《大跨径钢桥桥面铺装关键技术研究 - 广东省公路学会讲课教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大跨径钢桥桥面铺装关键技术研究 - 广东省公路学会讲课教案（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、广东交通集团广东交通集团大跨径钢桥桥面铺装关键技术研究-广东省公路学会Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望广东交通集团广东交通集团主要内容主要内容1 立项背景与总体思路立项背景与总体思路一 钢桥面铺装材料试验研究钢桥面铺装材料试验研究三5 主要研究成果及展望主要研究成果及展望四 钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计二广东交通集团广东交通集团立项背景与总体思路立项背景与总体思路立项背景及意义立项背景及意义1面临的技术难题面临的技术难题2国内外研究现状国内外研究现
2、状3课题研究总体思路课题研究总体思路4立项背立项背景与总景与总体思路体思路广东交通集团广东交通集团一一.立项背景与总体思路立项背景与总体思路立项背景及意义立项背景及意义1v自上世纪自上世纪90年代末以来，由于新材料和新结构的广泛应用，我年代末以来，由于新材料和新结构的广泛应用，我国开始大规模的悬索桥、斜拉桥等大跨径钢桥建设，固定资产国开始大规模的悬索桥、斜拉桥等大跨径钢桥建设，固定资产投入超过投入超过8000亿元人民币，为国家的经济建设发挥了巨大作亿元人民币，为国家的经济建设发挥了巨大作用。用。v十二五规划十二五规划中，我省还面临着多座大跨径钢桥建设重任，其中中，我省还面临着多座大跨径钢桥建设
3、重任，其中包括包括虎门二桥、港珠澳大桥、中深通道、琼州海峡大桥虎门二桥、港珠澳大桥、中深通道、琼州海峡大桥等多座等多座跨海公路特大桥梁的建设，投资规模超过跨海公路特大桥梁的建设，投资规模超过3000亿元人民币。亿元人民币。广东交通集团广东交通集团2面临的技术难题面临的技术难题一一.立项背景与总体思路立项背景与总体思路v钢桥面铺装的早期损坏钢桥面铺装的早期损坏是我们面临的一个非常严峻的是我们面临的一个非常严峻的技术难题，其严重制约了这些规模巨大的固定资产效技术难题，其严重制约了这些规模巨大的固定资产效益的发挥，也已成为了公路建设中的一个社会关注焦益的发挥，也已成为了公路建设中的一个社会关注焦点（
4、如点（如武汉某长江大桥武汉某长江大桥）！）！广东交通集团广东交通集团2面临的技术难题面临的技术难题一一.立项背景与总体思路立项背景与总体思路v由于桥面铺装直接铺筑在刚度相对较低的钢桥面板上，桥面由于桥面铺装直接铺筑在刚度相对较低的钢桥面板上，桥面铺装铺装对气候条件、交通荷载特点、桥面板结构刚度等因素非对气候条件、交通荷载特点、桥面板结构刚度等因素非常敏感常敏感，其受力、变形及运营环境远较公路路面或机场道面其受力、变形及运营环境远较公路路面或机场道面复杂，因而对其强度、柔韧性、高温稳定性及疲劳耐久性等复杂，因而对其强度、柔韧性、高温稳定性及疲劳耐久性等均有更高的要求。均有更高的要求。广东交通集团
5、广东交通集团3 国内外研究现状国内外研究现状v大跨径桥梁桥面铺装受力主要是大跨径桥梁桥面铺装受力主要是分析轮载作用下铺装结构的分析轮载作用下铺装结构的局部问题局部问题，如果在整桥模型中来分析桥面板的局部变形，需，如果在整桥模型中来分析桥面板的局部变形，需要划分单元网格较小，对计算机性能要求较高，而且计算效要划分单元网格较小，对计算机性能要求较高，而且计算效率低。国内外一般率低。国内外一般采用独立梁段法不能反映大跨径桥梁整体采用独立梁段法不能反映大跨径桥梁整体影响，而且缺少实桥检测校核。影响，而且缺少实桥检测校核。一一.立项背景与总体思路立项背景与总体思路广东交通集团广东交通集团3 国内外研究现
6、状国内外研究现状一一.立项背景与总体思路立项背景与总体思路v目前国内外常用环氧沥青包括目前国内外常用环氧沥青包括温拌环氧沥青和热拌环氧沥青温拌环氧沥青和热拌环氧沥青，以东南大学为主的研究机构在我国长三角等地区主要推荐选以东南大学为主的研究机构在我国长三角等地区主要推荐选用了温拌环氧沥青（如用了温拌环氧沥青（如ChemCo环氧沥青），环氧沥青），温拌环氧沥青温拌环氧沥青模量相对较低，容易产生鼓包开裂病害，而且施工控制难度模量相对较低，容易产生鼓包开裂病害，而且施工控制难度大，养生时间较长，难以用于维修工程大，养生时间较长，难以用于维修工程；原有热拌环氧沥青原有热拌环氧沥青存在变形能力相对较低的问
7、题。存在变形能力相对较低的问题。广东交通集团广东交通集团3 国内外研究现状国内外研究现状一一.立项背景与总体思路立项背景与总体思路v 国内外环氧沥青混合料国内外环氧沥青混合料一般采用玄武岩一般采用玄武岩，因集料，因集料资源和运输等问题造成环氧沥青混合料资源和运输等问题造成环氧沥青混合料集料成本集料成本非常高非常高。广东交通集团广东交通集团3 国内外研究现状国内外研究现状一一.立项背景与总体思路立项背景与总体思路 v 国内外国内外ChemCo环氧沥青铺装施工中粘结层洒布环氧沥青铺装施工中粘结层洒布、TAF环氧环氧沥青铺装施工中环氧树脂注入、沥青铺装施工中环氧树脂注入、压路机的实时清理压路机的实时
