上海长江大桥钢桥面铺装维修方案建议45.docx
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上海长江大桥钢桥面铺装维修方案建议45
上海长江大桥钢桥面铺装维修方案建议
1项目概况
上海长江大桥是上海市区到崇明县越江通道南隧北桥的重要组成部分之一,连接长兴岛和崇明岛,全长16.5公里,其中越江桥梁长约10公里,预留2条轨道交通线。
其中,大桥主航道桥为主跨730m的双塔双索分离式钢箱梁斜拉桥,人字形桥塔,其跨径布置为(92+258+730+258+92)m,桥面宽度为51.5m。
全线按双向6车道设计,时速为每小时100公里。
上海长江大桥主跨钢箱梁桥面行车道铺装采用双层环氧沥青混凝土铺装结构,主桥中央分隔带采用密水性良好的砂粒式沥青混凝土,该桥2009年10月建成通车以来,交通量持续增长,主跨钢箱梁桥面铺装产生了裂缝、坑槽病害,且局部段落病害较为严重。
大桥管理部门几乎每年都要对显著病害进行了灌缝或局部更换铺装的维修。
但由于未从根本上解决病害问题,铺装病害依然存在,尤其是行车道的病害情况呈不断发展趋势,并由此带来了明显的行车安全和社会问题,频繁维修养护使得工程养护成本逐年增加。
鉴于上海长江大桥钢桥面铺装的现状,并考虑该项目的重要社会影响,我们基于对国内钢桥面铺装的充分分析研究,提出最为适合该项目的钢桥面铺装维修方案,希望能够彻底解决上海长江大桥钢桥面铺装的耐久性问题。
2国内钢桥面铺装应用概况
2.1钢桥面铺装材料
我国自20世纪90年代中期开始系统研究钢桥面铺装技术,逐渐形成了以改性沥青SMA、环氧(树脂)沥青混凝土、浇注式沥青混凝土为主要铺装材料的技术体系,三种铺装材料的主要性能如表1所示。
表1钢桥面铺装材料性能
材料类型
改性沥青SMA
环氧(树脂)沥青混凝土
浇注式沥青混凝土
代表材料
高弹SMA
美国环氧沥青EA
聚合物改性GA
空隙率(%)
3-4
小于3
小于1
60℃动稳定度(次/mm)
6000以上
无车辙
600左右
60℃贯入度(mm)
/
/
4以下
-10℃极限弯曲应变
4×10-3
3.6×10-3
3.8×10-3
疲劳(1000με、四点加载)
大于100万次
50万次左右
大于100万次
上述试验结果来自于各种文献和研究报告,试验数据具有一定的代表性。
根据各种材料的实验室结果,可以得到如下结论:
(1)以车辙试验来比较,环氧沥青混凝土性能优异,SMA性能适中,浇注式沥青混凝土几无可用,国内外对浇注式沥青混凝土的高温性能评价都采用贯入度试验指标,这正是技术人员对浇注式沥青混凝土的高温稳定性产生质疑、对环氧沥青混凝土产生信任的根源;
(2)三种材料的低温弯曲性能相当;
(3)以应变控制方式的疲劳数据比较,环氧沥青混凝土的抗疲劳开裂性能较差。
实际上,各种材料在钢桥面铺装中的应用效果与实验室数据有较大差距。
2.2钢桥面铺装体系典型结构
基于三种铺装材料,国内钢桥面铺装逐渐形成了以浇注式沥青混凝土铺装体系和环氧沥青混凝土铺装体系为主体的铺装结构方案,主要的铺装组合结构如下。
图1环氧沥青混凝土铺装典型结构
图2浇注式沥青混凝土铺装典型结构
图3双层SMA铺装典型结构
图4ERS铺装典型结构
2.3钢桥面铺装使用状况
从使用情况来看,钢桥面铺装破坏类型主要有车辙、推拥、层间滑移、脱层、裂缝、鼓包和坑洞等几中表现形式,我们曾经对国内大量钢桥面铺装使用状况做过调研,具体情况如表2-表5所示。
对钢桥面铺装调研结果分析总结如下:
