舟山跨海大橋鋼橋面鋪裝養護措施

竺海鋼　曾田　賀才松

摘 要：基于舟山跨海大橋的施工環境和鋼橋面鋪裝的使用要求，并對鋼橋面鋪裝病害類型及成因進行分析，提出了環氧瀝青鋼橋面鋪裝養護措施。通過采用雙層環氧碎石混凝土結構和ER結構兩種修復方案進行施工對比，驗證了雙層環氧碎石混凝土結構的施工可行性和維修合理性。

關鍵詞：鋼橋面鋪裝 雙層環氧碎石混凝土 雙層環氧碎石磨耗層 ER結構

中圖分類號：TV78 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（a）-0070-02

Abstract：Based on the construction environment and operational requirements of steel deck pavement of Zhoushan Sea-crossing Bridge，the types and causes of steel deck pavement disease are analyzed，and the conservation measures of steel deck epoxy asphalt pavement are proposed.By comparing the construction effects of two rehabilitation programs of double layer epoxy gravel concrete structure and ER structure，the construction feasibility and maintenance rationality of double layer epoxy gravel concrete structure are verified.

Key Words：Steel deck pavement；Double layer epoxy gravel concrete；Double layer epoxy gravel wearing course；ER structure

桃夭門大橋是舟山大陸連島第三座跨海大橋，桃夭門大橋自2006年1月通車以來，使用狀況良好，但橋面鋪裝出現多處裂縫，局部有坑槽、脫空等病害。針對鋪裝病害情況，對橋面病害嚴重的鋪裝層進行了整治維修，并對局部路段進行了罩面。整治后橋面鋪裝病害得到較大地控制，外觀得到較大地改善。

1 鋼橋面鋪裝概況

桃夭門大橋是舟山大陸連島第三座跨海大橋。大橋鋼橋面采用雙層環氧鋪裝體系，鋪裝結構為：鋼板環氧富鋅漆+防水粘結層瀝青+雙層（2.5 cm+2.5 cm）環氧瀝青混合料，總厚度為50～55 mm。

2 橋面鋪裝病害類型及成因分析

桃夭門大橋鋼橋面鋪裝病害主要表現為縱向裂縫、橫向裂縫、網裂，偶爾有坑槽、脫空等。縱向裂縫是桃夭門大橋橋面鋪裝最典型的病害。根據橋面調查，大橋左幅鋪裝在輪跡間產生有規律地連續縱向裂縫，在兩個U形肋之間的中部。

3 鋼橋面鋪裝體系有限元分析

3.1 計算模型

取桃夭門大橋的正交異性鋼橋面局部梁段作為計算對象，局部梁段縱向包含4塊橫隔板，橫向包含10條U型加勁肋。采用有限元軟件建模，其中鋼橋面板、U型加勁肋及橫隔板用板單元進行模擬，鋪裝層用實體單元進行模擬。

3.2 主要計算參數

荷載等級：汽——超20。橫向荷載位置：荷載I——施加于兩U型加勁肋中間；荷載Ⅱ——以一U型加勁肋邊為中心對稱施加；荷載Ⅲ——施加于一U型加勁肋上方。縱向荷載位置：分別考慮橫隔板附近位置和兩橫隔板跨中位置。鋪裝層彈性模量：1 500 MPa。

3.3 主要計算結果

產生縱向裂縫的主要原因有：（1）橫向拉應力過大產生縱向開裂；（2）豎向位移過大產生疲勞損傷，導致鋪裝開裂。就以上兩原因進行計算分析。

（1）橫向拉應力。

根據計算結果分析：BZZ-100標準軸重輪壓在超載30%的情況下，最大橫向拉應力為1.154 MPa，小于美國環氧瀝青抗拉強度1.52 MPa[美國環氧瀝青（120℃固化4 h）技術要求抗拉強度不應小于1.52 MPa]；且在不同荷載位置下，最大橫向拉應力均出現在U型加勁肋上方。故由于橫向拉應力過大而產生縱向開裂的可能性較小，即桃夭門大橋橋面鋪裝在U型加勁肋上方出現縱向裂縫的幾率較小。通過計算，當BZZ-100標準軸重輪壓超載50%，即軸壓為1.36 MPa時，最大橫向拉應力為1.53 MPa，超過美國環氧瀝青抗拉強度，橋面易橫向開裂。

（2）豎向位移。

鋪裝設計要求控制加勁肋的撓跨比（即加勁肋跨中豎向相對位移/加勁肋上口寬度）在1/800～1/1 700之間，且加勁肋跨中豎向相對位移不超過0.4 mm。根據計算結果可知，荷載I至荷載Ⅲ在兩橫隔板跨中時，其豎向位移均大于0.4 mm，特別在超載情況下，位移量更大，不滿足要求。在車載反復作用下，最大豎向位移處是鋪裝層容易產生疲勞損壞而開裂之處，在兩U型加勁肋中間部位是剛度較小容易出現疲勞開裂之處。故桃夭門大橋橋面鋪裝的縱向裂縫，是由于豎向位移過大產生疲勞損傷，導致鋪裝層開裂，且裂縫一般出現在兩U型加勁肋中間。

綜上所述，桃夭門大橋橋面鋪裝的縱向裂縫是由于豎向位移偏大，反復的車輛荷載使橋面產生疲勞損傷所致。提高鋪裝層材料的彈性模量，選擇延度高、韌性強的鋪裝材料均可適當緩解疲勞損傷導致的縱向開裂。

4 鋼橋面鋪裝養護措施

4.1 環氧碎石混凝土維修方案

采用雙層環氧碎石混凝土結構，即清除病害區域內環氧瀝青混凝土至鋼板，鋼板表面拋丸、打磨處理之后，鋪筑環氧粘結層+環氧碎石混凝土2.5 cm（下面層）；對環氧瀝青下面層進行拋丸處理，再攤鋪環氧粘結層+環氧碎石混凝土2.5 cm（上面層）。病害處治后，對橋面進行拋丸，再鋪筑雙層環氧碎石磨耗層。

4.2 ER結構維修方案

樹脂瀝青橋面鋪裝修補結構即ER結構為樹脂瀝青防水抗滑粘結層EBCL+冷拌樹脂瀝青混凝土RA13（4～6 cm）。EBCL利用樹脂瀝青+抗剪碎石形成一層新的完整的防水抗滑粘結層，實現鋪裝層對鋼板的牢固粘結。

4.3 鋼橋面鋪裝養護措施

考慮到對鋼橋面鋪裝養護維修技術的研究尚處于摸索階段，在大橋上采用雙層環氧碎石混凝土結構和ER結構兩種方案的比對性試鋪方案。對于不規則裂縫或出現位置分散的病害，采用環氧碎石混凝土結構處治。對于病害出現較為集中的區域即大面積病害區域的修復，采用ER結構處治。

5 鋼橋面鋪裝養護處治效果

通過對維修后橋面鋪裝使用狀況進行調查，采用ER修復結構處治的橋面在后期運營過程中出現鼓包和銹跡等病害。分析其原因主要是因為環氧瀝青與修補材料強度、模量、變形追隨性的差異，使得環氧瀝青內部的缺陷加速暴露，從而產生裂縫。而采用雙層環氧碎石混凝土修復并鋪設雙層環氧碎石磨耗層的橋面，無論從鋪裝層強度、防水性能、新老鋪裝材料性能差異，還是橋面鋪裝的行車舒適性和安全性等都較好。

6 結語

根據近兩年的橋面鋪裝維修經驗，采用雙層環氧碎石混凝土修復并鋪設雙層環氧碎石磨耗層的橋面至今狀況較好。

參考文獻

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