淺析大跨徑鋼橋面鋪裝技術(shù)施工要點(diǎn)范文
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1前言
下文先對(duì)大跨徑鋼橋面鋪裝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及運(yùn)營中存在的病害進(jìn)行相應(yīng)的分析，找出其產(chǎn)生的原因，之后對(duì)大跨徑鋼橋面鋪裝中的設(shè)計(jì)內(nèi)容和重點(diǎn)事項(xiàng)進(jìn)行闡述，旨在提升設(shè)計(jì)的效果，進(jìn)而為我國大跨徑鋼橋面鋪裝技術(shù)的進(jìn)步提供支持。
2大跨徑鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)特征和運(yùn)營病害
2.1結(jié)構(gòu)特征
鋼橋面鋪裝是在正交異性鋼橋面板上所加設(shè)的鋪裝層結(jié)構(gòu)，其通過防銹層和粘結(jié)層兩者之間的有效連接，將正交異性鋼橋面板同橋梁的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，充分利用了縱橫梁支撐連接的作用，增強(qiáng)單向板的受力性能。但是由于大跨徑橋梁自身的變形特點(diǎn)，加上正交異性鋼橋面板的弱剛度，使得壓力作用下，結(jié)構(gòu)變形的效果更為復(fù)雜；另外由于正交異性鋼橋面板同鋼橋面鋪裝是緊密聯(lián)系在一起的，一旦出現(xiàn)變形現(xiàn)象，鋪裝層和鋼橋面板之間很容易產(chǎn)生位移錯(cuò)位現(xiàn)象。此外，鋼橋面板還很容易受到溫度影響，加之其自身的剛度較小，使得變形現(xiàn)象更加明顯，導(dǎo)致相應(yīng)接觸面之間的移動(dòng)和錯(cuò)位問題更加嚴(yán)重，進(jìn)而限制了大跨徑橋梁的綜合性能。
2.2運(yùn)營病害
目前在鋼橋面鋪裝作業(yè)時(shí)，最常使用的鋪裝材料為瀝青混凝土，如澆筑式瀝青、環(huán)氧瀝青等，其優(yōu)勢(shì)在于，瀝青自身的耐熱性能較高，即使是在高溫作業(yè)的環(huán)境下，也可以保證正交異性鋼橋面板與瀝青鋪裝面板之間的連接性，避免了錯(cuò)位、移動(dòng)等問題的產(chǎn)生。不過在大跨徑鋼橋面鋪裝運(yùn)營過程中，其還存在著很多的病害，具體的內(nèi)容為：首先，在高溫季節(jié)下開展鋪裝作業(yè)，下鋪裝層很容易出現(xiàn)病害問題，從而導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)位移、泛油和車轍等現(xiàn)象。該現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是由溫度和車輪荷載引起的，其將損毀瀝青的力學(xué)性，進(jìn)而造成事故的發(fā)生。其次，在大跨徑橋梁使用一段時(shí)間以后，橋面鋪裝層和鋼板之間的粘結(jié)性逐漸變差，使得局部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)脫層、開裂以及推移的現(xiàn)象，影響橋梁的質(zhì)量。該問題主要是由于荷載逐漸加大，鋼橋面板變形越來越嚴(yán)重，進(jìn)而影響鋪裝層同面板之間的連接性，最終出現(xiàn)斷裂。最后為滲漏問題。滲水問題應(yīng)該是剛巧面板鋪裝最常出現(xiàn)的問題了，且大多數(shù)都出現(xiàn)在SMA改性瀝青鋪裝層內(nèi)，其會(huì)對(duì)瀝青路面的結(jié)構(gòu)造成一定的損毀，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成鋼橋面板的腐蝕。通過上述的分析可以總結(jié)出，產(chǎn)生橋梁病害的主要因素為：（1）高溫因素，使鋪裝層和鋼板之間的粘結(jié)性降低，在外部壓力增加的過程中，導(dǎo)致其發(fā)生錯(cuò)位和開裂的情況。（2）正交異性鋼橋面板的剛度和荷載能力不成正比，使得結(jié)構(gòu)變形越發(fā)的明顯，最后產(chǎn)生病害。（3）車輛荷載的增加。通過調(diào)差結(jié)果顯示，車輛荷載能力的增加是影響橋梁壽命的直接因素，荷載越高，相應(yīng)的橋梁承受壓力就越大，對(duì)其造成的損壞也就越嚴(yán)重，所以在大跨徑橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)荷載能力進(jìn)行合理的規(guī)劃與控制。