8、清理均为人工操均为人工操作，施工效率低、质量不稳定、不利于安全。作，施工效率低、质量不稳定、不利于安全。广东交通集团广东交通集团4 课题研究总体思路课题研究总体思路v主要主要针对高温气候环境、重载交通、薄桥面板特点针对高温气候环境、重载交通、薄桥面板特点，从调研总，从调研总结、桥面铺装力学分析、铺装材料设计、施工技术控制等方面结、桥面铺装力学分析、铺装材料设计、施工技术控制等方面进行进行系统系统研究。研究。v项目研究中尤其加强了钢桥面板、铺装层结构项目研究中尤其加强了钢桥面板、铺装层结构一体化一体化设计研究，设计研究，加强了加强了铺装结构设计、铺装材料设计、施工技术铺装结构设计、铺装材料设计、
9、施工技术的一体化系统的一体化系统研究，从整体和系统的原则出发解决钢桥面铺装问题。研究，从整体和系统的原则出发解决钢桥面铺装问题。 一一.立项背景与总体思路立项背景与总体思路广东交通集团广东交通集团钢桥钢桥面铺面铺装结装结构分构分析与析与设计设计二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构试验与分析钢桥面铺装结构试验与分析1钢桥面铺装结构优化分析与设计钢桥面铺装结构优化分析与设计2虎门大桥钢桥面铺装维修方案虎门大桥钢桥面铺装维修方案4湛江海湾大桥钢桥面铺装设计方案湛江海湾大桥钢桥面铺装设计方案3广东交通集团广东交通集团1钢桥面铺装结构试验与分析钢桥面铺装结构试验与分析二二
10、.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计 目的：目的：对汕头礐石大桥的正交异性钢桥面铺装进行了实桥力学对汕头礐石大桥的正交异性钢桥面铺装进行了实桥力学试验检测研究试验检测研究，一方面为桥面铺装材料设计提供直接可靠的力学性，一方面为桥面铺装材料设计提供直接可靠的力学性能指标要求，另一方面对桥面铺装力学计算模型进行校核，提高理能指标要求，另一方面对桥面铺装力学计算模型进行校核，提高理论分析的精确度。论分析的精确度。 内容：内容：首先对桥面板下表面的横、轴两个方向静态、动态应变，首先对桥面板下表面的横、轴两个方向静态、动态应变，以及桥面板局部振动频率进行试验检测。然后对桥面铺装层上表面以及
11、桥面板局部振动频率进行试验检测。然后对桥面铺装层上表面横、轴两个方向静态、动态应变进行检测，横、轴两个方向静态、动态应变进行检测，通过此项检测分析桥面通过此项检测分析桥面铺装层表面受力状态，为桥面铺装材料设计提供可靠的数据。桥面铺装层表面受力状态，为桥面铺装材料设计提供可靠的数据。桥面铺装表面、桥面板下表面的应变布置图分别见图铺装表面、桥面板下表面的应变布置图分别见图1、图、图2。 广东交通集团广东交通集团1二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构试验与分析钢桥面铺装结构试验与分析图图1 桥面板下表面应变及振动检测位置布置图桥面板下表面应变及振动检测位置布置图 图图
12、2 桥面铺装表面应变检测位置布置图桥面铺装表面应变检测位置布置图广东交通集团广东交通集团1二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构试验与分析钢桥面铺装结构试验与分析图图3 实际桥面铺装表面应变检测位置布置照片实际桥面铺装表面应变检测位置布置照片图图4 桥面铺装表面进行切槽处理照片桥面铺装表面进行切槽处理照片广东交通集团广东交通集团1二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构试验与分析钢桥面铺装结构试验与分析图图5 应变粘贴布置照片应变粘贴布置照片图图6 试验加载照片试验加载照片广东交通集团广东交通集团1二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺
13、装结构分析与设计钢桥面铺装结构试验与分析钢桥面铺装结构试验与分析图图7 桥面板下表面检测点布置照片桥面板下表面检测点布置照片图图8 桥面板下表面检测照片桥面板下表面检测照片广东交通集团广东交通集团1根据桥面铺装检测数据及数值模拟分析表明根据桥面铺装检测数据及数值模拟分析表明,沥青沥青混凝土桥面铺装在静载或重复荷载作用下表现出混凝土桥面铺装在静载或重复荷载作用下表现出显著的粘弹性；显著的粘弹性； 1 1改性沥青改性沥青SMA桥面铺装应变检测与数值模拟分析桥面铺装应变检测与数值模拟分析比较分析表明，基本可以按照铺装材料的均质弹比较分析表明，基本可以按照铺装材料的均质弹性假设进行静力计算，模拟行驶车
14、辆轮载作用下性假设进行静力计算，模拟行驶车辆轮载作用下桥面铺装的瞬间动态受力状态，可以满足工程设桥面铺装的瞬间动态受力状态，可以满足工程设计需要。计需要。 3 3检测分析表明，桥面铺装结构在轮载作用下的变检测分析表明，桥面铺装结构在轮载作用下的变形状态，受到轮载水平、车速、初始应变水平、形状态，受到轮载水平、车速、初始应变水平、桥面坡度、桥面温度等因素影响；桥面坡度、桥面温度等因素影响； 2 2二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构试验与分析钢桥面铺装结构试验与分析广东交通集团广东交通集团2钢桥面铺装结构优化与设计钢桥面铺装结构优化与设计二二.钢桥面铺装结构分析与
