王釹承

（重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院， 重慶 400041）

0 引言

隨著我國橋梁建設(shè)的不斷發(fā)展以及鋼結(jié)構(gòu)方案在大橋和特大橋中采用率越來越高，鋼橋面的鋪裝性能研究和養(yǎng)護(hù)研究顯得更加重要[1]。但是不管是那方面的研究都可以歸結(jié)到對病害機(jī)理的研究和預(yù)防方法上。針對其病害種類的綜述對此類研究會有一定的幫助。

1 環(huán)氧樹脂改性瀝青在鋼橋面鋪裝中的應(yīng)用

1.1 鋼橋面鋪裝的特點

鋼橋主要可分為兩種橋式：一種是用混凝土做橋面的鋼桁架橋，一種是正交異性鋼橋面板做橋面的鋼箱梁橋。不同的橋面板材料對橋面鋪裝的要求差別很大。

混凝土橋面和瀝青材料的粘結(jié)性較好，在采用這種橋面板方案的時候，橋面的鋪裝問題較容易解決。在過去的應(yīng)用中，這種橋面板鋪裝的破壞主要集中在收縮縫施工質(zhì)量的差異導(dǎo)致輪胎跳車，對此處的鋪裝造成較大的損害。如啃邊、推擠、段差等病害。

鋼橋面中鋼桁架橋和鋼箱梁橋的鋪裝所考慮的因素也有明顯差異。最大的差別就在于，箱梁相對于桁架是一種閉合的構(gòu)件，相對較為封閉[2]。尤其在大跨徑橋梁和柔性較高的懸索橋中，這種應(yīng)力突變的現(xiàn)象更為明顯。

1.2 環(huán)氧樹脂改性瀝青橋面鋪裝的特點

環(huán)氧樹脂改性瀝青在實踐中被證明有鋪裝強(qiáng)度高，整體性，高溫性能好，抗疲勞性能好等優(yōu)點[3]。由實驗中得出的數(shù)據(jù)來看，環(huán)氧樹脂改性瀝青的變形性能和抗疲勞性能要比其他改性瀝青好。在鋼橋支座墩頂出的橋面長期處于受拉應(yīng)變的情況下，環(huán)氧瀝青有很好的適用性。

2 常見病害種類及特點

2.1 環(huán)氧類鋼橋面鋪裝的常見病害分類

鋼橋面上的環(huán)氧樹脂瀝青鋪裝表現(xiàn)的病害主要由以下幾個方面；縱向裂縫、修補(bǔ)區(qū)和橫向裂縫。

鋼橋面采用環(huán)氧瀝青鋪裝，鋼面板剛度大，瀝青層強(qiáng)度高，在車載作用下，很少出現(xiàn)車轍，一般出現(xiàn)的病害都是縱向裂縫或者橫向開裂。

鋼橋面環(huán)氧類鋪裝早期病害主要有：瀝青鋪裝層在鋼面板的橋墩支座處受較大的負(fù)彎矩和剪切應(yīng)力的影響，鋪裝層粘接能力不足，導(dǎo)致鋪裝層出現(xiàn)裂縫。鋪裝層在鋼面板連接處，U形加勁肋處在車輛環(huán)境耦合作用下容易出現(xiàn)應(yīng)力集中，加快疲勞破壞出現(xiàn)的過程。

2.2 典型病害的特點及發(fā)生原因

現(xiàn)有的研究已經(jīng)指出，鋼橋面環(huán)氧類瀝青鋪裝出現(xiàn)的主要病害之中，縱向加勁肋方向出現(xiàn)的縱向裂縫主要是在車輛荷載與環(huán)境耦合的作用下產(chǎn)生的疲勞破壞，這些與交通量、交通規(guī)劃、橋面結(jié)構(gòu)設(shè)計有很大的相關(guān)性。

研究結(jié)果顯示，行車道和重車道破損較超車道要嚴(yán)重得多，且病害主要集中在中間行車道，位于“U”型肋頂附近病害要比其它位置嚴(yán)重[5]。

在鋼橋面維護(hù)修復(fù)方面，目前現(xiàn)場主要傾向于兩種修復(fù)材料。一種就是環(huán)氧類瀝青修復(fù)料，一種就是常用的冷補(bǔ)料。這兩種材料都會出現(xiàn)下面幾個方面的問題。

（1）銑刨困難，環(huán)氧類瀝青混合料鋪裝本身有較高的強(qiáng)度，在這一特性下，加上銑刨機(jī)械在較窄的橋面難以運行，如果鑿除不徹底，很容易在維修后出現(xiàn)的二次開裂。

（2）維修之后的修補(bǔ)區(qū)容易出現(xiàn)類似水泥砼面板的板角應(yīng)力集中的現(xiàn)象。在水平剪切應(yīng)力的作用下，裂縫擴(kuò)展到修補(bǔ)區(qū)中部，進(jìn)而發(fā)展到整個修補(bǔ)區(qū)域。

（3）為了不影響交通，有時候現(xiàn)場施工人員會采用簡單的處理方法，使用公路道路養(yǎng)護(hù)常采用的冷補(bǔ)料進(jìn)行橋面鋪裝的修復(fù)[6]。

