1、第 卷 第 期年 月同 濟 大 學 學 報 （自 然 科 學 版 ） （）文 章 編 號 ：（）：大跨徑連續鋼箱梁鋼橋面鋪裝設計 潘友強，郭忠印（同濟大學 道路與交通工程教育部重點實驗室 ，上 海 ；江蘇省交通科學研究院股份有限公司 ，江 蘇 南 京 ）摘 要 ：采用三階段力學分析方法對崇啟大橋大跨徑連續 鋼 箱梁鋼橋面鋪裝受力特點進行 分 析 ，結 合 崇啟大橋的使用環境 和國內鋼橋面主要鋪裝類型 的 調 研 ，推 薦雙層環氧瀝青鋪裝 作為崇啟大橋的鋼橋面鋪裝 方 案 針 對 崇啟大橋大跨徑連續 鋼箱梁橋面鋪裝的受力特點 ，進 行 了 崇 啟大橋鋼橋面鋪裝關 鍵 材 料 及 性 能 、防水黏

2、結層性 能 以 及 鋼 橋面鋪裝組合結構疲 勞 性 能 研 究 ，同時從崇啟大橋 橋 面 鋪 裝 疲勞耐久性角度對富 瀝青環氧瀝青 混 凝土進行了研究 結 果 表 明 ：鋪 裝 下 層 采 用 富瀝青環氧瀝 青混凝土能夠更好地滿足崇 啟大橋鋼橋面鋪 裝 的 性 能 要 求 ：； ； ；經過十余年的研究和大量 的 工程實踐 ，我 國 鋼橋 面鋪裝的技術力量和科研水 平 逐步加強 ，形 成 了 適 合于我國國情的鋼橋面鋪裝 技 術 目 前 國 內 鋼 橋 面 鋪裝的主要類型以美國環氧 瀝 青混凝土 、澆 注 式 瀝青混凝土和組合式鋼 橋 面鋪 裝方 案 為 主 環 氧 瀝 青 鋪 裝 具 有 非

3、常 優 良 的 性 能 ，如 鋪 裝 強 度 高 、整 體 性 好 、高 溫 性 能 好 、抗 疲 勞 性 能 好 等 優 點 ， 但也存在著施工難度大 、鋪 裝 養 護 時 間 長 、后 期 養 護 難 度 大 等 缺 點 從 國 內 已 建 環 氧 瀝 青 鋼 橋 面 鋪 裝 的 使 用 情 況 來 看 ，成功和失敗的工 程 案例都有澆 注式瀝青鋼橋面鋪裝具 有 優 良 的 變 形 隨 從 性 和 防 水 性 能 ，在一些大跨徑的懸索橋中具有很大的應 用 前 景 但在國內高溫重載的 使 用 條 件 下 ，應 重 點 加 強 對 澆 注 式 鋼 橋 面 鋪 裝 高 溫 性 能 的 研 究組

4、合 式 鋼 橋 面鋪裝技術是在國內早 期 采 用 的 雙 層 瀝 青 瑪 蹄 脂 碎 石（）鋼 橋 面 鋪裝研究的基 礎 上 ，采 用 環 氧 樹 脂 和 樹 脂 瀝 青 混 凝 土 解 決 層 與 鋼 板 的 黏 結 問 題 ， 從目前已經開通的鋼橋 面 鋪 裝 項 目 來 看 使 用 效 果 良 好 ，但其長期使用性能還需 要 進 一 步 觀測 驗證 長 期 的 工 程 實 踐 經 驗 表 明 ，任 何 橋 面 鋪 裝 方 案 都 有一定的適用性 應 對 每 一 座 橋 的 具 體 特 點 進 行 專門的設計和研究 ，充 分 考 慮 當 地 的 氣 候 條 件 、荷 載 條 件 、施工條件

5、等因素 ，保 證 橋 面 鋪 裝 的 最 終 性 能 崇 啟 大 橋 是 目 前 我 國 聯 長 最 長 、跨 徑 最 大 的 連續 鋼 箱 梁 橋 ，橋 面 鋪 裝 受 力 復 雜 大 橋 主 橋 采 用 六 跨 連 續 鋼 箱 梁 ，雙 向 六 車 道 ，主 跨 跨 徑 ，鋼 箱 梁關 鍵 詞 ：連 續 鋼 箱 梁 ；鋼 橋 面 鋪 裝 ；三 階 段 力 學 分 析 ；富 瀝青環氧瀝青混凝土 ；組 合 結 構 性 能中 圖 分 類 號 ：文 獻 標 志 碼 ： ，（ ，； ，）： ， 收 稿 日 期 ：基 金 項 目 ：江蘇省交通科技項目 （）第 一 作 者 ：潘 友 強 （），男 ，博

