二橋鋼橋面鋪裝方案匯報

上海閔浦二橋鋼橋面鋪裝方案匯報

上海市城市建設設計研究院重慶鵬方路面工程技術研究院2009.9

閔浦二橋主橋為公軌兩用雙層鋼桁架獨塔斜拉橋，上層為公路雙向四車道，下層為軌道交通（莘閔線）。設計道路等級為二級公路，雙向四車道，設計車速60km/h，橋梁荷載等級為公路Ⅰ級。主橋鋼橋面長度463.65m，寬18m，正交異性鋼橋面。橋面采用瀝青鋪裝，瀝青鋪裝面積約8345㎡。主橋位于直線段，最大縱坡5‰，豎曲線半徑30000m。閔浦二橋概況橋型：獨塔雙索面連續(xù)鋼桁梁斜拉橋，三跨一聯(lián)；塔梁豎向、水平約束體系?？鐝浇M合：（38.25m+147m）錨跨+251.4m主跨；主塔：H型塔，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；主梁：鋼板桁結(jié)合梁形式，矩形斷面，三角形桁架，上、下層橋面為正交異性鋼橋面；索：高強度鍍鋅平行鋼絲拉索，HDPE護套，在梁上錨固采用錨箱形式，塔上采用環(huán)向預應力錨固構(gòu)造；鋪裝厚度限制：原設計厚度為75mm。正交異性板由橋面板、U形加勁肋、小縱梁、橫肋組成。橋面板板厚16mm，下設“U”形縱向加勁肋，間距700mm，“U”形加勁肋高300mm，板厚8mm；沿橋縱向每2.94m設一道橫肋。從橋面系設計情況來看，整體剛度能夠滿足瀝青混凝土鋪裝的使用要求。閔浦二橋鋼橋面鋪裝基本條件越江通道流量預測車種比例荷載等級：公路Ⅰ級，交通量較大，且承擔一定的重載過境交通（占預測交通量的17%）。區(qū)域地處中緯度，太平洋西海岸，屬北亞熱帶海洋性氣候。日光充足，四季分明，氣候溫和，降雨充沛。（龍華氣象站，1951年～1980年）歷年極端最高氣溫：40.2℃（1943年7月13日）歷年極端最低氣溫：-12.0℃（1983年1月19日）年平均氣溫：15.7℃月平均最高氣溫：27.8℃（8月）月平均最低氣溫：3.5℃（1月）降水最大年降水量：1324.8mm（1983年）最小年降水量：678.1mm（1978年）年平均降水量：989.1mm年平均雨天：144天濕度相對濕度，6月至8月最高，平均為91%；9月至12月最低，平均為76%；1月至5月居中，平均為85%。閔浦二橋鋼橋面鋪裝基本條件鋼結(jié)構(gòu)橋面系因其柔韌性大、易撓曲、傳熱快，橋面底部加勁縱橫梁（肋）多，易腐蝕等特性，使得鋼橋面鋪裝的使用條件比一般高等級路面、機場道面嚴酷得多，除鋪裝層滿足行駛功能及對鋼板的防銹保護功能外，還應具有更高的變形能力及高溫抗變形能力，以及良好的層間結(jié)合力。因此鋼橋面鋪裝的方案設計是一項難度較大的復雜工作。同時，每座不同的鋼橋其橋面系構(gòu)造設計不同、氣候使用條件不同、交通荷載組成情況不同、所能采用的材料不同等差別，要求進行方案設計前要進行一定的試驗研究，以確定不同的設計參數(shù)，因此鋼橋面鋪裝的方案設計又是一項針對性強、具有科研性質(zhì)的設計任務。鋼橋面鋪裝的特殊性（1）瀝青鋪裝層要求具有良好的抗車轍性能（2）瀝青鋪裝層要求具有良好的抗疲勞開裂性能橋面鋪裝層要隨同鋼板變形而產(chǎn)生反復的撓曲變形，特別是在鋼板U形加勁肋頂部對應的鋪裝表面將產(chǎn)生反復彎曲應力（應變）而開裂。（3）瀝青鋪裝層與鋼板之間應具有良好的層間結(jié)合能力交通荷載作用下，橋面鋪裝層與鋼板要同步變形；氣候環(huán)境條件作用下，瀝青鋪裝結(jié)構(gòu)層以及鋼板要產(chǎn)生不同的溫縮變形，這使得各結(jié)構(gòu)層（包括鋼板）之間產(chǎn)生較大的彎拉應力和剪切應力，并導致層間脫離，引起鋪裝層破壞。