SMA沥青混凝土铺装在某市政钢箱梁桥面上的应用研究--中国期刊网

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SMA沥青混凝土铺装在某市政钢箱梁桥面上的应用研究

发表时间：2020/10/19 来源：《基层建设》2020年第19期作者：王成刚

[导读] 摘要：近几年来高速公路采用钢桥铺装沥青面层的工程日益增多，但是随着我国道路交通量和车辆荷载的不断增长，一些钢箱梁桥路段的沥青铺装层在通车后相继出现了早期病害。

        山东省路桥集团有限公司山东省济南市 250000
        摘要：近几年来高速公路采用钢桥铺装沥青面层的工程日益增多，但是随着我国道路交通量和车辆荷载的不断增长，一些钢箱梁桥路段的沥青铺装层在通车后相继出现了早期病害。桥面铺装层是车辆与桥梁主体之间传递力的承接层，需要承受来自车辆造成的冲击荷载，以及钢桥材质与结构特点造成的大幅温差作用。本文基于SMA沥青混凝土铺装在某市政钢箱梁桥面上的应用研究展开论述。
        关键词：SMA沥青混凝土铺装；某市政；钢箱梁桥面；应用研究
        引言
        桥面铺装质量会对全桥的使用效果带来直接影响，直接关乎车辆通行的舒适性与安全性，因此以合理的方式完成桥面铺装作业具有必要性。钢箱梁桥施工时，根据结构特点可知桥面是主要的荷载承受体，因大量交通荷载的影响，不利于桥面铺装作业。钢箱梁桥施工的特殊之处在于摊铺作业时缺乏底板的支撑，因此受砾石自重等因素的影响将出现桥面变形现象，箱梁桥多设置为大跨度结构形式，桥梁自身也存在变形现象，在上述多重因素的作用下，将加大沥青混凝土铺设难度。同时，钢箱梁面板施工易受到施工区域内风力因素的影响，桥面板产生振动，降低了铺装作业的安全性。由于存在荷载作用，使得钢箱梁结构形成负弯矩，加之拉伸荷载的影响，易破坏桥面原有状态，全桥受力模式发生明显变化。
        1SMA沥青混凝土分析
        SMA是指沥青玛蹄脂碎石混合料，具有间断级配特征，原材料包括沥青、矿粉、细集料、粗集料及纤维稳定剂。其中，沥青、矿粉、细集料和纤维稳定剂混合制成沥青玛蹄脂，将其填充至粗集料的空隙，即可获得SMA沥青混凝土。基于其制作过程可知，SMA沥青混凝土属于石-石嵌挤结构，粘结性较高，表现出较强的稳定性、耐高温性和表面性能，如抗车辙性能、平整度、抗滑性能等，可延长路面的使用寿命，减少路面的后期运维，经济效益显著。为发挥SMA沥青混凝土的优势，施工单位需规范路面施工技术。
        2钢箱梁桥面铺装系概述
        钢桥面由于其悬空结构和钢制下承层，在夏季和冬季极限温度均超过常规路面，因此需要高温稳定性、低温抗裂性高的沥青铺装材料。本文选用高弹改性沥青制备SMA混合料，具有良好的高温稳定性和低温抗裂性，70℃时动稳定度超过11000次/mm，－10℃时50mm/min低温弯曲超过6000με。常见的铺装体系有以下几种，即：双层SMA沥青混凝土铺装结构、浇筑式沥青混凝土与SMA沥青混凝土组合双层铺装结构及双层EA沥青混凝土铺装结构等，不同组合铺装结构形式各有优劣，适用于不同的行车工况、环境条件等，且随着服役年限的延长，均会出现不同程度和类型的病害。在路面传递荷载的作用下，其荷载变形值较小，不会对道路结构层产生过大的内应力；相反，桥梁铺装层则悬浮于正交异性钢板上，在车辆荷载和外界环境的综合影响下，桥梁内力响应复杂、多变，荷载作用下导致的挠曲、形变、扭转及振动等工况均会对桥面铺装产生影响，尤其是局部受拉负弯矩区域，对应路面极易出现开裂病害。处于悬空状态的钢箱梁桥面铺装结构更容易受到风荷载、雨雪荷载等偶发荷载的影响，在偶发荷载与车辆荷载及自重荷载的耦合作用下，桥面铺装将面临更大的不确定性标。
        3质量控制措施
        （1）材料质量控制。为避免材料问题影响施工质量，施工单位开展全面深入市场调研工作，选择资质、质量与价格均符合要求的材料供应商，并强化对材料的质量控制与管理，在施工材料进场前，要求供应商提供相应资格证书及检查报告，并对施工材料进行抽样检查，及时发现不合格材料。在施工现场的材料仓储管理中，配置防尘、防晒与防雨设施。