6、士 生 ，主要研究方向為橋面鋪裝結構及材料 ：通 訊 作 者 ：郭 忠 印 （），男 ，教 授 ，博 士 生 導 師 ，工 學 博 士 ，主要研究方向為道路交通安全 、路基路面工程及道路材料 ：第 期潘 友 強 ，等 ：大跨徑連續鋼箱梁鋼橋面鋪裝設計 橋 長 （見 圖 ），橋 寬 多 跨 連 續 鋼 箱 梁 結構 在 國 內 研 究 相 對 較 少 ，受力模式與懸索或 斜 拉 結 構 有 較 大 不 同 ，設 計 時 需 要 滿 足 跨 中 的 撓 曲 變 形 、墩 頂 負 彎 矩 區 大 面 積 的 拉 應 變 、車輛荷載的疊 加 效 應 等 受 力 特 性 對 橋 面 鋪 裝 提 出 的

7、技 術 要 求 針 對 崇 啟 大 橋 的 結 構 特 點 ，本 文首先采用三階段力學 分 析 方 法 分 析 崇 啟 大 橋 鋼 橋 面 的 力 學 特 點 ，結 合 崇 啟 大 橋 的 交 通 條 件 和 使 用 環 境 ，推 薦 鋼 橋 面 鋪 裝 方 案 ，然 后 針 對 鋪 裝 關 鍵 材 料 展 開 試 驗 研 究 崇啟大橋交通荷載分析 鋼橋面鋪裝的使用 性 能 受 交 通 荷 載 狀 況 影 響 很 大 ，對實際交通荷載掌握不準確往往是造成鋼 橋 面 鋪 裝發生早期病害的首要原因 崇 啟 大 橋 作 為 江 蘇 省 內的主要過江通道 ，其主要的交通荷載類型 與 當 前 省內其他跨

8、江大橋基本一致 ，因 此 調 查 研 究 省 內 其 他主要跨江橋梁的交通量及 荷 載類型 ，有 利 于 更 準確地分析崇啟大橋的 鋼 橋面 鋪裝 使 用 受力特點 本文首先對江蘇省 四 座 采 用 環 氧 瀝 青 鋪 裝 的 跨江 大橋的交通量和軸載譜進行 了 調研 ，包 括 江 陰 大 橋 、南 京 二 橋 、南 京 三 橋 和 潤 揚 大 橋 ，借 鑒 調 研 結 果 確定崇啟大橋鋼橋面鋪 裝 設 計 的 累 計 交 通 荷 載 和 計 算 軸 載 譜以 橋面鋪裝重車道設計使用壽命 年 計 算 ，考慮輪跡橫向分布 系 數 ，最 終 確 定 崇 啟 大橋的累計軸載次數和 軸 載譜 如表 所

9、 示 圖 崇啟大橋連續鋼箱梁橋 （單 位 ：） 表 崇啟大橋鋼橋面鋪裝累計軸載次數和軸載譜 占 全 部 軸 載次 數 比 例 年 累 計 軸 載次 數萬 次輪 載 區 間典 型 輪 載對 應 軸 重代 表 軸 重 體 ，包括數節縱橫隔板和 型 加 勁 肋 ，假 定 其 邊 界 約束條件和鋪裝層的厚度及模量值 ，以 有 限 元 法 建 立 其 分 析 計 算 模 型 ，計 算 不 同 車 輪 荷 載 布 置 情 況 下 ，鋪 裝 層 底 面 （界 面）和 層 間 產 生 的 剪 應 力 和 彎 拉 應 變 值 第 三 階 段 ：細 部 分 析 剎 車 水 平 力 和 橋 梁 縱 橫 坡 以及模量

10、和溫度差異對 鋪 裝層 產生 的 界 面剪應力 崇啟大橋鋼橋面鋪裝的力學分析 崇 啟 大 橋 鋼 橋 面 鋪 裝 三 階 段 力 學 分 析 方 法鋼 橋 面 鋪 裝 早 期 破 壞 的主要原因包括 ： 鋪 裝層 在 光 滑 的 鋼 板 上 受 水 平 剪 應 力 和 彎 曲 剪 應 力 作用 ，界 面 黏 結 強 度 不 足 導 致 鋪 裝 層 產 生 了 水 平 位 移 ， 形 成 開 裂 滲 水 ，引起鋪裝層崩潰 ； 鋪 裝 層 受 縱 橫 隔 板 、 型 加 勁 肋 和 荷 載 的 共 同 作 用 ，因 其 抗 疲 勞 能力 不 足 導 致 開 裂 ，進 而 引 起 鋪 裝 層 的 破

