钢格桥面

随着大跨径钢桥的建设，对钢桥面铺装材料的探索研究许多国家投入了大量的人力和物力。总结这近儿十年来钢桥面铺装建设的正反两方面的技术经验，目前最常用的钢桥面铺装层材料主要有以下四类：

钢格桥面高温拌合浇筑式沥青混凝土

相对于一般沥青混凝土高温拌合浇筑式沥青混凝土对板与钢板间的粘结性能以及对钢板的变形随从性要优越的多。并且由于高温拌合浇筑式沥青混凝土孔隙率接近零，因此其具备优良的防水、抗老化、抗裂性能，铺装也就没必要防水层，铺装施工工序简单。但是由于其高温稳定性较差，在高温天气时桥面易形成车辙。这种桥面铺装沥青混凝土以德国和日本代表用的较多。

浇注式沥青混凝土亦可称为注入式沥青混凝土。其主要特点是在高温状态下对其进行拌合，由于其流动性较大，施工中正是利用与其这个特点在进行桥面混合料摊铺时直接依靠摊铺机、整平机等简单的机械直接成型，不需要任何的碾压密实机械。成型后的混合料就能达到规定允许的密实度和平整度。最早研究浇筑式沥青混凝土的国家为德国，最开始浇筑式沥青混凝土是用于建筑物的防水设施。在此之后法国、英国等国也相继开始使用这种铺装材料，由于命名习惯的不同，这些国家将其命名为沥青马蹄脂。

浇注式沥青混凝土由于其施工工序简单，免去了很多施工工序，而且浇注式沥青混凝土具备良好的抗老化、抗疲劳、防水等性能，在钢桥面板发生变形时其能保持和钢板保持良好的变形随从性。浇注式沥青混凝土由于其材料的高流动性，其矿料间空隙被沥青玛蹄脂填充，空隙率几乎为零。因此浇注式沥青混凝土桥面铺装具备良好的密水性，可以有效防止桥面雨水及各种腐蚀性物质渗入桥面铺装内部。在国外被广泛应用于钢桥面铺装。如法国的诺曼底大桥以及日本的明石海峡大桥等。

钢格桥面改性沥青SMA

相对于普通沥青混凝土路面而言改性沥青SMA不仅具有较好的柔韧性、抗松散能力，而且其耐久性和防水性能都较好。因此这种桥面铺装具有抗裂能力强，抗永久变形和抗塑流性能强的特点，而且其表面结构粗糙、不易产生车辙，其抗滑性能也相对好得多。此外对改性沥青SMA的施工周期短，施工要求低，费用也不高。改性沥青SMA的主要缺点为进行桥面铺装施工时铺装层不能太薄，一般厚度要大于6cm，并且对于集料的要求高。改性沥青SMA在德国和日本等国的桥梁建设中得到比较广泛的运用。

SMA是由德国在20世纪60年代中期研究并开发的，一开始沥青SMA只是运用于路面铺装以及普通桥面铺装。普通沥青SMA是一种断级配铺装材料，一般由粗集料、矿粉和沥青组成。普通沥青SMA混凝土具有以下特征：

1. 良好的抗车辙性。在组成中普通沥青SMA混凝土的材料中，由于其粗集料含量很大，细集料相对较少。在车辆荷载的作用下，混合料之间相互作用以粗集料之间的相互嵌挤作用为多，而沥青仅仅填充了在粗集料之间的孔隙中。因此，在高温条件下沥青混合料的抗车辙变形能力非常好。

2. 良好的抗低温开裂性。由于在粗集料表面被沥青所裹覆，因此沥青混凝土拥有较好的柔韧性和粘接性，在低温条件下，铺装层具有良好的抗低温开裂性。

3. 良好的行车效果。由于沥青SMA的级配为断级配，其粗集料含量较高，路面表层集料孔隙率较大，构造深度一般在0.8~1mm之间，这使得沥青SMA表层粗糙度高，抗滑性能较好。并且在雨天行车时不会引起很大的表面溅水。

但是，一般公路上使用的SMA沥青材料不一定能符合钢桥面的技术要求。其主要原因是由于其材料特性路面SMA的表面孔隙较大，构造深度也较大。这样在与钢桥面板接触的底面，也势必形成较大的孔隙，而不一定能与钢板紧密结合，粘结得是否良好就没有充分的保证。为了能够将SMA运用到钢桥面铺装上，必须对普通的SMA作出改进。这样改性沥青也就随之诞生了。其主要的做法有以下几类：

