大跨徑懸索橋鋼橋面瀝青鋪裝技術(shù)

1、第11卷第3期1998年7月中國(guó)公路學(xué)報(bào)Vol111No13July1998大跨徑懸索橋鋼橋面瀝青鋪裝技術(shù)余叔藩陳仕周交通部重慶公路科學(xué)研究所,400067廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司陳獻(xiàn)南摘要:介紹了應(yīng)用改性瀝青SMA鋪筑大跨徑懸索橋鋼橋面鋪裝的新技術(shù),并采用大型環(huán)道模擬試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。關(guān)鍵詞:橋面鋪裝,改性瀝青SMA,澆注式瀝青混合料,環(huán)道試驗(yàn)系統(tǒng),抗疲勞開裂能力,防水性中圖分類號(hào):U448125TheTechnologyofAsphaltPavementLaidonSteelPlateofLongSpanSuspensionBridgeYuShufanChenShizhouChenXiann

2、anAbstract:ThispaperintroducesanewtechnologyofusingmodifiedbitumenSMA(StoneMasticAsphaltMixtures)formakingpavementlaidonsteelplateoflongspansuspensionbridge,andthisisexaminedthroughsimulationoflargecirculartracktest.Keywords:Bridgepaving,ModifiedbitumenSMA,Gussasphalt,Circulartracktestingsystem,Resi

3、stancetofatiguecracking,Resistancetowater在大跨徑懸索橋鋼橋面板上進(jìn)行瀝青鋪裝,是修建廣東虎門大橋跨度888m懸索橋需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。對(duì)此中國(guó)尚無成功的經(jīng)驗(yàn)。由于大跨徑懸索橋橋面系在行車荷載作用下局部應(yīng)力的復(fù)雜性及大變形的特點(diǎn),加上溫度及濕度等氣候因素的影響,因而鋼橋面鋪裝的工作狀況同道路路面,機(jī)場(chǎng)道面有較大差異,對(duì)其技術(shù)要求苛刻得多。鋼橋面鋪裝技術(shù)在國(guó)際上也處在發(fā)展中狀況。解決這個(gè)問題,當(dāng)初存在兩種辦法:一是全套引進(jìn)國(guó)外澆注式瀝青鋪裝技術(shù)及設(shè)備;二是自主研究開發(fā)鋼橋面瀝青鋪裝技術(shù)。澆注式瀝青鋪裝屬國(guó)外現(xiàn)成技術(shù),其防裂和防水性能均很好,適用于鋼橋面

4、鋪裝。但施工工藝復(fù)雜,需引進(jìn)湖瀝青摻配設(shè)備、大功率瀝青泵及專用運(yùn)輸車及攤鋪機(jī),僅設(shè)備費(fèi)就要花數(shù)千萬元,推廣價(jià)值很小,顯然收稿日期:1997209210余叔藩,男,1936年6月出生,教授級(jí)高級(jí)工程師© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.第3期余叔藩等:大跨徑懸索橋鋼橋面瀝青鋪裝技術(shù)33是不可行的,所以決定走自主研究開發(fā)的道路。在認(rèn)真調(diào)查研究國(guó)內(nèi)已有正交異性鋼橋面板上瀝青鋪裝的使用情況及仔細(xì)收集分析日本、德國(guó)有關(guān)技術(shù)資料和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選擇了改性瀝青SMA混合料作為橋面鋪裝的主攻

5、方向。SMA具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能,使用高性能改性瀝青取代普通瀝青后,其性能將得到進(jìn)一步提高,而且施工簡(jiǎn)便,完全可以利用現(xiàn)有瀝青混合料拌和與攤鋪機(jī)具進(jìn)行施工,因而有可能經(jīng)濟(jì)合理地解決大橋鋼橋面鋪裝的問題。一年多來,對(duì)高性能改性瀝青進(jìn)行了研制開發(fā),對(duì)瀝青混合料和結(jié)合料的性能進(jìn)行了系統(tǒng)室內(nèi)試驗(yàn),通過大型環(huán)道模擬試驗(yàn),對(duì)不同橋面鋪裝方案進(jìn)行優(yōu)選,并對(duì)不同鋪裝結(jié)構(gòu)的疲勞壽命進(jìn)行分析,最終確定了橋面鋪裝的工程實(shí)施方案;接著又通過鋪筑試驗(yàn)工程對(duì)施工工藝進(jìn)行研究與確認(rèn),在此基礎(chǔ)上提出了鋼橋面鋪裝工程施工技術(shù)指南。1997年1月開始鋼橋橋面鋪裝的實(shí)橋施工,于1997年4月完成橋面鋪裝全部工程。1鋼橋面瀝青鋪裝

