新型桥面铺装与结构优化设计101

新型桥面铺装装与结构优化化设计汇报人：丁庆军教授授、博士生导导师单位：武汉理工大学学钢桥面铺装汇汇报内容研究背景钢桥面铺装水泥混凝土桥桥面铺装获得的知识产产权下一步工作展展望桥面铺装层是是桥梁结构重要组成部分分，在荷载和环境境侵蚀的偶合合作用下易发发生磨耗和劣劣化，桥面铺铺装质量和性性能将直接影影响到汽车行驶舒适适性和安全性性。一、研究背景景桥面铺装钢桥面12混凝土桥面钢格子梁钢箱梁钢桁架梁其他简支梁连续刚构梁钢-混叠合梁其他悬臂梁ERS铺装体系剪力件+钢筋网+高韧性混凝土土+高粘SMA混凝土浇注式沥青混混凝土环氧树脂沥青青混凝土铺装材料双层SMA铺装2.1钢桥面铺装层层材料种类及及存在的问题题二、钢桥面铺铺装技术部分国家的铺铺装体系桥梁名称主跨/m主梁类型建成年代铺装类型金门大桥（美）1280钢桁架梁193750mm美国环氧沥青混合料维拉扎诺大桥1298钢桁架梁196450mm美国环氧沥青混合料香港青马大桥1377钢桁架梁199740mm浇注式沥青混凝土明石海峡搭桥（日）1991钢桁架梁199835mm浇注式+30mm改性AC大贝尔特桥（丹）1624钢箱梁1998沥青马蹄脂混合料恒文伯大桥（英）1410钢箱梁1981沥青马蹄脂混合料江阴长江大桥1385钢箱梁1999原浇注式后改为日本环氧(2004)镇江润扬大桥1490钢箱梁200550mm美国环氧沥青广东虎门大桥888钢箱梁1997原SMA后改为日本环氧（2008）广州黄埔大桥1108钢箱梁2008日本环氧和美国环氧南京长江二桥628钢箱梁200050mm美国环氧沥青混合料武汉白沙洲大桥618钢箱梁2000SMA美国环氧沥青（2009）武汉阳逻大桥1280钢箱梁200750mm美国环氧沥青铺装材料优点缺点浇注式沥青混凝土(GA)以德国、日本为主1）材料的空隙率几乎为零，防止粘结层免遭水损害；2）低温柔韧性较好，与钢桥面板协调变形性能强；1）对施工设备要求高；2）高温推移、拥包、车辙，冬季低温时出现收缩开裂；国内外钢桥面面铺装材料对对比改性沥青(SMA)以德国、日本为主1)热稳性优良；2)抗滑耐磨耗；3)抗裂性性优良；1)

粘结性能差；2）易出现推移、拥包等问题；3）易造成疲劳破坏；环氧树脂沥青(EA)以美国、日本为主，主要有温拌及热拌两种。1)

粘结性能好；2)高温时车辙与推移现象明显减少1）低温劲度大，易开裂；2）施工复杂，温度范围较窄3）国外技术，成本较高；4）构造深度小，抗滑性差，

在重载车交通环境下，使用不到两年也出现了破坏。南京长江二桥江阴大桥材料与钢板间间的弹性模量量差异大,不能协调一致致变形.车辆超载、重重载普遍高温、多雨等等恶劣气候内因外因耐疲劳性差粘结性能差无法改变内因上解决从材料与结构构设计出发因此，研究开开发一种基于于材料梯度设设计的新型钢桥面铺铺装技术！钢桥面铺装层层破坏原因与与解决思路减轻自重荷载载。轻集料混混凝土可使铺铺装层内材料料产生弹模梯梯度变化，显显著降低铺装装层体系的拉拉应力和剪应应力，提高其其使用寿命浇注轻质高韧韧性混凝土钢板焊接剪力件提高铺装层材料与钢板之间的界面抗剪强度和与钢板的协同一致变形能力焊接剪力件绑扎钢筋网防水防锈层设置防水防锈锈层提高防水性能能,防止钢板生锈锈设置防水应力力吸收层防止反射裂缝缝高粘高弹SMA13高粘高弹防水水粘结应力吸吸收层铺设高粘SMA13提高面层的行行车舒适性、、抗滑性、抗抗车辙、水稳稳性和耐疲劳劳性绑扎钢筋网轻质高韧性混混凝土2.2新型钢桥面铺铺装层技术方方案（2001年提出）钢箱梁段铺装装体系复合作作用模型钢箱梁段车载载沿横桥向作作用示意图以武汉机场第二二公路通道主主桥钢箱梁段段(跨度150m）为例2.3铺装层力学响响应分析项目计算参数钢箱梁顶板厚度/mm20横隔板间距/mm3000横隔板厚度/mm10顶板U形加劲肋厚度/mm8U形加劲肋间距/mm600沥青铺装层厚度/mm50+50钢板泊松比0.25钢板弹性模量/MPa210000改性沥青SMA泊松比0.35改性沥青SMA弹性模量/MPa1200最大横向拉应应力位于沿桥纵向向的加劲肋板板上方铺装表表面。