钢桥面铺装技术文献综述

14
5.0
武汉阳逻大桥
武汉
2007 钢箱梁/正交异性
14
ห้องสมุดไป่ตู้5.0
西堠门大桥
舟山
2008 钢箱梁/正交异性
14
5.0
坝陵河大桥
贵州
2009 钢桁架/正交异性
14
5.0
珠江黄埔大桥
广州
2009 钢箱梁/正交异性
14
5.0
鱼嘴大桥
重庆
2009 钢箱梁/正交异性
14
5.0
鄂东大桥
黄石
2010 钢箱梁/正交异性
2002 年通车的南京长江二桥是最早应用美国双层环氧沥青铺装的跨江大桥， 随着南京二桥环氧沥青铺装的成功应用，21 世纪前 10 年，大部分跨江大桥均采 用了美国环氧沥青铺装结构，而美国环氧沥青铺装也随着大范围的应用取得了长 足的进步，截至 2016 年，美国环氧沥青铺装已改进至第 9 代产品。国产环氧沥 青铺装起步较晚，主要是参照美国环氧沥青铺装进行了一系列的本地化改进，价 格优势比较明显，但是在材料稳定性和应用范围存在欠缺之处。日本环氧沥青铺 装结构相比与美国环氧沥青铺装来说，提高了集料加热温度和混合料温度，延长 了施工允许时间，缩短了养生时间，但是价格也有不小的增加。国内日本环氧沥 青铺装的应用较其他铺装结构要少，泰州大桥铺装上层采用日本环氧，2012 年 通车至今，上层使用情况依旧良好。南京二桥北往南方向重车道采用双层日本环 氧沥青铺装进行维修。
14
5.0
荆岳大桥
荆州
2010 钢箱梁/正交异性 14/16
5.0
崇启大桥
启东
2011 钢箱梁/正交异性
16
5.0
我院在环氧沥青铺装方面的研究比较全面，在科研、检测、养护等各方面均
有相应的研究工作，并制定了双组份环氧的地方标准和大跨径钢桥环氧铺装的养
护指南。在近几年，我院针对崇启大桥、斜港大桥、南京长江三桥等桥梁钢桥面
（3）铺装上层选用易于养护的高性能材料，大部分铺装上层采用 SMA，也 有部分采用其他类型混合料；
（4）提高铺装层与钢板的协同变形能力，保证铺装层与钢板之间形成一个 整体来承受荷载，也能保证铺装层的荷载能够完全传递至钢板。 2.1 环氧沥青钢桥面铺装
目前用于我国钢桥面铺装的环氧沥青铺装结构主要有美国环氧沥青铺装、日 本环氧沥青铺装和国产环氧沥青铺装三种。
40 mm单层 MA 38mm单层MA
山东胜利黄河大桥
双钢箱梁
2003
GA+SMA
铺装进行了相应的研究工作，但相比于竞争对手来说，所做的研究工作相对较少。 《崇启大桥多孔大跨径连续钢箱梁桥面铺装体系研究》（已鉴定，国际先
进） 《双组份环氧沥青钢桥面铺装施工技术规范》地方标准编制 泰州大桥钢桥面铺装施工监理项目（日本环氧沥青铺装） 常州西绕城、南京南站、润扬大桥环氧沥青钢桥面铺装技术服务 鱼嘴大桥环氧沥青钢桥面铺装施工监理 润扬大桥钢桥面铺装科研试验段施工管理 润扬大桥、阳逻大桥、南京三桥环氧沥青钢桥面铺装养护技术咨询
1999 年通车的江阴长江大桥采用英国人设计的单层 MA 铺装，防水粘结层 引用了日本常规的沥青材料，通车一年后即出现了严重的高温稳定性病害，在反 复修补和应用中，2003 年江阴大桥原桥面铺装已基本全部替换。2002 年引入的 GA 浇注式铺装方案经过国内研究部门的深入研究后利用复合改性技术，提高混 合料的综合性能，并相继在一批跨江大桥上得到了推广应用，其中有代表性的有 东营胜利黄河大桥、安庆大桥、重庆菜园坝大桥等。
早期我国对钢桥面铺装的认识还处于初步摸索时期，对钢桥面铺装的温度、 力学特性、使用环境、荷载、施工工艺等方面的认识还不够，主要参考路面和桥 面相关研究内容。钢桥面铺装使用不久就出现严重的早期破坏现象，出现了车辙 及推移病害。此后，参照德国和日本有关钢桥面铺装材料和混合料技术规范，结 合我国气候和交通荷载特点，较大程度地提高了国内桥面铺装材料性能和部分技 术指标，对 SMA 结构在钢桥面铺装中应用的关键技术及施工成套技术进行了探 讨和完善，提高改性沥青性能及 SMA 混合料的热稳定性能，取消反应性树脂防 水层，采用改性沥青防水粘结层。并在重庆鹅公岩长江大桥、宜昌公路长江大桥、 武汉白沙洲长江大桥、武汉军山长江大桥、上海卢浦大桥等钢桥面铺装工程中应 用。