1)适当减小SMA的最大粒径，保证充足的矿粉数量或者增加纤维以提高混合料的柔韧性；

2)适当调整级配，使得级配向密集配方向发展以降低构造深度使得铺装与桥面紧密结合并且采用改性沥青胶砂作联结层；

钢格桥面环氧沥青混凝土

与普通混凝土铺装相比环氧沥青混凝土不仅具有高温时抗永久变形和塑流能力强，而且其低温抗裂性能也很好。其优点还包括：强度高，抗疲劳性极好，并且抵抗化学物质（燃料、油和溶剂）侵蚀的能力也非常强。虽然环氧混凝土有上述许多优点，但是由于其的配制工艺比较复杂，在施工过程中对湿度和时间要求十分严格，施工难度非常大，并且相关材料费用也非常昂贵。这种铺装材料申请了多项专利，目前在我国只有部分桥梁使用了此种材料。环氧沥青混凝土主要在美国运用的较广。

环氧沥青是由环氧树脂、基质沥青与固化剂添加在一起并经复杂的化学改性之后所得的混合物产物。环氧沥青混合料是由美国在San Mateo-Hayward大桥上首次使用的，与普通混凝土铺装相比环氧沥青混凝土不仅具有高温时抗永久变形和塑流能力强，而且其低温抗裂性能也很好。此外其优点还包括：强度高，抗疲劳性极好，并且抵抗化学物质（燃料、油和溶剂）侵蚀的能力也非常强。因此环氧沥青铺装迅速的在美国、荷兰、澳大利亚和加拿大等国家得到应用。虽然环氧混凝土有上述许多优点，但是由于其的配制工艺比较复杂，在施工过程中对湿度和时间要求十分严格，施工难度非常大，并且相关材料费用也非常昂贵。这种铺装材料申请了多项专利，目前在我国只有部分桥梁使用了此种材料。环氧沥青混凝土主要在美国运用的较广。

钢格桥面热拌沥青混凝土或改性密级配沥青混凝土

热拌沥青混凝土出现的时间相对于其他的铺装材料较早，由于其性能的局限性，这种材料慢慢不适应大跨径钢桥面铺装的技术要求，在近几年很少将其运用于大跨径钢桥面铺装。

作为主梁的一部分，顶板和焊接于顶板上的纵向及横向加劲肋组成的钢桥面和主粱共同承担荷载作用。焊接与顶板上的有两种肋板，分别为平行于桥轴方向的纵向加劲肋称为纵肋和垂直于桥轴方向的横向加劲肋称为横肋。横肋和纵肋的结构形式也是不同的，对于大跨径钢桥为了提高其整体刚度和荷载横向分布，必须加大一部分横肋的断面尺寸，这种截面尺寸和刚度较大横肋称为横梁;在箱形截面钢梁中，横肋的形式常为横隔板，横隔板将长条形箱梁分割成为多个封闭的空间。

就公路钢桥采用的钢桥面板而言、在设置纵肋和横肋时一般将纵肋布置的较密而横肋分布的较疏，这样使得桥面板纵横方向的刚度不同，即在钢桥面板纵横方向上其受力特性不相同。这种结构形式最开始是由国外发明的，国外就根据其受力特性将其命名为正交异性板。

大跨径钢桥其钢桥面板的顶板多采用平钢板的形式，其他形式的顶板（如表面压成凹凸相间的正交波纹钢板）多用于小跨径桥梁。大跨径钢桥面板的顶板通常兼作主梁的上翼板和钢桥面板的上翼板其板厚由桥面板的应力和主梁的应力共同确定。顶板的厚度如果太小则会影响桥面钢板的刚度，桥面钢板的刚度如果太低则会造成桥面铺装过早破坏。一般设计时顶板厚度在12~14mm。考虑桥面通行重车时其厚度最好在14mm以上。2100433B

