到目前为止,国内外关于大跨径钢桥面铺装基本形成了“五种铺装材料,三类铺装结构”的格局,各国采用的五种钢桥面铺装材料分别有:1)以德国和日本为的浇筑式沥青混凝土(GussAsphalt);2)以英国为的沥青玛蹄脂混合料(MasticAsphalt);3)以德国为的改性沥青SMA(StoneMasticAsphalt);4)以美国为的环氧沥青混凝土(EpoxyAsphalt);5)近年来我国采用的树脂沥青组合体系(ERS钢桥面铺装)。三类铺装结构类型分别是同质铺装(单层与双层)和异质铺装(双层),常用的一些铺装类型有:单层浇筑式沥青混凝土、双层改性沥青SMA、双层环氧沥青混凝土、下层浇筑式沥青混凝土+上层改性沥青SMA、树脂沥青组合体系+改性沥青SMA等。桥面铺装的高低温性能要求更高。广东大跨径钢桥面铺装技术规范
环氧沥青混凝土是通过在沥青中添加热固性环氧树脂和固化剂,经固化反应而形成的一种强度高、韧性好的沥青混凝土。1.形成背景20世纪50年代,荷兰皇家壳牌石油公司为了研究一种可以抵抗飞机燃油和高温气流对路面的破坏而开发出来的产品。日本北海道大学土木工学科的间山正一、营原照雄在20世纪70年代对环氧沥青混合料的配制、模量、应力松弛性能、破坏性能等进行了研究。美国**早将这种材料应用于桥面铺装,1967年美国adhesive工程公司得到壳牌公司的许可,***将环氧沥青混凝土用作美国旧金山海湾的SanMateo-Hayward大桥的钢桥面铺装材料。随后环氧沥青混凝土铺装在美国、加拿大、荷兰和澳大利亚等国家得到大量应用,且以在美国应用**为***。我国从20世纪90年代开始对环氧沥青混凝土材料进行研究,并于1994年在上海龙吴路石龙路口进行了试验路的铺筑。直到2000年东南大学研究人员以美国进口的半成品环氧沥青为基础,在国内***成功的将环氧沥青混凝土技术应用于南京长江二桥大跨径钢桥面铺装。南京长江二桥环氧沥青混凝土铺装总厚度为50mm,上、下曾各厚25mm。自2001年3月南京长江二桥通车以来,双层环氧沥青混合料铺装历经了高温季节与低温季节的考验,铺装使用性能很好。技术钢桥面铺装包括什么SMA组成中,矿料是间断级配,租集料占70℅以上,粗集料颗粒之间有良好的镶嵌作用,有较强高温抗车辙能力。
浇注式沥青混凝土(Gussasphalt,GA)于二十世纪五十年代起源于德国,原文为Gup,原是“河流”之意,引申为“浇注流淌”。其含义是浇注式沥青混凝土具有流动性,浇注式摊铺,一般不需要碾压,只需要简单的摊铺整平就可完成施工。英国、法国以及地中海沿岸国家一般对这习惯于用材料特性命名,称之为沥青玛蹄脂(MasticAsphalt)。浇筑式沥青混凝土**早起源于欧洲,德国于1917年开始研究开发浇筑式沥青混凝土,1929年应用于苏丹尼罗河大桥桥面铺装工程。由于浇注式沥青混凝土有非常好的防水、抗疲劳性能以及对钢桥面板优良的随从性和粘结性能,浇注式沥青混凝土在国外桥面铺装工程中得到广泛应用。从20世纪50年代开始,浇筑式沥青混凝土曾应用于德国的Oberkasseler、Mulheim、Zoo等大桥桥面铺装以及英国的亨波尔桥、丹麦大贝尔特东桥。
环氧沥青混凝土因其优越的性能,目前许多国家主要应用于:大跨径钢桥面铺装;路面磨耗层;超重载交通道路;隧道内铺筑低噪声铺面;机场道面的防滑面层;公共汽车停车站和道路交叉口公路与城市道路;广场铺面等地方。环氧沥青在道路工程的应用始于欧洲。早在1974年,法国在Blois公路、1975年英国伦敦在Filmer路上铺筑了环氧沥青混凝土路面,使用状况良好。1986年,英国斯塔福德郡的基尔M6高速公路上铺筑了一段用热压式沥青混合料中掺加环氧树脂改性剂的试验路,至1990年,试验工作还在继续进行,而混合料的路用性能仍表现良好。1973年英国伦敦的大西路曾铺筑了环氧沥青碎石抗滑面层。目前,有很多立交匝道就应用这种高、强度环氧沥青混凝土来克服车辆转弯产生的超乎寻常的高应力作用。钢桥面铺装结构,主要功能是传递车辆荷载,防止外部恶劣环境对桥面板的侵蚀,延长桥面板使用寿命。
浇筑式沥青混凝土(含英国的沥青玛蹄脂混凝土)在 20 世纪 90 年代初就引入我国香港,**早应用在香港的青马大桥和中国台湾的高屏溪大桥、新东大桥、大直桥等工程,到目前为止,使用情况良好。我国大陆1999年9月建成通车的江阴大桥是国内***将浇注式沥青混凝土应用于桥面铺装中,由于国内早期对钢桥面铺装特殊性的认识不足,对浇注式沥青混凝土也缺乏相应的研究和应用经验,所以江阴大桥桥面铺装由英国主持设计及实施的,其设计标准和实施方案均完全照搬英国的标准,没有充分考虑中国的气候和交通使用条件,在建成后呈现出比较差的抗变形能力,2003年11月,除超车道外,其余车道都出现了疲劳裂缝。疲劳性能不足不仅危及到行车的安全,还影响了钢桥面板的使用寿命,同时严重影响了浇注式沥青混凝土作为一种优良的桥面铺装类型在国内的推广应用。钢材导热系数比混凝土等其它材料大,因此极端高温和极端低温的影响更严重和复杂。浙江钢桥面铺装机械设备
桥面板钢材与沥青混凝土材料的弹性模量相差超过100倍。广东大跨径钢桥面铺装技术规范
随着我国综合实力持续快速的增长,使得以高速公路为的交通运输设施建设得到了飞速的发展,同时也促进了桥梁的发展,桥面铺装新材料、新结构的涌现较好提高了桥梁的建设技术,近几十年来我国建造了数十座大跨径的钢箱梁桥,这些桥梁绝大多数都是设计成正交异性钢桥面板。所谓正交异性钢桥面板较初起源于二战时期的德国,是那时工程师为了节省材料而提出的,它是由横隔板、纵向加劲肋及面板所构成,既能直接承受车轮荷载作用,同时也可作为承力结构分担主梁受力,增加桥梁的抗风性与抗扭刚度。正交异性钢桥面板由于具有自重轻、高、强耐震、易于制造、便于架设和建设周期短等优势,使其在许多大跨径桥梁建设中得到推广和应用。广东大跨径钢桥面铺装技术规范