与砼桥相比，钢桥拥有诸多优点：自重轻，节约基础投资；制造与基础同步， 工期短；耐候钢解决了防锈养护问题，材质无老化，寿命长；废旧钢材是绿色资 源(回炉低碳)，无建筑垃圾等。在国家大力推进供给改革，大力推进绿色环保、 节能减排，全行业大力推行全寿命理念的大背景下，公路行业与钢铁行业联手， 加快钢结构桥梁在公路的推广应用，意义重大。
值得注意的是，自 2002 年南京长江二桥成功通车以来，至 2010 年，我国新
建桥梁钢桥面铺装中美国环氧沥青铺装所占比例超过 60%，而 2010 年后，我国
新建桥梁钢桥面铺装中美国环氧沥青铺装所占比例大幅下降，已不足 30%。
表 2.1-1 部分采用美国环氧沥青铺装的桥梁
桥名
地点
主梁及桥面板类 桥面钢厚 铺装厚
浇注式沥青铺装结构，采用聚合物改性沥青进行浇注式沥青混合料施工，并根据
国内铺装使用情况，采用了 GA+SMA 的铺装结构形式，成功应用于安庆长江大
桥、黄河胜利大桥、重庆朝天门大桥等。2008 年南京四桥引入了以日本技术为
主的 GA 浇注式沥青铺装结构，采用直馏沥青+TLA 混合料后沥青进行浇注式沥
青混合料施工，同时期建设的泰州大桥也采用了该种 GA 浇注式沥青，均获得了
一、政策与趋势
当前，我国钢产量出现结构性过剩，作为钢产量第一的大国，2015 年，全 国钢铁产能 12 亿吨，实际年产量在 8 亿吨。“十二五”期间，我国钢结构用钢量 占钢产量的比例为 5%~6%。
据统计，截止 2014 年底，全国钢结构桥梁和钢-混组合结构桥梁分别只有 584 座和 1293 座，数量占比分别仅为 0.08%和 0.17%，其钢材消耗分别仅占桥梁建 设用钢量的 1.17%和 1.55%。而在国外，日本 13 万座桥梁中，钢桥约占 41%； 美国 60 万座桥梁中，钢桥占 35%；法国钢桥和钢-混组合桥梁占比达到 85%。以 2014 年数据测算，公路桥梁钢桥占比约为 1%，若提高到 10%，则可增加用钢量 约 353 万吨/年；铁路钢桥目前占比为 0.7%，若提高到 10%，则可增加用钢量约 483 万吨/年。扣除减重（按 3%计），两类钢桥每年合计可以增加 810 万吨用钢 量。这对于缓解钢材产能过剩压力，以及未来废砼桥每年 10 吨/米建筑垃圾的环 保压力将起到很大的积极作用。
第三阶段：深入研究和发展阶段。2010 年前后，随着我国钢铁产量的提升， 钢桥建设得到了全面的推进，在吸收前 10 年经验教训的基础上，我国钢桥面铺 装步入了深入研究和百花齐放的阶段。美国双层环氧沥青铺装、浇注式沥青铺装 和 ERS 组合式沥青铺装均在不同的跨江桥梁上得到了应用。此外还有国产环氧 沥青方案、日本环氧沥青方案等一些新材料、新工艺也在进行研究推广。如 2010 年通车的鄂东大桥和荆岳大桥，2011 年通车的崇启大桥，均采用美国双层环氧 沥青铺装结构；2012 年通车的南京长江四桥，2013 年通车的马鞍山长江大桥， 均采用浇注式沥青铺装方案；2012 年通车的泰州大桥，采用下层浇注式沥青+上 层日本环氧沥青的铺装结构；2013 年通车的嘉绍大桥采用 ERS 组合式铺装结构。
二、发展基础
钢桥面铺装是一个世界性的难题，世界各国均对钢桥面铺装投入了较大的精 力，经历了长时间的研究，依据本国的具体气候条件、交通荷载条件以及桥梁的 类型，因地制宜，提出了适合本国国情的钢桥面铺装技术。比如英国提出厚 38mm 的 Mastic 铺装；德国的浇注式铺装技术；日本厚 75～85mm 的浇注式＋改性沥 青密级配铺装技术；美国厚 50～55mm 的双层环氧沥青技术。但是我们应该认识 到，任何一种技术都是具有一定的适用性。
2.2 浇注式沥青钢桥面铺装
我国浇注式沥青铺装应用始于 1997 年江阴长江大桥和香港青马大桥，采用
英国单层 MA 浇注式沥青铺装结构。在江阴大桥通车后不久，铺装表面即产生
纵向裂缝和车辙病害。江阴大桥铺装早期病害除了高温重载的影响外，我国早期