最大纵向拉应应力位于横隔板上上方铺装层表表面。最大层间剪应应力出现在横隔板板上方附近加加劲肋两侧区区域。最大竖向位移移出现荷载作用用于跨中时。。下面层铺装材料的模量400MPa800MPa3000MPa30GPa上面层横/纵向最大拉应力MPa0.42/0.320.35/0.260.28/0.210.11/0.08下面层横/纵向最大拉应力MPa0.37/0.300.49/0.390.77/0.541.02/0.82上下铺装层间最大剪应力MPa0.230.170.120.09铺装层与钢板间最大剪应力MPa0.440.480.610.81随着下面层模模量的提高，，上面层的横向向拉应力减小小，下面层的的拉应力增大大，上下面层层间的层间剪剪应力减小，，下面层与钢钢板的层间剪剪应力增大。双层铺装结结构需要采取取措施提高下下面层材料的的抗拉强度、、韧性以及与与钢板的粘结结强度，并使使下面层与钢钢板协同变形形。表1上面层SMA、下面层不同同模量铺装材材料的力学分分析2.4梯度设计下铺铺装层力学分分析将“钢桥面板板-铺装结构层层-表面功能层层”作为一一个整体结结构单元进进行设计，，提出“强化界面粘粘接、协同同层间变形形、优化表表面功能、、提升整体体性能”的设计思思路，采用用“创新设设计、优化化结构、提提升性能、、材料复合合”的技术术方法。①基于材料梯梯度设计原原理,提出在钢板板（弹性模模量210GPa）上焊接剪剪力件、绑绑扎钢筋网网、浇筑与与钢板具有有较好追从从性的高韧韧性轻质混混凝土为下下面层（弹弹性模量约约25~28GPa，I20>20，厚度5~8cm），上面层层铺设SMA13沥青混凝土土（弹性模模量1.2~1.6GPa，厚度4~5cm），形成弹性模模量梯度复复合结构。。2.5新型铺装结结构铺装层层设计原理理钢桥面双层层沥青铺装装层钢桥面“过过渡层-沥青组合””铺装层②在下面层层铺装结构构中，剪力力件与钢筋筋网构成的的桥面抗推推移骨架，，在提高下下面层高韧韧性轻集料料混凝土抗抗滑移能力力的同时，，使行车荷载载作用于钢钢桥面的各各向应力得得以均匀传传递，进一一步提高铺铺装层与钢钢桥面之间间的协同变变形能力和和抗疲劳特特性。③在上、下下铺装层间间热洒2mm高粘高弹改改性沥青的的防水粘结结应力吸收收层，提高高了混凝土土层与沥青青铺装层之之间的界面面粘结强度和和抗剪强度度同时能防止止水渗透造造成的剪力力件和钢筋筋网以及钢钢板锈蚀，，并耗散车车辆荷载往往复作用下下混凝土层层裂缝处应应力集中产产生的能量量，阻止裂缝反反射到SMA13沥青混凝土土层。④采用高粘粘SMA铺装技术，，使表面磨磨耗层具有有更为优良良的高温抗车辙辙、低温抗抗裂及耐久久性性能。。2.5新型铺装结结构铺装层层设计原理理1、混凝土的的增韧和轻轻质化，优优异的抗疲疲劳开裂性性能并降低低桥面铺装装层静荷载载且易于泵泵送浇筑施施工——高强高韧性性轻质混凝凝土材料的的设计与制制备技术2、防水、粘粘结、应力力吸收一体体化功能材材料的开发发。提高沥沥青混凝土土铺装层与与混凝土之之间的界面面粘结、抗抗剪性能、、防水性能能一体化——高粘高弹沥沥青的开发发3、提高沥青青混凝土的的高温性能能及抗疲劳劳性能——高粘度SMA沥青混凝土土制备技术术2.6解决的关键键技术针对轻集料料强度低、、混凝土脆脆性大等问问题，采用聚合物物、超细水水泥、掺合合料等超细胶凝凝粉料浆进进行表面处处理，使轻轻集料表面面形成具有有修复缺陷陷和增加水水化活性的的功能层，，可显著提提高轻集料料的强度，，并能优化化轻集料与与水泥石的的界面结构构，大大提提升混凝土土的强度和和性能。不同工艺对对轻集料混混凝土的增增强效果比比较增强剂工艺坍落度/cm扩展度/cm抗压强度/MPa7d28d不用普通拌和工艺185546.553.0掺加界面强化工艺226456.272.1

