黃志鋒

（佛山市建盈發(fā)展有限公司 廣東佛山 528225）

0 引言

隨著國(guó)家橋梁技術(shù)的飛躍發(fā)展，正交異性鋼橋面板作為一種重要的橋面結(jié)構(gòu)形式，其具有自重輕、承載力大、施工快捷方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外橋梁結(jié)構(gòu)中［1］。但也存在橋面鋪裝層易損壞和鋼橋面板易疲勞開(kāi)裂兩大頑疾，普通鋼橋面鋪裝存在瀝青含量多，造成混合料的高溫穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生車轍，瀝青鋪裝易損壞等問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，提出STC 鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)體系［2］，將STC 層與鋼橋面板通過(guò)剪力釘?shù)暮附有纬梢环N組合結(jié)構(gòu)，運(yùn)用于廣東某高速公路立交輔道橋鋼箱梁結(jié)構(gòu)層鋪裝，經(jīng)行車數(shù)年驗(yàn)證，有效解決橋面鋪裝的病害問(wèn)題，提高了橋面板的整體剛度，阻止正交異性鋼橋面板疲勞開(kāi)裂及易損壞等，STC與鋼橋面板用剪力釘連接，形成永久結(jié)構(gòu)層，具有橋面鋪裝耐久性好［3］，施工組織簡(jiǎn)便快捷、易于質(zhì)量進(jìn)度控制、施工造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理等優(yōu)點(diǎn)，有效降低了后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，可為類似工程施工提供借鑒。

1 工程概況

廣東某高速公路立交輔道橋鋼箱梁結(jié)構(gòu)STC-鋼正交異性橋面板中正交異性橋面板采用Q345qc 鋼材，鋼頂板厚16～24 mm，U 肋上開(kāi)口為300 mm，高305 mm，板厚8 mm；橫隔板沿鋼箱梁縱向每4 m 設(shè)置一道實(shí)腹式橫隔板及橫向聯(lián)系，橫隔板中間設(shè)置口字肋，以保證兩個(gè)主縱梁之間橫向聯(lián)系，形成整體，確保橫向穩(wěn)定。箱梁橫斷面簡(jiǎn)要情況參如圖1所示。鋼橋面STC鋪裝層厚50 mm，通過(guò)在鋼橋面上部焊接?13×40 mm 的栓釘與STC 連接形成組合橋面，栓釘標(biāo)準(zhǔn)間距為150 mm×150 mm，如圖2 所示?；谳p質(zhì)高韌混凝土剛性下面層鋪裝層材料在鋼橋面頂板上布置剪力連接件，并在剪力連接件上綁扎鋼筋網(wǎng)［4］，設(shè)計(jì)鋼筋采用?10@40 mm×40 mm 的HRB400 鋼筋網(wǎng)，橫橋向鋼筋放置于縱橋向鋼筋之上，鋼筋保護(hù)層厚10 mm，如圖3所示。

圖1 STC-鋼正交異性橋面板橫斷面（輔道橋某斷面）Fig.1 Cross Section of STC Steel Orthotropic Bridge Deck（a Section of Auxiliary Road Bridge）（mm）

圖2 STC-鋼正交異性橋面板栓釘布置Fig.2 STC Steel Orthotropic Deck Stud Layout（mm）

圖3 STC-鋼正交異性橋面板鋼筋布置（橫橋向縱向鋼筋）Fig.3 Reinforcement Layout of STC Steel Orthotropic Bridge Deck（Transverse Longitudinal Reinforcement）（mm）

超高性能混凝土橋面板鋼筋如施工遇到與栓釘沖突時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整鋼筋的縱橫向位置。為方便施工，靠近防撞護(hù)欄側(cè)的鋼筋布置情況可與原設(shè)計(jì)方案保持一致。