3 處理方法

鋼橋面鋪裝的裂縫出現(xiàn)的原因都和車輛環(huán)境的耦合作用脫不開關(guān)系。低溫下的冷縮裂縫與瀝青鋪裝混合料的配合比設(shè)計、瀝青用量和施工過程中的質(zhì)量控制等有關(guān)，橋面鋪裝的疲勞裂縫的產(chǎn)生于行車荷載有關(guān)，在實際施工中，材料的生產(chǎn)、運輸、鋪裝等過程因為環(huán)境影響或者現(xiàn)場管理的不足，往往使得鋪裝層無法擁有接近實驗室中所測得的抗疲勞能力。究其原因主要有以下幾個方面。

（1）設(shè)計原因：主要指設(shè)計思路上的固化和結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理。在橋面鋪裝中，經(jīng)常會出現(xiàn)，低模量的澆筑混凝土類的結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)在模量相對較高的環(huán)氧類瀝青結(jié)構(gòu)的上面或者是兩層瀝青結(jié)構(gòu)層的中間，這使得模量較高的結(jié)構(gòu)在鋼面板在行車荷載下產(chǎn)生的彎拉應(yīng)力的作用下吸收了大部分的彎拉變形，使得鋪裝下部容易出現(xiàn)裂縫，并且反射到表面。

（2）材料因素：國內(nèi)自產(chǎn)的集料容易出現(xiàn)使用前不加清洗，導(dǎo)致泥土較多，直接使用影響混合料的使用性能，并且容易出現(xiàn)離析，剝離等病害。

（3）氣候因素：低溫下，如果有水分從微小縫隙滲入鋪裝層中，這些水分會出現(xiàn)結(jié)冰，使鋪裝層承受內(nèi)部的拉應(yīng)力，出現(xiàn)拉脹裂縫。

（4）施工因素：在鋪裝層攤鋪的施工中，攤鋪機(jī)械選取不當(dāng)，機(jī)械組合不好，橋面板清洗不合規(guī)定，留有較多的施工廢料，接縫處處理不夠好，施工時間把握不好，沒有按照規(guī)定規(guī)范進(jìn)行撒布作業(yè)等，都會造成鋪裝層過早出現(xiàn)裂縫。

（5）超載：超載屬于常見的造成橋面鋪裝和路面產(chǎn)生破壞的因素之一。國內(nèi)大多數(shù)設(shè)計中，都將超載用統(tǒng)計學(xué)所得出推薦余裕來增大設(shè)計軸載。但是這也是提前消耗了為長期交通量所考慮的設(shè)計空間。使得橋面鋪裝達(dá)不到設(shè)計初衷和理想壽命。

因此預(yù)防鋪裝層裂縫的出現(xiàn)要從以下幾個方面入手：

對于鋼橋面鋪裝來說，粘接問題不可避免，然而在環(huán)氧樹脂改性瀝青橋面鋪裝的施工中，由于環(huán)氧瀝青在布攤時，由于防水黏結(jié)層處于未固化狀態(tài)，易造成破壞，降低了施工質(zhì)量，因此可以選擇環(huán)氧碎石瀝青黏結(jié)層。這種施工方法簡便，固化時間短，并且形成后的鋪裝結(jié)構(gòu)瀝青與鋼面板的粘接性能好，有較強(qiáng)的承受剎車和車輛振沖作用的能力。[7]

主梁橋墩段有較大的彎拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，尤其對鋪裝層的靠近表面的部分會產(chǎn)生很嚴(yán)重的拉應(yīng)力裂縫。這種瀝青材料在實驗中被證明有比普通環(huán)氧樹脂改性瀝青更好的抗疲勞性能和變形能力。

鋼橋面鋪裝的施工要求比一般路面施工更高，材料質(zhì)量、施工環(huán)境、施工進(jìn)度的把控，對于氣候有較為嚴(yán)格的需求。

對于集料的選取和混合料的生產(chǎn)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把控。在施工之前應(yīng)當(dāng)做好做足施工前的清理、材料入場、機(jī)械到位等施工準(zhǔn)備工作。避免在施工過程中出現(xiàn)遺漏，影響施工進(jìn)程，造成鋪裝質(zhì)量問題。

依據(jù)不同的鋪裝材料的特性進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

在設(shè)計過程中，放大交通量余?？臻g，進(jìn)行長遠(yuǎn)的考慮。并多方面考慮交通規(guī)劃帶來的交通量的增減變化，設(shè)置較大的超載余量。

[1]黃衛(wèi)，錢振東，程剛，等．大跨徑鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝研究［J］．科學(xué)通報，2002, 47 (24): 1894.

[2]黃衛(wèi)，胡光偉，張曉春．大跨徑鋼橋面瀝青混合料特性研究［J］.公路交通科技，2002 (2): 53..

[3]李洪濤，黃衛(wèi)．潤揚(yáng)大橋鋼橋面鋪裝實橋試驗研究［J］.公路交通科技，2005(4): 76.

[4]關(guān)永勝，遲占華，宗海．大跨徑鋼橋面鋪裝早期病害分析及對策［J］.中外公路，2005 (4): 76.

[5]黃衛(wèi)，錢振東，程剛．環(huán)氧瀝青混凝土在大跨徑鋼橋面鋪裝中的應(yīng)用［J］.2002,32 (5): 783.東南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，

[6]陳先華，黃衛(wèi)，李洪濤．鋼橋面澆注式瀝青混合料鋪裝的高溫穩(wěn)定性研究［J］.重慶交通學(xué)院學(xué)報，2003, 22 (1): 32.

[7]鄧學(xué)鈞．中國江陰長江大橋橋面瀝青鋪裝層高溫穩(wěn)定性［J］.交通運輸工程學(xué)報，2002, 2 (2): 1.