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摘要：本文主要通过对某钢箱梁两种桥面铺装方案（ZXWP防水层+浇注式GA10+SMA10方案和反应性环氧树脂防水层+双层SMA10方案）的优劣比较分析，提出了适合于某运河大桥的钢箱梁桥面铺装方案。
关键词：桥面铺装;钢箱梁; 沥青混凝土
Abstract: this paper mainly through a steel box girder of two kinds of bridge deck pavement scheme (ZXWP waterproof layer + pouring type GA10 + SMA10 scheme and reaction of the epoxy resin double SMA10 scheme waterproof layer +) the character of the comparative analysis, put forward the suitable for a canal bridge steel box girder bridge deck pavement scheme.
Keywords: bridge deck pavement; Steel box girder; Asphalt concrete
中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：
1 概述
某运河大桥项目位于山东省济宁市，全桥长1.371km，主桥为独柱斜塔空间扭面背索斜拉桥，主跨220m（钢箱梁），引桥为预应力混凝土连续箱梁桥。桥梁设计荷载标准为公路－Ⅰ级，设计车速为60km/h。
2桥面铺装设計使用条件
2.1 桥面铺装使用条件分析
区域的气候与交通条件等是决定桥面沥青铺装材料和结构类型的重要因素，不同的气候及交通条件决定了材料的选择，并且对材料性能试验的技术指标具有不同的要求，同时也决定了桥面铺装竣工后验收的不同的标准，所以必须认真的考察区域的气候及交通等条件。
2.1.1 气候条件
济宁市属温带半湿润季风性气候，四季分明，具有冬夏季风气候的特点。夏季天气酷热，降水集中，，极端最高气温43.1度，最低气温-22.3度。最热月平均气温27.4度，最冷月平均气温-2.4度。
2.1.2 交通条件
该桥是该市从市区向外延伸的一条主干道，因此交通量会逐步增大，预计建成后大桥的交通量相当繁重。
2.1.3 其它条件
桥面防水体系对于桥面铺装来说非常重要，特别是对于钢结构，一旦防水体系做的不完善，水份的侵入会腐蚀破坏钢结构，严重威胁桥梁结构的安全。
2.2 桥面铺装结构设计要求
通过对目前国内外桥面铺装研究概况的调查总结，结合该大桥使用条件（气候、交通荷载等），提出了此桥面铺装的设计要求。
2.2.1沥青混凝土铺装层要求具有良好的抗车辙性能
梁济运河的交通量及重交通荷载都比较大，极端最高气温也比较高。因此，如何保证桥面沥青铺装层在高温条件、重交通荷载作用下具有良好的高温稳定性，以期能够有效地防止或延缓沥青铺装层车辙的出现，是沥青混凝土铺装设计的技术关键。
2.2.2防水粘结层应具有良好的粘结性能和对桥面板的保护作用
交通荷载作用下，桥面铺装层与桥面板要同步变形；气候环境条件作用下，沥青铺装结构层以及桥面板要产生不同的温缩变形，这使得各结构层（包括桥面板）之间产生较大的弯拉应力和剪切应力，并导致层间脱离，引起铺装层破坏。良好的粘结性能也可以提高铺装结构具有良好抗震稳定性。因此，要求防水粘结层使得沥青铺装层与桥面板之间达到有效的粘结。
2.2.3桥面沥青铺装层要求具有良好的随从变形能力及抗疲劳开裂性能
在重交通荷载作用下，桥面铺装层要随同桥面板变形而产生反复的挠曲变形，特别是在纵横梁（加劲肋）顶部对应的铺装表面将产生反复弯曲应力（应变）而开裂。因此，对于桥面铺装设计，要重点考虑沥青铺装层的抗疲劳开裂性能。