未使用增强剂预处理使用增强剂预处理（1）高强高韧韧性轻质混混凝土材料料的设计与与制备技术术利用界面强化后后的轻集料料，优选聚合合物种类，，进行配合合比优化设设计，其混混凝土韧性性大幅度提提高。聚合物乳液/%抗压强度/MPa抗弯强度/MPa折压比7d28d28d/49594.10.063550604.40.0681048624.80.0732049635.30.0812547605.10.082不掺聚合物掺加聚合物复合纤维与与聚合物增增韧高强轻轻集料混凝凝土编号钢纤维掺量/%仿钢纤维/%聚丙烯腈/Kg·m-3玄武岩纤维聚丙烯/Kg·m-3聚合物/g28d抗压强度/MPa28d抗折强度/MPa断裂韧性指数/I20导热系数W/(m·k)密度/Kg·m-31//////493.11.261.01188720.6/////555.25.81.61192031.0/////575.510.41.7219804//0.5///513.91.651.0518905//1.0///534.31.701.1518906///1.0//513.55.31.1818958/1////523.813.91.16190190.6/1///585.616.01.681925100.6///1/565.417.81.711928110.80.50.510595.720.21.661917120.8/1/20605.922.41.671920采用钢纤维维、聚丙烯烯腈纤维、、聚丙烯纤纤维和聚合合物复合增增韧效果最最好，混凝凝土的重量增加较较小、韧性性高，可提高20倍以上。轻集料界面面强化、纤纤维与聚合合物复合增增韧混凝土土抗压强度度达到60MPa以上，抗折折强度达到到9MPa，韧性指数数I20达到22.4。技术对比聚合物kg·m-3钢纤维与聚合物纤维复合/kg28d抗压强度/MPa28d抗折强度/MPa断裂韧性指数/I20密度/kg·m-3轻集料混凝土——594.11.461890复合纤维增韧轻集料混凝土2070+1687.7151890轻集料界面强化技术与聚合物、纤维复合增韧技术2070+1679.022.41920复合纤维与与聚合物增增韧高强轻轻集料混凝凝土技术对比疲劳荷载次数/万次普通C50钢纤维混凝土54万次轻质高强高韧性混凝土大于200万次加载频率10Hz,控制应力比比0.75混凝土抗弯弯拉疲劳性性能测试条件疲劳荷载次数10Hz，控制应变700u大于1000万次跨度1m，跨中扰度3cm大于1000次构件抗弯拉拉疲劳性能能构件：钢板板（厚度14mm），剪力钉钉（直径16mm、高45mm、间距400mm），钢筋网网（网格间间距距100*100mm，直径10mm），轻质高高强高韧性性混凝土（（厚度50mm）。坍落度/cm扩展度/cm加压6.0MPa泌水量/ml初始90min初始90minV10V140221855533.519高韧性轻质质混凝土工工作性能可泵送施工工，泵送距距离300m。①考虑弹模与密度度匹配的集料组成成设计当轻集料占占普通集料料比例>50%时，其中：VNA—普通集料在在低收缩超超高韧性水水泥基材料料中的绝对对体积含量量（%）E、ENA、ELC—低收缩超高高韧性水泥泥基材料、、普通集料料和纯轻集集料水泥泥基材料料的弹性模模量。②考虑抗压压强度、体体积稳定性性的胶凝材材料与集料料的密实堆积设设计③考虑韧性性、工作性性能的混杂纤维与与聚合物乳乳液协调设设计（2）低收缩超超高韧性水水泥基复合合材料的设设计方法低收缩超高高韧性水泥泥基工程复复合材料的的制备工艺艺最佳拌合工工艺下制备备出的高流流动度低收收缩超高韧韧性水泥基基工程复合合材料。1)砂灰比：随着砂灰比比的升高而而抗压、抗折折强度降低低，综合考虑虑力学性能能及砂灰比比过低对体体积稳定性性的影响，，砂灰比宜宜选取0.6~0.8。