（4）瀝青鋪裝層對橋面板等鋼結(jié)構(gòu)應具有良好的保護作用水分易導致鋼板銹蝕，降低鋪裝結(jié)構(gòu)層的耐久性和橋梁鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。（5）瀝青鋪裝具有良好的抗滑性能橋面濕滑，面層抗滑性能降低，存在很大的交通隱患。（6）瀝青鋪裝具有可靠的施工性和質(zhì)量控制技術鋼橋面鋪裝的一般要求鋼橋面鋪裝的典型結(jié)構(gòu)鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層設計與橋梁結(jié)構(gòu)類型、受力的特點、交通量及其組成、氣候環(huán)境特點密切相關。合理的鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)應如下圖1所示。在針對具體橋梁特點進行專門設計時，應結(jié)合橋梁在橋面系剛度、交通、氣候、施工條件等因素分別選擇合理的防水粘結(jié)層組合體系、鋪裝下層材料及厚度、鋪裝面層材料及厚度并綜合設計鋪裝組合結(jié)構(gòu)。目前鋼橋面鋪裝的三種基本體系項目結(jié)構(gòu)一結(jié)構(gòu)二結(jié)構(gòu)三鋪裝層雙層SMA或AC國產(chǎn)環(huán)氧瀝青澆注式瀝青混凝土（GA）防水粘結(jié)體系AMP-100二階反應型防水粘結(jié)材料環(huán)氧瀝青粘結(jié)層AMP-100二階反應型防水粘結(jié)材料復合反應性樹脂復合反應性樹脂復合反應性樹脂Eliminator防水粘結(jié)體系Eliminator防水粘結(jié)體系Eliminator防水粘結(jié)體系適用領域結(jié)構(gòu)跨徑較小、剛度較大、荷載較輕結(jié)構(gòu)剛度較大、重荷載、大交通量、非冬季施工結(jié)構(gòu)剛度較大、重荷載、大交通量鋼橋面鋪裝防水水粘結(jié)材料：橡橡膠瀝青（或改改性瀝青瑪蹄脂脂）粘結(jié)劑、環(huán)環(huán)氧瀝青粘結(jié)結(jié)劑、環(huán)氧樹脂脂粘結(jié)劑、Eliminator防水粘結(jié)體系。。鋼橋面鋪裝防水水粘結(jié)材料選擇擇（1）橡膠瀝青（或改改性瀝青瑪蹄脂脂）粘結(jié)劑橡膠瀝青粘結(jié)劑劑通常采用橡膠膠類改性劑對瀝瀝青進行改性，，形成具有較強強延伸性能和抗抗疲勞開裂性能能的改性瀝青，，并常與其他材材料（如鋼板防防腐漆等）共同同使用，作為鋼鋼橋面的防水粘粘結(jié)層。該材料料具有較好的防防水性能，但在在高溫環(huán)境條件件下的抗剪切性性能不足，容易易產(chǎn)生鋪裝推移移病害。武漢軍山大橋鋪鋪裝結(jié)構(gòu)：鋼橋橋面噴砂除銹+防腐層+改性瀝青碎石封封層（1kg改性瀝青+3~5mm的預拌瀝青碎石石）+雙層SMA虎門大橋維護鋪鋪裝結(jié)構(gòu)：鋼橋面噴砂除銹銹+雙層環(huán)氧樹脂粘粘結(jié)劑（撒小碎碎石）+3～5mm瀝青碼蹄脂緩沖沖層+雙層SMA環(huán)氧瀝青粘結(jié)劑劑通常用于雙層層SMA或環(huán)氧瀝青混凝凝土鋪裝結(jié)構(gòu)，，環(huán)氧瀝青粘結(jié)結(jié)劑粘結(jié)性能優(yōu)優(yōu)良，抗裂性能能不足，往往是是在鋪裝表面產(chǎn)產(chǎn)生開裂不久即即發(fā)展到鋼板，，腐蝕鋼板鋅漆漆保護層和鋼板板，并導致鋪裝裝裂縫兩側(cè)出現(xiàn)現(xiàn)伴隨性開裂。。