2.2.4沥青铺装层要求良好的耐久性
由于该座大桥开通之后，交通量大，中断交通困难，维修更困难。铺装设计应尽可能考虑铺装层有良好耐久性以减少维修，同时，也应考虑减少桥面铺装结构的整体翻修。
2.2.5沥青铺装具有良好的抗滑性能
济宁地区夏季暴雨、阵雨现象较为常见，在这种气候条件下，桥面湿滑，面层抗滑性能降低，存在很大的交通隐患。桥面铺装设计应考虑保证路面具有良好的抗滑性能，以确保交通安全。
3桥面铺装方案推荐
3.1 方案一：ZXWP防水层+浇注式GA10+SMA10方案
图1钢桥面铺装方案一
该体系由FD30防腐底漆、ZXWP喷涂式高分子防水膜、NJ17胶粘剂构成。FD30是防腐金属底漆，以0.2Kg/m2～0.25Kg/m2用量涂布一道。然后喷涂ZXWP防水膜，它是由高分子弹性体制成，主要功能是防护钢材结构，施工时必须使用高压加热的双组份喷涂设备进行施工，平整基面涂布量为1.5Kg/m2，干膜厚度一般为1.5mm。防水膜养护8小时后，施工NJ17胶粘，NJ17胶粘剂是由复合型反应性树脂组成的红色单组份液体，对ZXWP防水膜和沥青混凝土有极大的粘结力，是ZXWP防水膜和沥青混凝土层间有效的界面粘结剂，NJ17粘结剂涂布量为0.1～0.15Kg/m2。
其次，下面层采用浇注式沥青混凝土。浇注式沥青混凝土是沥青混凝土按照施工工艺作为分类标准确定的一种沥青混凝土，它属于密级配沥青混凝土。它的特点是在施工温度条件下，沥青混合料呈流淌状态，不需要用压路机，只需要用简单的摊铺整平机具即可完成施工，并能达到规定的密实度和平整度。混合料本身具有细集料含量高，矿粉含量高，沥青含量高等“三高”特点，较多的沥青含量使骨料处于悬浮状态，它与热压沥青混凝土不同的是其空隙率很小，而且内部空隙不连续，以至浇注式沥青混合料不透水。由于浇注式沥青混凝土有较高的沥青含量，具有较好的抗低温开裂的能力，优良的抗疲劳性能，并具备对钢板变形较好的追从性。根据浇注式沥青混凝土这些良好的密水性、耐久性、抗裂性等特点，可以知道浇注式沥青混凝土特别适合于桥面铺装，特别是钢桥面铺装。
在铺装上下层之间，采用改性乳化沥青粘层（用量0.3～0.5L/m2）以保证铺装上下层的整体性。在下层表面趁热撒布5～10mm碎石，撒布量为5～8Kg/㎡，以增强层间的粘结可抗剪能力。
方案一铺装结构优点：
1．铺装防水性能好
由于浇注式沥青混凝土空隙几乎为零，因此铺装下层与防水粘结层共同形成保护层，整个铺装具有良好的密水性，这对于钢桥面铺装来说是至关重要的。
2．铺装抗裂性能好
浇注式沥青混凝土整体性好，沥青含量高，其在低温抗开裂，疲劳方面均体现出了优良性能，面层采用SMA结构，可以满足高温及表面路用性能。
3．施工受环境气温影响小
由于浇注式沥青混凝土自流成型，无需碾压，因此对外界温度要求并不高，一般在5℃以上就能施工，面层SMA工期较短（本项目为2～3天），因此在采取提高混合料温度，运输车辆保温、紧跟碾压、增加碾压机械的吨位及遍数等技术措施后，并选择气温在10℃以上天气施工，完全可以确保面层SMA的压实度。
方案一铺装结构缺点：
由于浇注式沥青混凝土特殊的施工工艺，浇注式施工需要专用设备，主要包括浇注式专用摊铺机、碎石撒布机以及浇注式专用运输车（cooker）。
3.2 方案二：反应性环氧树脂防水层+双层SMA10
图2 钢桥面铺装方案二
具体铺装设计说明如下：
双层改性沥青SMA铺装方案包括钢桥面防腐处理、防水粘接层体系、侧重于防护性的铺装底层SMA10（保护层）、侧重于抗变形能力和表面功能的铺装表层SMA10以及边缘填缝处理体系。