15、设计钢桥面铺装结构分析与设计 桥面铺装所承受的作用包括桥面铺装所承受的作用包括桥面板变形作用及轮桥面板变形作用及轮载的直接作用。载的直接作用。本课题针对桥面铺装的受力特点，本课题针对桥面铺装的受力特点，分为三个层次进行力学分析，分为三个层次进行力学分析，即桥梁整体变形、桥即桥梁整体变形、桥面板局部变形、及铺装层结构内部受力分析，这里面板局部变形、及铺装层结构内部受力分析，这里简称三层次法。简称三层次法。同时对粘结层作用及相关参数的敏同时对粘结层作用及相关参数的敏感性进行分析。感性进行分析。 广东交通集团广东交通集团2钢桥面铺装结构优化与设计钢桥面铺装结构优化与设计二二.钢桥面铺装结构分析与设计
16、钢桥面铺装结构分析与设计图图9-a 整桥计算模型视图整桥计算模型视图图图9-b 梁段子模型视图梁段子模型视图图图9-c 铺装结构局部计算模型视图铺装结构局部计算模型视图广东交通集团广东交通集团2钢桥面铺装结构优化与设计钢桥面铺装结构优化与设计二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计 10mm厚厚2000MPa刚度过渡层有限元模型刚度过渡层有限元模型X方向应变分布图方向应变分布图广东交通集团广东交通集团2钢桥面铺装结构优化与设计钢桥面铺装结构优化与设计二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计 铺装材料弯拉模量随温度变化曲线铺装材料弯拉模量随温度变化曲线 环氧沥青铺装层
17、顶面横向应变随铺装模量变化曲线环氧沥青铺装层顶面横向应变随铺装模量变化曲线广东交通集团广东交通集团2钢桥面铺装结构优化与设计钢桥面铺装结构优化与设计二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计铺装层顶面横向拉应变受超载影响比较铺装层顶面横向拉应变受超载影响比较 铺装层剪应力受超载影响比较铺装层剪应力受超载影响比较广东交通集团广东交通集团2铺装结构刚度过渡层的厚度、模量对铺装层的受力状态铺装结构刚度过渡层的厚度、模量对铺装层的受力状态有显著影响，主要表现随着刚度过渡层模量和厚度的增有显著影响，主要表现随着刚度过渡层模量和厚度的增加，铺装结构拉应变显著降低，有利于改善铺装结构受加，铺装结
18、构拉应变显著降低，有利于改善铺装结构受力状态。力状态。 1 1钢桥面铺装的横向拉应变和层间剪应力受超载影响显著，钢桥面铺装的横向拉应变和层间剪应力受超载影响显著，钢桥面铺装的横向拉应变和层间剪应力与超载程度基本钢桥面铺装的横向拉应变和层间剪应力与超载程度基本成线性关系，因此应严格控制超载对钢桥面铺装造成不成线性关系，因此应严格控制超载对钢桥面铺装造成不利影响。利影响。 3 3环氧沥青混凝土具有高模量、低蠕变柔量、高温稳定性环氧沥青混凝土具有高模量、低蠕变柔量、高温稳定性的特点，而且环氧沥青混凝土与钢桥面粘结牢固，可以的特点，而且环氧沥青混凝土与钢桥面粘结牢固，可以考虑作为钢桥面铺装的刚度过渡层
19、材料或整体铺装材料。考虑作为钢桥面铺装的刚度过渡层材料或整体铺装材料。 2 2二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构优化与设计钢桥面铺装结构优化与设计广东交通集团广东交通集团3湛江海湾大桥钢桥面铺装设计方案湛江海湾大桥钢桥面铺装设计方案二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计 湛江海湾大桥为一级公路兼顾城市快速道路，双向四湛江海湾大桥为一级公路兼顾城市快速道路，双向四车道，远期考虑六车道划线，计算行车速度车道，远期考虑六车道划线，计算行车速度80km/h。大。大桥设计标准是：桥设计标准是：设计荷载汽车超设计荷载汽车超20，验算荷载挂车，验算荷载挂车1
20、20。 正交异性桥面系的正交异性桥面系的桥面钢板厚度为桥面钢板厚度为14mm；梯形加劲；梯形加劲肋厚度肋厚度6mm，两相邻加劲肋中心间距，两相邻加劲肋中心间距600mm；横隔板；横隔板间距为间距为3200mm，厚度为，厚度为12mm。 桥址处极端最高温度为桥址处极端最高温度为38.1，年平均温度为，年平均温度为23.1C。广东交通集团广东交通集团3整桥在满布荷载作用下桥面板产生的应变峰值低于整桥在满布荷载作用下桥面板产生的应变峰值低于190，并且大部分低于，并且大部分低于65，而且整桥满布荷载作用变形属于，而且整桥满布荷载作用变形属于周期长、低频率情况。因此，在桥面铺装设计中基本可以周期长、低