斜拉桥和悬索桥是现代大跨径桥梁的主要结构形式，特别是在跨越大江、大河、海湾等不易修筑桥墩的地方架设大跨径特大桥梁时，往往都选择这两种桥型。

大跨径钢梁斜拉桥、悬索桥的设计方法在国外已有比较长的历史。早期的桥梁其结构绝大部分采用析架式加劲梁和钢筋混凝土桥面的结构形式。如美国的金门大桥。1955年瑞典建成了主跨达182.6m的Stromsand桥，奠定了现代斜拉桥的基石。1966年英国Severn桥的加劲梁首次采用了扁平流线型钢箱梁，增强了桥梁抗风性能和抗扭刚度，同时直接利用钢箱梁的顶面板作为桥面，并在其上铺装沥青混合料作为桥面的铺装层。197。年丹麦Small Belt桥，第一次将箱内空气干燥装置用于钢箱梁，增强了桥面的抗腐性能。1973年土耳其的博斯普鲁斯一桥、1981年英国翰博尔桥、1988年土耳其的博斯普鲁斯二桥也采用了扁平流线型钢箱梁，其桥面铺装同样采用的是桥面系和沥青混合料薄层的组合。日本从20世纪70年代后期开始发展大跨径钢桥，主要采用析架式加劲梁的结构形式，但是其桥面铺装依然采用主梁、横梁、加劲肋等组成正交异性的结构体系。

桥面铺装层作为桥梁结构的附属部分，与桥梁建设和交通运输的发展是紧密结合在一起的。日前钢桥面铺装不同国家根据自身地区具体情况，在铺装方面选用的结构类型材料上大体形成了“三类铺装结构、四种铺装材料”的格局。

闭口截面加劲肋具有较大的抗扭刚度和抗弯刚度，对于大跨径桥梁的结构形式，这种截面类型相对优秀。因此，大部分的钢桥面板均采用闭口加劲肋的截面形式。不过，由于开口截面类型的加劲肋有着施工便利的优势，在钢桥面板应力较小的部位可以开口截面加劲肋。

桥面铺装结构的整体刚度和荷载横向分布，通过垂直于桥轴方向布置的横向加劲肋（简称横肋）来调节。对于箱梁，箱内的横肋一般成沿箱壁的闭合截面，这种形式的横肋一般称为横隔板。

相对于其他普通公路路面铺装，在使用环境上钢桥面比普通公路路面要苛刻的多。无论是从桥面板本身结构、桥梁对整个地区交通的影响还是从温度、雨水等因素考虑桥面铺装建设，选择其建设标准要根据上述条件对桥面铺装材料进行深入的研究和比选。钢桥面铺装材料除了要满足普通公路的性质（如良好的抗变形能力）外还应该具备应对钢桥面板结构以及其他的使用环境而必须具备的铺装性能，具体要求如下：

①钢桥面铺装应该具备较强的高温稳定性

由于正交异性钢桥面板自身的结构影响，在高温季节沥青铺装表面温度要远高于周边大气温度。钢桥面板与桥面铺装层之间的弹模存在明显的差距，并且随着温度的升高沥青混凝土的刚度与强度一般都会明显下降，此时在车辆荷载特别是重载车辆的反复作用下，沥青混凝土桥面铺装很容易因此产生推移、波浪、粘轮、泛油等病害。

因此必须对沥青混凝土的高温稳定性提出严格要求，特别是在高温季节钢桥面沥青铺装应该保证具有良好的稳定性，即较高的刚度和强度是沥青混凝土在高温季节必须具备的性能。

②钢桥面板在低温条件以及车辆荷载作用下是应该具备良好的抗裂性能

钢桥面铺装极端低温相对于普通公路铺装更低，因此钢桥面铺装在面对低温时应具备良好的耐低温性能。随着温度的不断降低，沥青混凝土劲度将不断增大，其抵抗变形能力也慢慢降低。由于钢桥面铺装上行车荷载的连续作用，沥青材料中部分应力由于来不及松弛，应力就慢慢累积在材料之中，一旦累积应力超过了材料抗裂强度时，桥面铺装就会开裂而导致钢桥面铺装发生破坏。一旦桥面铺装产生开裂破坏，雨水以及腐蚀性物质将沿着裂缝深入铺装层深处，由此会导致多种病害的发生。因此沥青混凝土必须满足良好的耐低温性。

当沥青混凝土材料处于高温时由于其高温变形能力强，在高温条件下沥青混凝土桥面铺装不会产生裂缝破坏，但是面对低温条件时沥青混凝土抵抗低温性能较差。一般铺装层上的裂缝多是在低温条件下其抗低温性能差而引起的。因此钢桥面沥青混凝土铺装应该在低温时具有较低的劲度和较大的抗变形能力，并且要求在行车荷载和其它因素的反复作用下，桥面铺装不会产生疲劳开裂。

