上海新型钢桥面铺装防水层

2000年，国内应用美国环氧沥青材料在南京长江二桥进行桥面铺装，使用效果良好，为我国大跨径钢桥面环氧沥青铺装提供了一个成功的范例，此后国内对环氧沥青的研究进入到一个崭新的阶段，并获得了不错的成绩。东南大学陈志明等使用顺丁烯二酸酐对基质沥青进行改性，以柔性脂肪族二元酸为固化剂，制备出一种高性能的环氧沥青材料，主要研究了环氧沥青混合料的时温特性，并在武汉天兴洲大桥和上海闵浦大桥等工程中进行了应用，填补了国产环氧沥青应用的空白，但环氧树脂和固化剂在环氧沥青中所占比例远高于美国环氧沥青，使得成本较高，且后期养生时间较长，之后东南大学宋诚还对沥青顺酐化改性过程及改性机理进行了深入研究。高黏度改性沥青SMA可以解决了南方地区钢桥面铺装层的热稳性问题。上海新型钢桥面铺装防水层

美国自1967年开始引入正交异性桥面板结构形式，桥面板及桥面铺装设计规范主要是参考借鉴德国相关规范。1967年美国学者MetcalI对环氧沥青桥面铺装材料进行了模拟疲劳对比试验，比较普通沥青混凝土与环氧沥青混凝土的疲劳性能，试验数据表明，环氧沥青混凝土抗疲劳性能明显优于普通沥青混凝土，该试验开始了环氧沥青铺装在美国的应用。 1973年美国AASHTO桥梁设计规范列入正交异性钢桥面设计条款，但在此规范及后续版本和技术文献中几乎没有关于桥面铺装的要求、设计指导的信息。美国1994年桥梁设计规范(AASHTO LRFD)中对正交异性钢桥设计要求有了重要变化，规定桥面顶板厚度不低于14 mm,在此条件下桥面局部挠度比规定从1／300降为约1／1 200。当然这个挠度标准是针对规定车辆轴载的，如果车辆超载严重会造成桥面铺装强度破坏。1994年AASHTO规范要求桥面铺装作为正交异性桥面板结构体系的一部分进行考虑，根据由试验确定的弹性性能进行设计。浙江现代化钢桥面铺装钢桥面表面夏季温度更高，可达到70℃，容易产生车辙病害，因此要求钢桥面铺装结构具有良好的抗车辙能力。

卢浦大桥是上海市黄浦江鲁班路越江工程的一座特大跨径城市桥梁,主桥为三跨连续钢箱梁拱桥,主桥跨径为750m，采用全钢结构的拱、梁组合体系中承式系杆拱桥，桥面双向六车道，行车道宽为2*12m，主桥桥面竖曲线半径为9000m，主桥桥面纵坡3.75%，横坡2%，中跨主桥桥面宽2918m，设计车速100km/h，设计标准轴载100kN。其铺装方案设计如下：由于钢桥面特殊性能,其变形和受力状况比一般公路路面复杂、因此对防水粘接层和铺装层的强度,变形能力,温度特性和疲劳耐久性等都提出更高的要求。本结构采用喷砂除锈达到Sa2.5级,粗糙度达到50一100um,喷涂环氧富锌漆,涂布环氧粘接剂,然后施工橡胶沥青砂胶防水层。防水层和粘接层形成钢桥面铺装的防水隔离层，沥青铺装层为SMA体系。防水层和粘接层在钢桥面铺装过程中起到非常关键作用,由于沥青混合料与钢板的变形能力存在着较差异,加之钢板本身需要防锈防水处理,所以在钢桥面板与沥青混合料之间设置防水粘接层和防水层是合理的,由于橡胶沥青砂胶具有良好抗高温性能、抗变形能力及零空隙特殊性能,除了有效防水和粘接之外,同时起到抵抗变形和缓冲作用,提高沥青混合料与钢桥面随从性。

大桥建成通车三年后，桥面铺装相继出现大面积的推移、车辙、坑槽、开裂等病害。军山大桥桥面铺装发展的病害，按照其对路面行驶性能的影响程度，依次为推移（拥包）、纵向裂缝以及车辙、坑槽等。经过现场检测，各类病害有以下特点：①推移：为军山桥**严重的病害，推移主要发生在高温时段，往往在持续高温的3~5天就已经发生推移，随之引起大面积的破坏，推移发展时间快，面积大，目测比较大推延面能达到十平米以上。②裂缝：分为两类，一类为由推挤而产生的横向或弧向裂缝，下宽上窄；另一类则为行车道轨迹范围内的纵向裂缝，上宽下窄，后类裂缝的产生为U型肋上钢板在行车荷载轮压作用下反复垂直变形，沥青面层随之产生变形而导致面层层底反复弯拉而产生疲劳裂缝，逐渐反射至面层而产生纵向裂缝，这类裂缝主要在低温季节出现，且随着时间的延长逐渐增加；③车辙：主要位于行车道，比较大车辙深度在10~15mm，车辙相对推移和裂缝，对路面行驶性能影响相对较小。④坑槽及补块：多发生在行车带、横隔板、加劲肋或补块边缘处，尤其是局部厚度偏薄、孔隙率偏大或坑槽修补时接缝处理不当，坑槽更容易发生。浇注式沥青混凝土的变形能力**增加，但用于南方地区的钢桥面铺装中则产生了较严重的热稳性问题。

良好的协同变形能力在车辆荷载与环境温度共同作用下，大跨径钢桥的主梁竖向位移较大，且局部应力应变复杂，为适应这种情况，铺装层与钢板之间应具有良好的协同变形能力，否则，可能会产生以下破坏：一是铺装层与钢板之间发生移动造成的剪切破坏，二是铺装层整体受力不一致造成的弯曲破坏。良好的粘结性能我国大跨径钢桥多建于南方，地处多雨地区，防水粘结层的好坏对大跨径钢桥使用寿命的长短影响较大，因此，要求钢板、防水粘结层及铺装层的各层之间必须具有良好的粘结性能，使桥面铺装体系能形成一个牢固的有机整体。如何在有限的厚度中，确保沥青铺装能够与桥面板保持良好的整体性、协同变形是钢桥面铺装的关键技术。江苏新型钢桥面铺装设计标准

桥面铺装在反复车辆荷载作用下作用下，极易出现开裂病害。上海新型钢桥面铺装防水层

环氧沥青自上世纪诞生以来，经历了半个世纪的发展，取得了良好的社会和经济效益。美国将环氧沥青用于钢桥面铺装，随着该项技术的发展，越来越多的大跨径钢桥用环氧沥青作为钢桥面铺装材料，但从世界已建成环氧沥青混凝土铺装层使用情况来看，成功和失败的例子都有很多，失败的原因主要是对桥梁所在地的气候条件、交通荷载考虑不足后施工控制不严导致的。从总体使用效果来讲，环氧沥青还是一种较理想的钢桥面铺装材料：环氧沥青混凝土具有强度高、刚度大、韧性好，疲劳性能优越、良好的层间结合能力和温度稳定性等特性。上海新型钢桥面铺装防水层