21、频率情况。因此，在桥面铺装设计中基本可以不考虑整桥变形对铺装层的影响，而主要是考虑桥面局部不考虑整桥变形对铺装层的影响，而主要是考虑桥面局部受力变形的作用。受力变形的作用。 1 1对铺装刚度过渡层模量、厚度优化分析表明，随着刚度过对铺装刚度过渡层模量、厚度优化分析表明，随着刚度过渡层模量、厚度的增加拉应变降低，而且拉应变沿铺装层渡层模量、厚度的增加拉应变降低，而且拉应变沿铺装层厚度方向分布的趋于平缓，突变减小。适当增加刚度过渡厚度方向分布的趋于平缓，突变减小。适当增加刚度过渡层的厚度和模量可以有效改善铺装层的受力状态，降低铺层的厚度和模量可以有效改善铺装层的受力状态，降低铺装层底面、顶面的应变
22、水平，有利于提高上面层材料的抗装层底面、顶面的应变水平，有利于提高上面层材料的抗疲劳性能。疲劳性能。 3 3通过对湛江海湾大桥桥面铺装层间剪应力分析，刚度过渡通过对湛江海湾大桥桥面铺装层间剪应力分析，刚度过渡层模量在层模量在50015000MPa时，刚度过渡层与桥面板间粘结时，刚度过渡层与桥面板间粘结层剪应力在层剪应力在0.51.6MPa之间，刚度过渡层与磨耗层之间剪之间，刚度过渡层与磨耗层之间剪应力在应力在0.50.65MPa之间。应注意加强粘结层材料的粘结之间。应注意加强粘结层材料的粘结和抗剪强度研究设计。和抗剪强度研究设计。 2 2对桥面钢板厚度、加劲肋钢板厚度进行敏感性分析表明，桥对桥
23、面钢板厚度、加劲肋钢板厚度进行敏感性分析表明，桥面板厚度对铺装层顶面的影响比加劲肋的厚度影响显著，应面板厚度对铺装层顶面的影响比加劲肋的厚度影响显著，应进行桥面板厚度、加劲肋厚度的经济和技术两方面比较优化进行桥面板厚度、加劲肋厚度的经济和技术两方面比较优化的组合设计。的组合设计。 4 4二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计湛江海湾大桥钢桥面铺装设计方案湛江海湾大桥钢桥面铺装设计方案广东交通集团广东交通集团3湛江海湾大桥钢桥面铺装设计方案湛江海湾大桥钢桥面铺装设计方案二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计 根据国内外钢桥面铺装调研分析，湛根据国内外钢桥面铺装调研
24、分析，湛江海湾大桥桥面铺装力学分析，以及室江海湾大桥桥面铺装力学分析，以及室内材料试验评价数据，对内材料试验评价数据，对ChemCo、TAF环氧沥青混凝土、高粘度改性沥青环氧沥青混凝土、高粘度改性沥青SMA、ROSPHALT改性沥青混凝土、改性沥青混凝土、浇注式沥青混凝土等不同桥面铺装方案浇注式沥青混凝土等不同桥面铺装方案进行了比较分析。进行了比较分析。综合考虑铺装材料性综合考虑铺装材料性能、工程经验、施工技术、寿命周期造能、工程经验、施工技术、寿命周期造价等方面因素，推荐湛江海湾大桥钢桥价等方面因素，推荐湛江海湾大桥钢桥面行车道铺装采用右图方案（面行车道铺装采用右图方案（I）。）。 25mm
25、 ChemCo环氧沥青混凝土环氧沥青混凝土环氧沥青粘结层环氧沥青粘结层 0.45L/m225mm ChemCo环氧沥青混凝土环氧沥青混凝土环氧沥青粘结层环氧沥青粘结层 0.68L/m2环氧富锌防锈层（环氧富锌防锈层（6080m）钢板喷砂除锈钢板喷砂除锈Sa3.0级，粗糙度级，粗糙度5010014mm 钢板钢板 方案（方案（I）50mm厚双层环氧铺装方案厚双层环氧铺装方案广东交通集团广东交通集团3湛江海湾大桥钢桥面铺装设计方案湛江海湾大桥钢桥面铺装设计方案二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计 湛江海湾大桥钢桥面铺装状况（湛江海湾大桥钢桥面铺装状况（2010.04）广东交通集团广
26、东交通集团4虎门大桥钢桥面铺装维修方案虎门大桥钢桥面铺装维修方案二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计 虎门大桥于虎门大桥于1997年年5月建成通车月建成通车, 是我国首座自行设计、施是我国首座自行设计、施工、监理具有世界先进水平的现代化特大桥梁。虎门大桥钢桥工、监理具有世界先进水平的现代化特大桥梁。虎门大桥钢桥面板结构、交通荷载、所处气候环境具有典型的代表性：面板结构、交通荷载、所处气候环境具有典型的代表性：桥面桥面钢板薄（钢板薄（12mm）、重载交通、高温多雨）、重载交通、高温多雨，其钢桥面铺装可能，其钢桥面铺装可能是我国、乃至世界上最难解决的桥面铺装技术难题之一。是我国、
27、乃至世界上最难解决的桥面铺装技术难题之一。 虎门大桥钢桥面铺装自投入运行，虎门大桥钢桥面铺装自投入运行，每隔每隔23年需要进行维修年需要进行维修。1998年主要病害是高温稳定性，随着改性沥青技术提高，后年主要病害是高温稳定性，随着改性沥青技术提高，后期主要病害表现为开裂、脱层、滑移和坑槽期主要病害表现为开裂、脱层、滑移和坑槽，常规改性沥青，常规改性沥青铺装层的抗弯拉疲劳性能、粘结层性能还难以达到虎门大桥铺装层的抗弯拉疲劳性能、粘结层性能还难以达到虎门大桥钢桥面铺装的特殊要求。钢桥面铺装的特殊要求。广东交通集团广东交通集团4虎门大桥钢桥面铺装维修方案虎门大桥钢桥面铺装维修方案二二.钢桥面铺装结构