3鋼橋面鋪裝材料
在大跨徑橋梁建設(shè)過程中，鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)的合理性主要是為車輛的安全、平穩(wěn)通行提供幫助，同時(shí)減少車輛通行中對(duì)鋼橋面的磨損，提升其使用效果。另外，在設(shè)計(jì)過程中，還要對(duì)鋪裝層的性能進(jìn)行合理的把控，使其在溫度變化過程中，具有一定的穩(wěn)定性、防水性和抗裂性。要想做到上述這些，就要對(duì)鋼橋面鋪裝的材料實(shí)行合理的選擇和應(yīng)用。瀝青混合材料自然是首選的鋪裝材料，不過在使用過程中，雖然其可以保證實(shí)用性的效果，但是由于鋼橋面的變形較為復(fù)雜，再加上環(huán)境以及承載量的影響，使得其自身的性能有些許的變化，無法滿足實(shí)際建設(shè)的需求。而改性后的瀝青混合材料，則是在綜合了鋼橋面鋪裝材料的使用性能，再通過室內(nèi)外的具體實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行合理的分析和研究，最后生產(chǎn)出來的一種新型的施工材料。該材料在研究過程中，通過對(duì)鋼橋面的抗裂程度、變形程度、變形特點(diǎn)以及瀝青混合料的模量、粘結(jié)強(qiáng)度等內(nèi)容的詳細(xì)了解，之后又通過不斷的性能測(cè)試，有效的改善原有瀝青混合料中存在的缺陷。另外，還有一些被優(yōu)化后的鋪裝材料也可以應(yīng)用到大跨徑鋼橋面鋪裝作業(yè)中來，這些材料主要有：改性密級(jí)配瀝青混凝土或者熱拌瀝青混凝土、高溫拌和澆筑瀝青混凝土，其又稱瀝青瑪蹄脂混凝土、改性瀝青、環(huán)氧樹脂瀝青混凝土這四種。
4設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)
在大跨徑鋼橋面鋪裝施工中，為了有效的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的性能，延長使用壽命，就需要對(duì)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行深入的研究，準(zhǔn)確的分析荷載作用下，對(duì)瀝青路面造成的影響和損傷，從而制定出有效的病害解決措施，加強(qiáng)設(shè)計(jì)方案內(nèi)容的合理性、可行性。
4.1結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)要點(diǎn)
通過對(duì)鋼橋面鋪裝受力情況及其病害問題的分析和研究可以看出，在鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)過程中，其需要注意的設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)主要有。（1）提高鋪裝層的抗溫性。抗溫性能的有效提升，可以保證鋪裝層在高溫作業(yè)環(huán)境下，具有良好的抗車轍能力；在低溫環(huán)境下具有較高的抗裂性能；中溫環(huán)境下具有合理的抗疲勞性能，從而有效的緩解溫度變化對(duì)鋪裝層性能的影響，減少病害的發(fā)生。（2）增大鋪裝層的粘結(jié)性。只有具有良好的粘結(jié)性能才能確保鋪裝層不會(huì)受到高溫環(huán)境的影響，進(jìn)而避免出現(xiàn)位移動(dòng)或者錯(cuò)位的情況。（3）提升鋪裝層的抗滑性和耐久性。這兩個(gè)性能的改進(jìn)一方面可以使橋梁建設(shè)滿足車輛通行的需求，另一方面還可以完善鋪裝層同鋼主梁之間的連接性，減少開裂等問題的發(fā)生。不過在目前設(shè)計(jì)過程中，鋪裝層構(gòu)造設(shè)計(jì)都不能完全滿足鋼橋面鋪裝的上述要求，需要摻入新型材料來優(yōu)化其力學(xué)性能，從而達(dá)到設(shè)計(jì)需求，比如，瀝青目前研發(fā)的CFRP橋面鋪裝，就需要進(jìn)一步研發(fā)新型鋪裝結(jié)構(gòu)型式，以適用于大跨徑鋼橋面。
