SMA瀝青混凝土鋪裝在某市政鋼箱梁橋面上的應用研究

史劍麗

【摘要】SMA瀝青混凝土面層在鋼橋面鋪裝結構中的應用十分廣泛，本文以某市政鋼箱梁橋面鋪裝施工項目為研究案例，分析了SMA瀝青混凝土鋪裝層的主要性能和施工工藝，擬為后續同類橋面鋪裝施工項目提供參考。

【關鍵詞】SMA瀝青混凝土;橋面鋪裝;面層特性;施工技術

【中圖分類號】U416.217

【文獻標識碼】B

【文章編號】1671-3362（2020）08-0038-02

1.鋼箱梁橋面鋪裝系概述

橋面鋪裝系是橋梁附屬工程的重要組成部分，橋面鋪裝系直接決定了全橋的受力、傳力性能，因此，在橋梁設計及施工過程中必須予以高度重視;重載、大交通量是目前國內道路交通運輸的主要特點，加之鋼箱梁結構的環境敏感性更高，在橋面鋪裝系設計及施工過程中必須區別于一般的道路。通過調查分析可知，國內鋼箱梁橋鋪裝系設計實踐中，常見的鋪裝體系有以下幾種，即：雙層SMA瀝青混凝土鋪裝結構、澆筑式瀝青混凝土與SMA瀝青混凝土組合雙層鋪裝結構及雙層EA瀝青混凝土鋪裝結構等，不同組合鋪裝結構形式各有優劣，適用于不同的行車工況、環境條件等，且隨著服役年限的延長，均會出現不同程度和類型的病害。

鋼箱梁橋面鋪裝結構不同，其道路路面結構層完全依附于可靠的路基結構層上，且道路路基的剛度、承載能力及荷載穩定性均明顯優于橋梁結構，在路面傳遞荷載的作用下，其荷載變形值較小，不會對道路結構層產生過大的內應力;相反，橋梁鋪裝層則懸浮于正交異性鋼板上，在車輛荷載和外界環境的綜合影響下，橋梁內力響應復雜、多變，荷載作用下導致的撓曲、形變、扭轉及振動等工況均會對橋面鋪裝產生影響，尤其是局部受拉負彎矩區域，對應路面極易出現開裂病害。此外，鋼箱梁主材為鋼板，鋼板的導熱系數明顯高于土路基材料，一晝夜周期內的溫度變化梯度明顯大于土路基，與之相連的橋面鋪裝也會出現較大的溫差效應，超出了普通道路材料的溫度耐受范圍。處于懸空狀態的鋼箱梁橋面鋪裝結構更容易受到風荷載、雨雪荷載等偶發荷載的影響，在偶發荷載與車輛荷載及自重荷載的耦合作用下，橋面鋪裝將面臨更大的不確定性標[1]。

基于上述特點，必須制定針對性的施工方案;本文以某市政鋼箱梁橋面鋪裝施工項目為研究背景，擬探討SMA瀝青混凝土鋪裝結構在鋼箱梁鋪裝施工項目中的應用。

2.鋼箱梁橋面SMA瀝青混凝土鋪裝特性分析

以市政鋼箱梁橋面鋪裝結構層為例，由于市政橋梁的交通量較大、疲勞荷載效應明顯、橋面防排水設計等級高，在進行橋面鋪裝結構設計過程中必須兼顧好承載、抗滲等功能要求，其結構分層設計相對復雜，一般采用異質雙層鋪裝結構。見圖1。

2.1 鋪裝層間黏結性研究

在工程試驗中，一般用抗剪強度反映橋面鋪裝層之間的黏結性，由于直剪試驗難度較大，且試驗過程不易控制，一般采用壓力試驗間接測定。選取與鋼箱梁板同批次鋼板，在鋼板上均勻布設防腐層、抗滲黏結層及瀝青混凝土層，在抗剪試驗前，試驗試件應先水浴4h～5h;將抗剪試驗試件放置在專用試驗架上，試驗架傾斜角度可根據試驗要求定制，本次抗剪試驗傾斜角度設定為40°，采集抗剪試件出現剪切破壞瞬間的壓力值，后經計算換算為剪切強度，為了避免因試驗誤差引起的試驗數據離散問題，同批次試驗試件數量不能少于5個，剔除其中的離散值外，剩余試驗數據均值為最終試驗值。圖2為橋面鋪裝剪切試驗圖示。

