閔浦二橋鋼橋面鋪裝方案匯報

閔浦二橋鋼橋面鋪裝方案匯報第一頁，共32頁。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(shè)計道路等級為二級公路，雙向四車道，設(shè)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。閔浦二橋概況第二頁，共32頁。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(yù)應(yīng)力錨固構(gòu)造；第三頁，共32頁。鋪裝厚度限制：原設(shè)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(shè)“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(shè)一道橫肋。從橋面系設(shè)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第四頁，共32頁。越江通道流量預(yù)測車種比例荷載等級：公路Ⅰ級，交通量較大，且承擔(dān)一定的重載過境交通（占預(yù)測交通量的17%）。第五頁，共32頁。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第六頁，共32頁。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(yīng)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(shè)計是一項難度較大的復(fù)雜工作。同時，每座不同的鋼橋其橋面系構(gòu)造設(shè)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(shè)計前要進行一定的試驗研究，以確定不同的設(shè)計參數(shù)，因此鋼橋面鋪裝的方案設(shè)計又是一項針對性強、具有科研性質(zhì)的設(shè)計任務(wù)。鋼橋面鋪裝的特殊性第七頁，共32頁。（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(fù)的撓曲變形，特別是在鋼板U形加勁肋頂部對應(yīng)的鋪裝表面將產(chǎn)生反復(fù)彎曲應(yīng)力（應(yīng)變）而開裂。（3）瀝青鋪裝層與鋼板之間應(yīng)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(yīng)力和剪切應(yīng)力，并導(dǎo)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(yīng)具有良好的保護作用水分易導(dǎo)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(shù)鋼橋面鋪裝的一般要求第八頁，共32頁。鋼橋面鋪裝的典型結(jié)構(gòu)鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層設(shè)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(guān)。合理的鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)應(yīng)如下圖1所示。在針對具體橋梁特點進行專門設(shè)計時，應(yīng)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(shè)計鋪裝組合結(jié)構(gòu)。第九頁，共32頁。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A(chǔ)MP-100二階反應(yīng)型防水粘結(jié)材料環(huán)氧瀝青粘結(jié)層AMP-100二階反應(yīng)型防水粘結(jié)材料復(fù)合反應(yīng)性樹脂復(fù)合反應(yīng)性樹脂復(fù)合反應(yīng)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(lǐng)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、大交通量第十頁，共32頁。鋼橋面鋪裝防水粘結(jié)材料：橡膠瀝青（或改性瀝青瑪蹄脂）粘結(jié)劑、環(huán)氧瀝青粘結(jié)劑、環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑、Eliminator防水粘結(jié)體系。鋼橋面鋪裝防水粘結(jié)材料選擇第十一頁，共32頁。（1）橡膠瀝青（或改性瀝青瑪蹄脂）粘結(jié)劑橡膠瀝青粘結(jié)劑通常采用橡膠類改性劑對瀝青進行改性，形成具有較強延伸性能和抗疲勞開裂性能的改性瀝青，并常與其他材料（如鋼板防腐漆等）共同使用，作為鋼橋面的防水粘結(jié)層。該材料具有較好的防水性能，但在高溫環(huán)境條件下的抗剪切性能不足，容易產(chǎn)生鋪裝推移病害。武漢軍山大橋鋪裝結(jié)構(gòu)：鋼橋面噴砂除銹+防腐層+改性瀝青碎石封層（1kg改性瀝青+3~5mm的預(yù)拌瀝青碎石）+雙層SMA第十二頁，共32頁。虎門大橋維護鋪裝結(jié)構(gòu)：鋼橋面噴砂除銹+雙層環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑（撒小碎石）+3～5mm瀝青碼蹄脂緩沖層+雙層SMA第十三頁，共32頁。環(huán)氧瀝青粘結(jié)劑通常用于雙層SMA或環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)，環(huán)氧瀝青粘結(jié)劑粘結(jié)性能優(yōu)良，抗裂性能不足，往往是在鋪裝表面產(chǎn)生開裂不久即發(fā)展到鋼板，腐蝕鋼板鋅漆保護層和鋼板，并導(dǎo)致鋪裝裂縫兩側(cè)出現(xiàn)伴隨性開裂。（2）環(huán)氧瀝青粘結(jié)劑第十四頁，共32頁。第十五頁，共32頁。Eliminator防水粘結(jié)體系由ZedS94底涂層、Eliminator防水層（兩層）和TackCoatNo.2膠粘劑（或SA1030膠粘劑），其中TackCoatNo.2用于澆注式瀝青混凝土，SA1030膠粘劑用于碾壓式瀝青混凝土。（3）Eliminator防水粘結(jié)體系第十六頁，共32頁。鋼橋面鋪裝層常用材料：SMA（或改性瀝青SMA）、澆注式瀝青混凝土、環(huán)氧瀝青混凝土。改性瀝青SMA：高溫性能優(yōu)良、低溫性能較好、采用高彈性改性瀝青的SMA具有良好的抗疲勞開裂性能，不宜冬季施工。澆注式瀝青混凝土：低溫性能和抗疲勞開裂性能優(yōu)良、采用專用改性瀝青的澆注式具有較好的高溫性能、低溫環(huán)境不影響施工。環(huán)氧瀝青混凝土：材料綜合性能優(yōu)良，對施工控制要求極為嚴格，后期養(yǎng)護時間場，出現(xiàn)病害后修復(fù)困難，不宜冬季施工。鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層材料選擇第十七頁，共32頁。鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層材料選擇澆注式瀝青混凝土施工過程（無須碾壓、不會存在壓實度不足而引起的透水等病害）第十八頁，共32頁。鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層材料選擇江陰大橋聚合物改性瀝青澆注式混凝土使用效果澆注式與環(huán)氧鋪裝接縫狀況（左環(huán)氧、右澆注式）第十九頁，共32頁。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第二十頁，共32頁。鋪裝方案一雙層SMA結(jié)構(gòu)在實際使用時表現(xiàn)出了較好的高溫性能，但抗疲勞開裂性能不足，密水性能不良，在低剛度、重交通鋼橋面上使用效果不好。適用于跨度小、剛度大、交通量輕的鋼橋。鋪裝底層宜采用高粘度改性瀝青，鋪裝面層宜采用高彈性改性瀝青。為減少施工復(fù)雜性，上下層也可以都采用高彈性改性瀝青。SMA在較低氣溫條件下施工，存在一定的質(zhì)量隱患。第二十一頁，共32頁。上面層建議采用SMA10型混合料的原因SMA10具有良好的使用性能。試驗研究表明，通過瀝青和礦料的選擇以及混合料目標(biāo)配合比設(shè)計，SMA10能夠達到下表所示性能。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)試驗研究和實體工程經(jīng)驗，SMA13具有較大的空隙率，且空隙往往是貫通的，不能夠防止水分進入鋪裝層內(nèi)部，會加劇鋪裝層的早期病害?；㈤T大橋鋼橋面鋪裝因混合料透水引起的病害

