钢桥桥面铺装破坏类型及受力变形特点[详细]

1、钢桥桥面铺装破坏类型及受力变形特点,主要内容,8.1钢桥【steel bridge】 8.2正交异性板桥面铺装 8.3钢桥面铺装常用材料 8.4钢桥面铺装破坏类型 8.5铺装结构受力和变形特点,8.1钢桥【steel bridge】,8.1.1定义 钢桥是用钢材作为主要建造材料的桥梁。具有强度高，刚度大的特点，相对于混凝土桥可减小梁高和自重。,南京长江大桥是长江上第一座由中国自行设计和建造的双层式铁路、公路两用桥梁。 上层公路桥长4589米，车行道宽15米，可容4辆大型汽车并行，两侧还各有2米多宽的人行道；下层铁路桥长6772米，宽14米，铺有双轨，两列火车可同时对开。,芜湖长江大桥，其桥型为

2、公、铁两用钢桁梁斜拉桥，铁路为I级，双线；公路为4车道，车行道宽18米，两侧人行道各宽1.5米。公路在上层，铁路在下层。 铁路桥长10616米，公路桥长6078米，其中跨江桥长2193.7米。,8.1.2钢桥的主要特点,优点： 1、跨越能力大 2、最合适工业化制造，便于运输 3、韧性、延展性好，可提高抗震性能 4、易于修复和更换 5、利于环保,缺点： 1、易于腐蚀 2、铁路钢桥行车时噪声与震动均比较大,雪梨港大桥正遭到铁锈腐蚀,钢桥桥面主要结构主要有：桥面梁格、桥面板、桥面铺装、排水防水系统、人行道、护轮带、栏杆、照明灯具、伸缩缝等。,8.1.3桥面结构的分类,1、按桥面系承受的荷载和功能不同

3、进行分类： 公路桥面 铁路桥面 2、按承重结构主要材料进行分类： 钢桥面 混凝土桥面 木桥面 3、按桥面系的受力性能进行分类： 结合桥面（桥面板同时参与桥面系梁格或者主 梁共同工作的桥面） 非结合桥面,8.2正交异性板桥面铺装,8.2.1正交异性板桥面铺装 加劲梁、横肋、纵肋在垂直方向互相交织，形成网格状承重结构，与上部的钢板共同称为正交异性钢桥板面。,由于正交异性钢桥面板具有构件质量轻、运输与架设方便。施工周期短、造价低、结构性能优良等特点，已建成或正在建成的大跨径桥梁桥面板大多数采用正交异性钢桥面板。 它与沥青混合料铺装层组成完整体系作为桥面系。,8.2.2铺装层,从对钢桥面进行有效保护，

4、提高桥梁使用寿命、行车舒适性与安全性，以及减少震动与噪声和提高经济效益与社会效益等方面考虑，要求在钢桥面板上施加一层多功能的保护层结构，这就是铺装层。,常用的铺装层大致可分为两类：水泥混凝土铺装和沥青混凝土铺装 水泥混凝土铺装的造价低，耐磨性能好，适合重载交通，但养护期长，日后修补比较麻烦。 沥青混凝土铺装具有重量轻、变形协调性好、与桥面板黏着性能优越、易于维修以及行车舒适等优点，维修养护方便，通车速度快，但易老化和变形。,8.2.3正交异性板桥面铺装的特点,1、钢桥面沥青混合料铺装直接铺筑在正交异 性钢桥面板上。 2、温度变化明显，影响铺装层变形。 3、大跨径钢桥还要受到强风、台风及其他各因

5、素对其产生的震动作用。 4、受力模式不同。 5、钢桥的最大弱点之一就是遇水生锈。,8.2.4钢桥面铺装【bridge deck pavement 】,是直接铺设在钢桥面板上，保护钢板并提供满足汽车行驶要求的路表面功能，与钢桥面结构共同承重，厚度约为35100mm的单层或双层的承重构造物。 它一般由防锈层、防水黏结层、沥青混凝土铺装层等构成。,8.2.5钢桥面沥青混合料铺装类型的选用,1、较高的铺装层强度及合理的厚度 2、优良的层间黏结性能 3、优良的高温稳定性、低温抗裂性 4、较好的耐久性，即较好的抗老化性、水稳定性和抗疲劳特性 5、优良的适应钢桥面板非周期性变形，即变形稳定性 6、优良的平整

6、性、抗滑性及耐磨性 7、良好的防水防渗透性能 8、可靠的施工工艺与质量控制,8.3钢桥面铺装常用材料,常用的铺装层材料主要有以下四类： 1、热拌沥青混凝土或改性密级配沥青混凝土 2、高温拌合浇注式沥青混凝土（德、日） 3、改性沥青SMA (Stone Mastic Asphalt) 4、环氧沥青混凝土(Epoxy Asphalt),8.3.1浇注式沥青混凝土,优点：空隙率接近零，具有优良的防水、抗老化性能，无需防水层，抗裂性能强，对钢板的追从性、与钢板间的黏结性能好于一般沥青混凝土。 缺点：高温稳定性差，易形成车辙。 以德国和日本应用为代表,8.3.2改性沥青SMA (Stone Mastic