2 STC材料參數(shù)及工作原理

STC 的組成部分包括水泥、粉煤灰、石英砂、石英粉、鋼纖維、減水劑和水，其中水膠比宜為0.16～0.22［5］。其材料采用STC 配合料，共計(jì)3.5 m3。拌和料水膠比定為0.18，鋼纖維采用長(zhǎng)16 mm、直徑0.22 mm的端勾型纖維，鋼纖維體積摻量為3.5%。STC 拌和料需滿足立方體抗壓強(qiáng)度≥160 MPa，抗折強(qiáng)度≥30 MPa，直接拉伸強(qiáng)度≥8.5 MPa，彈性模量≥42 GPa 的材料強(qiáng)度要求，設(shè)計(jì)規(guī)格型號(hào)HRB400鋼筋。

工作原理就是利用STC 的超高的抗拉、抗裂、抗折強(qiáng)度以及超強(qiáng)的耐久性等顯著特點(diǎn)，使用剪力釘與橋梁上部的鋼板相固定，再利用密集配筋、濕養(yǎng)、高溫蒸養(yǎng)等措施，提高橋面結(jié)構(gòu)層的剛度與耐久性，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)層100年免維護(hù)［6］。

3 料存放、澆筑及養(yǎng)護(hù)措施

3.1 干粉料存放要求

超高性能混凝土預(yù)混料包括干粉料、鋼纖維、水和外加劑。STC 袋裝粉料應(yīng)按照批號(hào)分別堆放，不得混堆混用，應(yīng)先存先用。

干粉料及鋼纖維應(yīng)置于干燥環(huán)境分區(qū)域存儲(chǔ)和運(yùn)輸，標(biāo)識(shí)清楚，防止包裝破損和雜質(zhì)混入。不得露天堆放，臨時(shí)露天堆放時(shí)應(yīng)上蓋下墊，其上應(yīng)用雨布覆蓋嚴(yán)密，防止雨露侵入使原材料受潮或含水率變化，堆放場(chǎng)地應(yīng)無(wú)積水。貯存粉狀材料的倉(cāng)庫(kù)應(yīng)設(shè)在地勢(shì)較高處，周圍應(yīng)設(shè)排水溝。粉狀材料的堆放應(yīng)整齊，堆垛高度應(yīng)不宜大于1.5 m。堆垛應(yīng)架離地面0.2 m 以上，并距離四周隔壁0.2～0.4 m，或預(yù)留通道。在裝卸、搬移過(guò)程中不得拋擲袋裝粉狀材料。

3.2 STC攪拌工藝

STC 攪拌時(shí)應(yīng)有專人負(fù)責(zé)指揮，統(tǒng)一協(xié)調(diào)。STC拌合前應(yīng)檢查攪拌設(shè)備狀態(tài)，內(nèi)壁應(yīng)濕潤(rùn)且不得留有明水。拌合結(jié)束后不得往拌合物中添加任何水或者外加劑。出料結(jié)束后應(yīng)及時(shí)清理攪拌設(shè)備。對(duì)負(fù)責(zé)拌合人員進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)與交底。

⑴干混料投料完成后，即啟動(dòng)攪拌機(jī)開(kāi)始拌合，直至本盤(pán)拌合全部結(jié)束；

⑵拌合制度為：①干混料預(yù)拌0.5 min；②投入鋼纖維繼續(xù)拌合1.5 min；③投入水和外加劑后拌合6～7 min。

⑶攪拌過(guò)程中，由資深技術(shù)人員對(duì)拌合物狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)用水量、液料用量及拌合時(shí)間進(jìn)行微調(diào)。

3.3 STC拌合物的卸料、運(yùn)輸與試件取樣

①卸料前需對(duì)混凝土罐車的運(yùn)輸罐進(jìn)行清洗，并排盡積水；

②卸料前需對(duì)攪拌機(jī)下料處進(jìn)行清理，避免其他雜質(zhì)混入STC拌合物；

③ 采用盡量小容積的一輛罐車運(yùn)輸STC 拌合物，每2 盤(pán)STC 拌合物卸料后，運(yùn)輸至澆筑位置，將STC 拌合物下料至澆筑料斗后，及時(shí)返回拌合站，繼續(xù)接料；

④運(yùn)輸過(guò)程中罐車應(yīng)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，并不得向罐車內(nèi)部注水，運(yùn)距不宜超過(guò)1 h。當(dāng)運(yùn)至澆筑點(diǎn)進(jìn)行放料前，應(yīng)快速反轉(zhuǎn)罐車20 s 以上后再卸料，卸料后，應(yīng)及時(shí)采用清水清洗干凈；