28、分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计 钢桥面铺装材料可分为两大类：钢桥面铺装材料可分为两大类：热塑型的常规沥青混凝土、热塑型的常规沥青混凝土、热固型的树脂类混凝土热固型的树脂类混凝土，从我国的大跨径钢桥面铺装使用情况，从我国的大跨径钢桥面铺装使用情况来看，目前常规沥青混凝土还难以满足我国的重载、大交通量、来看，目前常规沥青混凝土还难以满足我国的重载、大交通量、高温、桥面钢板薄弱等特殊使用环境要求，树脂类混凝土桥面高温、桥面钢板薄弱等特殊使用环境要求，树脂类混凝土桥面铺装目前表现相对较好，但也有部分桥梁的环氧沥青桥面铺装铺装目前表现相对较好，但也有部分桥梁的环氧沥青桥面铺装由于某些原因出现较严重鼓
29、包开裂病害。由于某些原因出现较严重鼓包开裂病害。 根据虎门大桥钢桥面铺装维修方案研究思路，本次维修主要根据虎门大桥钢桥面铺装维修方案研究思路，本次维修主要考虑采用热固型的树脂类混凝土考虑采用热固型的树脂类混凝土，在提高铺装层抗弯拉性能同在提高铺装层抗弯拉性能同时，提高铺装材料模量以增强正交异性钢桥面铺装复合结构刚时，提高铺装材料模量以增强正交异性钢桥面铺装复合结构刚度。度。广东交通集团广东交通集团4虎门大桥钢桥面铺装维修方案虎门大桥钢桥面铺装维修方案二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计 目前国内应用较多的目前国内应用较多的树脂类混凝土主要是美国树脂类混凝土主要是美国ChemC
30、o环氧环氧沥青混凝土和日本近代化成株式会社沥青混凝土和日本近代化成株式会社TAF环氧沥青混凝土环氧沥青混凝土，这，这两种环氧沥青混凝土差别较大，两种环氧沥青混凝土差别较大，ChemCo环氧沥青混凝土养生环氧沥青混凝土养生周期长（约周期长（约3045d），混合料施工温度约为），混合料施工温度约为120。TAF环氧环氧沥青混凝土养生周期短（约沥青混凝土养生周期短（约410d），而且），而且TAF环氧沥青混凝环氧沥青混凝土高温施工（约土高温施工（约180）可以去除水分，显著减少或避免铺装）可以去除水分，显著减少或避免铺装层鼓包开裂病害。层鼓包开裂病害。根据虎门大桥通车营运要求必须采用施工期根据虎门大
31、桥通车营运要求必须采用施工期短、养生期短的材料，原基本型短、养生期短的材料，原基本型TAF环氧沥青混凝土相对环氧沥青混凝土相对ChemCo环氧沥青混凝土模量较高，但韧性相对较低。环氧沥青混凝土模量较高，但韧性相对较低。 广东交通集团广东交通集团4虎门大桥钢桥面铺装维修方案虎门大桥钢桥面铺装维修方案二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计 针对虎门大桥钢桥面铺装特殊要求，针对虎门大桥钢桥面铺装特殊要求，对对TAF环氧沥青配比进行了改进优环氧沥青配比进行了改进优化设计，在保证提高的模量同时，也显著提高了化设计，在保证提高的模量同时，也显著提高了TAF环氧沥青混凝土的韧环氧沥青混凝土的
32、韧性，与性，与ChemCo环氧沥青混凝土韧性、疲劳性能接近环氧沥青混凝土韧性、疲劳性能接近，两种环氧沥青混凝，两种环氧沥青混凝土具体比较见表土具体比较见表1，改进后的，改进后的TAF环氧沥青混凝土具有良好的施工性能、高环氧沥青混凝土具有良好的施工性能、高模量、高韧性、耐疲劳等综合优势。模量、高韧性、耐疲劳等综合优势。 表表1 改进型改进型TAF、ChemCo环氧沥青混凝土性能比较环氧沥青混凝土性能比较 环氧沥青混凝土类型环氧沥青混凝土类型ChemCoTAF养生期养生期约约3045d约约310d施工温度施工温度11012116518560马歇尔稳定度马歇尔稳定度(KN)529315四点弯拉弯曲模
33、量四点弯拉弯曲模量11000MPa14000MPa15极限弯拉应变极限弯拉应变1510012600疲劳性能（疲劳性能（15，600）不破坏不破坏不破坏不破坏广东交通集团广东交通集团4虎门大桥钢桥面铺装维修方案虎门大桥钢桥面铺装维修方案二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计.虎门大桥虎门大桥钢桥面钢桥面铺装维修方案铺装维修方案 桥面铺装正式施工过程中进行严格的检测和控制，施工温度、时间控桥面铺装正式施工过程中进行严格的检测和控制，施工温度、时间控制整体稳定，在设计要求规定的温度、时间范围内完成了铺装施工程序。制整体稳定，在设计要求规定的温度、时间范围内完成了铺装施工程序。 通车期
34、间污染问题对粘结层的影响较大，为了做好粘结层养护期间保通车期间污染问题对粘结层的影响较大，为了做好粘结层养护期间保洁工作，采取全覆盖方式保护粘结层，避免灰尘杂物污染粘结层。洁工作，采取全覆盖方式保护粘结层，避免灰尘杂物污染粘结层。广东交通集团广东交通集团4虎门大桥钢桥面铺装维修方案虎门大桥钢桥面铺装维修方案二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计 粘结层的覆盖和防护效果粘结层的覆盖和防护效果广东交通集团广东交通集团4虎门大桥钢桥面铺装维修方案虎门大桥钢桥面铺装维修方案二二.钢桥面铺装结构分析与设计钢桥面铺装结构分析与设计 虎门大桥环氧沥青铺装施工表面效果虎门大桥环氧沥青铺装施工表