6、的材料與結(jié)構(gòu)111功能要求由于鋼橋面鋪裝使用條件的特殊性,在技術(shù)上比高等級(jí)公路路面在許多方面有更高的要求,因此,鋼橋面鋪裝必須具備以下功能:(1)優(yōu)良的抗裂性和適應(yīng)變形的能力在車輪荷載作用下,正交異性板上的鋼橋面鋪裝位于網(wǎng)格狀的肋條部位,將形成較大拉應(yīng)力的反復(fù)作用,容易導(dǎo)致鋪裝的疲勞開裂;加之大跨徑懸索橋橋面大變形的特性,要求橋面鋪裝具有優(yōu)良的柔韌性和適應(yīng)變形的能力,以避免鋪裝早期疲勞開裂和在較低溫度時(shí)的收縮開裂。(2)優(yōu)良的熱穩(wěn)性鋼橋面板傳熱很快,在夏季高溫季節(jié),瀝青鋪裝從上到下溫度都非常高,加上廣東地區(qū)高溫季節(jié)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),鋪裝必須具有優(yōu)良的高溫抗蠕變及抗剪切性能,才能把車轍限定到容許范圍。

7、(3)優(yōu)良的抗老化能力為保證鋪裝的耐久性,鋪裝必須具備優(yōu)良的抗熱老化和抗氣候老化的性能。(4)優(yōu)良的防水性保護(hù)鋼橋面不被腐蝕,是保證鋼結(jié)構(gòu)橋梁功能的首要問題,因此不僅要求瀝青鋪裝混合料具有高度的密水性和抗水損能力,而且要求橋面鋪裝結(jié)構(gòu)具有完善的防水體系。(5)優(yōu)良的層間結(jié)合在鋼板與防水膠層之間、防水膠層與瀝青鋪裝主層之間都必須具有良好的粘結(jié)力,使各層能夠形成牢固的整體,才能保證在荷載作用或溫度變化時(shí)共同作用。(6)優(yōu)良的表面特性要求鋪裝表面具有良好的平整性和粗糙性,以減少車輛的沖擊和提高鋪裝的抗滑能力。112采用的鋪裝結(jié)構(gòu)根據(jù)上述對(duì)鋼橋鋪裝技術(shù)功能的要求,按照大橋設(shè)計(jì)單位對(duì)鋪裝厚度的最終確定,

8、通過對(duì)鋪裝材料和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的試驗(yàn)研究,擬定的大橋鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)如圖1所示。© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.34中國(guó)公路學(xué)報(bào)1998年圖1鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)由鋼橋面板上的富鋅底漆、防水膠層和粘結(jié)層組成防水層;防水層同密水性良好的鋪裝主層及邊緣接縫的防水處理一起形成優(yōu)良的防水系統(tǒng),保證了橋面鋼板不被銹蝕。鋪裝主層采用性能優(yōu)良的SMA結(jié)構(gòu),厚度5515cm,集料最大粒徑1312mm。SMA(StoneMasticAsphalt)譯為碎石瀝青瑪蹄脂混合料,實(shí)際上是一種骨架型斷級(jí)配密實(shí)瀝

9、青混合料。由碎石骨架嵌擠作用形成的高內(nèi)摩阻力,使鋪裝具有較強(qiáng)的抗車轍能力;其結(jié)合料用量較傳統(tǒng)密級(jí)配混合料相對(duì)加大,使鋪裝的抗裂性能同時(shí)得到提高。由粘結(jié)劑與撒布其上的預(yù)拌小碎石構(gòu)成的粘結(jié)層,同防水膠層及鋪裝主層之間均具有良好的粘結(jié)力,保證了鋪裝主層與鋼板間的共同作用。整個(gè)橋面鋪裝施工工藝較簡(jiǎn)單,適應(yīng)于中國(guó)現(xiàn)有施工設(shè)備,施工質(zhì)量容易控制。中央分隔帶鋪裝不承受荷載,只對(duì)鋼橋面板起防護(hù)(水)作用,采用細(xì)密的SMA混合料、骨料最大粒徑5mm,適當(dāng)加大瀝青用量,以類似于澆注式瀝青混凝土的方法鋪筑成型。113材料性能鋼橋面鋪裝材料及混合料的技術(shù)要求和技術(shù)條件,是參考德國(guó)和日本有關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),其中多項(xiàng)技