⑤每盤(pán)混合料均取樣制作抗壓試件、抗折試件、彈模試件各3個(gè)?？箟涸嚰叽鐬椋?00 mm×100 mm×100 mm；抗折試件尺寸為100 mm×100 mm×400 mm；彈模尺寸試件為100 mm×100 mm×300 mm。試模應(yīng)符合《混凝土試模：JG 3019—94》中的相關(guān)規(guī)定，無(wú)變形，具有足夠的剛度和平整度，推薦采用鋼模。

3.4 STC橋面板攤鋪養(yǎng)護(hù)

澆筑后覆膜保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間48 h 后，即可脫模。拆模后應(yīng)立即對(duì)橋面板進(jìn)行防水蒸養(yǎng)布覆蓋，并進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)（建議采用3 mm 塑料薄膜+9 mm 氣凝膠氈覆蓋以節(jié)約能源損耗）或搭設(shè)蒸汽養(yǎng)護(hù)保溫棚，保溫棚使用帆布保溫，通過(guò)鍍鋅管支架進(jìn)行圍擋［7］。內(nèi)部升溫速率不應(yīng)超過(guò)10 ℃/h，升溫至95 ℃后，保持恒溫（95±5 ℃）下48 h，再以不超過(guò)10 ℃/h的速率降溫至室溫。養(yǎng)護(hù)室內(nèi)應(yīng)保持蒸汽循環(huán)順暢，不應(yīng)出現(xiàn)局部溫差（溫度梯度），并安置溫度監(jiān)控設(shè)備，及時(shí)調(diào)整蒸汽發(fā)生器的效能。

4 其它注意事項(xiàng)

⑴需具備專業(yè)的STC澆筑、攤鋪振搗、養(yǎng)護(hù)設(shè)備。

⑵正式澆筑前需使用小型攪拌機(jī)進(jìn)行試攪拌以測(cè)量STC 的擴(kuò)展度及流動(dòng)性情況，并判斷材料在存放過(guò)程中是否受潮變性。

⑶攪拌站最好具備鋼纖維分散的相關(guān)設(shè)備，以保證鋼纖維的分散性。

⑷如澆筑過(guò)程中STC 拌和料因某些不確定因素導(dǎo)致澆筑困難，立馬停止?jié)仓⒉扇⊙a(bǔ)救措施。

⑸鋪裝面層前、需對(duì)STC 表面糙化及做防水粘結(jié)層處理，STC 表面采用拋丸法糙化、表面構(gòu)造深度控制在0.45～0.60 mm，現(xiàn)場(chǎng)以露出新鮮骨料及少量鋼纖維為直觀控制標(biāo)準(zhǔn)［8］。

⑹需具備熟練、有經(jīng)驗(yàn)的工人師傅。

5 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)正交異性鋼橋面板STC 鋪裝施工工藝及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用，達(dá)到使用數(shù)年后整體粘結(jié)性效果好、無(wú)損壞死角脫落現(xiàn)象，根據(jù)車通行量荷載及預(yù)埋觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，抗疲勞變形裂紋不太明顯，車輛行駛舒適度較好等效果。實(shí)用表明將STC 層與鋼橋面板通過(guò)剪力釘?shù)暮附有纬梢环N輕型組合橋面結(jié)構(gòu)，大幅度提高了橋面結(jié)構(gòu)的剛度，降低了橋面板的變形及應(yīng)力水平［9］，從而有效改善磨耗層受力狀態(tài)；鋪裝層下層采用水泥基材料，改善了瀝青面層工作條件，從而大幅降低了粘結(jié)層失效、車轍、推移等破壞風(fēng)險(xiǎn)；減少了面板和縱橫肋在輪載下的應(yīng)力，大幅提高了鋼橋面的抗疲勞壽命；超高韌性混凝土STC 層使得鋼橋面處于良好的耐腐蝕狀態(tài)［10］。旨在對(duì)正交異性鋼橋面板施工提供一定的參考及指導(dǎo)。