11、 壞 為 了 全 面 準 確 地 把 握 崇 啟 大 橋 鋼 橋 面 鋪 裝 的 受 力 特 點 ，本 文采用三 階段力學分析方法對崇 啟 大 橋 鋼 橋 面 鋪 裝 進 行 多 尺 度 全 方 位 的 綜 合 分 析 第 一 階 段 ：整 體 分 析 鋼 箱 梁 在 不 利 荷 載 組 合 情 況 下 發 生 整 體 撓 曲 變 形 對 鋪 裝 層 可 能 產 生 的 界 面 剪應 力 和 彎 拉 應 變 第一階段力學分析 采 用 橋 梁 分 析 軟 件 構 建 崇 啟 大 橋 的 整 橋 模 型 考慮橋梁整體的 跨 數 、跨 度 和 連 續 梁 結 構 形式 ，忽略橋面鋪裝恒載的 作 用

12、，重 點 考 慮 分 析 活 載 作用 下跨中和支座處的受力特征 ；考 慮 最 不 利 荷 載 布 置 等 不 利 影 響 ，計 算 最 不 利 位 置 的 應 力 應 變 情 況 整橋 計 算 結 果 （見 圖 ）表 明 ，崇啟大橋結構的主 要 受力 特 點 為 ： 鋼 箱 梁 墩 頂 負 彎 矩 較 大 ，且 頂 面 受 拉 區延 伸 范 圍 長 ，墩 頂 位 置 持 續 受 拉 ； 跨 中 處 的 鋼 箱梁變形曲率較大 ，對 鋼 橋 面 鋪 裝 的 受 力 狀 況 不 利 第 二 階 段 ：局 部 分 析 取一段鋼箱梁作為 脫 離同 濟 大 學 學 報 （自 然 科 學 版 ）第 卷圖

13、某工況條件下主梁所受彎矩和軸力 由 于 整 橋 模 型 里 不 能 包 括 橋 面 鋪 裝 ，為 了 分 析橋 面 鋪 裝 層 受 橋 體 整 體 變 形 的 影 響 ，在 有 限 元 軟 件 中 建 立 局 部 鋼 箱 梁 模 型 ，將 整 橋 模 型 計 算 所 得 的 力 學 指 標 作 為 約 束 條 件 施 加 到 局 部 模 型 上 根 據 整 橋 計 算 結 果 ，分 別建立墩頂處和跨中鋼 箱 梁 局 部 模 型 進 行 有 限 元 分 析 ，其中墩頂處鋼箱梁 局 部 模型 如 圖 所 示 計 算 所 用 的 材 料 參 數 如 表 所 示 鋪 裝層在整橋最不利活載作用 下 受壓

14、 ，所 受 的 壓 應力和壓應變都很小 第二階段力學分析 根 據公 路 橋涵設計通用規范 ，公 路 一 級 荷載 主 車 后 軸 軸 重 為 將 后 軸 一 側 的 雙 輪 簡 化 為 兩 個 矩 形 均 布 荷 載 ，兩 個 矩 形 的 橫 向 尺 寸 取 為 ，根 據 軸 重 和 胎 壓 ，可 以 計 算 出 縱 向 長 度 為 ，兩 個 矩 形 內 側 邊 緣 的 間 距 為 因 為 兩 輪 的 距 離 較 近 ，可 以 進 一 步 簡 化 荷 載 形狀 ，將雙矩形均布荷載簡 化 為 單 矩 形 均 布 荷 載 ，荷 載集 度 相 同 ，仍 是 ，如 圖 所 示 圖 墩頂處鋼箱梁有限元模

15、型 表 有限元計算材料參數 圖 單個矩形的均布荷載分布圖 材 料 參 數取 值鋼 板 彈 性 模 量鋼 板 泊 松 比鋪 裝 層 厚 度鋪裝層彈性模 量鋪 裝 層 泊 松 比×第一階段力學分析表明 ，墩頂處和跨中為 橋 面鋪 裝層受力不利位置 ，因此本階段力學分析中 分 別 建 立墩頂處和跨中處鋼箱梁及 橋 面層模型 ，分 析 不 利 位置處鋼橋面鋪裝層的受力 狀 況 ，其 中 跨 中 處 鋼箱 梁 有限元模型如圖 所 示 采用的材料參數 與 第 一 階 段 相 同 實 際 上 本 階 段 力 學 分 析 建 立 的 鋼 箱 梁局部模型與第一階段模 型 相 同 ，只 是 約 束 條