10、術(shù)要求還有較大程度的提高。例如,動(dòng)穩(wěn)定度一般規(guī)定在溫度60試驗(yàn),考慮到廣東地區(qū)熱季較長(zhǎng),而將試驗(yàn)溫度提高到70?；㈤T大橋鋼橋面鋪裝工程所采用的材料,除Eliminator防水膠,鋪裝主層SMA中的木質(zhì)素纖維,以及基質(zhì)瀝青新加坡殼牌瀝青70󰃗60為引進(jìn)外,其余均采用國(guó)產(chǎn)材料。鋪裝主層用的改性瀝青、粘結(jié)劑及填縫料均由交通部重慶公路科學(xué)研究所負(fù)責(zé)研制與加工。11311鋪裝主層材料(1)結(jié)合料在一般情況下,瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性與低溫抗裂性是相互矛盾的,片面提高某一方面的性能,就可能對(duì)另一方面性能造成損害。全面提高結(jié)合料的性能,才能同時(shí)改善混合料的熱穩(wěn)性和抗裂性,以滿足鋼橋面鋪裝的需要

11、。通過用多種改性劑對(duì)瀝青進(jìn)行復(fù)合改性的探索,采用的改性劑主要有提高瀝青柔韌性和彈性的SBS,還有提高瀝青抗水損性能和抗老化性能的改性劑,研制成功用于鋪裝主層的結(jié)合料,是一種適應(yīng)鋼橋面結(jié)構(gòu)特性和氣候條件的高性能改性瀝青,其性能指標(biāo)如表1。© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.第3期余叔藩等:大跨徑懸索橋鋼橋面瀝青鋪裝技術(shù)35表1指標(biāo)針入度(25,100g,5s)(0.1mm)軟化點(diǎn)(環(huán)球法)()延度(10,5cm󰃗min)(cm)粘度60(Pas)200(Cst)

12、實(shí)測(cè)值要求3060>70>30>3000<300>80<-20>230>2.0<110>65>60試驗(yàn)方法JTJ05293ASTMD2171ASTMD2170JISK2207TLPMBTeilJTJ05293JTJ052-93JTJ05293JTJ05293回彈率(25,20cm,30min)(%)費(fèi)拉斯脆點(diǎn)()閃點(diǎn)()針入度指數(shù)薄膜烘箱180,215h重量損失(%)針入度比(%)回彈率(%)TLPMBTeil1這種改性瀝青的粘彈性范圍(軟化點(diǎn)與脆點(diǎn)之差)達(dá)到100以上,其溫度敏感性較基質(zhì)瀝青明顯降低,結(jié)合料的優(yōu)良性能也是已有改

13、性瀝青難以達(dá)到的。(2)集料鋪裝用集料采自虎門大橋附近太平鎮(zhèn)新石場(chǎng)的硬質(zhì)花崗巖,用反擊式破碎機(jī)軋制,所得集料的形狀基本為立方體,針片狀集料少于10%,經(jīng)測(cè)試檢驗(yàn),其壓碎值、磨光值均滿足有關(guān)規(guī)范要求。(3)礦粉和纖維鋪裝主層混合料采用礦粉為石灰石粉,其中小于01075mm含量大于75%。纖維采用進(jìn)口的木質(zhì)素纖維與瀝青混合(纖維占三分之二)的粒狀產(chǎn)品。11312粘結(jié)劑粘結(jié)劑同防水膠層及鋪裝主層均具有高的粘結(jié)力,并具有優(yōu)良的高溫抗剪切推移的能力和低溫適應(yīng)變形的能力,還能進(jìn)一步加強(qiáng)鋪裝的防水性能。所研制的粘結(jié)劑實(shí)際上是一種比鋪裝主層結(jié)合料更為粘稠的高性能改性瀝青。其性能如表2所示。表2指標(biāo)軟化點(diǎn)(環(huán)球