③钢桥铺装应该具备足够的强度与刚度以及桥面铺装粘结层应该满足规定要求以适应铺装变形要求

钢桥由于一直处于微小变动状态，良好的桥面铺装刚度以及强度是桥面铺装应该具备的性能。足够的桥面铺装层厚度一般都能保证桥面铺装具备足够的刚度和强度。但是一方面钢桥面铺装应该保证有足够的铺装层厚度以确保桥面铺装具备足够的刚度；另一方面如果桥面铺装如果太厚了就会影响桥面铺装对钢桥面板的变形追从性。因此在保证桥面铺装具备足够刚度的同时不能使桥面铺装层过厚影响其与钢桥面钢板的变形追从性。

桥面铺装粘结层起着承上启下的作用，将沥青混凝上层与钢桥面板连接起来，使沥青混凝土与钢桥面板整体受力。因此粘结层质量的好坏直接影响桥面系整体受力状态。

不仅仅是桥面铺装与钢桥面铺装应该具备良好的粘结能力，桥面铺装各层之间的粘结力也应该有充分的保证。由于对桥面铺装的使用性能的要求，桥面铺装层一般都会分为几层（如防水层、粘结层），如何保证各层之间保证良好的整体受力性对保证桥面铺装能够正常使用的重要保证。

④桥面铺装应该具备良好的疲劳性、抗老化性能

在钢桥面行车反复荷载的作用下，沥青混凝土面层具备抵抗破坏的能力就是沥青混凝土的耐疲劳性。在钢桥面正常使用期间，沥青混凝土由于经受车轮荷载的反复作用，其内部应力应变不但大小一直处于反复交替变化状态，而且其受力方向也随时发生变化，这种反复的作用使得桥面结构强度逐渐下降。当桥面行车荷载作用重复超过一定次数后，由于应力得不到及时的释放而累积起来直至超过了结构的抵抗能力后，沥青混凝土面层就会出现裂纹，随着裂纹的发展就会产生疲劳断裂破坏。

桥面铺装沥青混凝土的抗老化性即是指在受到气候环境的影响下，沥青混凝土逐渐丧失粘接性以及韧性等各种性能。其主要原因是沥青是大分子有机物，在沥青混凝土施工过程中反复的对其加热以及在使用过程中受到大自然环境中的阳光、紫外线、水等一系列自然因素的作用，都会使得沥青发生变化，这样就会改变沥青性质使得沥青混凝土发生老化，并导致沥青混凝土桥面铺装层产生病害。

⑤桥面铺装应该具备良好的防水防渗性能

为抵抗水的侵蚀作用，沥青混凝土逐渐产生的掉粒、沥青膜剥落、坑槽、沥青粒料松散等病害而导致铺装层遭受破坏的能力。水分的存在不但降低了沥青本身的粘结力而且对也沥青路面中沥青与矿料间的粘聚力也有负面影响。总之水的存在会加速沥青铺装层剥落的现象，使得沥青面层发生破坏。

沥青面层应该具备良好的防渗能力，如果沥青面层防渗能力不足时，将不仅仅影响沥青混合料本身的稳定性使得沥青混合料产生病害而且还将对带基层的稳定性产生不良影响，特别是在多雨雪的地域，良好的抗渗能力是沥青混凝土面层应该具备的技术指标。

控制好沥青面层的抗渗能力取决于控制好沥青混凝土的孔隙率。沥青孔隙率越小其抗渗能力越好，反之孔隙率越大，其抗渗能力就越差。

⑥桥面铺装应该具备良好的抗滑能力以保证行车的安全性

随着现在科技的发展，车辆的行车速度也不断的提高。除了在正常的试验状态下沥青路面应该保持良好的抗滑性能，而且在行驶条件不利的情况下也能保证车辆在高速状态下仍然可以安全的在桥面行驶，桥面铺装的抗滑性就必须满足现代交通的需要。因此，沥青桥面铺装层在承受各种外界不利条件下仍应该保持良好的抗滑性。

桥面

桥面连续措施，桥面伸缩缝上不采用伸缩装置而用桥面铺装层来连接的替代措施。在跨缝的铺装层混凝土内设置专门的桥面连续钢筋,并在铺装层上表面开假缝以适应主梁的伸缩变形。多在跨度不大的钢筋混凝土和预应力混凝土公路桥上采用。