（2）環(huán)氧瀝青粘結(jié)結(jié)劑Eliminator防水粘結(jié)體系由由ZedS94底涂層、Eliminator防水層（兩層））和TackCoatNo.2膠粘劑（或SA1030膠粘劑），其中中TackCoatNo.2用于澆注式瀝青青混凝土，SA1030膠粘劑用于碾壓壓式瀝青混凝土土。（3）Eliminator防水粘結(jié)體系鋼橋面鋪裝層常常用材料：SMA（或改性瀝青SMA）、澆注式瀝青青混凝土、環(huán)氧氧瀝青混凝土。。改性瀝青SMA：高溫性能優(yōu)良良、低溫性能較較好、采用高彈彈性改性瀝青的的SMA具有良好的抗疲疲勞開裂性能，，不宜冬季施工工。澆注式瀝青混凝凝土：低溫性能能和抗疲勞開裂裂性能優(yōu)良、采采用專用改性瀝瀝青的澆注式具具有較好的高溫溫性能、低溫環(huán)環(huán)境不影響施工工。環(huán)氧瀝青混凝土土：材料綜合性性能優(yōu)良，對施施工控制要求極極為嚴格，后期期養(yǎng)護時間場，，出現(xiàn)病害后修修復困難，不宜宜冬季施工。鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)構(gòu)層材料選擇鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)構(gòu)層材料選擇澆注式瀝青混凝凝土施工過程（（無須碾壓、不不會存在壓實度度不足而引起的的透水等病害））鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)構(gòu)層材料選擇江陰大橋聚合物物改性瀝青澆注注式混凝土使用用效果澆澆注式與環(huán)氧鋪鋪裝接縫狀況（（左環(huán)氧、右澆澆注式）鋪裝方案一鋪裝層3.7cm高彈改性瀝青碼蹄脂混凝土鋪裝SMA10鋪裝面層改性乳化瀝青粘層3.5cm高粘度改性瀝青SMA10防水體系Eliminator防水粘結(jié)層SA1030膠粘劑，用量：1.25～1.75kg/㎡甲基丙烯酸類樹脂（兩層），總用量：2.5～3.5kg/㎡底涂層ZedS94，用量：100～200g/㎡橋面板鋼板：除油、除鹽分，噴砂除銹，清潔度Sa2.5級，粗糙度Rz50μm～100μm鋪裝方案一雙層SMA結(jié)構(gòu)在實際使用用時表現(xiàn)出了較較好的高溫性能能，但抗疲勞開開裂性能不足，，密水性能不良良，在低剛度、、重交通鋼橋面面上使用效果不不好。適用于跨度小、、剛度大、交通通量輕的鋼橋。。鋪裝底層宜采用用高粘度改性瀝瀝青，鋪裝面層層宜采用高彈性性改性瀝青。為減少施工復雜雜性，上下層也也可以都采用高高彈性改性瀝青青。SMA在較低氣溫條件件下施工，存在在一定的質(zhì)量隱隱患。上面層建議采用用SMA10型混合料的原因因SMA10具有良好的使用用性能。試驗研研究表明，通過過瀝青和礦料的的選擇以及混合合料目標配合比比設計，SMA10能夠達到下表所所示性能。項目空隙率（%）飽和度（%）礦料間隙率（%）穩(wěn)定度（kN）60℃動穩(wěn)定度（次/mm）平整度（mm）滲水系數(shù)（ml/min）構(gòu)造深度（mm）性能3~3.575~85≥16.5≥6.0≥3000≤3≤200≥0.8根據(jù)試驗研究和和實體工程經(jīng)驗驗，SMA13具有較大的空隙隙率，且空隙往往往是貫通的，，不能夠防止水水分進入鋪裝層層內(nèi)部，會加劇劇鋪裝層的早期期病害?；㈤T大橋鋼橋面面鋪裝因混合料料透水引起的病病害上面層建議采用用SMA10型混合料的原因因SMA10在鋪裝工程中有有較多的成功使使用經(jīng)驗。