第二十二頁，共32頁。上面層建議采用SMA10型混合料的原因SMA10在鋪裝工程中有較多的成功使用經(jīng)驗。重慶菜園壩大橋、重慶石板坡長江大橋、湖南長沙三汊磯大橋、S342新建工程鳳翔路立交A匝道、山東平陰黃河公路大橋、貴州北盤江大橋等橋面鋪裝表面層均采用了SMA10，使用效果良好。橋梁名稱重慶菜園壩大橋貴州北盤江大橋設(shè)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貴州北盤江大橋鋼橋面鋪裝SMA10表面狀況

第二十三頁，共32頁。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第二十四頁，共32頁。鋪裝方案二Eliminator和澆注式瀝青混凝土組成性能優(yōu)良的防水體系，SMA10為車輛行駛提供平整、抗滑的鋪裝道面，同時也具有一定的防水功能。使用壽命比方案一長。國內(nèi)具有大量的實體工程經(jīng)驗，如安慶長江大橋、天津子牙河大橋、湖南三汊磯大橋、重慶菜園壩大橋、貴州北盤江大橋等。適用于不同跨度、不同剛度和各種交通量的鋼橋。鋪裝面層SMA的施工質(zhì)量同樣受到氣溫條件的影響。成本較高。第二十五頁，共32頁。鋪裝方案二澆注式瀝青混凝土在德國、日本等國家有廣泛的應(yīng)用，近5年多來，在我國也逐漸得到較多使用，澆注式瀝青混凝土因其瀝青含量高、動穩(wěn)定度試驗結(jié)果小等特點，往往給人“熱穩(wěn)性不足”的印象，而實際上，澆注式瀝青混凝土采用了硬度較高的改性瀝青，且澆注式瀝青混凝土只有在高溫（220℃～260℃）才會產(chǎn)生瀝青富余而流動在常溫下則具有良好的高穩(wěn)穩(wěn)定性，而對于澆注式瀝青混凝土高溫穩(wěn)定性的評價方法國內(nèi)外通常采用貫入度試驗。本項目所在地夏季較炎熱，冬季極端氣溫較低，為保證澆注式瀝青混凝土高、低溫性能的平衡，建議采用聚合物改性瀝青，該瀝青已經(jīng)在貴州北盤江大橋、沈陽尚小橋和江陰長江大橋（試驗段）得到成功使用。加熱到220°C-260°C時的瀝青富余量膠泥=瀝青+礦粉第二十六頁，共32頁。鋪裝方案二鋪裝上層選用高彈改性瀝青SMA，不僅能夠為車輛行駛提供抗滑、平整、舒適的鋪裝表面，而且具有良好高、低溫性能和抗疲勞開裂性能；SMA10型混合料空隙率低且內(nèi)部空隙不連通，能夠較好地防止水分的下滲，充分保證鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)免受水分的侵蝕，具有較長的使用壽命。第二十七頁，共32頁。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(yīng)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第二十八頁，共32頁。鋪裝方案三以環(huán)氧樹脂材料為防水層，可隔絕水和空氣，防止鋼板銹蝕，環(huán)氧樹脂下封閉層采用強度高、模量低的韌性極強的復(fù)合材料，分兩層實施，以提高鋪裝層的抗剪切能力。采用反應(yīng)型防水粘結(jié)材料作為防水層，其與環(huán)氧樹脂下封閉層和鋪裝底層的粘結(jié)力均可達到1.0MP