16、件 不 同 ，分析結果表明局部鋼箱 梁 縱 向 兩 端 采 用 不 同 的 約 束條件對計算結果影響并 不 大 第 一 階 段 力 學 分 析 結 果 ：墩頂處鋼橋面 鋪 裝 層在 整 橋 最 不 利 活 載 作 用 下 產 生 的 縱 向 拉 應 變 為，而 橫 向 拉 應 變 非 常 小 ，鋪裝層上下表面 應 力 應 變 沒 有 變 化 ，全 截 面 受 拉 ，并 且 在 實 腹 式 橫 隔板 與 腹 板 交 界 處 產 生 應 力 應 變 突 變 ；跨 中 處 鋼 橋 面第 期潘 友 強 ，等 ：大跨徑連續鋼箱梁鋼橋面鋪裝設計 在 基 本 無 擁 堵 的 交 通 條 件 下 ，將 第 一

17、 和 第 二 階段 疊 加 ，墩頂處最大縱向拉應變為 ，橫 向 為 ；跨 中 最 大 縱 向 拉 應 變 為 ，橫 向 為左 右 如果考慮交通擁堵 ，需 將 第 二 和 第 三 階 段 疊 加 ，墩頂處最大縱向 拉 應 變 為 ，橫 向 為 圖 跨中處局部鋼箱梁有限元模型 ；跨中最大縱向拉應變為，橫向為 左右第一階段和第二階 段 中 鋼 橋 面 鋪 裝 層 所 受 的 剪應 力 比 較 小 ，第 三 階 段 即 考 慮 鋼 橋 面 鋪 裝 層 受 到 的最 大 剪 應 力 在 左 右 力 學 分 析 結 果 表 明 ，崇 啟 大 橋 的 鋼 箱 梁 剛 度 比 較 大 ，特別是鋼橋面板厚 度

18、比 較 厚 ，因 而 崇 啟 大 橋 橋面鋪裝層在局部車輛荷 載 長 期 作 用 下 的 疲 勞 應 變 相對 較 小 但是由于連續鋼箱梁在墩頂處會產生 很 大 的 負 彎 矩 ，在 整 橋 變 形 協 調 影 響 下 墩 頂 處 產 生 的 縱 向拉應變比較大 ，而 且 長 期 處 于 這 種 狀 態 ，所 以 墩 頂處 對 稱 個橫隔 板 之 間 的橋面 鋪裝設計需要重 點 關 注 計 算 橫 向 和 縱 向 多 種 不 利 位 置 荷 載 作 用 下 鋼 橋面 鋪 裝 層 的 力 學 響 應 ，結 果 表 明 ：無 論 墩 頂 處 還 是 跨 中 處 在 最 不 利 荷 載 作 用 下

19、，產生的最大縱向 拉 應 變 都 小 于 ，產 生 的 最 大 橫 向 拉 應 變 為 左 右 ；產 生較大橫向拉 應變的位置不僅位于荷 載 作 用 處 ，也 位 于 腹 板 附 近 產 生 的 縱 向 剪 應 力 為 ，橫 向 剪 應 力 為 第 三 階 段 力 學 分 析當 車 輛 剎 車 時 ，橋 面 鋪 裝 將 承 受 較 大 的 水 平 荷載 如 果 剎 車 比 較 急 ，水 平 力 可 能 會 作 用 于 集 中 的 區 域 ，特 別 是 在 交 通 量 比 較 大 的 區 域 ，這 種 現 象 時 常 出現 ，久 而 久 之 將 會 使 橋 面 鋪 裝 產 生 剪 切 破 壞 本

20、 文 選 擇 水 平 荷 載 系 數 為 ，標準垂直 荷 載的作用集度為 ，則 水 平 荷 載 的 集 度 為 ，計 算 所 得 的 最 大 應 力 應 變 結 果 如 表 所 示 崇啟大橋鋼橋面鋪裝方案設計 崇啟大橋鋼橋面鋪 裝 方 案 的 設 計 需 要 依 據 崇 啟 大 橋 的 特 點 ，充 分 考 慮 當 地 的 氣 候 條 件 、荷 載 條 件 、 施工條件等因素 ，協 調 平 衡 崇 啟 大 橋 力 學 計 算 結 果 顯 示 ，在局部荷載作用下鋪裝層受到的橫向拉 應 變 與 江 蘇 省 內 目前采用的環氧瀝 青 鋪裝橋梁相比較 小 ，鋪裝層出現縱向開裂 的 幾 率 大 為 降

