國外正交異性鋼橋面鋪裝綜述

劉聰

摘 要：由于鋼橋面鋪裝承受了交通荷載和自然環境的復雜影響，使用條件嚴酷，因此，成為各國工程技術人員研究解決的難題。在日本、歐洲、美國等經濟發達地區，橋面鋪裝技術問題解決得較好，基本形成了本國的鋪裝體系和典型結構設計方法（經驗法）。文章對具有代表性國家的情況進行了對照參考，為國內相關研究提供借鑒。

關鍵詞：鋼橋面鋪裝；國外發展；對照參考

1 異性鋼橋的介紹

在某種意義上，正交異性鋼橋是20世紀30年代的“battledeck”板的發展。它包括鋼橋面鋼板焊接到縱向（通常工字鋼）的縱梁，并由橫梁支撐。在該系統中，橋面板既沒有加強橫梁強度，也沒有形成其上翼緣，也沒有形成主縱梁的強度，它僅僅是將輪載橫向傳遞給縱梁。加勁肋、橫肋、縱肋在垂直方向相互交織形成組合體而發揮作用，形成一種效率很高的網格狀承重結構，并且由于其相對較低的自重，并且可以大量采取預制并滿足大量的需求量，已建成或正在建設的大跨徑橋梁面板多數采用正交異性鋼橋面板。

2 橋面鋪裝

2.1 介紹

瀝青用于鋼橋面鋪裝主要有三個目的：（1）給予行車路面良好的防滑性；（2）通過改變其厚度對鋼板的不平整予以改善得到平整的行車舒適性；（3）通過防水層來保護鋼橋面板。

考慮到滿足這些功能，通常不可能只由一種材料以滿足其要求，需被劃分為幾個層面鋪筑于鋼橋面板上，一般鋪裝包括粘結層、粘附層、隔離層和磨耗層。

（1）粘結層：以保證鋼板和隔離層之間有足夠的粘附力；（2）隔離層：防止底層鋼板的腐蝕，并使鋼板與磨耗層之間柔性過渡；（3）粘附層：保證隔離層和瀝青磨耗層之間足夠強的附著力；（4）磨耗層：承受并傳遞交通荷載到底層結構，并且提供必要的防滑性。

2.2 材料要求

由于要將不同功能層之間進行明顯區分是不可能的，要滿足有些要求不光只顧及一個層面。

對于正交異性鋼橋面板材料的總體要求：（1）要求在高溫下，瀝青鋪裝層必須滿足剛度要求，足夠的抗車轍能力；（2）在低溫下的材料應該是塑料或應具有高拉伸強度，以防止疲勞開裂，要求它不能開裂并且不應與鋼板的粘結發生松動；（3）不同層間要保持良好的粘結力；（4）良好的抗滑性。

2.2.1 粘結層

（1）能夠提供可靠的防腐性；（2）保證上覆層與鋼板之間有足夠強的附著力，所以它需要抵抗剪切應力，并能夠在寬的溫度范圍保持其性能；（3）具有良好的密實性、憎水性，能夠防止水氣的滲入，這些功能可以由一個或多個結構層次來實現。

據國外學者Kohler和Deters（1974），粘結層需要具備低粘度以符合上述要求。

2.2.2 隔離層

為防止底層鋼板的腐蝕，并使鋼板與磨耗層之間柔性過渡，因此要求：（1）抗油、水和礦物質的侵蝕。（2）不易受氣候條件的影響。（3）耐疲勞性。

主要有兩種常用類型：（1）澆注式瀝青混凝土覆于密集的膠泥層之上作為保護層，這種形式在德國的普遍使用。該層的厚度一般在8-10毫米，有時也加入橡膠。（2）沙礫摻和于膠泥涂層。這種類型具有高彈性，良好的防水性，良好的粘結性以及有足夠的穩定性以快速傳遞交通荷載的特點。

2.2.3 粘附層

保證隔離層和瀝青磨耗層之間足夠強的附著力，此外要求：（1）可靠性；（2）施工方便；（3）耐久性。

國外學者Hofstra（1979），Kraft（1979）and Kohler（1974）提出主要有三種基本類型的粘附層。（1）瀝青（熱液瀝青）；（2）瀝青乳液（冷液瀝青）；（3）人造樹脂。