钢桥面板喷砂除锈光洁度达到Sa2.5级、粗糙度达到50～100μm后，喷涂环氧富锌漆，后涂布0.2～0.3mm厚的环氧粘接剂，并在其上撒布0.3～0.6mm的碎石，用量为200～300g/㎡，待其固化后，再涂布0.4～0.6mm厚的环氧粘接剂，并在其上撒布1.18～2.36mm的碎石，撒布量为500～800g/㎡，待环氧固化后，涂布溶剂型粘结剂，每层用量为0.1～0.2L/㎡，然后做3～6mm橡胶沥青砂胶防水层，环氧粘接层和防水层组成钢桥面铺装的防水粘结层。最后铺装两层SMA沥青混凝土，两层之间撒布改性乳化沥青以增强层间粘结性能。
方案二铺装方案优点：
铺装下层SMA10设计空隙率为2.0～3.0%，具有良好密实性和整体性。铺装上层SMA10设计空隙率为2.5%～3.5%，具有较好的热稳性、抗裂性和表面抗滑性能。铺装上层使用变形能力较强的高粘度改性沥青，纤维采用有机合成长纤维，整个铺装具有较好抗高温变形的性能。施工难度较小，对环境要求不高，温度在10℃便可施工。
方案二铺装方案缺点：
1．防水性能不足
由于本铺装结构上下两层均采用碾压式改性沥青混凝土，铺装存在着空隙，防水性能不足，容易出现松散，推移等病害。
2．抗开裂能力不强
由于采用的是传统改性沥青碾压式混凝土，受材料性能局限，SMA铺装结构在抗开裂性能方面不及环氧沥青混凝土，特别是在有重载或超载的情况下，铺装结构易出现开裂。目前，钢桥面SMA铺装采用进口的韩国SK高粘度的改性沥青，情况有所好转。
3.3方案对比
通过对上述二种方案的综合比较，认为拟推荐的二种铺装方案具有如下特点：
钢桥面铺装方案对比分析
序号 铺装方案 铺装方案一
（SMA+GA结构） 铺装方案二
（
通过对各铺装方案的性能、施工因素、经济、应用情况进行综合比较分析认为：结合大桥桥面铺装使用条件要求，推荐铺装方案一（浇注式+SMA10）作为大桥钢桥面铺装结构。
4鋼混搭接部位的处理
钢箱梁一端与混凝土桥固定联结，由于钢板和混凝土的模量相差较大，此位置会出现较大的弯拉应力，从而极易引起桥面铺装的开裂。针对这一问题，桥面铺装施工完成后，在钢混交接处，将铺装层切一条1cm宽的横缝，并灌填高弹性沥青。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：桥面铺装;钢箱梁; 沥青混凝土
Abstract: this paper mainly through a steel box girder of two kinds of bridge deck pavement scheme (ZXWP waterproof layer + pouring type GA10 + SMA10 scheme and reaction of the epoxy resin double SMA10 scheme waterproof layer +) the character of the comparative analysis, put forward the suitable for a canal bridge steel box girder bridge deck pavement scheme.
Keywords: bridge deck pavement; Steel box girder; Asphalt concrete
中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：
1 概述
某运河大桥项目位于山东省济宁市，全桥长1.371km，主桥为独柱斜塔空间扭面背索斜拉桥，主跨220m（钢箱梁），引桥为预应力混凝土连续箱梁桥。桥梁设计荷载标准为公路－Ⅰ级，设计车速为60km/h。
2桥面铺装设計使用条件
2.1 桥面铺装使用条件分析
区域的气候与交通条件等是决定桥面沥青铺装材料和结构类型的重要因素，不同的气候及交通条件决定了材料的选择，并且对材料性能试验的技术指标具有不同的要求，同时也决定了桥面铺装竣工后验收的不同的标准，所以必须认真的考察区域的气候及交通等条件。