21、低 ，綜 合 考 慮 國 內各類型方案的性能 ，特別是考慮到環氧瀝 青 鋪 裝 方案在江蘇省內有成功的案例 ，鋪 裝 的 技 術 成 熟 度 高 ，因此推薦崇啟大橋鋼橋面鋪裝采用雙層 環 氧 瀝 青 鋪 裝 ，鋪 裝 方 案 見 圖 所 示 ，鋪 裝 總 厚 度 為 但在墩頂 位置存在持續受拉區 ，建 議 對 墩 頂 位 置 防裂措施進行研究 表 考慮水平荷載的最大應力應變的計算結果 縱 向橫 向位 置剪 應 力拉 應 變剪 應 力拉 應 變墩 頂 處跨 中 處注 ：剪應力為鋪裝層底面最大剪 應 力 ，拉應變為鋪裝 層 頂 面 最大 拉 應 變 由 計 算 結 果 可 見 ，考 慮 縱 向 水

22、 平 荷 載 后 ，鋼 橋 面鋪 裝 層 所 受 的 縱 向 剪 應 力 和 拉 應 變 增 加 了 約倍 ，而 橫 向 剪 應 力 和 拉 應 變 幾 乎 沒 有 發 生 變 化 計 算 結 果 綜 合 分 析綜 合 三 階 段 的 計 算 結 果 可 以 看 出 ，第 一 階 段 整 體 模 型 ，在 墩頂處橫 隔板與腹板交界處易產 生 應 力 突 變 ，縱 向 上 最 大 應 變 ，但 橫 向 上 產 生 的 應 變 值 較 小 ；非 應 力 突 變 處 縱 向 最 大 應 變 普 遍 為 第 二 階 段 作 用 車 輛 局 部 荷 載 時 ，在 最 不 利 荷 位 ，縱 向 產 生 的

23、 應 變 不 到 ，橫 向 上 應 變 為 第 三 階 段 當 加 上 縱 向 水 平 荷 載 ，縱 向 拉 應 變 增 加圖 崇啟大橋鋼橋面鋪裝推薦方案 崇 啟 大 橋 鋼 橋面鋪裝關鍵材料性能 研 究環氧瀝青混凝土設計 及 性 能 研 究崇啟大橋環氧瀝青 混 凝 土 采 用 鎮 江 茅 迪 公 司 生到 ，而 橫 向 拉 應 變 基 本 沒 有 變 化 環氧瀝青混合料 環氧瀝青黏結層 環氧瀝青混合料 環 氧 瀝 青鋼 板 噴 砂 除 銹同 濟 大 學 學 報 （自 然 科 學 版 ）第 卷產 的 玄 武 巖 橋 面 料 ，環氧瀝青采用美國化學 系 統 公司 的 型 環 氧 瀝 青 本 文

24、在 南 京 二 橋 、潤 揚 大 橋 、杭 州 灣 跨 海 大 橋 橋 面 鋪 裝 研 究 的 基 礎 上 ，經多次試配確定崇啟 大 橋 環氧 瀝 青 混 凝 土 級 配 如 表 所 示 ，通 過 馬 歇 爾 試 驗 確定最佳瀝青用量為 參 照 我 國 瀝 青 及 瀝 青 混 合 料 試 驗 規 程 （），對 環 氧 瀝 青混合 料進行水穩定性 試 驗 、高低溫性能試驗 、力 學 參 數 試 驗 和 疲 勞 性 能 研究 ，試 驗 結 果 如 表 所 示 表 礦料的合成級配 通過以下篩孔尺寸百分比 級 配 合 成 級 配級 配 范 圍表 環氧瀝青混合料性能試驗結果 從對比結果可以看出 ，富瀝青

25、環氧瀝青混 凝 土的主要性能特別是變形 性 能 和 疲 勞 性 能 明 顯 優 于 常 規 環氧瀝青混凝土 ，富 瀝 青 環 氧 瀝 青 混 凝 土 具 有 更 加 優良的耐疲勞開裂性能 ，可以更好地滿足崇 啟 大 橋墩頂處鋼橋面鋪裝的 防 裂要 求 性 能 試 驗試 驗 結 果浸水馬歇爾試驗殘留穩定 度凍融劈裂試驗劈裂強度 比 車轍試驗動穩定 度（次 ·） 最 大 彎 拉 應 變抗 壓 強 度疲 勞 試 驗 （ ，）次 萬 次 未 破 壞防水黏結層比選研究 防 水 黏 結 層 是 橋 面 鋪 裝 的 重 要 組 成 部 分 ，鋪 設在 鋼橋面板與鋪裝層之間 防水黏結層的主要 作 用