各组分对材材料性能的的影响规律律抗压强度抗折强度2)纤维随着纤维掺掺量的增加抗折强强度、弯曲曲韧性提高高，抗压强强度影响不不大。宜选取1%钢纤维+0.5%PVA混杂增韧。。抗压强度抗折强度3)聚合物随着非离子子型水性环环氧树脂聚聚合物乳液液掺量增加加其抗压强度略略有降低，，抗折强度度、韧性提提高。聚合物物乳液宜选选取10%。抗压强度抗折强度4)陶砂水泥基材料料抗压、抗抗折强度、、自收缩和和容重均随着陶砂掺掺量的提升升而降低，陶砂掺量量宜选取40%~60%。容重（kg/m3）不同水泥基基材料配比比下早期自自收缩试验验数据编号类别自收缩率（10-6）3d7d28d56dS1空白66588111891227S2钢纤维471584886934S3混杂纤维327512721789S420%陶砂291488603682S560%陶砂274476581613S6膨胀剂104151243287收缩性能研研究低收缩超高高韧性水泥基工程程复合材料料，胶凝材材料掺量高高，水胶比比较低而密密实度高，，自收缩较较大，需需进行体积积稳定性设设计。收缩率（10-6）弯曲韧性研研究纤维及聚合合物乳液对对弯曲韧性性的影响编号类别韧性指数/I20R-1空白---R-2钢纤维12.43R-3PVA+钢纤维14.71R-4PVA+钢纤维+5%聚合物17.25R-5PVA+钢纤维+10%聚合物23.42选取PVA纤维与钢纤纤维混杂，，并加入聚聚合物增韧韧，对比比不同配比比下的弯曲曲韧性指数数I20。荷载-扰度曲线抗弯拉疲劳劳性能研究究研究不同应力比比下低收缩超高高韧性水泥基工程程复合材料料抗弯拉疲劳性能。。组别应力水平0.650.700.750.80.851#大于200万次1634563638920432652541272#大于200万次18934671127832346781652393#大于200万次1945686720359257697104716平均值大于200万次182457282903734571074694疲劳方程S=1.574-0.1402lgN三、活性粉粉末混凝土土（3）免蒸养超超高强高韧韧性混凝土土的设计与与制备剔除粗骨料，提高匀质性降低水胶比，减小孔隙率添加活性组分，提高密实度通过热养护，改善微结构掺加钢纤维，提高韧性常见超高强混凝凝土：活性性粉末混凝凝土（RPC）优点：力学性能与与耐久性能能优良原材料：石英砂、石石英粉、水水泥、水、、减水剂缺点：原材料（石石英砂等））成本高；；实际施工工热养护困困难；拌合合物流变性性能差，不不易泵送施施工。引入5~16mm粒粒径的玄武武岩作为粗粗骨料选用性质优优良的骨料料取消热养护护制度使用细河砂代替石英砂采用超细矿矿粉取代部部分硅灰改进思路免蒸养超高高强高韧性性混凝土编号水泥kg硅灰kg超细矿粉kg粉煤灰kg砂kg石kg钢纤维kgW/C减水剂坍落度/扩展度mm28d抗压强度MPa28d抗折强度MPa断裂韧性指数I20A4901201201207208801200.21.7%220/500132.616.618.5B4901201201207208801500.21.7%200/490140.821.123.1免蒸养超高高强高韧性性混凝土配配合比设计计（4）防水粘结结应力吸收收层——高粘高弹改改性沥青的的开发混凝土层与与沥青面层层之间的粘粘结层应同同时具备防水、粘结结和应力吸吸收的作用用，以提高钢桥桥面铺装层层的耐久性性。通常使用的的粘结层有有热撒SBS沥青或者喷喷洒改性乳乳化沥青，，能够起到到一定的防防水和界面面粘结作用用，但是其沥青青的粘弹性性、弹性恢恢复及粘韧韧性不足，，不能够起起到应力吸吸收的作用用。因此需要对对沥青的粘粘弹性能进进行优化！！！增粘组分要求：具有软化点适中，与沥青相容性好以及较强的高温粘结性和稳定性。增韧组分要求：与沥青密度度接近，增增塑效率高高，挥发性性较低，低低温柔软性性较好改性主剂选择要求：与沥青具有有良好的相相容性，具具有较高的的拉伸强度度和高温抗抗拉伸能力力。要求：与沥青相容性较好，具有与沥青将近的密度，并能够较好的溶解其他改性组分增容稳定组分

