1浙江省嘉兴市公路管理局；2 嘉兴市南湖区公路管理段
摘要：钢结构桥梁以其结构轻盈，资源循环可利用等优点，在公路桥梁特别是大跨径桥梁建设中得到越来越广泛的应用，钢桥面铺装耐久性成为影响行车舒适性和桥梁安全运营的重要因素之一，也是钢桥养护管理的重要内容之一。嘉兴市S202乍王线焦山门大桥主跨钢挂梁经过20年的运营，随着车流量的增长，车辆荷载的增加，特别是沿线石料码头运输车辆、商砼运输车辆及钢铁新城钢材运输车辆的影响，桥面沥青混凝土铺装层破损、坑槽等病害较为普遍，经历了多次修复，在不同阶段尝试了采用了多种技术方案，代表性的有原混凝土铺装层、钢结构加高层+ERS体系沥青混凝土铺装层以及最近实施的超高性能轻型组合桥面方案。
本文结合焦山门大桥钢桥面铺装修复施工、使用效果及检测数据，对钢桥面铺装养护技术进行对比分析，供类似工程项目借鉴。
1 钢挂梁桥面铺装修复方案
焦山门大桥位于S202乍王线，全桥长222.3米，跨径组合为3×20+22.93+54+22.93+3×20米，桥梁斜交角度为48°。主桥上部结构为变截面预应力单悬臂T梁，中跨钢挂梁为36.64米钢柱梁，梁高1.05米，由12片钢柱梁焊接而成[1]。1997年9建成，桥梁设计荷载汽-20，挂-100。桥梁建成时，钢挂梁桥面铺装为8厘米混凝土铺装层，配合剪力钉及单层钢筋网，后维修增厚至15cm。
钢挂梁面板厚度12mm，纵肋间距356~668mm，横隔板间距2251mm。由于钢挂梁梁高较小，纵肋间距较大，面板厚度较小，整体刚度和面板局部刚度较小，导致行车振动大，钢桥面局部变形过大，桥面铺装层与面板协同变形能力差，破损频繁。
1.1 ERS体系铺装修复
1.1.1 ERS体系钢桥面铺装方案[2]
ERS体系钢桥面铺装层由环氧粘结碎石层（EBCL）、树脂沥青混凝土层（RA）和SMA表面层及粘结层组成，典型结构组成EBCL+RA+SMA10，如图1。
1.1.3 钢挂梁接加高及ERS体系修复前后试验检测
对钢挂梁接加高及ERS体系修复前后均进行了荷载试验，试验结果反映了挂梁整体性能的变化。加载情况见图3、图4。跨中各测点挠度见图5。本试验加载汽车选用新解放大型载重汽车，其中单辆车总重为300kN左右（一般前轴重60kN，中后轴重240kN，前中轴距为350cm，中后轴距为135cm）。
1.2 超高性能混凝土STC钢桥面铺装修复
为了综合解决挂梁钢桥面板局部刚度不足和桥面铺装易损坏的问题，在钢面板上设置薄层超高性能混凝土STC层，将钢桥面变成组合桥面，提高桥面刚度，减小面板和纵横肋在轮载下的应力，提高钢桥面的寿命。
1.2.1 STC钢桥面铺装方案[3]
钢挂梁桥面2012年ERS体系铺装修复方案中，为改善钢挂梁整体性能对挂梁实施了9cm钢板焊接加高。在使用过程中焊缝失效等导致加高层内部积水风险高，进而导致钢结构腐蚀隐患大。
STC钢桥面铺装修复方案：STC层厚70mm，上铺设50mm厚沥青混凝土磨耗层。STC层具体设计为移除原钢挂梁上设置的90mm加高层，在钢桥面上焊接栓钉，栓钉采用Ф13mm×50mm，纵横向间距200mm，每2个栓钉之间均匀布置5根Ф12mm的HRB400纵横向钢筋网，纵向钢筋置于下层，控制钢筋静保护层厚度15mm。
1.2.2 STC钢桥面铺装施工
焦山门大桥钢挂梁STC钢桥面铺装修复施工工序：90mm钢梁加高层移除、桥面板喷砂除锈、焊接栓钉、桥面板四周区域防腐涂装、铺设钢筋网、现浇STC层、STC层高温蒸汽养护、铺设沥青混凝土磨耗层[5][6]。