2.1.1 气候条件
济宁市属温带半湿润季风性气候，四季分明，具有冬夏季风气候的特点。夏季天气酷热，降水集中，，极端最高气温43.1度，最低气温-22.3度。最热月平均气温27.4度，最冷月平均气温-2.4度。
2.1.2 交通条件
该桥是该市从市区向外延伸的一条主干道，因此交通量会逐步增大，预计建成后大桥的交通量相当繁重。
2.1.3 其它条件
桥面防水体系对于桥面铺装来说非常重要，特别是对于钢结构，一旦防水体系做的不完善，水份的侵入会腐蚀破坏钢结构，严重威胁桥梁结构的安全。
2.2 桥面铺装结构设计要求
通过对目前国内外桥面铺装研究概况的调查总结，结合该大桥使用条件（气候、交通荷载等），提出了此桥面铺装的设计要求。
2.2.1沥青混凝土铺装层要求具有良好的抗车辙性能
梁济运河的交通量及重交通荷载都比较大，极端最高气温也比较高。因此，如何保证桥面沥青铺装层在高温条件、重交通荷载作用下具有良好的高温稳定性，以期能够有效地防止或延缓沥青铺装层车辙的出现，是沥青混凝土铺装设计的技术关键。
2.2.2防水粘结层应具有良好的粘结性能和对桥面板的保护作用
交通荷载作用下，桥面铺装层与桥面板要同步变形；气候环境条件作用下，沥青铺装结构层以及桥面板要产生不同的温缩变形，这使得各结构层（包括桥面板）之间产生较大的弯拉应力和剪切应力，并导致层间脱离，引起铺装层破坏。良好的粘结性能也可以提高铺装结构具有良好抗震稳定性。因此，要求防水粘结层使得沥青铺装层与桥面板之间达到有效的粘结。
2.2.3桥面沥青铺装层要求具有良好的随从变形能力及抗疲劳开裂性能
在重交通荷载作用下，桥面铺装层要随同桥面板变形而产生反复的挠曲变形，特别是在纵横梁（加劲肋）顶部对应的铺装表面将产生反复弯曲应力（应变）而开裂。因此，对于桥面铺装设计，要重点考虑沥青铺装层的抗疲劳开裂性能。
2.2.4沥青铺装层要求良好的耐久性
由于该座大桥开通之后，交通量大，中断交通困难，维修更困难。铺装设计应尽可能考虑铺装层有良好耐久性以减少维修，同时，也应考虑减少桥面铺装结构的整体翻修。
2.2.5沥青铺装具有良好的抗滑性能
济宁地区夏季暴雨、阵雨现象较为常见，在这种气候条件下，桥面湿滑，面层抗滑性能降低，存在很大的交通隐患。桥面铺装设计应考虑保证路面具有良好的抗滑性能，以确保交通安全。
3桥面铺装方案推荐
3.1 方案一：ZXWP防水层+浇注式GA10+SMA10方案
图1钢桥面铺装方案一
该体系由FD30防腐底漆、ZXWP喷涂式高分子防水膜、NJ17胶粘剂构成。FD30是防腐金属底漆，以0.2Kg/m2～0.25Kg/m2用量涂布一道。然后喷涂ZXWP防水膜，它是由高分子弹性体制成，主要功能是防护钢材结构，施工时必须使用高压加热的双组份喷涂设备进行施工，平整基面涂布量为1.5Kg/m2，干膜厚度一般为1.5mm。防水膜养护8小时后，施工NJ17胶粘，NJ17胶粘剂是由复合型反应性树脂组成的红色单组份液体，对ZXWP防水膜和沥青混凝土有极大的粘结力，是ZXWP防水膜和沥青混凝土层间有效的界面粘结剂，NJ17粘结剂涂布量为0.1～0.15Kg/m2。
其次，下面层采用浇注式沥青混凝土。浇注式沥青混凝土是沥青混凝土按照施工工艺作为分类标准确定的一种沥青混凝土，它属于密级配沥青混凝土。它的特点是在施工温度条件下，沥青混合料呈流淌状态，不需要用压路机，只需要用简单的摊铺整平机具即可完成施工，并能达到规定的密实度和平整度。混合料本身具有细集料含量高，矿粉含量高，沥青含量高等“三高”特点，较多的沥青含量使骨料处于悬浮状态，它与热压沥青混凝土不同的是其空隙率很小，而且内部空隙不连续，以至浇注式沥青混合料不透水。由于浇注式沥青混凝土有较高的沥青含量，具有较好的抗低温开裂的能力，优良的抗疲劳性能，并具备对钢板变形较好的追从性。根据浇注式沥青混凝土这些良好的密水性、耐久性、抗裂性等特点，可以知道浇注式沥青混凝土特别适合于桥面铺装，特别是钢桥面铺装。