重慶慶菜園壩大橋、、重慶石板坡長長江大橋、湖南南長沙三汊磯大大橋、S342新建工程鳳翔路路立交A匝道、山東平陰陰黃河公路大橋橋、貴州北盤江江大橋等橋面鋪鋪裝表面層均采采用了SMA10，使用效果良好好。橋梁名稱重慶菜園壩大橋貴州北盤江大橋設計要求構(gòu)造深度（mm）最小值最大值最小值最大值≥0.80.941.180.961.09貴州北盤江大橋橋鋼橋面鋪裝SMA10表面狀況鋪裝方案二鋪裝層磨耗層：3.8cm高彈改性瀝青碼蹄脂混凝土鋪裝SMA10鋪裝面層粘層：改性乳化瀝青，用量：300～500g/㎡保護層：GA10（厚3.5cm），撒布5～10mm碎石防水體系Eliminator防水粘結(jié)層膠粘劑2號，用量：150～200g/㎡甲基丙烯酸類樹脂（兩層），總用量：2500～3500g/㎡底涂層ZedS94，用量：100～200g/㎡橋面板鋼板：除油、除鹽分，噴砂除銹，清潔度Sa2.5級，粗糙度Rz50μm～100μm鋪裝方案二Eliminator和澆注式瀝青混混凝土組成性能能優(yōu)良的防水體體系，SMA10為車輛行駛提供供平整、抗滑的的鋪裝道面，同同時也具有一定定的防水功能。。使用壽命比方案案一長。國內(nèi)具有大量的的實體工程經(jīng)驗驗，如安慶長江江大橋、天津子子牙河大橋、湖湖南三汊磯大橋橋、重慶菜園壩壩大橋、貴州北北盤江大橋等。。適用于不同跨度度、不同剛度和和各種交通量的的鋼橋。鋪裝面層SMA的施工質(zhì)量同樣樣受到氣溫條件件的影響。成本較高。鋪裝方案二澆注式瀝青混凝凝土在德國、日日本等國家有廣廣泛的應用，近近5年多來，在我國國也逐漸得到較較多使用，澆注注式瀝青混凝土土因其瀝青含量量高、動穩(wěn)定度度試驗結(jié)果小等等特點，往往給給人“熱穩(wěn)性不不足”的印象，，而實際上，澆澆注式瀝青混凝凝土采用了硬度度較高的改性瀝瀝青，且澆注式式瀝青混凝土只只有在高溫（220℃～260℃）才會產(chǎn)生瀝青青富余而流動在在常溫下則具有有良好的高穩(wěn)穩(wěn)穩(wěn)定性，而對于于澆注式瀝青混混凝土高溫穩(wěn)定定性的評價方法法國內(nèi)外通常采采用貫入度試驗驗。本項目所在地夏夏季較炎熱，冬冬季極端氣溫較較低，為保證澆澆注式瀝青混凝凝土高、低溫性性能的平衡，建建議采用聚合物物改性瀝青，該該瀝青已經(jīng)在貴貴州北盤江大橋橋、沈陽尚小橋橋和江陰長江大大橋（試驗段））得到成功使用用。加熱到220°C-260°C時的瀝青富余量膠泥=瀝青+礦粉鋪裝方案二鋪裝上層選用高高彈改性瀝青SMA，不僅能夠為車車輛行駛提供抗抗滑、平整、舒舒適的鋪裝表面面，而且具有良良好高、低溫性性能和抗疲勞開開裂性能；SMA10型混合料空隙率率低且內(nèi)部空隙隙不連通，能夠夠較好地防止水水分的下滲，充充分保證鋼橋面面鋪裝結(jié)構(gòu)免受受水分的侵蝕，，具有較長的使使用壽命。鋪裝方案三鋪裝層3.5cm高彈改性瀝青SMA10鋪裝面層粘層：改性乳化瀝青粘層3.4cm高粘度改性瀝青SMA10防水體系緩沖層4mm改性瀝青砂膠防水粘結(jié)層反應型防水粘結(jié)劑2mm雙層環(huán)氧樹脂下封閉層（撒小碎石）防腐層環(huán)氧富鋅漆橋面板鋼板：除油、除鹽分，噴砂除銹，清潔度Sa2.5級，粗糙度Rz50μm～100μm鋪裝方案三以環(huán)氧樹脂材料料為防水層，可可隔絕水和空氣氣，防止鋼板銹銹蝕，環(huán)氧樹脂脂下封閉層采用強度高、模模量低的韌性極極強的復合材料料，分兩層實施施，以提高鋪裝裝層的抗剪切能能力。采用反應型防水水粘結(jié)材料作為為防水層，其與與環(huán)氧樹脂下封封閉層和鋪裝底底層的粘結(jié)力均均可達到1.0MPa以上。采用改性瀝青砂砂膠作為緩沖層層