35、面效果 虎门大桥虎门大桥TAF桥面铺装整体状况桥面铺装整体状况（2010.03）广东交通集团广东交通集团钢桥钢桥面铺面铺装材装材料试料试验研验研究究铺装层混合料性能研究铺装层混合料性能研究1粘结层材料性能研究粘结层材料性能研究2集料类型对环氧沥青混合料性能影响研究集料类型对环氧沥青混合料性能影响研究3三三.钢桥面铺装材料试验研究钢桥面铺装材料试验研究广东交通集团广东交通集团1铺装层混合料性能研究铺装层混合料性能研究 三三.钢桥面铺装材料试验研究钢桥面铺装材料试验研究 铺装层沥青混合料设计包括铺装层沥青混合料设计包括SK改性沥青改性沥青SMA、环氧沥青混合料、环氧沥青混合料、Rosphalt改性
36、沥青混合料、浇筑式沥青混凝土改性沥青混合料、浇筑式沥青混凝土。根据试验数据，对四种沥青混合料基本。根据试验数据，对四种沥青混合料基本路用性能进行比较分析，比较情况见表路用性能进行比较分析，比较情况见表2。 表表2 不同沥青混合料基本路用性能比较不同沥青混合料基本路用性能比较 混合料混合料 类型类型SK改性沥青改性沥青SMARosphalt改性沥青混凝土改性沥青混凝土环氧环氧沥青混凝土沥青混凝土浇注式浇注式沥青混凝土沥青混凝土高温性能高温性能良良良良优优低低水稳定性水稳定性优优优优优优优优密水性密水性良良良良优优优优表面构造表面构造优优良良低低良良广东交通集团广东交通集团1铺装层混合料性能研究铺
37、装层混合料性能研究 三三.钢桥面铺装材料试验研究钢桥面铺装材料试验研究四点弯曲疲劳试验试件夹具四点弯曲疲劳试验试件夹具COOPER NU-14型四点弯曲疲劳试验系统型四点弯曲疲劳试验系统 广东交通集团广东交通集团1铺装层混合料性能研究铺装层混合料性能研究 三三.钢桥面铺装材料试验研究钢桥面铺装材料试验研究不同铺装层材料疲劳寿命曲线不同铺装层材料疲劳寿命曲线广东交通集团广东交通集团1铺装层混合料性能研究铺装层混合料性能研究 三三.钢桥面铺装材料试验研究钢桥面铺装材料试验研究不同铺装层材料综合性能比较不同铺装层材料综合性能比较广东交通集团广东交通集团1铺装层混合料性能研究铺装层混合料性能研究 三三
38、.钢桥面铺装材料试验研究钢桥面铺装材料试验研究 针对虎门大桥钢桥面铺装特殊要求，对针对虎门大桥钢桥面铺装特殊要求，对TAF环氧沥青配比进行了改进优环氧沥青配比进行了改进优化设计，在保证提高的模量同时，也显著提高了化设计，在保证提高的模量同时，也显著提高了TAF环氧沥青混凝土的韧环氧沥青混凝土的韧性，与性，与ChemCo环氧沥青混凝土韧性、疲劳性能接近，两种环氧沥青混凝环氧沥青混凝土韧性、疲劳性能接近，两种环氧沥青混凝土具体比较见下表。土具体比较见下表。 表表4 改进型改进型TAF、ChemCo环氧沥青混凝土性能比较环氧沥青混凝土性能比较环氧沥青混凝土类型环氧沥青混凝土类型ChemCoTAF养生
39、期养生期约约3045d约约310d施工温度施工温度11012116518560马歇尔稳定度马歇尔稳定度(KN)529315四点弯拉弯曲模量四点弯拉弯曲模量11000MPa14000MPa15极限弯拉应变极限弯拉应变1510012600疲劳性能（疲劳性能（15，600）不破坏不破坏不破坏不破坏广东交通集团广东交通集团2粘结层材料性能研究粘结层材料性能研究 三三.钢桥面铺装材料试验研究钢桥面铺装材料试验研究 铺装层与钢板之间、铺装层之间的粘结强度对桥面铺装的使用寿命有直接铺装层与钢板之间、铺装层之间的粘结强度对桥面铺装的使用寿命有直接影响，层间粘结破坏将导致铺装层迅速破坏。目前不同研究机构对粘结层
40、强影响，层间粘结破坏将导致铺装层迅速破坏。目前不同研究机构对粘结层强度要求有一定差异，粘结层强度相关标准对粘结层性能指标见下表。度要求有一定差异，粘结层强度相关标准对粘结层性能指标见下表。 表表5 粘结层强度指标要求粘结层强度指标要求试验项目试验项目单位单位规格规格试验方法试验方法粘结强度（铺装粘结强度（铺装/钢板）钢板）MPa1.0JIS K 7113（20）MPa2.75林同炎公司（林同炎公司（0）MPa2.75林同炎公司（林同炎公司（23）MPa1.75林同炎公司（林同炎公司（60）粘结强度粘结强度(铁板铁板铁板铁板)拉伸拉伸MPa2.0ASTM D897（20）MPa1.0日本本四桥（
41、日本本四桥（20）剪切强度（铺装剪切强度（铺装钢板）钢板）MPa1.5本课题计算（本课题计算（20）MPa0.8本课题计算（本课题计算（60）剪切强度（铺装剪切强度（铺装铺装）铺装）MPa1.3本课题计算（本课题计算（20）MPa0.7本课题计算（本课题计算（60）广东交通集团广东交通集团2 三三.钢桥面铺装材料试验研究钢桥面铺装材料试验研究粘结层材料性能研究粘结层材料性能研究表表6 SK改性沥青改性沥青SMA与环氧沥青混合料层间直接拉拔强度与环氧沥青混合料层间直接拉拔强度温度温度读数（读数（Psi）拉力（拉力（N) 粘结面积（粘结面积（mm2）强度（强度（MPa）301501842 2500
42、0.74 1752149 25000.86 2002456 25000.98 平平 均均0.86 图图4-35 拉伸断裂界面拉伸断裂界面广东交通集团广东交通集团2 三三.钢桥面铺装材料试验研究钢桥面铺装材料试验研究粘结层材料性能研究粘结层材料性能研究 表表7 钢板之间直接拉伸强度钢板之间直接拉伸强度温度温度（）读数读数（Psi）拉力拉力（N）粘结面积粘结面积（mm2）强度强度（MPa）603754604 20262.27 6007367 3847 1.92 7008595 3847 2.23 平均平均2.14257258902 20264.39 6608104 20264.00 7008595