14、法)()針入度(25,100g,5s)(0.1mm)延度(10,5cm󰃗min)(cm)回彈率(25,20cm,30min)(%)與防水膠粘附力(MPa)-20彎曲90度實(shí)測(cè)值要求>85>30>30>80>0.5不斷裂不斷裂11313填縫料填縫料用于鋼橋面鋪裝與邊旁構(gòu)造物之間接縫的填充,以防止表面水沿接縫滲入鋪裝© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.36中國(guó)公路學(xué)報(bào)1998年底層、對(duì)鋼橋面板造成腐蝕。此處采用的填縫料系重慶公路科學(xué)研

15、究所研制的用于水泥混凝土路面接縫的灌縫料,是另一種改性瀝青,具有很好的彈性和粘結(jié)性。114鋪裝主層混合料性能鋪裝主層是橋面鋪裝的主體,直接承受車輪荷載和氣候因素的復(fù)合作用,必須滿足111節(jié)所述各項(xiàng)功能要求,這要由主層混合料優(yōu)良的物理力學(xué)性能來保證。鋪裝主層混合料采用SMA13,其級(jí)配及組成如表3。表3篩孔(mm)通過率要求范圍設(shè)計(jì)161312915417521361118016013011501074纖維用量瀝青用量(%)013015015(%)618810710100100901003475234118301524132211171015913921054193517251520161815

16、151814111210(%)按表3組成制成的試樣,其空隙率可達(dá)1%3%,說明SMA13經(jīng)壓實(shí)后具有良好的密水性,試驗(yàn)結(jié)果表明,其滲水系數(shù)為3193×10-7cm󰃗s,比密級(jí)配瀝青混凝土AC13的215×10-4cm󰃗s小得多,實(shí)際上可認(rèn)為不滲水。改性瀝青SMA13的高溫及低溫的力學(xué)性能如表4所示。我們用特立尼達(dá)湖瀝青拌制的澆注式混合料和密級(jí)配瀝青混凝土做了對(duì)比試驗(yàn),湖瀝青與70#瀝青摻配比例為31156815,澆注式混合料的瀝青用量達(dá)10%,密級(jí)配AC13瀝青量為515%,其相應(yīng)的性能如表5。表4指標(biāo)空隙率(%)輪轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度(70,0.

17、7MPa)(次󰃗mm)彎曲試驗(yàn)極限應(yīng)變(-10,50mm󰃗分)(×10-3)實(shí)測(cè)值1192573913要求13>1500>8試驗(yàn)方法JTJ05293JTJ05293(試驗(yàn)溫度改變)日本本州四國(guó)基準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果表明,改性瀝青SMA混合料具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性,在試驗(yàn)溫度提高到70的情況下,其動(dòng)穩(wěn)定度仍有2573次󰃗mm,完全滿足功能要求。而在規(guī)定溫度60試驗(yàn),澆注式混合料動(dòng)穩(wěn)定度僅為461次󰃗mm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于>1500次󰃗mm的要求。可以認(rèn)為澆注式瀝青混合料的熱穩(wěn)性是不合格的。而密級(jí)配瀝青混凝土的

18、熱穩(wěn)性也是好的。表5指標(biāo)輪轍試驗(yàn)穩(wěn)定度(60,017MPa)(次󰃗mm)彎曲試驗(yàn)極限應(yīng)變(-10,50mm󰃗分)(×10-3)澆注式混合料461810密級(jí)配混合料3030610就低溫抗裂性而言,根據(jù)在-10下的彎曲試驗(yàn)的極限應(yīng)變的試驗(yàn)結(jié)果,仍以改性瀝青-3SMA13的性能最佳,極限應(yīng)變達(dá)913×10,其次為澆注式混合料,尚能滿足要求,低溫性能最差的是密級(jí)配瀝青混凝土。根據(jù)以上對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果可以看出,改性瀝青SMA具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,