高粘高弹沥沥青的开发发增弹组分增韧组分增粘组分增容组分高速剪切4000~8000r/min）改性主剂增容稳定剂剂增粘树脂基质沥青高粘高弹改改性沥青高粘高弹沥沥青的开发发高粘高弹改改性沥青性性能技术指标单位高粘高弹改性沥青SBS改性沥青日本TPS改性沥青针入度（25℃、100g、5s）0.1mm56.262.345软化点（TR&B）℃92.778.588.2延度（5℃、5cm/mim）cm59.625.241.260℃粘度Pa·S72500345054000粘韧性（25℃）N·m27.56.325韧性（25℃）N·m18.64.215.8SBS改性沥青TPS改性沥青高粘高弹沥沥青SBS改性沥青TPS改性沥青高粘高弹沥沥青25℃5℃橡胶沥青SBS改性沥青TPS改性沥青高粘高弹沥沥青88%低温弹性恢恢复高粘高弹改改性沥青性性能48%疲劳弹性恢恢复橡胶沥青SBS改性沥青TPS改性沥青高粘高弹改改性沥青29%31%71%70%91%73%75%15℃高粘高弹改改性沥青性性能粘附能力水煮后（3min）玄武岩水煮煮前水煮后（3min）石灰岩水煮煮前高温沸煮后后，沥青与与石料粘附附好，说明明高粘高弹弹改性沥青青的粘附性能优优异，形成的沥沥青膜厚，，界面粘结结牢固。高粘高弹改改性沥青性性能高粘高弹防防水粘结应应力吸收层层研究MPa高粘高弹应力吸收层SBS改性沥青粘结层测试位置25℃60℃25℃60℃拉拔强度0.750.450.380.15界面抗剪强度1.650.930.950.31拉拔性能测测试防水粘结应应力吸收层层的界面粘粘结性能如如下：抗剪性能测测试洒铺量（kg/m2）不同压力条件下的透水时间0.1MPa0.2MPa0.3MPa0.5MPa1.0>1h不透水45min不透水30min不透水10min不透水1.5>1h不透水>1h不透水50min不透水35min不透水2.0>1h不透水>1h不透水>1h不透水>1h不透水2.5>1h不透水>1h不透水>1h不透水>1h不透水研究结果表表明，高粘粘高弹防水水粘结应力力吸收层完全能够满满足《城市桥梁桥桥面防水工工程技术规规程（CJJ139-2010）》中0.3MPa水压大于30min不透水的性性能要求，，具有优异的的防水性能能。高粘高弹防防水粘结应应力吸收层层研究采用组合结结构疲劳实实验进行应应力吸收能能力表征。。（0.6应力比，频频率10Hz）：试验方案初裂1cm2cm3cm终裂140001020019200256003760025590068900815001069001265003218000235000246500269200336000高粘高弹防防水粘结应应力吸收层层研究采用本铺装装方案的初初裂疲劳次次数是未设设置应力吸吸收层的方方案的50倍，是普通橡橡胶沥青应应力吸收层层的5倍，因此高粘高高弹应力吸吸收粘结层层能够有效效的防止反反射裂缝的的产生。基于MTS的应力吸收收试验结果果如下：卸载后混凝土断开开2cm加载前高粘高弹防防水粘结应应力吸收层层研究应力吸收层层粘结层施工时将高粘高高弹改性沥沥青迅速升升温至190-200℃，并将加热热至175-190℃的预拌碎石石装进沥青碎石同同步封层车车进行撒铺，，并采用轮轮胎压路机机进行碾压压，形成应应力吸收粘粘结层。沥沥青洒布量量为1.7-2.0kg/m2，碎石覆盖盖率为70-85%。高粘高弹防防水粘结应应力吸收层层碎石同步封封层车撒铺铺施工高粘高弹防防水粘结应应力吸收层层施工针对桥面噪噪音大的特特点，可采采用行车舒舒适性好的的SMA沥青混合料料作为面层层，一方面面符合了材材料梯度结结构设计原原理，大大大提高了桥桥面铺装层层的结构稳稳定性，同同时赋予了了面层的降躁、耐磨磨、抗滑功功能。