4.2延長使用壽命的相應(yīng)措施
在大跨徑橋梁建設(shè)過程中，要想延長鋪裝層的使用壽命，需要對(duì)其使用的情況進(jìn)行提前的預(yù)測(cè)和分析，從而利用科學(xué)的計(jì)算方式，得出使用壽命的準(zhǔn)確數(shù)值，之后再開展合理的設(shè)計(jì)和調(diào)整工作。影響鋼橋面鋪裝使用壽命的主要因素為：車輛行駛中的荷載能力，因此在計(jì)算過程中，可以依照疲勞原理利用下圖的公式進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，這樣便可有效的預(yù)測(cè)鋼橋面鋪裝的使用年限。該公式屬于基本損傷預(yù)測(cè)公式，為了加強(qiáng)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，還需要工作人員結(jié)合實(shí)際的情況及相關(guān)理論，進(jìn)行不斷的調(diào)整和完善。
5設(shè)計(jì)流程及其重點(diǎn)事項(xiàng)
首先根據(jù)相應(yīng)的調(diào)查研究，對(duì)鋪裝層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行掌握，之后對(duì)受力和使用壽命實(shí)行準(zhǔn)確的計(jì)算和分析，如果其滿足實(shí)際施工的要求，則可以采用該方案進(jìn)行操作，但是如果其存在一定的問題，要調(diào)整到合理的范圍內(nèi)方可實(shí)施后續(xù)的操作。同時(shí)在審核過程中，還要注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容。（1）鋼橋面鋪裝對(duì)溫度的變化較為敏感，且我國的地域比較廣闊，各區(qū)域氣候溫差變化較大，為此需要根據(jù)氣候的實(shí)際狀況、溫濕度的變化，對(duì)鋪裝層的設(shè)計(jì)方案實(shí)行調(diào)整和完善，明確其構(gòu)造的重點(diǎn)。（2）對(duì)于在交通荷載作用下鋪裝層形成的疲勞損傷和車轍，需要在掌握交通運(yùn)輸條件的基礎(chǔ)上，對(duì)鋪裝層厚度、材料、構(gòu)造等進(jìn)行一定的調(diào)整。（3）全面掌握鋼橋面鋪裝的受力特征。現(xiàn)階段我國鋼橋鋪裝的厚度已經(jīng)從原有的12mm上升到18mm，故此由鋪裝層厚度過小而出現(xiàn)的病害問題更為突出。（4）在鋪裝材料設(shè)計(jì)和選擇過程中，要結(jié)合粘結(jié)性和剛度的具體要求，合理設(shè)計(jì)混合料的配比，以此有效的提高結(jié)構(gòu)的性能。
6結(jié)語
總而言之，在大跨徑橋梁施工過程中，鋼橋面鋪裝施工質(zhì)量對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的綜合性能有著直接的影響，如果不能對(duì)其進(jìn)行有效的處理，則會(huì)導(dǎo)致后期使用中各種問題和病害的產(chǎn)生，進(jìn)而影響鋼主梁的耐久性和承載力，降低橋梁使用的安全性。筆者希望可以通過上面的論述，為大跨徑鋼橋面鋪裝層施工提供相應(yīng)的技術(shù)參考。
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作者:劉昌財(cái) 單位:江蘇燕寧新材料科技發(fā)展有限公司