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尤其是木质纤维，在材料下方铺设木板，上方覆盖土工布及防雨设施，避免木质纤维受潮，影响SMA沥青混凝土质量。（2）施工质量控制。在施工过程中，施工单位严格按照规范要求，控制各个施工环节的SMA沥青混凝土温度、碾压次数、摊铺机与压路机速度，避免路面油斑的出现。同时，在摊铺施工中，将摊铺机的两侧板收拢，避免SMA沥青混凝土在摊铺时出现离析或结块现象，影响路面的平整度，对于摊铺后产生的剩余料，以人工摊铺方式进行处理；在碾压施工中，施工单位不可选择轮胎压路机，避免轮胎结构对SMA沥青混凝土造成搓揉，使材料中的沥青玛蹄脂上浮，影响SMA沥青混凝土的整体性，使路面构造深度不符合要求。（3）混凝土表面糙化，超高韧性混凝土高温蒸汽养生结束后，应撤除养生设备并清扫干净，对明显凹凸不平的部位，应利用打磨机进行打磨，确保超高韧性混凝土层表面平整。糙化处理需采用抛丸技术，在糙化处理之前，进行试验段的施工，试验段面积为500m2。试验段检测合格后方可进行施工，确保超高韧性混凝土表面抛丸的粗糙度满足设计要求。采用抛丸法糙化超高韧性混凝土表面时应符合下列规定：1）抛丸施工前应清除超高韧性混凝土表面的油渍、锈迹、杂物、积水等，确保桥面干燥、洁净。2）大面积抛丸施工前，应通过抛丸工艺试验，确定最佳丸料规格、抛丸设备行走速度等关键工艺参数。3）抛丸过程应连续作业，如因特殊原因造成抛丸停机，在下次重抛之前应将设备倒退30cm左右，再重新开始抛丸，施工过后应及时检查搭接区域的抛丸质量，如有问题需再次进行补抛。5）抛丸施工后，应采用空压机进行吹扫，并用吸尘机吸尘，确保超高韧性混凝土表面清洁，确保界面黏结力达到设计要求。
        4钢箱梁桥面SMA沥青混凝土铺装施工技术研究
        SMA沥青混凝土铺装面层材料的质量主要取决于温度，尤其是在尚未压实成型之前，必须做好温控工作，材料运输过程中应做好保温和密闭工作，防止材料在运输过程中出现变质、离析病害；SMA沥青混凝土摊铺及压实作业环节与普通沥青混凝土施工基本一致，本文不再赘述，特别注意的是，压实机械选型应坚持“静振结合”的原则，初压实为静压实工况，终压实也通过静压“收面”，复合压实阶段应使用振荡压实机械强化压实度；横向施工缝均采用平缝，且平缝位置应避开荷载最不利位置和主梁伸缩缝位置，在施工现场条件允许的情况下，应尽量减少接缝数量，保证全桥铺装的整体性和完整性，横缝压实应使用钢轮压实机械沿横向推进，并辅助人工填料整平，保证铺装层表面的平整度指标满足设计及施工要求。
        结束语
        综上，钢箱梁桥面铺装层需要具有良好的低温抗裂性、高温稳定性和水稳定性，且需要良好的平整度以防止桥面跳车对铺装层产生更大的纵向和横向冲击荷载。传统钢箱梁桥面铺装研究针对铺装材料的改性，现行规范只对铺装材料、工艺做出指导性意见，对于钢箱梁桥面与铺装层之间的粘结工艺具体措施研究较少，不能很好地将两者粘结为一个结构整体。大跨度预应力桥梁建设工作中，应采取严格的控制措施，选择合适的沥青混凝土铺装层施工技术，全面确保铺装层的稳定性，为车辆创造良好通行环境，推动桥梁建设事业的发展。
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