43、 20264.24 平平 均均4.21 2010001227820266.06100012278 20266.06 96011787 20265.82 平平 均均5.79广东交通集团广东交通集团2 三三.钢桥面铺装材料试验研究钢桥面铺装材料试验研究粘结层材料性能研究粘结层材料性能研究表表8 双层环氧铺装粘结层拉拔试验数据双层环氧铺装粘结层拉拔试验数据温度温度（）读数读数（Psi）拉力拉力（N） 粘结面粘结面积积（mm2）强度强度（MPa）破坏面位置破坏面位置25122515041 54002.79 钢板粘结层上面钢板粘结层上面混合料混合料130015962 54002.96 拉头下面混合料拉头
44、下面混合料135016576 54003.07 钢板粘结层上面钢板粘结层上面混合料混合料142517497 54003.24 拉头下面混合料拉头下面混合料平均平均3.01 607899688 54001.79 钢板粘结层钢板粘结层7108718 54001.61 钢板粘结层钢板粘结层6908472 54001.57 钢板粘结层钢板粘结层7659393 54001.74 上、下面层间粘上、下面层间粘结层结层平均平均1.68 拉拔试验装置拉拔试验装置拉拔试验破坏界面拉拔试验破坏界面广东交通集团广东交通集团2 三三.钢桥面铺装材料试验研究钢桥面铺装材料试验研究粘结层材料性能研究粘结层材料性能研究表表
45、9 双层环氧铺装与钢板间剪切试验数据双层环氧铺装与钢板间剪切试验数据温度温度（）读数读数（Psi）拉力拉力（N） 粘结面积粘结面积（mm2）强度强度（MPa）计算剪应计算剪应力（力（MPa）破坏面破坏面位置位置25165020259 81002.50 1.23粘结层粘结层195023943 81002.96 粘结层粘结层185022715 81002.80 粘结层粘结层平均平均2.75 606908472 81001.05 0.53粘结层粘结层5907244 81000.89 粘结层粘结层6127514 81000.93 粘结层粘结层平均平均0.96 铺装层与钢板间剪切试验装置铺装层与钢板间剪
46、切试验装置广东交通集团广东交通集团2 三三.钢桥面铺装材料试验研究钢桥面铺装材料试验研究粘结层材料性能研究粘结层材料性能研究铺装层间剪切试验装置铺装层间剪切试验装置表表10 双层环氧上下铺装层间剪切试验数据双层环氧上下铺装层间剪切试验数据温度温度（）读数读数（Psi）拉力拉力（N） 粘结面粘结面积积（mm2）强度强度（MPa）计算剪应力计算剪应力（MPa）破坏面位置破坏面位置601551903 20000.95 0.42粘结层粘结层1601965 20000.98 粘结层粘结层1501842 20000.92 粘结层粘结层平均平均0.95 25试件夹持难度较大，剪切过程发生转动，所采用夹具无法
47、剪切破坏试件。试件夹持难度较大，剪切过程发生转动，所采用夹具无法剪切破坏试件。广东交通集团广东交通集团3 三三.钢桥面铺装材料试验研究钢桥面铺装材料试验研究集料类型对环氧沥青混合料性能影响研究集料类型对环氧沥青混合料性能影响研究 花岗岩、辉绿岩与玄武岩环氧沥青混凝土的基本性能见下表。花岗岩、辉绿岩与玄武岩环氧沥青混凝土的基本性能见下表。 表表11 不同沥青混凝土性力学特性比较不同沥青混凝土性力学特性比较比较项目比较项目试验条件试验条件环氧沥青混凝土环氧沥青混凝土花岗岩花岗岩玄武岩玄武岩辉绿岩辉绿岩抗压强度（抗压强度（MPa）25，5mm/min31.818.626.8弯曲劲度模量（弯曲劲度模量
48、（MPa）-15，50mm/min51864070 4484标准试件马歇尔稳定度标准试件马歇尔稳定度(kN) 60，50mm/min755360标准试件马歇尔流值标准试件马歇尔流值(0.1mm) 60，50mm/min374140极限弯拉应变极限弯拉应变-15，50mm/min5.42E-035.13E-035.26E-03耐油腐蚀（残留稳定度）耐油腐蚀（残留稳定度）柴油浸泡柴油浸泡48h91%96%97%耐超高温性能（稳定度，耐超高温性能（稳定度，kN）204，31.114.3 22.1车辙动稳定度（次车辙动稳定度（次/mm）70，0.7MPa135591680021060疲劳性能（剩余模量
49、比（疲劳性能（剩余模量比（%）60083.985.085.0广东交通集团广东交通集团主要主要研究研究成果成果及展及展望望主要研究成果主要研究成果1 主要创新点主要创新点2进一步展望进一步展望3四四.主要研究成果及展望主要研究成果及展望广东交通集团广东交通集团1对钢桥面铺装进行了深入的力学分析，采用子模型三阶段对钢桥面铺装进行了深入的力学分析，采用子模型三阶段法分析了桥面铺装的受力特点及变形规律，提出了铺装材法分析了桥面铺装的受力特点及变形规律，提出了铺装材料的技术指标要求，并对铺装结构进行了优化分析，可为料的技术指标要求，并对铺装结构进行了优化分析，可为相关设计提供参考依据。相关设计提供参考依