对钢桥面铺装的认识不深也是一个原因。2002 年引入了以德国技术为主的 GA
成功的应用。2009 年世界级工程港珠澳大桥在英国单层 MA 浇注式沥青铺装的
基础上，根据我国钢桥面铺装研究经验与使用特点，研究采用了 GMA 浇注式沥
青铺装结构，即采用 GA 的生产工艺来进行 MA 的生产，并于 2017 年成功应用
于港珠澳大桥。
随着材料性能的发展，浇注式沥青混合料的高温性能也得到了明显提升，由
装相继由东南大学桥面铺装课题组负责研究和设计，也都获得了成功。2005 年 以后，国内的钢桥建设步入顶峰，一大批世界级的跨江、跨海桥梁建成投入使用， 国内钢桥面铺装的研究也获得较大的突破，取得了一系列的研究成果。美国环氧 沥青技术在众多世界级桥梁上得到应用，其中最有代表性的当数苏通大桥（2007 年 10 月）（世界第一斜拉桥），西堠门大桥（2008 年 10 月）（世界第二悬索桥）， 杭州湾大桥航道桥（2007 年 10 月）（世界第一长桥）。
建成年份
型
度(mm) 度(cm)
南京长江二桥
南京
2000 钢箱梁/正交异性
14
5.0
润扬长江公路大桥
镇江
2004 钢箱梁/正交异性
14
5.5
南京长江第三大桥
南京
2005 钢箱梁/正交异性 14～16
5.0
苏通长江公路大桥
南通
2007 钢箱梁/正交异性
14
5.5
杭州湾跨海大桥
宁波
2007 钢箱梁/正交异性
国内钢桥面铺装经过近 20 年的研究和大量的工程实践，钢桥面铺装的技术
力量和科研水平得到逐步提高，逐渐形成了适合于中国国情的、具有中国特色的 钢桥面铺装技术。总的看来，我国的钢桥面铺装研究始于虎门大桥，到目前为止 可以分为三个阶段：
第一阶段：起步摸索阶段，虎门大桥以前，伴随着国内钢桥建设的开始，整 个研究处于起步阶段，对钢桥面铺装的认识不足，通常采用路面用沥青混合料进 行铺筑，桥面铺装的早期损坏较为严重。其中有代表性的有西陵长江大桥（1996 年 8 月）、虎门大桥（1997 年 5 月）。
目前国内钢桥面铺装方案已基本趋于成熟，各大主流铺装方案均已形成具有 中国特色的铺装结构形式。总体上来说，国内钢桥面铺装总体思路主要有以下几 点。
（1）提高界面粘结性能，包括铺装层与钢板之间的粘结性能和铺装层之间 的粘结性能，保证铺装层能够形成完整的整体；
（2）强化铺装下层的功能性，比如浇注式沥青铺装中下层浇注式属于铺装 防水体系的一部分，组合式钢桥面铺装中下层 RA 属于刚性过度和隔热层；
组合式（ERS）钢桥面铺装技术在分析国内早期 SMA 钢桥面铺装发生的主 要病害原因的基础上，充分发挥当前国产材料优点，扬长补短，有针对性的解决 方案。组合式钢桥面铺装方案是我国完全具有自主知识产权的铺装结构形式，组 合式钢桥面铺装主要由 EBCL 层＋RA 层＋SMA 层三层组成，总厚度为 6.0～ 7.5cm，组合式钢桥面铺装代表了一种新的钢桥面铺装研究思路。
于浇注式沥青铺装具有良好的防水性能、低温弯曲性能和疲劳性能，同时浇注式
沥青铺装的施工和养护相比环氧沥青铺装来说要更便利，因此，近 5 年内浇注式
沥青铺装的应用要远远多于环氧沥青铺装。
表 2.2-1 部分采用浇注式沥青铺装的桥梁
名称
主梁类型 通车年份
铺装材料
香港青马大桥 江阴长江大桥
钢桁架梁 钢箱梁
1997 1999
第二阶段：技术引进阶段。随着国内钢桥建设的进一步展开，钢桥面铺装步 入一个多种铺装方案研究同时展开的阶段。该阶段以技术引进为主，当时的交通 部确立了以海沧大桥双层 SMA 铺装技术、江阴大桥 Mastic 方案、南京二桥美国 环氧沥青方案为载体的三种铺装结构的引进工作。
2000 年东南大学桥面铺装课题组和南京长江第二大桥建设指挥部合作，首 次在南京长江第二大桥成功实施了环氧沥青混凝土钢桥面铺装，南京二桥桥面铺 装已经成功运行了六年，打破了国外专家“中国没有能力实施环氧沥青混凝土钢 桥面铺装”的断言，结束了我国钢桥面铺装通车后不久就发生大面积破损的尴尬 局面。此后，润扬长江公路大桥、南京长江第三大桥等多座大跨径桥梁钢桥面铺