修复施工中局部调整：原钢挂梁经过十多年的运营，挂梁中心处比两侧边缘处低，不利于桥面排水，施工时通过调整钢筋网定位，增加STC层浇筑厚度，控制钢筋静保护层，STC层浇筑后断面横坡为0.3%，STC层厚度为70mm~178mm不等。
2 桥面铺装修复方案效果
从使用效果来看，ERS树脂沥青体系和STC轻型组合钢桥面体系都从不同方面改善了钢桥面铺装的整体性能。具体使用效果如下：
1．ERS树脂沥青体系铺装对钢桥面局部刚度基本无改善，主要从层间粘结来增加铺装和钢板之间的协同变形，随着运营时间，钢桥面在轮荷作用下，局部下扰累积，形成纵向开裂，网裂，进而导致铺装破损失效。
2．钢箱梁整体接加高，采用工厂下料切割，现场焊接，对施工控制要求高，焊接后钢桥面在运营工程中，由于整体变形和局部变形的影响，接高部分钢桥面板与腹板间的焊缝受弯、剪叠加影响，在车轮冲击荷载的作用下，薄弱部位极易生成裂缝，导致焊缝失效，桥面整体破环。
3．ERS铺装早期使用效果较好，后期由于钢桥面板肋间距过大，局部变形加剧，导致钢桥面铺装逐渐出现开裂和破损，最终在轮荷冲击下，桥面板焊缝失效，铺装大面积损坏。
4．STC轻型组合钢桥面铺装体系从改善钢桥面局部受力的角度出发，STC现浇层和钢桥面板组成组合体系，共同作用，承受轮荷，改善了钢桥面板的应力水平，增加了局部刚度，减少了焊缝及钢板开裂的风险。
5．STC轻型组合钢桥面铺装STC层由施工现场浇筑，在对旧桥进行加固维修的过程中，原桥钢桥面板或多或少存在下扰和变形，通过STC浇筑层可以进行桥面线性和横坡调整，以利于后续铺装施工。
3 结束语
从焦山门大桥的几次修复情况看，钢桥面由于先天局部刚度不足导致的桥面铺装破损，通过钢桥面整体刚度的改善，对局部破损的贡献值极低，钢桥面破损主要受局部刚度影响。
1．钢桥面加固施工受现场施工条件和原结构变化的影响，施工影响因素较多。特别是本项目中，钢桥面整体和局部变形，导致钢结构加高、焊接以及加固后桥面线性、桥面整体横纵坡控制不理想。
2．在旧钢桥加固修复工程中，钢桥面铺装的易损性与桥面板引力水平相关显著，采用降低钢桥面板应力的技术措施，可以有效的改善和缓解桥面铺装病害的产生。
3．STC轻型组合钢桥面铺装技术，在改善钢桥面局部刚度方面效果较为明显，从目前的使用情况看车荷作用下肋间桥面变形不明显，以整体变形为主，有效的改善了桥面板工作性能。
参考文献：
[1]乍王公路嘉兴段改建工程焦山门大桥竣工图，1997
[2]嘉兴市乍王公路焦山门大桥加固与修复工程施工图，2010
[3]乍王公路嘉兴段焦山门大桥主梁钢挂梁超高性能轻型组合桥面改造施工图，2016
[4] 浙江省地方标准（DB33-T 2012-2016）：树脂沥青组合体系（ERS）钢桥面铺装施工技术规范
[5] 广东省交通运输行业地方标准（GDJTG\T A01-2015）：超高性能轻型组合桥面结构技术规程
[6]李嘉，冯啸天，邵旭东，等.STC钢桥面铺装新体系的力学计算与实桥试验对比分析[J].中国公路学报，2014，27（3），39-50
论文作者:朱春东1,范永根1,蒋雪峰1,姚霞霞2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/6
标签：桥面论文; 钢桥论文; 组合论文; 刚度论文; 局部论文; 体系论文; 山门论文; 《基层建设》2017年第20期论文;