19、 Ltd. All rights reserved.第3期余叔藩等:大跨徑懸索橋鋼橋面瀝青鋪裝技術(shù)37性,以及優(yōu)良的抗?jié)B性,較好地滿足了橋面鋪裝的各項(xiàng)功能要求。澆注式瀝青混合料高溫穩(wěn)定性明顯偏低,而密級(jí)配瀝青混合料不能滿足抗裂性要求。115鋪裝結(jié)構(gòu)性能大型環(huán)道試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)過專門試驗(yàn)設(shè)計(jì)的鋼橋面鋪裝的環(huán)道試驗(yàn),實(shí)質(zhì)上是模擬虎門大橋橋面鋪裝邊界條件的足尺試驗(yàn)。試驗(yàn)的主要目的在于比較各種鋪裝方案的疲勞性能與抗車轍性能。為了縮短試驗(yàn)周期,盡快得出試驗(yàn)結(jié)果,而有意減小橋面板剛度。大橋的正交異性鋼橋面板,是由橋面頂板與其下的縱向加勁肋與橫梁構(gòu)成的正交網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)。其上鋪裝層開裂的危險(xiǎn)部位,表現(xiàn)為輪跡附近縱向加

20、勁肋頂面的縱向裂縫及橫梁頂面的橫向裂縫。重慶公路科學(xué)研究所大型環(huán)道直徑為10m,環(huán)形路面試槽的寬度和深度均為2m,長(zhǎng)度為3114m;加載試驗(yàn)機(jī)為雙臂機(jī),臂端輪載均為50kN,與100kN標(biāo)準(zhǔn)軸載相當(dāng),試驗(yàn)時(shí)輪載運(yùn)行的線速度為30km󰃗h左右,為縮短試驗(yàn)時(shí)間,使輪載沿同一軌跡行駛,在試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)以如下方式模擬大橋的邊界條件;以兩段四跨(跨徑3m)的鋼板連續(xù)彎梁替代大橋的正交異性板結(jié)構(gòu),各跨的支承則相當(dāng)于橋面系橫梁的作用。在橋面頂板下的兩道U形加勁肋間(間距為1106m)設(shè)置三道開口肋替代閉口肋,以降低橋面板剛度,以期在鋼板表示(U形肋內(nèi)側(cè)頂部)產(chǎn)生高于實(shí)橋的橫向彎拉應(yīng)變。采用有限元

21、法分析了大橋橋面板局部變形及內(nèi)力的分布情況,在100kN軸載的作用下,鋼板表面產(chǎn)生的最大拉應(yīng)變?yōu)?27136×10-6,肋間最大相對(duì)撓度為0134mm。環(huán)道試驗(yàn)設(shè)計(jì)的鋼板表面最大拉應(yīng)變?yōu)?88×10-6,為實(shí)橋的3倍,U形加勁肋間鋼板相對(duì)撓度為310mm,開口肋間相對(duì)撓度為1115mm。環(huán)道試驗(yàn)共進(jìn)行四種不同防水層、五種不同鋪裝結(jié)構(gòu)共七種方案的比較,在兩段四跨的連續(xù)環(huán)形彎梁的每一跨上設(shè)置一種鋪裝方案。瀝青混合料類型包括改性瀝青SMA13,SMA915,改性瀝青密級(jí)配AC13,改性瀝青澆注式,湖瀝青澆注式,湖瀝青密級(jí)配AC13等。為了更全面地考察不同類型不同組合的橋面瀝青鋪裝

22、的性狀,環(huán)道試驗(yàn)采用了不同組合的雙層式鋪裝,下層厚度4cm,上層3cm。方案布設(shè)見圖2。環(huán)道試驗(yàn)工程施工完畢后,從1996年4月初至6月20日完成了第一階段試驗(yàn),共加載3315萬次,在加載過程中進(jìn)行了裂縫觀察,進(jìn)行了鋼板和鋪裝表面的應(yīng)變及跨中加勁肋處撓度的靜動(dòng)態(tài)測(cè)試,還采用光纖傳感技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)監(jiān)測(cè)的嘗試,取得大量數(shù)據(jù),整理分析尚圖2環(huán)道實(shí)施布設(shè)方案需時(shí)間。以下僅對(duì)鋪裝裂縫觀察情況進(jìn)行分析。環(huán)道不同類型鋪裝方案及裂縫觀察結(jié)果如表6所示。從環(huán)道鋼橋面板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可知,連續(xù)梁邊跨鋼板表面拉應(yīng)變和跨中撓度都比中跨大。© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optica