(1)浇注式沥青混凝土铺装体系在大量钢桥上使用稳定性最好,并未表现出因车辙试验结果不好而引起的铺装车辙病害;
(2)环氧沥青混凝土铺装体系的整体使用效果欠佳,虽然从未发生车辙病害,但普遍存在较多纵向裂缝、网裂、坑槽病害;
(3)ERS方案实际为常温环氧沥青混凝土和SMA的组合,应用效果不够稳定,部分桥梁效果较好,而不少桥梁存在严重问题;
(4)双层SMA方案在超大跨径、重载交通条件下的应用效果不佳。
表2浇注式沥青混凝土铺装典型案例使用情况
序号
铺装结构
桥梁名称
桥梁结构
主跨
/m
面板厚
/mm
高、低
温/℃
年降雨
量/mm
交通状况
防水粘结层
通车时间
使用状况
1
单层MA
香港青马大桥
钢箱梁
1377
25
39/5
2214
轻交通
MMA
1998~至今
良好
2
江苏江阴长江大桥
钢箱梁
1385
12
39.4/-14.2
1071
重交通、超载
GS+RA
1999~2000
崩溃性破坏
3
MA+SMA
深圳湾大桥
钢箱梁
390
18
36.6/1.4
1927
中交通
MMA
2007~至今
良好
4
香港昂船洲大桥
钢箱梁
1018
18-24
39/5
2214
重交通
MMA
2009~至今
良好
5
双层GA
江苏江阴长江大桥
钢箱梁
1385
12
39.4/-14.2
1071
重交通、超载
MMA
2009~至今
良好
6
GA+SMA
山东胜利黄河大桥
钢箱梁
288
12
41.5/-23
555
中交通、超载
EA+GS+
沥青砂胶
2003~至今
大量纵缝
7
安庆长江大桥
钢箱梁
510
14
36.4/-11
1400
中交通、重载
GS
2004~至今
一条纵缝
8
天津子牙河大桥
钢箱梁
115
16
39.9/-18.3
800
重交通
环氧撒碎石处治两遍+GS
2004~至今
良好
9
重庆菜园坝大桥
钢箱拱梁
420
16
43.8/-1.7
1350
轻交通
MMA
2006~至今
良好
10
重庆石板坡
长江大桥
T型钢构
330
16
43.8/-1.7
1350
中交通
EA+GS+沥青砂胶
2006~至今
2处网裂
11
长沙三汊矶大桥
钢箱梁
328
14
43/-9
1450
轻交通
EA+GS+沥青砂胶
2006~至今
良好
12
汕头礐石大桥
钢箱梁
PC箱梁
518
12
38/-0.6
1699
重交通、重载
GS
2006~至今
车辙、层间滑移、推拥
13
江苏S342互通
钢箱梁
322
-
39/-12.5
1048
重交通
MMA
2006~至今
良好
续上表
序号
铺装结构
桥梁名称
桥梁结构
主跨
/m
面板厚
/mm
极端高、
低温/℃
年降雨
量/mm
交通状况
防水粘结层
通车时间
使用状况
14
GA+SMA
贵州北盘江大桥
钢箱梁
636
14
35.3/-6.2
1461
中交通
MMA
2008~至今
良好
15
江西贵溪大桥
钢箱梁
209
-
41/-15.1
1889
轻交通
MMA
2008~至今
良好
16
赣州飞龙岛大桥
钢箱梁
150
14
40/-7.2
1427
轻交通
MMA
2009~至今
良好
17
南昌洪都大桥
钢箱梁
365
-
38/-19
1680
轻交通
MMA
2009~至今
良好
18
南昌英雄大桥
钢箱梁
385
-
38/-19
1680
轻交通
MMA
2009~至今
良好
19
南京夹江大桥
钢箱梁
248
-
39.7/-9
1200
轻交通
MMA
2009~至今
