大跨度钢箱梁复合浇注式沥青钢桥面铺装设计

左洪利

（山东省路桥集团有限公司，山东 济南 250000）

由于钢箱梁的承载性能比较突出，且其结构自重相对较轻，因此在大跨度桥梁工程中得到了广泛的应用。受恒载条件的制约，在设计大跨度钢箱梁的桥面铺装时大多采用的是复合浇筑式沥青。但是与普通沥青铺装相比，钢桥面在铺装设计中对使用条件以及结构受力分析等方面都有较高的要求。设计人员必须充分了解大跨度钢箱梁桥面铺装设计的特点，并严格遵守相关的设计规范，科学地选择设计参数以及材料，提高铺装设计的合理性。某桥梁工程为连续钢箱梁三跨悬索桥，其主跨长度约为1 420 m，采用复合浇筑式沥青进行桥面铺装。本文将以该桥梁工程为例，分析钢桥面沥青铺装设计要点。

1 合理选择大跨度钢箱梁复合浇注式沥青钢桥面铺装设计参数

在钢桥面铺装设计中，设计人员应充分了解桥梁工程所在地区的环境温度特征以及交流量等，合理选择沥青材料以及层间黏结材料，并合理设计混合料的配比，确定复合浇注式沥青上下面层的具体厚度，以及设计钢桥面的正交异性面板[1]。在该项目的铺装设计中，设计人员充分收集了解了工程所在区域的环境温度以及交通量，通过对10年交通量的分析获得了轴载分布情况，同时还对该地区10年环境温度变化情况进行了全面的调查分析，获得了其温度分布特点，从而准确确定了设计中的重载高温特征。

2 大跨度钢箱梁复合浇注式沥青钢桥面铺装的设计要点

2.1 合理设计复合式浇注沥青配比要点分析

2.1.1 复合浇注式沥青下层混合料的配比设计要点

在设计复合浇注式沥青下层混合料配比时，应在保证其在高低温条件下的稳定性以及密实度的基础上来进行流动性的设计，以有效平衡高温稳定型和混合里流动性之间的关系。由于硬质直馏沥青具有较高的耐高温性能，且其抗疲劳和抗老化性能也比较突出，能够很好地满足重载高温工况下的铺装要求，因此，是钢桥面铺装设计中比较理想的下层沥青混合料，同时还可以将适量TLA加入硬质直馏沥青中，以提高混合料黏结度，从而延长钢桥面铺装的使用寿命[2]。

在进行沥青混合料的配比设计时，设计人员应通过试验来检测沥青混合料的路用性能以及和易性，并根据试验结构来确定沥青的具体用量以及级配的最佳值。同时设计人员还应详细验证铺装层层间界面受力情况，严格遵守沥青混合料的技术要求以及级配范围规定，并根据钢板和铺装层的抗拉拔和抗剪要求、车辙稳定度以及刘埃尔流动度等各项指标参数来优化配比设计，以提高铺装设计的耐久性。在浇筑式沥青的配比设计中，混合料的和易性主要受刘埃尔贯入度以及流动度等指标的影响，而摊铺设备的选择则与控制值密切相关。此外，在配比设计中还要充分考虑低温条件下的极限破坏应变以及动稳定度，在铺装层下层沥青混合料的配比设计中，其动稳定度应控制在350次，以保证沥青混合料在高低温环境下的稳定性指标能够符合设计规范要求。在该桥梁工程的下层混合料配比设计中，为了保证其高温稳定性，选择了将沥青预裹碎石压入的设计方案。

2.1.2 复合浇筑式沥青上层混合料的配比设计要点

在复合浇筑式沥青上层混合料的配比设计中，设计人员要对其水稳型、高温稳定性以及低温抗裂性等因素进行综合考虑，从而优化其级配设计。设计人员可以根据动稳定度来对混合料在高温条件下的稳定性进行分析，并通过小梁弯曲试验对混合里的变形追随性能以及低温抗裂性能进行检验。同时还可以开展劈裂试验以及弯曲破坏试验等对混合力度极限抗弯拉型以及低温变形等进行检测分析[3]。设计人员应根据设计规范和技术要求，综合各项试验检测结果，合理确定上层沥青混合里的配比。在该项目中最终选择了高弹改性沥青作为浇筑式沥青的上层材料。设计人员在配比设计中还应对沥青用量以及级配进行优化，以保证其疲劳性能以及动稳定度，在该项目中选择天然特细砂作为细集料，并根据低限控制矿粉含量，从而使沥青用量明显降低。

2.2 合理设计钢桥面沥青铺装的防腐防水体系要点分析

在进行钢桥面铺装设计时，设计人员要加强防腐防水设计。防腐防水体系的设计要充分考虑到在施工过程中的防腐防水要求以及桥梁工程在交付使用后的防腐要求，因此，应选择无机富锌漆以及环氧富锌漆等材料来对钢桥面进行涂装，以保证钢桥面板的抗腐蚀能力能够满足施工要求，可以与铺装层形成一个共同受力的整体结构，从而增强铺装层的耐久性。同时在铺装层的防腐防水设计中还要充分考虑其与钢板间的黏结度。由于钢桥面铺装层的抗拉拔强度应达到1.4 MPa，且在环境温度20 ℃左右条件下时，其直剪抗剪强度应达到0.8 MPa，且大跨度钢箱梁桥梁工程对桥面铺装变形控制以及耐久性都有较高的要求，因此，在该项目的设计中采用的是抗疲劳性能和柔性均相对较好的橡胶溶剂型沥青材料来作为黏结防水层材料，以确保其能够满足铺装层的抗拉抗剪要求。

2.3 在沥青混合料设计中要保证其在高温条件下的稳定性

在设计铺装层的高温稳定性时，设计人员应严格遵守相关的技术标准和设计规范，并综合考虑沥青混合料的材料参数、动态模量、环境温度变化、轴载等各项参数，利用相关的计算公式准确计算其动稳定度。

2.4 优化设计方案提高沥青混合料的抗裂能力

在钢桥面铺装设计中，设计人员应充分考虑其在低温条件下的抗裂性能，可以分别通过小梁弯曲试验以及低温弯曲试验来检测分析复合浇筑式沥青上下层的弯曲变形、弯曲模量以及极限应变等参数。在本项目中，其上层改性沥青的弯曲变形在8 000 με，弯曲模量值达到了500 kPa，而其极限应变值也控制在8 000 με。设计人员应根据试验结果，并结合沥青材料的结构参数、动态模量、环境温度以及轴重轴数等相关参数利用计算公式来进行计算分析，并合理确定桥面铺装的使用寿命。

2.5 合理合计铺筑层的抗疲劳性能

钢桥面面板的设计刚度以及沥青混合料性能将直接关系到铺装设计中的抗疲劳性能。设计人员应根据小梁疲劳试验以及弯曲试验的结果，并结合环境温度、轴重以及混合料的材料结构参数以及动态模量等参数来进行计算疲劳次数以及裂缝扩展时间等。

3 结语

在设计大跨度钢箱梁的桥面铺装时，设计人员应充分了解桥梁工程所在地区的环境温度以及交通量等相关参数，并严格按照设计规范要求来进行各项设计参数的选择。在桥面铺装设计中要科学确定复合浇筑式沥青混合料上下层的配比，合理选择铺装材料，不断优化设计方案，以提高铺筑层的防水防腐性能以及抗裂抗剥离能力，从而有效防控沥青铺筑层的病害问题，提高钢桥面铺装设计的质量和水平，延长钢桥面铺筑层的使用寿命，全面提高我国大跨度钢箱梁桥梁工程的质量。