家根據(jù)日本本國的特點,對德國澆筑式瀝青混凝土的材料組成及相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作了較大的調(diào)整,逐步形成了符合日本國情的一整套技術(shù),并且在1961 年瀝青鋪裝綱要中公布了相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。根據(jù)對日本國內(nèi)超過300座大橋的統(tǒng)計資料,有近70%以上
33、的鋼橋面鋪裝采用了澆筑式瀝青混凝土作為鋪裝材料。沖繩縣柏大橋,為正交異性板鋼橋(開口肋),采用澆筑式瀝青混凝土,已經(jīng)使用20年,未發(fā)生開裂、車轍等破壞,其地區(qū)氣候條件與本橋相近。我國于20世紀(jì)90年代開始引進(jìn)澆筑式瀝青混凝土技術(shù),應(yīng)用于江陰長江大橋和香港的青馬大橋,以及臺灣的新東大橋和高屏溪大橋,江陰長江大橋、香港青馬大橋由英國人設(shè)計,臺灣的兩座橋由日本人設(shè)計,由于對中國的交通荷載及氣候條件認(rèn)識不足,江陰長江大橋出現(xiàn)一些高溫問題,香港青馬大橋、新東大橋和高屏溪大橋鋪裝層目前使用狀況良好。重慶交通科研設(shè)計院及下屬智翔公司從90年代開始了澆筑式瀝青混凝土橋面鋪裝的研究與應(yīng)用工作,并根據(jù)我國氣候交通
34、特點,對其瀝青結(jié)合料性能進(jìn)行改善,大幅度提高了澆筑式瀝青混凝土的熱穩(wěn)性,并在一系列工程中得到成功應(yīng)用,如:如上海東海大橋(水泥混凝土橋面)、長沙三叉磯大橋、安慶長江大橋、重慶石板坡長江大橋、山東平陰黃河公路大橋等近十座橋,完成共計100余萬m2的橋面鋪裝面積。澆筑式瀝青混凝土為連續(xù)懸浮式密級配結(jié)構(gòu),強度的形成不能依靠骨料形成的骨架嵌擠作用,因此,對其膠結(jié)料熱穩(wěn)性要求很高。在德國等歐洲國家一般采用PMB45A(聚合物改性瀝青),它是一種硬質(zhì)改性能瀝青(25針入度:3060);日本一般采用硬質(zhì)瀝青與湖瀝青配制而成。我國在引進(jìn)澆筑式瀝青混凝土技術(shù)的過程中,以此為目標(biāo),進(jìn)行了硬質(zhì)改性瀝青的開發(fā)。同時,
35、結(jié)合我國的國情(重載交通),采用改性瀝青與湖瀝青摻配,研制硬質(zhì)聚合物改性瀝青PMB25A(25針入度:1040),以滿足我國橋面鋪裝使用性能的要求,并提出相應(yīng)評價指標(biāo)及試驗方法,澆筑式瀝青混凝土評價指標(biāo)(方法)見表A.1。表A.1 澆筑式瀝青混凝土評價指標(biāo)(方法)評價指標(biāo)德國等歐洲國家日本中國流動性扭力試驗劉埃爾試驗劉埃爾試驗貫入度(mm)14 (40)14(60)貫入度增量(mm)0.4 (40)0.4(60)動穩(wěn)定度300(60)低溫應(yīng)變(x10-3)要求指標(biāo)與當(dāng)?shù)貧夂驐l件相關(guān)(-10)動態(tài)貫入度(mm)50重復(fù)拉力試驗-10澆筑式瀝青混凝土受施工和易性的影響,要求拌制的混凝土具有良好的流
36、動性,便于施工攤鋪整平,較高的瀝青用量保證了施工和易性,但其高溫穩(wěn)定性受到了影響。高溫穩(wěn)定性在日本采用動穩(wěn)定度試驗來評價,我國采用了德國的貫入度試驗,提高試驗條件,采用60貫入度和貫入度增量作為高溫穩(wěn)定性的評價指標(biāo)。低溫彎曲采用和日本相同的試驗方法,采用低溫彎曲應(yīng)變作為評價指標(biāo)。德國等歐洲國家還采用重復(fù)拉力試驗來評價其低溫性能和疲勞性能,增加動態(tài)貫入度試驗來評價其高溫性能,受試驗設(shè)備的限制,我國未引進(jìn)此評價指標(biāo)(方法)。在我國沒有采用動穩(wěn)定度作為澆筑式瀝青混凝土的評價指標(biāo),主要原因有:(1)澆筑式瀝青混凝土不適用于采用動穩(wěn)定度進(jìn)行評價。澆筑式瀝青混凝土瀝青含量較高,在試驗過程中,在試驗輪的碾壓