23、l Disc Co., Ltd. All rights reserved.38中國(guó)公路學(xué)報(bào)1998年對(duì)比在鋪裝結(jié)構(gòu)完全相同的情況下,例如第󰂪段和第󰂫段均為3cm改性瀝青SMA915+4cm改性瀝青SMA13,在加載次數(shù)3315萬次時(shí),第󰂪段(邊跨)裂逢長(zhǎng)度為109cm,而第󰂫段(中跨)裂縫長(zhǎng)度僅為20cm,從而證實(shí)邊跨受力情況較中跨不利;第󰂪、󰂫、和第󰂱段均在加載3315萬次時(shí)才發(fā)現(xiàn)開裂,且這三段裂縫長(zhǎng)度也是八段中最少的,表明改性瀝青SMA橋面鋪裝的疲勞壽命最長(zhǎng),抗疲勞特性最佳。表6

24、編號(hào)位置改性瀝青SMA915,712%󰂪段邊跨改性瀝青SMA1312,719%高幫防水膠+粘結(jié)層改性瀝青SMA915,712%󰂫段中跨改性瀝青SMA1312,719%高幫防水膠+粘結(jié)層湖瀝青AC13,515%󰂬段中跨湖瀝青澆注式,10%高幫防水膠+粘結(jié)層湖瀝青SMA915,715%󰂭段邊跨湖瀝青澆注式,10%高幫防水膠+粘結(jié)層改性瀝青SMA915,712%󰂮段邊跨改性瀝青SMA13,818%ELiminator防水膠10萬次16165萬次2119萬次27萬次3315萬次無無無無裂縫總長(zhǎng)109cm無無無無裂縫總長(zhǎng)20

25、cm裂縫總長(zhǎng)380cm裂縫總長(zhǎng)700cm裂縫總長(zhǎng)992cm裂縫總長(zhǎng)992cm裂縫總長(zhǎng)1065cm裂縫總長(zhǎng)80cm裂縫總長(zhǎng)270cm裂縫總長(zhǎng)779cm裂縫總長(zhǎng)902cm裂縫總長(zhǎng)932cm無無裂縫總長(zhǎng)83cm裂縫總長(zhǎng)455cm裂縫總長(zhǎng)490cm改性瀝青AC13,513%󰂯段中跨改性瀝青澆注式,813%ELiminator防水膠裂縫總長(zhǎng)100cm裂縫總長(zhǎng)250cm裂縫總長(zhǎng)361cm裂縫總長(zhǎng)645cm裂縫總長(zhǎng)655cm改性瀝青SMA915,712%󰂰段中跨改性瀝青SMA1312,719%匯奇防水纖維板改性瀝青SMA915,712%󰂱段邊跨改性瀝青SMA1

26、312,719%國(guó)產(chǎn)防水膠+粘結(jié)層無無無無無無裂縫總長(zhǎng)330cm裂縫總長(zhǎng)370cm無裂縫總長(zhǎng)280cm第󰂬、第󰂭段均為湖瀝青鋪裝,在加載10萬次時(shí)均產(chǎn)生裂縫,是產(chǎn)生裂縫最早的路段,說明湖瀝青混合料抗裂性并不好;處于邊跨的第󰂭段的裂縫長(zhǎng)度(80cm)反比處于中跨的第󰂬段(380cm)小得多,表明SMA的抗裂性能比密級(jí)配AC優(yōu)越。第󰂬段與第󰂯段比較,下層均為澆注式,上層均為密級(jí)配AC13,不同之處前者為湖瀝青,后者為改性瀝青,兩段均在加載10萬次時(shí)發(fā)生裂縫,但無論從裂縫長(zhǎng)度或發(fā)展速度看,第𘀑

27、5;段都比第󰂬段小,表明改性瀝青比湖瀝青(摻配直餾瀝青)具有更好的抗裂性。第󰂪段與第󰂮段比較,鋪裝混合料完全相同,只是在第󰂮段下層改性瀝青SMA13施工© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.第3期余叔藩等:大跨徑懸索橋鋼橋面瀝青鋪裝技術(shù)39時(shí)將瀝青用量從719%增加至818%,增加近1%,瀝青用量的增加不僅沒有增強(qiáng)鋪裝的抗裂性,反而因下層的變軟導(dǎo)致嚴(yán)重的車轍,在加載到2119萬次時(shí),在車轍突起部位發(fā)現(xiàn)縱向裂縫,這種