为了提高铺铺装层材料料的耐疲劳劳性、水稳稳性，采用用自主研发发的高粘高高弹改性沥沥青制备高抗车辙、、水稳性能能良好、耐耐疲劳的SMA沥青混凝土土作为面层层。（5）抗滑、降降噪、耐磨磨沥青混凝凝土材料—高粘SMA指标SMA-13（普通）SMA-13（橡胶沥青）高粘高弹SMA-13浸水残留稳定度/%89.385.492.5冻融劈裂强度比/%87.680.891.1动稳定度/次/mm60℃62766200856870℃327033256956高粘高弹改改性沥青SMA性能研究2.7组合铺装结结构抗弯拉拉疲劳性能能钢板焊接剪力件件防水防锈层层高粘高弹SMA13高粘高弹防防水粘结应应力吸收层层绑扎钢筋网网轻质高韧性性混凝土研究剪力钉钉、钢筋网网尺寸对组组合铺装结结构疲劳性性能的影响响，优选最最佳结构参参数与EA、GA进行对比分分析。结构参数对对疲劳性能能的影响编号剪力钉间距3004005001＞1000万次＞1000万次825万次2＞1000万次＞1000万次743万次平均＞1000万次＞1000万次784万次不同剪力钉钉间距下抗抗弯拉疲劳劳寿命不同剪力钉钉间距（300、400mm、500mm），水泥混混凝土层（（50mm）下疲劳性性能测试。。①剪力钉间距距②剪力钉高高度和铺装装层厚度选取剪力钉钉间距400mm，剪力钉高高度占铺装装层厚度的的90~95%，剪力钉高高度45mm、75mm、95mm对应浇筑不不同的铺装装厚度5cm、8cm、10cm，对比不同同水泥混凝凝土层铺装装厚度对整整体组合铺铺装结构疲疲劳性能的的影响。剪力钉高度（mm）疲劳次数（万次）平均值（万次）45＞1000＞1000＞100075＞1000＞1000＞100095＞1000＞1000＞1000不同剪力钉钉高度下的的抗弯拉疲疲劳寿命③剪力钉钉直径选取剪力钉钉间距400mm，铺装厚度度50mm下，研究不不同剪力钉钉直径对组组合铺装结结构疲劳性性能的影响响。不同剪力钉钉直径下的的抗弯拉疲疲劳寿命剪力钉直径（mm）疲劳次数（万次）12＞100014＞100016＞1000④钢筋网网直径与网网格间距不同钢筋网网直径下的的抗弯拉疲疲劳寿命钢筋网直径（mm）网格间距（mm）疲劳次数（万次）5100×100704886810＞100012＞1000不同网格间间距下的抗抗弯拉疲劳劳寿命钢筋网直径（mm）网格间距（mm）疲劳次数（万次）1050×50＞1000100×100＞1000150×150851结构参数选选取如下：：钢板（14mm）、钢筋网网（直径Ф10、网孔为100mm×100mm）、剪力钉钉（间距400mm，高度45mm，直径Ф16mm）、研制轻轻质高强高高韧性水泥泥混凝土（（厚度50mm）、应力吸吸收功能层层、高粘SMA-13（厚度50mm）。针对对目前国内内疲劳性能能优异的桥面铺装材材料GA与EA沥青混凝土土进行对比比：不同铺装结结构疲劳试试验指标对对比指标本方案GAEA试验温度20℃20℃20℃应变水平700u700u700u加载频率10Hz10Hz10Hz寿命/万次大于1000大于1000大于10002003至今，该方方案已于全全国800余跨钢桥面铺装装工程中成成功应用。。例如：武汉外环C匝道桥（通车11年，未出现任何何损坏）、武汉金桥桥大道（跨径350m）、宜昌枝枝城长江大大桥（跨长江公铁铁两用桥）、深圳红红桂路大纵纵坡（纵坡接近7%，横坡接近近5%）、唐山205国道王盼庄庄互通立交交（重载、超载载现象严重重）。有效解解决了钢桥桥面铺装层层推移、拥拥包、开裂裂等病害。。工程应用武汉外环C匝道钢箱梁梁立交桥（通车11年）武汉外环C匝道桥（通车11年）武汉市金桥桥大道L32联桥面铺装装钢桥面工程程实例武汉市金桥桥大道（通车3年）高掺量聚合合物钢纤维增韧韧轻质混凝凝土高粘弹性应应力吸收层层材料金桥大道设设计方案灌注高粘高弹沥青

3~5mm

3~5mm

墩顶跨中