37、下,試件內(nèi)部并并未產(chǎn)生變形,而表層的瀝青卻發(fā)生側(cè)移,影響了試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果要采用車轍試驗,必須在試驗試件表面撒布碎石。(2)采用貫入度試驗完全可以評價澆筑式瀝青混凝土(作為鋪裝下層)的高溫穩(wěn)定性。在我國,滿足貫入度試驗的評價指標(biāo)的混合料,在橋面鋪裝工程中,還未發(fā)生大面積的破壞或翻修。將試驗溫度提高到60,對混合料進(jìn)行測試,可以滿足我國橋面鋪裝使用性能的要求。目前,我國澆筑式瀝青混凝土可以達(dá)到表A.2的指標(biāo)。表A.2 我國澆筑式瀝青混凝土的性能試驗結(jié)果評價指標(biāo)試驗結(jié)果指標(biāo)要求試驗方法流動性(s)20左右40 (240)劉埃爾試驗貫入度(mm)2.03.0 14(60)貫入度試驗貫入度增量(
38、mm)0.10.30.4 (60)動穩(wěn)定度(次/mm)1000(60)車轍試驗低溫應(yīng)變7.0 x10-3左右6.0 x10-3(-10)低溫彎曲試驗(3)貫入度試驗與車轍試驗有很大的相關(guān)性,通過對不同動穩(wěn)定度的碾壓式瀝青混凝土車轍試件,進(jìn)行相同試驗溫度貫入度試驗的測試,發(fā)現(xiàn)動穩(wěn)定度超過2000次/mm的碾壓式混凝土,貫入度試驗結(jié)果也勉強滿足貫入度及增量的要求。(4)在我國,試驗方法比價直觀,普遍對車轍試驗很看中。我國重載車輛多,氣候條件惡劣,對路面高溫穩(wěn)定性要求很高,對動穩(wěn)定度提出了很高的控制指標(biāo)。在橋面鋪裝工程中,使用氣候環(huán)境較為惡劣,但橋面一般較為平順,交通流較為連續(xù)且快,輪載對橋面鋪裝的
39、瞬間荷載都很短暫,澆筑式瀝青混凝土已有的動穩(wěn)定度已經(jīng)可以滿足橋面鋪裝下層承載和分散荷載的要求。同時,在橋面鋪裝中,澆筑式瀝青具有優(yōu)于碾壓式瀝青混凝土的密實度,其密實度不受使用環(huán)境和壓實功的影響。碾壓式瀝青混凝土在橋面鋪裝工程中,很難達(dá)到室內(nèi)的壓實效果,壓實度要低于在普通路面上的壓實度,也就是碾壓式瀝青混凝土室內(nèi)車轍試驗動穩(wěn)定度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)場混凝土的動穩(wěn)定度,而澆筑式瀝青混凝土的密實度不受此影響,高溫穩(wěn)定性保持不變。澆筑式瀝青混凝土在鋼橋面鋪裝中的應(yīng)用效果(未產(chǎn)生熱穩(wěn)性破壞),說明了澆筑式的高溫穩(wěn)定性可以滿足當(dāng)前水泥混凝土橋面使用性能的要求。本報訊 因被鑒定為危橋而于去年7月封閉的斜港大橋,重建
40、方案已于近日敲定。根據(jù)這一方案,這座大橋?qū)⒈唤ǔ赡暇╅L江大橋一樣的上下兩層都能通車的橋梁,成為全市首座雙層橋;而其優(yōu)美的箜篌造型,將使它與西側(cè)的寶帶橋交相輝映,成為蘇州城南一景。斜港大橋地處東環(huán)路南延段吳東路上,現(xiàn)有橋梁面寬22米,主跨徑(橋墩之間的距離)100米。 1996年9月通車后,由于過往車輛繁多,大橋長期超負(fù)荷承載,吊桿和系梁出現(xiàn)嚴(yán)重病害,已經(jīng)影響橋梁結(jié)構(gòu)的安全,為此,有關(guān)部門去年7月下旬對這座大橋進(jìn)行了封閉,并決定拆除重建。封閉期間,路經(jīng)這里的車輛必須繞道通行,增加行駛里程不說,還容易導(dǎo)致開錯道路,頗為不便,盡快重建的呼聲十分強烈。建設(shè)單位吳中區(qū)交通運輸局方面介紹,許多人以為,斜港大橋重建工作處于停滯狀態(tài),其實,大橋封閉后他們就委托多家設(shè)計單位對新橋進(jìn)行了設(shè)計,但因為新橋需要考慮的方面非常多,所以頗費時間。這些考慮的因素包括:斜港橋西側(cè)的寶帶橋是國家重點文物保護(hù)單位,新橋的面貌必
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