陸明龍 湯蒙

摘 要：鋼橋優(yōu)點突出，在我國的橋梁中所占比重不斷提高。鋼橋面鋪裝的受力和變形比一般公路橋梁路面鋪裝復(fù)雜，使用早期容易出現(xiàn)病害。針對鋼橋面鋪裝病害問題，總結(jié)了國內(nèi)外常用的鋼橋面鋪裝材料，分析了鋼橋面鋪裝的常見病害及成因，并提出病害修復(fù)方法，為橋梁工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼橋面鋪裝；病害；成因；修復(fù)方法

0 引言

上世紀(jì)80年代以來，我國橋梁建設(shè)迅猛發(fā)展，鋼橋由于自重輕的優(yōu)點，成為大跨徑橋梁的首選。大跨徑鋼橋地處咽喉要道，交通量大，是重要的交通樞紐，然而其服役環(huán)境比一般的公路橋梁苛刻。鋼橋面鋪裝是橋梁建設(shè)中棘手的難題，在橋梁運營早期會出現(xiàn)車轍、開裂、推移、粘結(jié)層脫落等病害。如果這些病害得不到及時的修復(fù)處理，將會影響到行車的舒適性和安全性，從而影響到路面的整體使用功能。目前，我國大部分已建成的鋼橋使用功能不佳，除了少數(shù)采用新技術(shù)修的鋼橋以外，其他鋼橋面鋪裝都在不同程度上出現(xiàn)較多病害。因此，進(jìn)行鋼橋面鋪裝研究，深入了解鋼橋面鋪裝病害及其成因，根據(jù)實際情況有針對性地采取相應(yīng)方法修復(fù)鋪裝層，為以后的鋼橋建設(shè)提供理論依據(jù)，具有積極且深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。

1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1國外研究現(xiàn)狀

國外開展大規(guī)模橋梁建設(shè)已有較長的歷史，在鋼橋面鋪裝方面的研究也較早。國外發(fā)達(dá)國家依據(jù)理論和經(jīng)驗對鋼橋面板鋪裝進(jìn)行設(shè)計，建成較多鋼橋，橋面鋪裝使用情況良好。鋼橋面鋪裝受自然環(huán)境和可變荷載作用影響大，受力和變形難以計算和預(yù)測，機(jī)理復(fù)雜。目前，國外主要研究鋪裝材料，通過改善材料來改善鋼橋鋪裝層的使用功能，但鋼橋面鋪裝層受自然環(huán)境影響較大，改善后的材料并不一定能適合特殊環(huán)境下的橋梁，研究的成果具有局限性。截止到現(xiàn)在，國外仍沒有系統(tǒng)的理論體系和設(shè)計方法。但專家學(xué)者們，已經(jīng)從著重研究鋪裝層材料逐漸轉(zhuǎn)移到關(guān)注鋪裝復(fù)合結(jié)構(gòu)體系的力學(xué)影響問題上，開始探索鋪裝層病害的修復(fù)規(guī)律。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)鋼橋的建設(shè)起步較晚，橋面鋪裝技術(shù)尚未成熟，研究水平還處于初期階段。據(jù)調(diào)查研究分析，我國已建成的鋼橋多數(shù)出現(xiàn)不同程度的損傷和病害，其中鋼橋面鋪裝局部病害出現(xiàn)較早，維修成本高，效果不理想。我國在鋼橋面鋪裝病害的修復(fù)中，缺乏高性能的材料和先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，修復(fù)效果往往不如人意，修復(fù)后不久便出現(xiàn)二次病害。近年來，我國專家學(xué)者開展了很多關(guān)于鋼橋面鋪裝的研究。在鋼橋面鋪裝設(shè)計理論和方法、疲勞壽命、破壞趨勢、破壞原因等方面的研究取得較好成果。

2 常用鋼橋面鋪裝材料

由于鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，受環(huán)境和交通荷載影響大，決定了鋼橋面鋪裝材料與普通的路面鋪裝材料必然有所不同。德國對鋼橋面鋪裝研究較早，并發(fā)明了相應(yīng)的鋪裝材料。隨后，歐美、日本等國家在材料上進(jìn)行很多研究并付諸實踐和應(yīng)用。目前世界上常用的鋼橋面鋪裝材料，主要有以下三種：

（1）改性SMA混合料（Stone Mastic Asphalt）。SMA是德國研發(fā)的一種鋪裝材料，最初SAM只用在普通公路橋梁的鋪裝，但由于其鋪裝在正交異性板上孔隙較大，不能與正交異性板形成良好的粘結(jié)，故普通的SMA經(jīng)過改善后形成改性SMA混合料。改善SMA混合料具有良好的韌性、耐久性、抗松散性以及防水性。我國廣東虎門大橋、上海蘆浦大橋等橋采用了該材料作為鋪裝材料。

（2）澆注式瀝青混凝土（Guss Asphalt Concrete）。澆注式混凝土是德國研發(fā)出來的，在日本得到大規(guī)模使用。采用澆筑式混凝土的鋪裝層具有良好的變形追從性，能與正交異性板緊密粘結(jié)在一起協(xié)調(diào)變形。而且其表面孔隙率很小，具有良好的防水性、耐久性， 抗風(fēng)化老化能力強(qiáng)，施工操作簡便。但在高溫的環(huán)境作用下，穩(wěn)定性變差，很容易出現(xiàn)嚴(yán)重的病害。