26、 是 黏 結 ，解決鋪裝層與鋼 板 之 間 的 黏 結 問 題 ，其 次 是 防 水 防 腐 ，解決鋼板的腐蝕 問 題 目 前 國 內 采 用 的 環 氧 瀝 青 鋼 橋 面 鋪 裝 ，一 般 采 用環氧瀝青防 水 黏 結 層，防 水 黏 結 層 用 量 為· ，施工過程中處于未固化狀態 ，易 造 成 破 壞 ，因 此 需 要在施工過程中采用側喂料 機 等防黏措 施 ，加 大 了 環氧瀝青混凝土施工難度 為此崇啟大橋鋼 橋 面 鋪裝設計中研究采用環 氧 黏 結 碎 石 層 作 為 環 氧 瀝 青 鋪裝防水黏結層的可行性 環氧黏結碎石層是 指 在 鋼 板 噴 砂 除 銹 完 成 后 即

27、 涂 布 一 層 · 的 改 性 環 氧 樹 脂 ，然 后 立 即 撒 布 一 層 的 單 粒 徑 碎 石 于 環 氧 表 面 ， 使 之與環氧樹脂一起固化 ，最終形成碎石與環 氧 樹 脂及環氧樹脂與鋼板黏 結 牢 固 粗 糙 的 抗 滑 且 防 水 表 面 ，從而實現鋼橋鋪裝層 界 面 的 防 水 和 防 剪 切 滑 移 環氧黏結碎石層具有與 鋼 板 黏 結 強 度 高 、施 工 簡 便 、 固 化時間短等特點 ，環 氧 黏 結 碎 石 層 固 化 后 可 以 作 為 環氧瀝青施工的平臺 ，解決環氧瀝青防水黏 結 層 施 工過程中的黏結破壞問題 ，大大降低環氧瀝 青 鋼 橋面鋪裝的

28、施工難度和 施 工風 險 為了保證本文提出 的 防 水 黏 結 層 具 有 良 好 的 黏 結 性能和防水防腐性能 ，將其與環氧瀝青防水 黏 結 層 性 能進行了以下試驗比較 ： 強 度 ，包 括 防 水 黏 結層與鋼板黏 結 強 度 和 自 身 的 斷 裂 強 度 試 驗 ； 變 形 能 力 ，包括防水黏結層的拉伸 試 驗 ； 耐 腐 蝕 性（鹽 霧 試 驗 ）； 組 合 件 拉 拔 試 驗 從 試 驗 結 果 可 以 看 出 ，設計的環氧瀝青 混 凝 土具 有 優 良 的 綜 合 路 用 性 能 富 瀝 青 環 氧 瀝 青 混 凝 土 性 能 研 究崇 啟 大 橋 屬 于 多 跨 連 續

29、鋼 箱 梁 結 構 ，力 學 分 析 結 果 表 明 墩 頂 處 負 彎 矩 較 大 ，雖然拉應變最 大 值 與 其 他 橋 梁 相 比 并 不 算 高 ，但墩頂處鋪裝層縱 向 拉 應變 的 受 力 范 圍 較 大 ，并 且 處 于 長 期 受 拉 狀 態 ，對 控 制裂 縫 發 展 不 利 為了 解決墩頂處鋪裝層長期 受 拉 的 問 題 ，專門開展了墩 頂處富瀝青環氧瀝青混 凝 土 防裂 研 究 富 瀝 青 環 氧 瀝 青 混 凝 土 級 配 與 常 規 環 氧 瀝 青 混 凝 土 相 同 ，瀝青用量 比一般采用馬歇爾方法 設 計 的 環 氧 瀝 青 混 凝 土 高 ，本文推薦的富瀝青混凝

30、土 油 石 比 為 ，比 常規環氧 瀝青混凝 土 最佳瀝青用量高 富 瀝 青 環 氧 瀝 青 混 凝 土 和 常 規 環 氧 瀝 青 混 凝 土 的 性 能 試 驗 結 果 如 表 所 示 表 富瀝青和常規環氧瀝青混合料性能比較 富 瀝 青 環 氧常 規 環 氧瀝 青 混 凝 土試 驗 項 目 瀝 青 混 凝 土空 隙 率馬 歇 爾 穩 定 度流 值（ ）馬 歇 爾 試 驗低溫彎曲最大彎拉應 變初 始 剛 度 初 始 剛 度 疲 勞 次 數次疲 勞 試 驗（ ，） 破壞時疲勞次 數次第 期潘 友 強 ，等 ：大跨徑連續鋼箱梁鋼橋面鋪裝設計 試 驗 結 果 如 表 所 示 環氧黏結碎石層與環氧瀝