28、裂縫也同上、下層動(dòng)穩(wěn)定度相差過大有關(guān)。即使如此,第󰂮段的疲勞壽命雖因施工原因比其它段改性瀝青疲勞壽命有所縮短,但比第󰂭段湖瀝青澆注式結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)一倍以上。第󰂪段與同為邊跨第󰂭段比較,第󰂫段與同為中跨的第󰂬段比較,表明改性瀝青SMA鋪裝結(jié)構(gòu)湖瀝青澆注式較湖瀝青SMA(或AC)的疲勞壽命延長(zhǎng)二倍以上。除因湖瀝青材料本身比較硬脆之外,鋪裝上層硬而下層軟,也是導(dǎo)致湖瀝青鋪裝開裂的主要原因。第󰂰段改性瀝青SMA鋪裝同󰂪、󰂫、󰂱段完全相同,后三段均在加

29、載3315萬次才發(fā)現(xiàn)裂縫,而第󰂰段提前在2715萬次開裂,其原因很可能是受纖維防水板拼接部分的影響。從各段疲勞開裂的觀察結(jié)果,還不能明顯看出防水材料的影響差異。從鋪裝的環(huán)道疲勞試驗(yàn)結(jié)果證實(shí):(1)鋪裝上、下層的模量或動(dòng)穩(wěn)定度不能有大的差別,如形成上硬下軟的情況,容易導(dǎo)致鋪裝開裂;(2)SMA混合料較密級(jí)配混合料具有較好的抗裂性能;(3)復(fù)合改性瀝青較湖瀝青(摻配直餾瀝青)抗裂性更優(yōu);(4)改性瀝青SMA鋪裝較湖瀝青澆注式鋪裝(面層為AC13或SMA915)的抗疲勞性能優(yōu)越得多,前者的疲勞壽命是后者3倍以上。因此,通過環(huán)道試驗(yàn),決定選用改性瀝青SMA作為大橋橋面鋪裝;(5)由環(huán)道

30、試驗(yàn)所得鋪裝疲勞壽命推算實(shí)橋情況下鋪裝的疲勞壽命。根據(jù)大量室內(nèi)間接拉應(yīng)力疲勞試驗(yàn)結(jié)果得出的瀝青混凝土疲勞方程為4Nf=280-4.5式中:Nf為達(dá)到開裂的重復(fù)加載次數(shù);為重復(fù)加載拉應(yīng)力值。Nf1由上式可得=Nf214.5按環(huán)道試驗(yàn)設(shè)計(jì),鋼板表面最大拉應(yīng)變(或拉應(yīng)力)是實(shí)橋的3倍,由于橋面鋼板與瀝青鋪裝的共同作用,可以近似地將環(huán)道瀝青鋪裝的拉應(yīng)力視為實(shí)橋鋪裝的3倍,因此改性瀝青4SMA鋪裝在實(shí)橋情況下的累計(jì)疲勞壽命可估算為:Nf=503617×10(次),即改性瀝青這樣SMA橋面鋪裝予估的使用壽命為累計(jì)100kN標(biāo)準(zhǔn)軸載503617萬次(在同一軌跡上)。高水平的使用壽命,應(yīng)該能夠滿足大

31、橋繁重交通的需要。2鋼橋面瀝青鋪裝施工工藝211防水膠層防水膠采用進(jìn)口的Eliminator甲基丙烯酸類現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)性聚合物材料,層厚2153mm,用噴涂法施工。在防水膠層施工前,要求鋼橋面板清潔無油污、無紅銹白銹、干燥無灰、以保證防水膠層與鋼板的緊密結(jié)合。為此,對(duì)鋼板富鋅漆表面進(jìn)行清洗,并采用水噴砂工藝進(jìn)行第二次清洗。防水膠層施工采用多組分無氣噴涂設(shè)備的噴涂方法,分底漆、防水膠底層、防水膠面層和面漆四道噴涂工藝。防水膠層施工完畢至少一小時(shí)后可在其上灑布粘結(jié)劑。© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.40中國(guó)公路學(xué)報(bào)1998年212粘結(jié)層粘結(jié)劑為一種稠度較高的復(fù)合改性瀝青。采用瀝青灑布車在190210溫度范圍內(nèi)在2防水膠層上灑布粘結(jié)劑,灑布量為1152kg󰃗