（3）環(huán)氧瀝青混凝土（Epoxy Asphalt Concrete）。環(huán)氧瀝青混凝土源于美國，且在美國得到廣泛應(yīng)用，具有許多良好的使用性能，是一種較為理想的鋼橋面鋪裝材料。但由于其制造工藝復(fù)雜，成型受溫度、濕度、時間影響較大，施工條件不易控制，成本高等缺點，質(zhì)量不能得到有效的控制。

3鋼橋面鋪裝常見病害成因分析

我國對鋼橋面鋪裝的技術(shù)研究較晚，經(jīng)驗不足，缺乏成熟的技術(shù)指導(dǎo)，已建成的鋼橋中較多出現(xiàn)鋪裝層病害。針對我國常見的鋼橋面鋪裝病害，進(jìn)行病害成因分析，為改良鋪裝層性能和病害修復(fù)提供行之有效的參考經(jīng)驗。

我國的鋼橋面鋪裝在長時間惡劣的環(huán)境以及往復(fù)的交通荷載作用下，會出現(xiàn)車轍、開裂、推移、坑槽等較明顯的典型病害。

3.1 車轍病害成因分析

在高溫的環(huán)境作用下，鋪裝層散熱性能不好，熱量積累在鋪裝層使其溫度比外界環(huán)境高很多。在高溫的環(huán)境以及重載超載的作用下，鋪裝層瀝青混凝土因配合比設(shè)計以及瀝青性能的影響，粘結(jié)層強(qiáng)度不夠，抗變形能力不足，從而出現(xiàn)車轍病害。

3.2 開裂病害成因分析。

在車輛作用下，由于加勁肋的支撐作用，在荷載作用區(qū)域相鄰的縱向加勁肋頂部鋼橋面鋪裝表面會受到最大橫向拉應(yīng)力，橫隔板頂部鋪裝表面也會受到最大縱向拉應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過鋪裝層的抗拉強(qiáng)度時，就會引起鋼橋面鋪裝表面開裂。鋪裝層的抗疲勞性能和抗開裂性能不足，在循環(huán)荷載的作用下，會出現(xiàn)疲勞開裂。另外，由于鋼板與鋪裝層的溫度線膨脹系數(shù)不接近，在溫度變化時，變形不一致，也會導(dǎo)致鋪裝層出現(xiàn)開裂病害。

3.3 推移病害成因分析

推移病害主要與鋼橋面鋪裝的高溫穩(wěn)定性不好、抗剪能力不足、粘結(jié)性不良等因素有關(guān)。在高溫的環(huán)境下，鋪裝層與鋼板粘結(jié)不牢靠，在車輛加速和制動的區(qū)域，會出現(xiàn)局部推移病害。

3.4 坑槽病害成因分析

鋪裝層由于存在較大孔隙，抗松散性不好，在車輛荷載作用下，孔隙區(qū)域混合料剝落，造成鋪裝層出現(xiàn)坑槽。另外，受到汽車或外界重物沖擊作用的區(qū)域也會出現(xiàn)坑槽。

4 鋼橋面鋪裝病害修復(fù)方法

鋼橋面鋪裝出現(xiàn)病害時，如果不及時修復(fù)，將會加速病害的發(fā)展。因此，應(yīng)用高性能的修復(fù)材料和采用有效的修復(fù)方法消除病害對橋梁的安全使用十分重要。針對我國鋼橋面鋪裝常出現(xiàn)的三種病害：車轍、開裂、推移，提出相應(yīng)的修復(fù)方法。

4.1 車轍病害修復(fù)方法

車轍主要是由于鋪裝材料在高溫環(huán)境下穩(wěn)定性不良，抗變形能力減弱。在高溫和重載交通作用下，鋪裝層變形大而形成車轍。因此，對于車轍病害的修復(fù)，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計時采用高溫穩(wěn)定性好的鋪裝材料，施工時調(diào)整瀝青混凝土級配，運營時控制超載車輛。

4.2開裂病害修復(fù)方法

開裂修復(fù)設(shè)計時可以采用抗裂能力強(qiáng)的混合料，提高正交異性板的剛度。對于小裂縫，可以采用灌漿法處理。將局部裂縫清除干凈后，灌注入EP308環(huán)氧瀝青修復(fù)材料，完全填充裂縫表面。EP308具有良好的修復(fù)性能，是一種新型的修復(fù)材料，修復(fù)對交通少干擾，能達(dá)到快速修復(fù)的效果。

4.3 推移病害修復(fù)方法

推移的原因是鋪裝層與鋼板的粘結(jié)不牢靠，推移病害修復(fù)方法有灌漿和挖補(bǔ)兩種方式。灌漿適合小面積的推移，鋪裝層與鋼板大范圍粘結(jié)不緊密需要到切縫機(jī)和風(fēng)鉆等設(shè)備進(jìn)行挖補(bǔ)修復(fù)。

5 結(jié)語

大跨徑鋼橋地處交通要道，鋼橋面鋪裝的病害會直接影響到行車的舒適性和安全性，以及橋梁的耐久性。鋼橋面鋪裝的質(zhì)量是鋼橋綜合質(zhì)量評價的重要指標(biāo)。研究高性能鋪裝材料以適應(yīng)惡劣的環(huán)境，研究高效的鋼橋面病害修復(fù)技術(shù)，為鋼橋鋪裝建設(shè)提供設(shè)計規(guī)范，是我國鋼橋鋪裝研究下一階段重要的方向。

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