31、青防水粘結層試驗結果比較 與 鋼 板 黏 結 牢 靠 ，但 是 與 上 層 鋪 裝 之 間 黏 結 強 度 較低 ，綜合考慮防水黏結層 性 能 與 可 施 工 性 ，推 薦 崇 啟 大橋鋼橋面鋪裝采用環 氧 瀝青 防水 黏 結 層 表 環 氧 瀝 青黏 結 層環 氧 黏 結碎 石 層崇啟大橋鋼橋面鋪裝組合結構研究 試 驗 項 目 滿 足 要 求滿 足 要 求與鋼板之間的黏結強 度組合結構疲勞試驗結果 為 了 較 為 準 確 地 評 價 鋼橋面鋪裝的使 用 性能 ， 需要在接近實際使用條 件 的 情 況 下 對 鋼 橋 面 鋪 裝 狀 況 和性能進行快速的試驗研究 ，在 盡 可 能 短 的 時

32、間 內 取 得 試 驗 結 果 本 文 采 用 三 點 式 帶 鋼 板 復 合 件 彎 曲疲勞試驗評價崇啟大 橋 鋼 橋 面 鋪 裝 組 合 結 構 的 疲 勞 耐 久 性 圖 為 鋪 裝 組 合 結 構 試 驗 照 片 斷 裂 延 伸 率 斷 裂 強 度 組合件拉拔強 度耐 鹽 霧 試 驗由 表 可 見 ，采用 環氧瀝青黏結層的鋪裝 組 合 件在 時 的 拉 拔 強 度 大 于 ， 的 拉 拔 強 度 大 于 ，破 壞 位 置 發 生 在 環 氧 瀝 青 混 合 料 內 部（見 圖 ），說 明 鋼 板 與 鋪 裝 層 之 間 的 黏 結 強 度 超 過 環 氧 瀝 青 混 合 料 本 身 ；

33、采用環氧黏結碎石層 的 組 合 件 在 時 的 拉 拔 強 度 為 ， 的 拉 拔 強 度 為 ，破 壞 位 置 發 生 在 環 氧 瀝 青 混 合 料 與 環 氧 黏 結 碎 石 層 之 間 （見 圖 ），說 明 鋼 板 與 環 氧 黏 結 碎 石 層 之 間 黏 結 較 為 牢 固 ，但 環 氧 黏 結 碎 石 層 與 鋪 裝 層 之 間 存 在 脫 開 的 風 險 組 合 件 拉 拔 試 驗 結 果 表 明 ：采 用環氧黏 結碎石層作為環氧瀝青 鋪 裝 的 防 水 黏 結 層 時 ，應加 強對環氧瀝青混合料與 環 氧 黏 結 碎 石 層 之 間 黏 結 的 處 理 圖 鋪裝組合結構疲勞試

34、驗 帶鋼板疲勞試件嚴 格 按 照 現 場 施 工 工 序 進 行 成型 ，鋼 板 采 用 厚 鋼 板 ，試 件 鋪 裝 下 層 厚 度 為，鋪 裝 上 層 厚 度 為 ，試 驗 采 用 正 弦 加 載 ，加 載 頻 率 試 驗 采 用 前 文 確 定 的 軸 載 譜 作 為 輸 入 參 數 ，如 表 所 示 根 據 鋼 板 表 面 應 變 等 效 的原 則 ，通過力學分析和室內試驗建立現場軸載 與 室內 荷 載 之 間 的 等 效 關 系 ，如 軸 重 對 應 于 室 內 疲 勞 荷 載 忽 略 以 下 軸 載 對 鋪 裝 層 疲 勞 壽 命 的 影 響 ，則 疲 勞 試驗的加載條件為 加 載

