大跨度鋼箱梁復合澆注式瀝青鋼橋面鋪裝設計

左洪利

（山東省路橋集團有限公司，山東 濟南 250000）

由于鋼箱梁的承載性能比較突出，且其結構自重相對較輕，因此在大跨度橋梁工程中得到了廣泛的應用。受恒載條件的制約，在設計大跨度鋼箱梁的橋面鋪裝時大多采用的是復合澆筑式瀝青。但是與普通瀝青鋪裝相比，鋼橋面在鋪裝設計中對使用條件以及結構受力分析等方面都有較高的要求。設計人員必須充分了解大跨度鋼箱梁橋面鋪裝設計的特點，并嚴格遵守相關的設計規范，科學地選擇設計參數以及材料，提高鋪裝設計的合理性。某橋梁工程為連續鋼箱梁三跨懸索橋，其主跨長度約為1 420 m，采用復合澆筑式瀝青進行橋面鋪裝。本文將以該橋梁工程為例，分析鋼橋面瀝青鋪裝設計要點。

1 合理選擇大跨度鋼箱梁復合澆注式瀝青鋼橋面鋪裝設計參數

在鋼橋面鋪裝設計中，設計人員應充分了解橋梁工程所在地區的環境溫度特征以及交流量等，合理選擇瀝青材料以及層間黏結材料，并合理設計混合料的配比，確定復合澆注式瀝青上下面層的具體厚度，以及設計鋼橋面的正交異性面板[1]。在該項目的鋪裝設計中，設計人員充分收集了解了工程所在區域的環境溫度以及交通量，通過對10年交通量的分析獲得了軸載分布情況，同時還對該地區10年環境溫度變化情況進行了全面的調查分析，獲得了其溫度分布特點，從而準確確定了設計中的重載高溫特征。

2 大跨度鋼箱梁復合澆注式瀝青鋼橋面鋪裝的設計要點

2.1 合理設計復合式澆注瀝青配比要點分析

2.1.1 復合澆注式瀝青下層混合料的配比設計要點

在設計復合澆注式瀝青下層混合料配比時，應在保證其在高低溫條件下的穩定性以及密實度的基礎上來進行流動性的設計，以有效平衡高溫穩定型和混合里流動性之間的關系。由于硬質直餾瀝青具有較高的耐高溫性能，且其抗疲勞和抗老化性能也比較突出，能夠很好地滿足重載高溫工況下的鋪裝要求，因此，是鋼橋面鋪裝設計中比較理想的下層瀝青混合料，同時還可以將適量TLA加入硬質直餾瀝青中，以提高混合料黏結度，從而延長鋼橋面鋪裝的使用壽命[2]。

在進行瀝青混合料的配比設計時，設計人員應通過試驗來檢測瀝青混合料的路用性能以及和易性，并根據試驗結構來確定瀝青的具體用量以及級配的最佳值。同時設計人員還應詳細驗證鋪裝層層間界面受力情況，嚴格遵守瀝青混合料的技術要求以及級配范圍規定，并根據鋼板和鋪裝層的抗拉拔和抗剪要求、車轍穩定度以及劉埃爾流動度等各項指標參數來優化配比設計，以提高鋪裝設計的耐久性。在澆筑式瀝青的配比設計中，混合料的和易性主要受劉埃爾貫入度以及流動度等指標的影響，而攤鋪設備的選擇則與控制值密切相關。此外，在配比設計中還要充分考慮低溫條件下的極限破壞應變以及動穩定度，在鋪裝層下層瀝青混合料的配比設計中，其動穩定度應控制在350次，以保證瀝青混合料在高低溫環境下的穩定性指標能夠符合設計規范要求。在該橋梁工程的下層混合料配比設計中，為了保證其高溫穩定性，選擇了將瀝青預裹碎石壓入的設計方案。