2.2.4 磨耗層

本層最適用的材料是碾壓式瀝青混凝土和澆注式瀝青混凝土，在一些國家偏好于采用瀝青馬蹄脂，然而，澆筑式瀝青通常可以通過增加湖瀝青含量提高穩定性。此外澆瀝式瀝青比碾壓式瀝青鋪筑要求更高；另一方面，澆筑式瀝青與底層的粘結性比碾壓式瀝青要高。因此，出現裂紋比碾壓式瀝青越快。

3 在一些國家的mastic asphalt（瀝青馬蹄脂混合料）的技術規范要求

3.1 德國技術規范

在德國瀝青馬蹄脂混合料仍用于公路和高速公路。混合料采用超過40%的石料用于拌合以應對繁重的交通荷載。應該在這里指出，德國“gussasfalt”不同于英語的“mastic asphalt”和荷蘭“gietasfalt”。在德國有瀝青馬蹄脂混合料按最大粒徑不同主要分為4大類，如表1所示。

德國通常采用B65型瀝青，針入度為50-70（25℃，0.1mm）。

四種混合料的貫入度及貫入度增量要求見表2。

3.2 英國技術規范

在英國使用瀝青馬蹄脂混合料僅限于特殊的應用，例如，用于重負荷道路和提供防水卷材，通常由瀝青結合料、粗集料和細集料按比例配制而成。瀝青結合料采用60號70號普通石油瀝青參配50%70%的TLA拌制而成。

3.3 日本技術規范

日本一般采用標號較低的20號40號直餾石油瀝青作為基質瀝青。日本對澆筑式瀝青混合料給定了級配范圍，如表3所示。

設計主要依據劉埃爾流動度試驗、貫入度試驗、車轍動穩定度試驗以及極限彎曲試驗進行材料設計和性能評價，具體如表4所示。

4 一些國家典型的鋼橋面鋪裝橫截面

鋼橋面鋪裝設計一般是針對特定橋梁特點，綜合考慮氣候條件、交通條件等使用條件，以及施工條件、造價因素等，更精確地完成結構與材料的詳細設計。目前不同國家結合各自實際情況形成了各自不同形式的鋪裝結構形式。

4.1 德國

德國主要采用從上至下依次為澆注式瀝青混凝土層（3.5cm+3.5cm）+瀝青馬蹄脂（1cm）+OKTO粘結層的4層鋪裝結構，由于采用3層Mastic asphalt（1cm+3.5cm+3.5cm）鋪裝使厚度較厚，總厚度一般達達8cm。

4.2 英國

英國常用鋪裝形式采用橡膠瀝青作為粘結層，單層瀝青混凝土上撒布預拌瀝青碎石，從上至下為預拌瀝青碎石+Mastic asphalt+防水層，橡膠粘結層+橡膠改性瀝青的鋪裝結構，總厚度一般為4cm。

4.3 美國

美國通常采用環氧瀝青作為粘結層及鋪裝層，厚度一般為5cm。

4.4 法國

法國通常采用從上至下為橡膠瀝青粗砂+橡膠瀝青混凝土+熱熔橡膠瀝青+熱熔橡膠瀝青與粗砂的4層結構，總厚度一般為5cm。

4.5 荷蘭

荷蘭鋪裝層通常為4層，厚度一般為56cm。

5 結語

正交異性鋼橋面瀝青混合料鋪裝不同于一般公路瀝青混凝土路面，它直接鋪設在正交異性鋼橋面上，不同于一般公路瀝青混凝土路面，它與橋梁結構是緊密相關的，其受力和變形較一般公路要復雜得多，由于正交異性橋面板柔度大，尤其在國內在重載下橋面局部變形更大，位于縱向加勁肋及橫隔板處受力更為復雜，從而需從結構及路面兩方面考慮予以解決鋼橋面鋪裝這一關鍵技術，因此正交異性鋼橋面鋪裝也是一直以來困繞我國長大跨徑鋼橋建設的關鍵技術之一。我國鋼橋面鋪裝尚處于起步研究階段，在當前大跨徑橋梁建設迅速發展及交通量大幅增長的背景下，可以借鑒國外的成功經驗，根據我國具體國情提出適合我國氣候條件及交通特性的正交異性鋼橋面鋪裝方案，對解決鋼橋面鋪裝這一關鍵技術具有重大意義。

參考文獻

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