良好
20
重庆朝天门
长江大桥
钢桁梁
552
14
43.8/-1.7
1350
中交通
MMA
2009~至今
良好
21
赣江公路大桥
钢箱梁
408
14
40/-7.2
1427
中交通
MMA
2010~至今
2处脱层、
裂缝
22
赣州章江大桥
钢箱梁
158
14
40/-7.2
1427
轻交通
MMA
2010~至今
良好
23
福建鼓山大桥
钢箱梁
PC箱梁
235
-
40/-1.3
1718
中交通
MMA
2010~至今
钢混段裂缝
24
上海闵浦二桥
钢桁梁
251
-
39.4/-10.1
1183
中交通
MMA
2010~至今
良好
表3环氧沥青混凝土铺装典型案例使用情况
序号
铺装
结构
桥梁名称
桥梁结构
主跨
/m
面板厚
/mm
高、低
温/℃
年降雨
量/mm
交通状况
防水粘结层
通车时间
使用状况
1
EA+EA
武汉白沙洲长江大桥
钢箱梁
618
12
42.2/-17.3
947
重交通、超载
双层环氧沥青
2009~至今
大量环状网裂
2
南京长江第二大桥
钢箱梁
628
14
43.0/-13.7
1106
中交通、重载
双层环氧沥青
2001~至今
少量裂缝,总体良好
3
润扬长江大桥
南汊桥
钢箱梁
1490
14
40.2/-10.1
1088
中交通、超载
双层环氧沥青
2005~至今
纵向裂缝、网裂、沉陷
4
北汊桥
钢箱梁
406
14
40.2/-10.1
1088
中交通、超载
双层环氧沥青
2005~至今
纵向裂缝、网裂、沉陷
5
南京长江第三大桥
钢箱梁
648
14~16
43/-13.7
1106
中交通
双层环氧沥青
2006~至今
纵向裂缝,
总体良好
6
舟山桃夭门大桥
钢箱梁
580
14
42.3/-3.6
1356
轻交通
双层环氧沥青
2003~至今
纵向裂缝、网裂、坑槽
7
广东佛山平胜大桥
钢箱梁
350
--
39.2/0.3
1700
轻交通
双层环氧沥青
2006~至今
纵向裂缝、网裂、坑槽
8
湛江海湾大桥
钢箱梁
480
--
38.1/2.8
1679
轻交通
双层环氧沥青
2006~至今
少量环状网裂,鼓包
9
武汉阳逻大桥
钢箱梁
1280
14
36.0/-3.9
947
中交通
双层环氧沥青
2007~至今
中间车道大量修补
10
杭州湾跨海大桥
钢箱梁
318
8
40.8/-12.7
1500
中交通
双层环氧沥青
2008~至今
良好
11
苏通大桥
钢箱梁
1088
10
27.0/3.0
1100
重交通
双层环氧沥青
2008~至今
总体良好
12
舟山西堠门大桥
钢箱梁
1650
--
42.3/-3.6
1356
轻交通
双层环氧沥青
2008~至今
良好
13
上海长江大桥
钢箱梁
730
16
39.4/-10.1
1149
轻交通
双层环氧沥青
2009~至今
纵向裂缝、网裂
14
武汉天兴洲大桥
钢箱梁
504
--
36/-3.9
947
中交通
双层环氧沥青
2009~至今
不规则裂缝
表4双层SMA沥青混凝土铺装典型案例使用情况
序号
铺装结构
桥梁名称
桥梁结构
主跨
/m
面板厚
/mm
高、低
温/℃
年降雨
量/mm
交通状况
防水粘结层层
通车时间
使用状况
1
SMA+SMA
厦门海沧大桥
99年新建
钢箱梁PC箱梁混合
648
12
40.0/2.0
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