7、 Asphalt),优点：较好的柔韧性、抗松散能力、抗裂能力强，具有良好的耐久性和防水性能，抗塑流和抗永久变形的能力强，不易产生车辙，具有粗糙的表面结构，防滑性能好，施工要求低，施工期短，费用较低。 缺点：铺装层较厚（大于60mm），对集料要求高，在我国工程实践中保质期限较短。 德国和日本等国多采用。我国的虎门大桥、厦门海沧大桥、武汉白沙洲大桥等均采用SMA为铺装材料。,虎门大桥,厦门海沧大桥,8.3.3环氧沥青混合料(Epoxy Asphalt),优点：强度高，高温时抗塑流和抗永久变形的能力很强，低温抗裂性能很好，具有极好的抗疲劳性能，具有很好的抵抗化学物质侵袭的能力，包括溶剂、燃料和油。

8、缺点：环氧沥青混凝土配制工艺比较复杂，施工中对时间和温度要求十分严格，施工难度大，材料费用也高，相关技术资料在国外多属专利产品。 多应用于美国和中国。到目前为止，我国已有包括南京长江第二大桥、润扬大桥、南京长江第三大桥等7座超大跨度桥梁采用此材料。,南京长江第二大桥,8.4钢桥面铺装破坏类型,8.4.1破坏类型 1、纵横向裂纹破坏 产生原因： （1）汽车荷载过重引起铺装层表面拉应变力过大 （2）桥面系结构刚度不足，引起铺装层表面拉应变过大 （3）铺装材料耐疲劳性能不足 （4）铺装整体抗拉强度不足，在产生推移时形成斜向开裂。,2、车辙破坏 产生原因： （1）铺装热稳定性不足，在汽车反复荷载作用下

9、，混合料蠕变，形成永久变形积累。 （2）地区温度过高、常年高温季节过长及封闭式箱梁内部温度较高等引起铺装温度过高 （3）汽车轴载过重（超载）。,4、坑槽破坏,坑槽破坏一般与材料自身性能以及对其他病害没有及时维护有关。,3、脱层及推移破坏,脱层和推移破坏的出现主要和黏结层强度以及铺装层材料的高温稳定性有关。如果黏结层强度较低，则容易脱层；如果铺装层材料的高温稳定性较差，则在水平力的作用下容易失稳，从而形成推移和拥包病害。,5、其它破坏形式,伸缩缝与铺装结合部位在长期行车荷载作用下形成段差 行车磨耗作用及使用材料抗磨光功能不足而引起铺装抗滑性能不足 沥青混凝土铺装施工中产生的气泡（鼓包）等破坏 在

10、加劲肋之上出现平行裂缝和铺装层位移 铺装表面松散、泛油、形成光面的轮迹带或轮印等,8.5铺装结构受力和变形特点,正交异性钢桥面铺装不同于一般公路沥青混凝土路面，它直接铺设在正交异性钢桥面板上，由于正交异性钢桥面板柔度大，以及在行车荷载与温度变化、风载、地震等自然因素共同影响下，特别是它还受到桥梁结构变形的影响，其受力和变形远比公路路面或机场道面复杂，尤其在重型车辆荷载作用下，钢桥面板局部变形更大、更复杂，各纵向加劲肋。纵隔板、横肋与桥面板焊接处出现明显的应力集中，这导致铺装层受力更复杂，更不利。,8.5.1结构受力和变形特点,1、桥面铺装处于变形大而复杂的钢板之上，正交异性钢桥面板本身的变形、

11、位移、振动等都直接影响铺装层的工作状态。 2、钢桥结构的每日和季节性温度变化严重影响铺装层的变形，钢桥面板的导热系数要远大于其他土工材料。 3、大跨径钢桥一般都建在大江、大河或横跨海峡之上，强风、台风频繁，各种因素对其产生的震动作用，在一般沥青混凝土路面上是遭遇不到的。 4、受力模式不同 5、纵隔板上方铺装层表面易形成更明显的应力集中 6、铺装层与隔板的黏结性能极为重要，一旦黏结性能丧失，就预示钢桥面铺装已发生或即将发生破坏。,8.5.2国内外常用的钢桥面铺装层结构形式,英国 铺装层总厚度一般为4cm，分为五个层次。,美国 美国钢桥面铺装结构比较简单，2层结构，常用结构厚度为5cm.,法国 法国钢桥面铺装层采用4层结构，共5cm厚。,德国