2.1.2 復合澆筑式瀝青上層混合料的配比設計要點

在復合澆筑式瀝青上層混合料的配比設計中，設計人員要對其水穩型、高溫穩定性以及低溫抗裂性等因素進行綜合考慮，從而優化其級配設計。設計人員可以根據動穩定度來對混合料在高溫條件下的穩定性進行分析，并通過小梁彎曲試驗對混合里的變形追隨性能以及低溫抗裂性能進行檢驗。同時還可以開展劈裂試驗以及彎曲破壞試驗等對混合力度極限抗彎拉型以及低溫變形等進行檢測分析[3]。設計人員應根據設計規范和技術要求，綜合各項試驗檢測結果，合理確定上層瀝青混合里的配比。在該項目中最終選擇了高彈改性瀝青作為澆筑式瀝青的上層材料。設計人員在配比設計中還應對瀝青用量以及級配進行優化，以保證其疲勞性能以及動穩定度，在該項目中選擇天然特細砂作為細集料，并根據低限控制礦粉含量，從而使瀝青用量明顯降低。

2.2 合理設計鋼橋面瀝青鋪裝的防腐防水體系要點分析

在進行鋼橋面鋪裝設計時，設計人員要加強防腐防水設計。防腐防水體系的設計要充分考慮到在施工過程中的防腐防水要求以及橋梁工程在交付使用后的防腐要求，因此，應選擇無機富鋅漆以及環氧富鋅漆等材料來對鋼橋面進行涂裝，以保證鋼橋面板的抗腐蝕能力能夠滿足施工要求，可以與鋪裝層形成一個共同受力的整體結構，從而增強鋪裝層的耐久性。同時在鋪裝層的防腐防水設計中還要充分考慮其與鋼板間的黏結度。由于鋼橋面鋪裝層的抗拉拔強度應達到1.4 MPa，且在環境溫度20 ℃左右條件下時，其直剪抗剪強度應達到0.8 MPa，且大跨度鋼箱梁橋梁工程對橋面鋪裝變形控制以及耐久性都有較高的要求，因此，在該項目的設計中采用的是抗疲勞性能和柔性均相對較好的橡膠溶劑型瀝青材料來作為黏結防水層材料，以確保其能夠滿足鋪裝層的抗拉抗剪要求。

2.3 在瀝青混合料設計中要保證其在高溫條件下的穩定性

在設計鋪裝層的高溫穩定性時，設計人員應嚴格遵守相關的技術標準和設計規范，并綜合考慮瀝青混合料的材料參數、動態模量、環境溫度變化、軸載等各項參數，利用相關的計算公式準確計算其動穩定度。

2.4 優化設計方案提高瀝青混合料的抗裂能力

在鋼橋面鋪裝設計中，設計人員應充分考慮其在低溫條件下的抗裂性能，可以分別通過小梁彎曲試驗以及低溫彎曲試驗來檢測分析復合澆筑式瀝青上下層的彎曲變形、彎曲模量以及極限應變等參數。在本項目中，其上層改性瀝青的彎曲變形在8 000 με，彎曲模量值達到了500 kPa，而其極限應變值也控制在8 000 με。設計人員應根據試驗結果，并結合瀝青材料的結構參數、動態模量、環境溫度以及軸重軸數等相關參數利用計算公式來進行計算分析，并合理確定橋面鋪裝的使用壽命。

2.5 合理合計鋪筑層的抗疲勞性能

鋼橋面面板的設計剛度以及瀝青混合料性能將直接關系到鋪裝設計中的抗疲勞性能。設計人員應根據小梁疲勞試驗以及彎曲試驗的結果，并結合環境溫度、軸重以及混合料的材料結構參數以及動態模量等參數來進行計算疲勞次數以及裂縫擴展時間等。

3 結語

在設計大跨度鋼箱梁的橋面鋪裝時，設計人員應充分了解橋梁工程所在地區的環境溫度以及交通量等相關參數，并嚴格按照設計規范要求來進行各項設計參數的選擇。在橋面鋪裝設計中要科學確定復合澆筑式瀝青混合料上下層的配比，合理選擇鋪裝材料，不斷優化設計方案，以提高鋪筑層的防水防腐性能以及抗裂抗剝離能力，從而有效防控瀝青鋪筑層的病害問題，提高鋼橋面鋪裝設計的質量和水平，延長鋼橋面鋪筑層的使用壽命，全面提高我國大跨度鋼箱梁橋梁工程的質量。