在铺装上下层之间，采用改性乳化沥青粘层（用量0.3～0.5L/m2）以保证铺装上下层的整体性。在下层表面趁热撒布5～10mm碎石，撒布量为5～8Kg/㎡，以增强层间的粘结可抗剪能力。
方案一铺装结构优点：
1．铺装防水性能好
由于浇注式沥青混凝土空隙几乎为零，因此铺装下层与防水粘结层共同形成保护层，整个铺装具有良好的密水性，这对于钢桥面铺装来说是至关重要的。
2．铺装抗裂性能好
浇注式沥青混凝土整体性好，沥青含量高，其在低温抗开裂，疲劳方面均体现出了优良性能，面层采用SMA结构，可以满足高温及表面路用性能。
3．施工受环境气温影响小
由于浇注式沥青混凝土自流成型，无需碾压，因此对外界温度要求并不高，一般在5℃以上就能施工，面层SMA工期较短（本项目为2～3天），因此在采取提高混合料温度，运输车辆保温、紧跟碾压、增加碾压机械的吨位及遍数等技术措施后，并选择气温在10℃以上天气施工，完全可以确保面层SMA的压实度。
方案一铺装结构缺点：
由于浇注式沥青混凝土特殊的施工工艺，浇注式施工需要专用设备，主要包括浇注式专用摊铺机、碎石撒布机以及浇注式专用运输车（cooker）。
3.2 方案二：反应性环氧树脂防水层+双层SMA10
图2 钢桥面铺装方案二
具体铺装设计说明如下：
双层改性沥青SMA铺装方案包括钢桥面防腐处理、防水粘接层体系、侧重于防护性的铺装底层SMA10（保护层）、侧重于抗变形能力和表面功能的铺装表层SMA10以及边缘填缝处理体系。
钢桥面板喷砂除锈光洁度达到Sa2.5级、粗糙度达到50～100μm后，喷涂环氧富锌漆，后涂布0.2～0.3mm厚的环氧粘接剂，并在其上撒布0.3～0.6mm的碎石，用量为200～300g/㎡，待其固化后，再涂布0.4～0.6mm厚的环氧粘接剂，并在其上撒布1.18～2.36mm的碎石，撒布量为500～800g/㎡，待环氧固化后，涂布溶剂型粘结剂，每层用量为0.1～0.2L/㎡，然后做3～6mm橡胶沥青砂胶防水层，环氧粘接层和防水层组成钢桥面铺装的防水粘结层。最后铺装两层SMA沥青混凝土，两层之间撒布改性乳化沥青以增强层间粘结性能。
方案二铺装方案优点：
铺装下层SMA10设计空隙率为2.0～3.0%，具有良好密实性和整体性。铺装上层SMA10设计空隙率为2.5%～3.5%，具有较好的热稳性、抗裂性和表面抗滑性能。铺装上层使用变形能力较强的高粘度改性沥青，纤维采用有机合成长纤维，整个铺装具有较好抗高温变形的性能。施工难度较小，对环境要求不高，温度在10℃便可施工。
方案二铺装方案缺点：
1．防水性能不足
由于本铺装结构上下两层均采用碾压式改性沥青混凝土，铺装存在着空隙，防水性能不足，容易出现松散，推移等病害。
2．抗开裂能力不强
由于采用的是传统改性沥青碾压式混凝土，受材料性能局限，SMA铺装结构在抗开裂性能方面不及环氧沥青混凝土，特别是在有重载或超载的情况下，铺装结构易出现开裂。目前，钢桥面SMA铺装采用进口的韩国SK高粘度的改性沥青，情况有所好转。
3.3方案对比
通过对上述二种方案的综合比较，认为拟推荐的二种铺装方案具有如下特点：
钢桥面铺装方案对比分析
序号 铺装方案 铺装方案一
（SMA+GA结构） 铺装方案二
（
通过对各铺装方案的性能、施工因素、经济、应用情况进行综合比较分析认为：结合大桥桥面铺装使用条件要求，推荐铺装方案一（浇注式+SMA10）作为大桥钢桥面铺装结构。
4鋼混搭接部位的处理
钢箱梁一端与混凝土桥固定联结，由于钢板和混凝土的模量相差较大，此位置会出现较大的弯拉应力，从而极易引起桥面铺装的开裂。针对这一问题，桥面铺装施工完成后，在钢混交接处，将铺装层切一条1cm宽的横缝，并灌填高弹性沥青。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。