国外正交异性钢桥面铺装综述

国外正交异性钢桥面铺装综述

要：由于钢桥面铺装承受了交通荷载和自然环境的复杂影响，使用条件严酷，因此，成为各国工程技术人员研究解决的难题。在日本、欧洲、美国等经济发达地区，桥面铺装技术问题解决得较好，基本形成了本国的铺装体系和典型结构设计方法（经验法）。文章对具有代表性国家的情况进行了对照参考，为国内相关研究提供借鉴。

关键词：钢桥面铺装；国外发展；对照参考

1 异性钢桥的介绍

在某种意义上，正交异性钢桥是20世纪30年代的battledeck板的发展。它包括钢桥面钢板焊接到纵向（通常工字钢）的纵梁，并由横梁支撑。在该系统中，桥面板既没有加强横梁强度，也没有形成其上翼缘，也没有形成主纵梁的强度，它仅仅是将轮载横向传递给纵梁。加劲肋、横肋、纵肋在垂直方向相互交织形成组合体而发挥作用，形成一种效率很高的网格状承重结构，并且由于其相对较低的自重，并且可以大量采取预制并满足大量的需求量，已建成或正在建设的大跨径桥梁面板多数采用正交异性钢桥面板。

2 桥面铺装

2.1 介绍

沥青用于钢桥面铺装主要有三个目的：（1）给予行车路面良好的防滑性；（2）通过改变其厚度对钢板的不平整予以改善得到平整的行车舒适性；（3）通过防水层来保护钢桥面板。

考虑到满足这些功能，通常不可能只由一种材料以满足其要求，需被划

分为几个层面铺筑于钢桥面板上，一般铺装包括粘结层、粘附层、隔离层和磨耗层。

（1）粘结层：以保证钢板和隔离层之间有足够的粘附力；（2）隔离层：防止底层钢板的腐蚀，并使钢板与磨耗层之间柔性过渡；（3）粘附层：保证隔离层和沥青磨耗层之间足够强的附着力；（4）磨耗层：承受并传递交通荷载到底层结构，并且提供必要的防滑性。

2.2 材料要求

由于要将不同功能层之间进行明显区分是不可能的，要满足有些要求不光只顾及一个层面。

对于正交异性钢桥面板材料的总体要求：（1）要求在高温下，沥青铺装层必须满足刚度要求，足够的抗车辙能力；（2）在低温下的材料应该是塑料或应具有高拉伸强度，以防止疲劳开裂，要求它不能开裂并且不应与钢板的粘结发生松动；（3）不同层间要保持良好的粘结力；（4）良好的抗滑性。

2.2.1 粘结层

（1）能够提供可靠的防腐性；（2）保证上覆层与钢板之间有足够强的附着力，所以它需要抵抗剪切应力，并能够在宽的温度范围保持其性能；（3）具有良好的密实性、憎水性，能够防止水气的渗入，这些功能可以由一个或多个结构层次来实现。

据国外学者Kohler和Deters（1974），粘结层需要具备低粘度以符合上述要求。

2.2.2 隔离层

为防止底层钢板的腐蚀，并使钢板与磨耗层之间柔性过渡，因此要求：（1）抗油、水和矿物质的侵蚀。（2）不易受气候条件的影响。（3）耐疲劳性。

主要有两种常用类型：（1）浇注式沥青混凝土覆于密集的胶泥层之上作为保护层，这种形式在德国的普遍使用。该层的厚度一般在8-10毫米，有时也加入橡胶。（2）沙砾掺和于胶泥涂层。这种类型具有高弹性，良好的防水性，良好的粘结性以及有足够的稳定性以快速传递交通荷载的特点。

2.2.3 粘附层

保证隔离层和沥青磨耗层之间足够强的附着力，此外要求：（1）可靠性；（2）施工方便；（3）耐久性。

国外学者Hofstra（1979），Kraft（1979）and Kohler（1974）提出主要有三种基本类型的粘附层。（1）沥青（热液沥青）；（2）沥青乳液（冷液沥青）；（3）人造树脂。

2.2.4 磨耗层

本层最适用的材料是碾压式沥青混凝土和浇注式沥青混凝土，在一些国家偏好于采用沥青马蹄脂，然而，浇筑式沥青通常可以通过增加湖沥青含量提高稳定性。此外浇沥式沥青比碾压式沥青铺筑要求更高；另一方面，浇筑式沥青与底层的粘结性比碾压式沥青要高。因此，出现裂纹比碾压式沥青越快。

3 在一些国家的mastic asphalt（沥青马蹄脂混合料）的技术规范要求3.1 德国技术规范

在德国沥青马蹄脂混合料仍用于公路和高速公路。混合料采用超过40%的石料用于拌合以应对繁重的交通荷载。应该在这里指出，德国gussasfalt不同于英语的mastic asphalt和荷兰gietasfalt。在德国有沥青马蹄脂混合料按最大粒径不同主要分为4大类，如表1所示。

德国通常采用B65型沥青，针入度为50-70（25℃，0.1mm）。

四种混合料的贯入度及贯入度增量要求见表2。

3.2 英国技术规范

在英国使用沥青马蹄脂混合料仅限于特殊的应用，例如，用于重负荷道路和提供防水卷材，通常由沥青结合料、粗集料和细集料按比例配制而成。沥青结合料采用60号70号普通石油沥青参配50%70%的TLA拌制而成。

3.3 日本技术规范

日本一般采用标号较低的20号40号直馏石油沥青作为基质沥青。日本对浇筑式沥青混合料给定了级配范围，如表3所示。

设计主要依据刘埃尔流动度试验、贯入度试验、车辙动稳定度试验以及极限弯曲试验进行材料设计和性能评价，具体如表4所示。

4 一些国家典型的钢桥面铺装横截面

钢桥面铺装设计一般是针对特定桥梁特点，综合考虑气候条件、交通条件等使用条件，以及施工条件、造价因素等，更精确地完成结构与材料的详细设计。目前不同国家结合各自实际情况形成了各自不同形式的铺装结构形式。

4.1 德国

德国主要采用从上至下依次为浇注式沥青混凝土层（3.5cm+3.5cm）+沥青马蹄脂（1cm）+OKTO粘结层的4层铺装结构，由于采用3层Mastic asphalt（1cm+3.5cm+3.5cm）铺装使厚度较厚，总厚度一般达达8cm。

4.2 英国

英国常用铺装形式采用橡胶沥青作为粘结层，单层沥青混凝土上撒布预拌沥青碎石，从上至下为预拌沥青碎石+Mastic asphalt+防水层，橡胶粘结层+橡胶改性沥青的铺装结构，总厚度一般为4cm。

4.3 美国

美国通常采用环氧沥青作为粘结层及铺装层，厚度一般为5cm。

4.4 法国

法国通常采用从上至下为橡胶沥青粗砂+橡胶沥青混凝土+热熔橡胶沥青+热熔橡胶沥青与粗砂的4层结构，总厚度一般为5cm。

4.5 荷兰

荷兰铺装层通常为4层，厚度一般为56cm。

5 结语

正交异性钢桥面沥青混合料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上，不同于一般公路沥青混凝土路面，它与桥梁结构是紧密相关的，其受力和变形较一般公路要复杂得多，由于正交异性桥面板柔度大，尤其在国内在重载下桥面局部变形更大，位于纵向加劲肋及横隔板处受力更为复杂，从而需从结构及路面两方面考虑予以解决钢桥面铺装这一关键技术，因此正交异性钢桥面铺装也是一直以来困绕我国长大跨径钢桥建设的关键技术之一。我国钢桥面铺装尚处于起