為了測試不同外界環境條件下的橋面鋪裝結構抗剪性能，特選定幾種試驗溫度條件進行試驗，結果見表1。

分析表1試驗數據可知，在不同試驗環境溫度條件下，橋面鋪裝結構層剪切破壞形式存在較大差異，在冰點溫度以下，鋪裝結構層穩定性較高，承載性能優異，在加載狀態下，試件未見明顯的剪切破壞;隨著試驗溫度的增長，破壞逐步從瀝青混凝土層與抗滲黏結層層間剪切破壞向瀝青混凝土層內剪切破壞轉變，剪切破壞面逐步向瀝青混凝土面層移動，因此，在高溫條件下，試驗獲取的層間抗剪強度指標幾乎失真[2]。

2.2 鋪裝結構溫穩性研究

由于橋面鋪裝材料需要具備較高的溫度耐受性，尤其是在高溫條件下需要具備較高的穩定性，以本項目中使用的SMA-13瀝青混凝土面層作為研究對象，對其高溫穩定性進行試驗研究，高溫穩定性試驗需借助路面性能指標得以反饋和表征，本文特選定路面車轍深度作為判定標準（見表2）。

分析上述車轍試驗數據可知，使用SMA-13型瀝青混凝土層作為鋼箱梁橋面鋪裝面層的溫穩性良好，能滿足極端天氣條件下的服役要求。除了車轍試驗外，為了明確不同環境溫度條件下的承載性能，側面表征路面層的溫穩性，還需進行抗壓試驗，抗壓試驗試件為SMA-13瀝青混凝土標準抗壓試件[3]。見圖3。

通過分析SMA-13瀝青混凝土抗壓試驗結果可知，SMA-13瀝青混凝土鋪裝面層的溫度敏感性較高，具體表現在抗壓強度上，在高溫環境下的抗壓強度不及常溫條件的30%，因此，為了切實控制橋面鋪裝病害的劣化進程，必須嚴格控制橋面通行車輛載重值，尤其是在夏季高溫條件下，以防止造成大面積的鋪裝層破損。（見圖4）。

3.鋼箱梁橋面SMA瀝青混凝土鋪裝施工技術研究

SMA瀝青混凝土鋪裝面層材料的質量主要取決于溫度，尤其是在尚未壓實成型之前，必須做好溫控工作，表3為適用于SMA-13型瀝青混凝土材料的相關溫度標準。

材料運輸過程中應做好保溫和密閉工作，防止材料在運輸過程中出現變質、離析病害;SMA瀝青混凝土攤鋪及壓實作業環節與普通瀝青混凝土施工基本一致，本文不再贅述，特別注意的是，壓實機械選型應堅持“靜振結合”的原則，初壓實為靜壓實工況，終壓實也通過靜壓“收面”，復合壓實階段應使用振蕩壓實機械強化壓實度;橫向施工縫均采用平縫，且平縫位置應避開荷載最不利位置和主梁伸縮縫位置，在施工現場條件允許的情況下，應盡量減少接縫數量，保證全橋鋪裝的整體性和完整性，橫縫壓實應使用鋼輪壓實機械沿橫向推進，并輔助人工填料整平，保證鋪裝層表面的平整度指標滿足設計及施工要求。

4.總結

綜上，SMA瀝青混凝土材料憑借較高的綜合優勢已經被大量應用在鋼箱梁橋面鋪裝項目中，且后續使用情況反饋良好;在橋面鋪裝層施工過程中，首先應明確鋪裝層材料特性和工程可行性，并根據鋪裝層結構特性制定可行的施工方案;進一步優化材料級配，兼顧耐久性和環保性雙重需求，革新施工技術措施，最大限度延長鋪裝服役年限。

參考文獻

[1] 徐斌.清水河大橋鋼橋面鋪裝技術及其工程應用研究[D].西安：長安大學，2018.

[2] 侍冬前，李國芬，王宏暢.復合澆注式瀝青混合料鋪裝性能分析[J].中外公路，2013（2）：237-239.

[3] 田超.兩江大橋鋼橋面鋪裝層結構性能及施工控制研究[D].重慶：重慶交通大學，2017.

（作者單位：山西省公路局陽泉分局）