35、 萬 次 ， 加 載 萬 次 ，最 后 采 用 加 載 萬 次 ，試 驗 結 果 如 表 所 示 圖 拉 拔 試 驗 結 果 表 雙層環氧瀝青鋪裝組合結構疲勞 試 驗 結 果 （油 石 比 ）耐 腐 蝕 試 驗 （耐 鹽 霧 試 驗 ）時 間 為 ，試 驗 后各 試 件 表 面 均 沒 有 出 現 銹 蝕 現 象 ，鋼 板 刻 槽 部 分 的 銹 蝕 沒 有 進 一 步 擴 展 ，表明環氧富鋅漆 環 氧 防 水 黏 結 料 、環氧黏結碎石層均 可 以保護 鋼板 ，有 效 防 銹 環 氧黏結碎石層 與環氧富鋅漆的防銹機 理 有 所 不 同 ，環氧黏結碎石 層通過完全阻斷水和空 氣 與 鋼 板 接

36、 觸 保 證 鋼 板 不 被 銹 蝕 ，而環氧富鋅漆則 通 過 代 償 作 用 保 證 鋼 板 不 被 銹 蝕 （： ） 荷 載加 載 次 數萬 次動 撓 度試 件備 注試 驗 完 成 ，未 破 壞 試 驗 完 成 ，未 破 壞綜 合 以 上 試 驗 結 果 可 以 看 出 ，環 氧 黏 結 碎 石 層注 ：每一根試件依次加載 ，同 濟 大 學 學 報 （自 然 科 學 版 ）第 卷崇 啟 大 橋 鋼 橋 面 鋪 裝 組 合 結 構 經 過 ，的 組 合 荷 載 ，作 用 總 次 數 達 到 萬 次 的 疲 勞 試 驗 ，基 本模擬了當前 江蘇省內大跨徑橋梁的 貨 車 輪 載 情 況 ，最 終

37、 試 件 未 發 生 破 壞 ，試 驗 結 果 表 明 目 前 設 計 的 雙 層 環 氧 瀝 青 鋪 裝 的 使 用 壽 命 可 以 滿 足 崇 啟 大 橋 鋼 橋 面 鋪 裝 年 的 使 用 要 求 性 能 ，且在江蘇省內有成 功 的 案 例 ，結 合 崇 啟 大 橋 鋼橋 面鋪裝的受力特點和使用特點 ，推 薦 崇 啟 大 橋 鋼 橋面采用雙層環氧瀝青 鋪 裝 （）環 氧 瀝 青 混 凝 土 性 能 試 驗 結 果 表 明 富 瀝 青 環氧瀝青混凝土的主要 性 能 特 別 是 變 形 性 能 和 疲 勞 性 能要比常規環氧瀝青混凝土高 ，可 以 更 好 地 滿 足 崇啟大橋鋼橋面鋪裝墩 頂

38、 處防 裂的 要 求 （）綜 合考慮使用性能和施 工 和易 性 ，建 議 崇 啟大橋環氧瀝青鋼橋面 鋪 裝 采 用 環 氧 瀝 青 作 防 水 黏結 層 （）室 內 帶 鋼 板 組 合 結 構 疲 勞 試 驗 表 明 在 當 前 江 蘇省內跨江大橋貨車交通軸 載 譜條件下 ，雙 層 環氧鋪裝的疲勞壽命可以 滿 足崇 啟大 橋 年 的 使 用 （）與 常 規 環 氧 瀝 青 鋼 橋 面 鋪 裝 組 合 結 構 相 比 ，鋪裝下層采用富瀝青環氧瀝青混凝土可顯 著 提高鋪裝組合結構的疲勞 耐 久性 富 瀝 青 環 氧 瀝 青 鋪 裝 組 合 結 構 疲 勞 試 驗 結 果為 了 解 決 崇 啟 大

39、橋 墩 頂處鋪裝長期受拉 的 問 題 ，本 文 開 展 了 富 瀝 青 組 合 結 構 疲 勞 試 驗 研 究 考 慮到 對 上 面 層 鋪 裝 粗 糙 度 的 要 求 ，僅 在 鋪 裝 下 層 中 采用 油 石 比 為 的 富 瀝 青 環 氧 瀝 青 混 凝 土 成 型 了 富 瀝 青 環 氧 瀝 青 鋪 裝 下 層 （油 石 比 為 ）和 環 氧 瀝 青 鋪 裝 上 層 （油 石 比 為 ）的 組 合 結 構 試 件 ，開 展 了 帶 鋼 板 組 合 結 構 的 疲 勞 試 驗 試 驗 用 鋼 板 材 質 、尺 寸 與 第 節 中 相 同 ，試 驗 采 用 正 弦 加 載 ，加 載 頻 率考 慮 到試驗的可行性 ，采 用 超 載 的 疲 勞 荷 載 （）作 為 控 制 荷 載 ，以 試 件 破 壞 或 者 作 用 次 數 超 過 萬 次