钢桥面工程程实例金桥大道（跨径350m）唐山205国道王盼庄庄互通立交交（通车2年）钢桥面工程程实例深圳市红桂桂路（通车4年）未见任何病病害纵坡接近7%，横坡接近5%汉蔡红庙主主线桥（通车7年）汉蔡侏儒互互通（通车7年）香港路立交交桥（通车9年）武汉市中环环线西环段段高架桥(通车8年)汉蔡高速公公路钢箱梁梁主线桥(通车7年)青郑高速公路立交桥(通车7年)枝城大桥公公路桥全长长1744.8m；主桥孔跨跨布置为4×160+5×128m钢桁架连续续梁桥。枝城长江大大桥钢桥面工程程实例广东佛山东东平大桥（主跨300米）通车六六年。东平大桥钢桥面工程程实例合江长江一一桥，跨度530m，目前世界界上同类型型桥梁跨度度最大的桥桥梁，被誉为“世世界第一跨跨”，通车车2年。钢桥面工程程实例钢桥面工程程实例剪力板方案案东莞东江大大桥(通车5年）采用防水粘结结应力吸收层层+高粘SMA铺装，在东莞莞东江大桥（（通车5年）、武汉二七七路长江大桥桥（3年）、武汉长江江二桥（11年）、月湖桥（（9年）、二环线武武昌雄楚立交交桥（5年）、二环线珞珞狮南路立交交桥（5年），使用至今均未未出现病害。钢混叠合梁桥桥面高粘高弹弹沥青的应用用工程实例二七路长江大大桥（通车3年）钢混叠合梁桥桥面高粘高弹弹沥青的应用用工程实例武汉长江二桥桥（通车11年）二环线（通车车5年）月湖桥（通车车5年）混凝土梁桥面面高粘高弹沥沥青的应用工工程实例鹦鹉洲长江大大桥主桥采用用三塔悬索桥桥方案，正桥桥长3420m，双向8车道。鹦鹉洲长江大大桥钢混叠合梁桥桥面高粘高弹弹沥青的应用用工程实例目前桥梁工程程中，在混凝土梁上浇筑铺装层层混凝土时，，一般采用剪力键加钢筋网组成的钢筋混混凝土结构形形式，但是，，从施工和使使用现状来看看，这种结构构形式存在着着很多问题。。三、水泥混混凝土桥面铺铺装剪力键+钢筋网结构1、混凝土主梁梁一般先期预预制或浇筑完完成，铺装层层混凝土和梁梁体混凝土收收缩变形不一一致，梁体限限制铺装层混混凝土的收缩缩，使铺装层层产生拉应力，易造成铺装装层面层开裂；梁体预制桥面裂纹多梁体预制精度度差2、施工精度差，造成梁体顶顶面凸凹不平平，从而引起起铺装层厚薄不一，在有些部位位铺装层混凝凝土厚度不到到2cm，导致铺装层层受力不协调，极易造成铺铺装层开裂；绑扎不到位钢筋脱落钢筋网下积水水3、施工现场焊焊接的钢筋网网片网格间距不等等，绑扎不到位，引起钢筋脱落，且钢筋网下垃圾和积水难以清理，严严重影响桥面面铺装质量；；施工车辆碾压压4、在铺装层施施工过程中，，由于车辆碾压以及人为踩踏，使钢筋网片片紧贴梁体的的顶面，钢筋网“沉底”，起不到提高高铺装层混凝凝土抗弯拉疲疲劳性能、限限制混凝土收收缩的作用。。钢筋网沉底5、钢筋网片下下的砂浆垫块强度较低，易易被压碎，造成铺装层层混凝土局部部强度降低，，在车辆载荷荷的反复作用用下，易形成成疲劳开裂；砂浆垫块被压压碎铺装层暴漏在在太阳直射和和风吹的环境境中因为钢筋网沉沉底，裂纹多多而返工6、桥面铺装层层面积大，通常都会受受到太阳直射和风风吹，混凝土浇筑筑后，如果养护不当，水分散散失很快，极极易造成混凝凝土干缩裂缝；解决上述问题题的通用方法法：钢筋网直径增增大：Φ6→Φ8→Φ10→Φ12→Φ16→双层钢筋网网片；混凝土强度等等级提高：C30→C40→C50。但铺装层仍然然存在开裂问题。基于以上分析析：钢筋网““沉底”，不不仅起不到提高铺装层混混凝土抗弯拉拉疲劳性能、、限制混凝土土收缩的作用用，还严重影响施工速度度，提出以下方方案：高韧性低收缩缩混凝土适宜形状及间间距的剪力键键适当的施工工工艺钢筋网普通混凝土钢筋网混凝土梁桥面铺装关键技术及解解决思路：1、制备高韧性低收缩缩混凝土2、采用合适形状及间间距的剪力键键，提高梁体和和铺装层抗弯弯拉性能及疲疲劳寿命3、采用适当的的施工工艺措施施，保证桥面铺铺装施工质量量开发具有减缩缩、增韧、高高效减水保塑塑的多功能复复合外加剂；；采用密实骨架架堆积理论，，设计混凝土土配合比，降降低水泥用量量，减少混凝凝土收缩；采用钢纤维和和聚丙烯腈纤纤维混掺，进进一步提高混混凝土的韧性性及抗裂性能能。