50、据。1 1对改性沥青对改性沥青SMA、浇注式沥青混凝土、环氧沥青混凝进行、浇注式沥青混凝土、环氧沥青混凝进行了性能评价试验，综合评价了混合料的高温性能、低温性了性能评价试验，综合评价了混合料的高温性能、低温性能、疲劳性能等路用性能，研究分析材料的力学特性，提能、疲劳性能等路用性能，研究分析材料的力学特性，提出环氧沥青桥面铺装材料设计方案。出环氧沥青桥面铺装材料设计方案。 3 3对实桥（汕头礐石大桥）桥面铺装进行静、动载试验，检对实桥（汕头礐石大桥）桥面铺装进行静、动载试验，检测分析了桥面铺装在试验条件下的变形状态、特点，根据测分析了桥面铺装在试验条件下的变形状态、特点，根据检测结果对有限元数值
51、模拟模型参数进行校核，指导对桥检测结果对有限元数值模拟模型参数进行校核，指导对桥面铺装结构的数值模拟深入系统分析。面铺装结构的数值模拟深入系统分析。 2 2四四.主要研究成果及展望主要研究成果及展望主要研究成果主要研究成果广东交通集团广东交通集团1结合当地材料特点，对湛江海湾大桥钢桥面铺装进行混结合当地材料特点，对湛江海湾大桥钢桥面铺装进行混合料配合比设计，试验论证了集料对环氧沥青混合料性合料配合比设计，试验论证了集料对环氧沥青混合料性能的影响，并首次采用辉绿岩设计了环氧沥青混凝土，能的影响，并首次采用辉绿岩设计了环氧沥青混凝土，并应用于实体工程，完成了湛江海湾大桥钢桥面铺装施并应用于实体工程
52、，完成了湛江海湾大桥钢桥面铺装施工质量技术规程及指标要求。工质量技术规程及指标要求。 4 4对环氧沥青钢桥面铺装的施工技术和质量管理控制开展对环氧沥青钢桥面铺装的施工技术和质量管理控制开展了系统研究，取得多项专利和技术创新，掌握了环氧沥了系统研究，取得多项专利和技术创新，掌握了环氧沥青铺装青铺装施工特性和规律，为推广环氧沥青铺装建立了较施工特性和规律，为推广环氧沥青铺装建立了较好的基础。好的基础。5 5四四.主要研究成果及展望主要研究成果及展望主要研究成果主要研究成果广东交通集团广东交通集团2主要创新点主要创新点四四.主要研究成果及展望主要研究成果及展望v 对钢桥面铺装采用子模型三阶段法分析了
53、桥面铺对钢桥面铺装采用子模型三阶段法分析了桥面铺装受力特点及变形规律，并通过实桥桥面铺装进行装受力特点及变形规律，并通过实桥桥面铺装进行静、动载试验分析，对有限元数值模拟计算模型进静、动载试验分析，对有限元数值模拟计算模型进行校核，掌握了钢桥面铺装结构分析方法、铺装变行校核，掌握了钢桥面铺装结构分析方法、铺装变形规律和性能要求。形规律和性能要求。 广东交通集团广东交通集团2四四.主要研究成果及展望主要研究成果及展望主要创新点主要创新点v 研究开发了同时具有高劲度模量和抗疲劳开裂改进研究开发了同时具有高劲度模量和抗疲劳开裂改进型环氧沥青混凝土，增加了钢桥面铺装与钢板的复型环氧沥青混凝土，增加了钢
54、桥面铺装与钢板的复合结构刚度，有效降低铺装层应变水平，并改进提合结构刚度，有效降低铺装层应变水平，并改进提高了高了TAF环氧沥青钢桥面铺装施工技术，显著延长环氧沥青钢桥面铺装施工技术，显著延长铺装层使用寿命，也有利于提高钢桥面板耐久性。铺装层使用寿命，也有利于提高钢桥面板耐久性。 广东交通集团广东交通集团2四四.主要研究成果及展望主要研究成果及展望主要创新点主要创新点v开展了集料对环氧沥青混合料性能影响和适应性研开展了集料对环氧沥青混合料性能影响和适应性研究，研发了钢桥面铺装集料生产加工技术，将辉绿究，研发了钢桥面铺装集料生产加工技术，将辉绿岩、闪长岩等集料应用在钢桥面铺装环氧沥青铺装岩、闪长
55、岩等集料应用在钢桥面铺装环氧沥青铺装实体工程，达到技术指标要求，显著降低了环氧沥实体工程，达到技术指标要求，显著降低了环氧沥青铺装造价，提高了工程质量。青铺装造价，提高了工程质量。广东交通集团广东交通集团2主要创新点主要创新点v通过技术创新和管理创新，系统提高和掌握了钢桥面环氧沥通过技术创新和管理创新，系统提高和掌握了钢桥面环氧沥青铺装施工技术，有效改进和提高了钢桥面铺装施工质量，青铺装施工技术，有效改进和提高了钢桥面铺装施工质量，取得取得2项授权发明专利和项授权发明专利和4项实用新型专利，完成项实用新型专利，完成2项钢桥面项钢桥面铺装施工工法编制。显著提高施工企业竞争力和经济效益。铺装施工工
56、法编制。显著提高施工企业竞争力和经济效益。四四.主要研究成果及展望主要研究成果及展望广东交通集团广东交通集团3钢桥面铺装细观损伤机理研究，为铺装材料设计提供依据。钢桥面铺装细观损伤机理研究，为铺装材料设计提供依据。1 1钢桥面铺装的养护维修技术研究钢桥面铺装的养护维修技术研究 。3 3新型高弹、高韧、耐疲劳钢桥面铺装材料开发研究，并降低材料工程新型高弹、高韧、耐疲劳钢桥面铺装材料开发研究，并降低材料工程造价造价 。2 2跨海特大型桥梁钢桥面铺装关键技术研究跨海特大型桥梁钢桥面铺装关键技术研究 。 4 4编制较适合我国特点和要求的钢桥面铺装设计与施工技术指南。编制较适合我国特点和要求的钢桥面铺装设计与施工技术指南。 5 5四四.主要研究成果及展望主要研究成果及展望进一步展望进一步展望广东交通集团广东交通集团 不足之处，敬请各位领导和专家批评不足之处，敬请各位领导和专家批评指正！指正！ 谢谢 谢！谢！