水泥粉煤灰砂大石小石水外加剂/%聚丙烯腈纤维钢纤维340809212996981281.50.840经大量试验研研究，水泥混混凝土梁无筋筋铺装最佳配配合比及性能能如下：高韧性低收缩缩混凝土配比比及性能磨耗值kg/m3弯曲韧性指数I20抗渗等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）疲劳性能（万次）2.3821.6P2454.87.5＞20028d性能测试抗弯拉疲劳性性能试件制作：尺寸为150mm××150mm×550mm的组合结构试试件，钢筋网网直径Φ12，网格间距为为10cm×10cm；尺寸为1.4m×0.45m×0.18m（梁体厚度0.10m，铺装层厚度度0.08m）的组合结构构试件，在梁梁体混凝土中中加设钢筋网网，钢筋网直直径Φ12，网格间距10cm×10cm，马蹄型剪力力键（直径Φ10，长80mm），剪力键在在铺装层混凝凝土内埋深60mm。剪力键均按照照设计间距焊焊接在钢筋网网上。150mm××150mm×550mm1.4m×0.45m×0.18mMTS250KN疲劳试验机1.4m×0.45m×0.18m1.4m×0.45m×0.18m抗弯拉疲劳性性能100cm+钢筋网+普通砼40cm+钢筋网+普通砼40cm+低收缩高韧性混凝土20cm+低收缩高韧性混凝土应力比0.50.50.50.5控制应变100με100με100με100με监测出现开裂时次数422936403897602421750050应变片断裂时次数443216422366603864756892侧面出现有裂缝时次数5301005061002627829773200扩展到层交界处时次数593448583036654216798434裂缝宽度/mm0.30.30.40.3抗弯拉疲劳性性能1.4m×0.45m×0.18m组合结构试件件，抗弯拉疲疲劳实验结果果铺装层结构形式剪力键形状极限载荷/KN普通混凝土+钢筋网无剪力键54.3L型56.6马蹄型57.0高韧性低收缩混凝土（不加钢筋网）无剪力键58.5L型61.2马蹄型61.9150mm××150mm×550mm组合结构静载载实验铺装层结构形式剪力键形状疲劳寿命/次普通混凝土+钢筋网无剪力键519429L型522367马蹄型538699高韧性低收缩混凝土（不加钢筋网）无剪力键634784L型652952马蹄型693954150mm××150mm×550mm组合结构疲劳劳实验抗弯拉疲劳性性能专用外加剂梁体顶面润湿湿摊铺混凝土1、遂西高速公公路李家户大大桥该桥长126m，宽24.5m。原设计方案案采用普通混混凝土加钢筋筋网结构形式式，每天可浇浇筑100-200m。取消钢筋网，，采用高韧性性低收缩混凝凝土的铺装方案，，由于施工便便利，每天可可浇筑500m，施工速度加加快了近3倍，由此带来来的材料、人人工及机械等等施工成本降降低了20元/m2。工程应用塑料薄膜阻止止水分散失冬季覆盖土工工布桥墩横向中心心位置切缝翘起剪力键震动梁整平立即覆盖厚型型塑料薄膜工程应用2、连家湾大桥桥雅西高速公路路连家湾桥为为4孔13米的简支结构构，横坡为2%，纵坡为2.5%，主梁为带翼翼小箱梁，横横向全宽布置置10片，半幅布置置5片梁，下部结结构为直径130cm的桩基础，半半幅双柱结构构体系，最大大桩基长度为为20米，最大墩柱柱高度为7.2米，两岸桥台台为肋板式结结构，高度为为7.4米和6.0米。该桥与2010年9月10日完成无筋桥桥面铺装，14天后，拆除养养护薄膜，施施工车辆在混混凝土桥面上上行驶两个月月后，于2010年11月15日完成桥面沥沥青混凝土的的浇筑，在浇浇筑沥青混凝凝土前，每天天安排人现场场观测，没有有发现任何早早期裂缝，桥桥面铺装效果果良好。工程应用工程