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大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装设计摘要：经济的高速发展对我国桥梁道路的要求也不断的提高，所以近些年来我国建设了许多的大跨径桥梁，但是大跨径桥梁钢桥面铺装技术因为长期被施工与设计单位忽视，所以一直是大跨径钢桥建设中的薄弱环节，文章在这方面进行了有益的探索，为今后大跨径桥梁钢桥面铺装提供了宝贵的经验。关键词：设计方法；抗疲劳性一、前言随着交通事业的发展我国建设的大跨径桥梁逐渐增多，桥面铺装技术是大跨径桥梁建设中的关键技术之一，我国对于这项施工技术的研究起步比较晚，在借鉴国外先进的经验的基础上结合我国的国情，经过大量的工程施工实践我国已经形成了符合我国实际情况的桥面铺装技术，并且在大跨径桥梁的桥面铺装施工中得到广泛的应用，目前为止浇注式沥青混凝土铺装方案、组合式钢桥面铺装方以及美国环氧沥青混凝土铺装方案是国内在建设大跨径桥梁的过程中钢桥面铺装中使用的主要成套施工技术。其中组合式钢桥面铺装方案的技术关键是利用树脂沥青混凝土与环氧树脂解决了钢板与ＳＭＡ层黏结的问题，截止到目前为止其使用效果还比较好，但是还要经过时间的检验才能够证明其是否符合长期使用的要求。使用浇筑式沥青混凝土铺装方案处理的钢桥面具有防水性好变形随从性强的优点，所以比较适合应用在跨径大的悬索桥中，但是应加强其适应高温重载条件的研究。环氧沥青铺装方案的优点极多，比如极强的抗疲劳性、抗高温性、铺装强度高等，但是同时也具有后期养护困难、施工要求高等缺点，在实际的施工中应根据施工建设的具体情况采取合适的铺装方案。二、设计方法在进行大跨径钢桥面铺装设计的时候,要做好以下几方面的工作，第一，根基施工建设的要求以及施工地点的自然条件特点制定合理的钢桥面铺装材料方案；第二，做好粘结层材料沥青混合料的设计,使其在施工的过程中能够有效地控制钢桥面板与铺装层之间的变形协调性以及抗剪切性，而且还要保证铺装层沥青混合料在高温状态下也能够保持稳定性能。第三，要在掌握相关材料特性参数的基础上,分析、设计钢桥面沥青混合料的铺装结构。为了有效地降低疲劳裂缝的发生几率确定科学的桥面铺装厚度以及桥面结构系统的重要的参数,降低养护工作的负担。第四，为了保证桥面的抗车辙性能使其达到预期要求要对钢桥面的热塑性沥青混合料铺装车辙进行预先估测,除此以外还要对铺装钢桥面的沥青混合料的疲劳寿命与使用年限进行预先估测,有意思的一点是这两方面是并不是毫无关联的，而是具有紧密联系的、相辅相成的。三、设计原则(一)由于铺装材料以及铺装结构的差别等原因，大跨径钢桥面铺装完成后出现的主要破坏类也不同，所以在进行桥面铺装设计之前还要对桥面有可能产生的主要破坏类型采取有效的方式进行调差、分析，然后针对病害的主要类型制定钢桥面铺装结构设计的指标体系;(二)在进行大跨径钢桥面铺装设计之前，要掌握建设地点的桥面铺装的受力状态、交通环境、气候条件、自然环境条件。在此基础上使用通用有限元软件以弹性力学理论为指导进行钢桥面铺装体系受力特性的分析,虽然目前在桥梁结构研究、沥青路面以及水泥混凝土路面的研究中建立了许多不同种类的力学模型，但是无论哪种力学模型都离不开弹性力学理论，都是在此理论的基础上展开的。最后利用冲击系数来反映动力荷载响应。(三)桥面铺装层在设计要选择合适的粘结层材料，并且要加强对施工质量的监督，保证工程的施工质量，投入使用后要对桥面进行合理的养护，这样才可以有效的控制钢桥面板与铺装层之间的变形协调性与抗剪切性。此外还可以有效地改善、控制钢桥面板与桥面铺装材料所具有的线收缩特性。(四)导致大跨径钢桥的沥青混合铺装层出现疲劳开裂现象的关键性因素是横梁上方铺装层表面、纵向加劲肋、纵梁以及主梁腹板突然承受了超过其负荷的拉应力/应变，以至于导致上述现象发生。为了避免疲劳开裂现象的发生应采用大跨径钢桥面铺装力学分析并且计算出铺装层能够承受的负弯矩,以此为基础确定钢桥面的铺装厚度，除此以外在钢桥面进行热塑性沥青混合料的铺装施工前,还要对钢桥面铺装的抗车辙性能进行验算，验算可以通过允许车辙深度和预先估算的车辙深度完成。以便确定钢桥面铺装的抗车辙性能能否达到大桥投入使用后的要求。(五)对钢桥面进行热塑性沥青混合料的铺装的时候，要建立桥面铺装车辙模型，制定出桥面铺装车辙的预先估计方法，还要确定轴载换算方法使之与车辙指标等效。要注意进行沥青路面设计的时候其标准轴载BZZ-100与钢桥面的标准荷载相同。四、设计步骤以及流程钢桥面铺装设计流程可以用下图清楚地表示出来。其实施的基本步骤如下:(一)为了明确铺装钢桥面的沥青混合料施工时的温度以及动力荷载响应，要对大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装时桥梁建设地点环境使用条件以及气候条件进行详尽的分析，以便在最有利的条件下进行施工。(二)为了准确地确定桥面铺装的使用寿命，要对大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装交通使用情况进行详细的分析，利用钢桥面沥青混合料铺装体系的轴载换算公式可以计算出设计年限内的标准轴载，得出累计的交通通行量，从而计算出桥面铺装的使用寿命。(三)计算出沥青混合料铺装层上车辙的有效温度，这方面的计算可以通过进行车辙实验来获得（注意:这些实验必须要在不同的温度下进行，其获得的数据才是有效的）。还要在有效温度下进行车辙的蠕变试验，并对实验结果进行回归分析，从而获得蠕变模型需要的回归系数。根据相关规定的要求对沥青混合料铺装层的泊松比以及抗压回弹模量进行试验测定，以便获得这些材料的准确地特性参数。以以上这些为参考设计大跨径连续钢箱梁钢桥面沥青混合料铺装的材料方案。(四)调查分析桥梁建设所使用的沥青混合料铺装经常出现的主要的破坏形式，并在设计中对验算指标以及相关的指标进行控制，通过这些措施在钢桥面铺装设计中对其发生的主要破坏形式进行控制。(五)以给定的材料参数、铺装结构以及钢箱梁正交异性桥面板为依据，制定不少于三个的铺装厚度，然后在通用有限元软件的帮助下,根据不同的厚度计算出材料、铺装结构、钢箱梁正交异性桥面板组合而成的铺装层表面的最大拉应力,并在此基础上建立铺装厚度与该计算数值的回归拟合模型。(六)计算出桥面铺装层表面所允许的最大拉应变。想要计算出这个数值要将桥梁设计年限以内一个车道上的标准轴载累计当量的作用次数代入到铺装层表面所允许的最大拉应变计算公式中,就可以得到我们想要的数据。(七)让铺装层表面所允许的最大拉应变等于材料、铺装结构、钢箱梁正交异性桥面板组合而成的铺装层表面的最大拉应力，就会得到钢桥面沥青混合料的铺装厚度，使这一厚度符合设计标准。(八)在钢桥面的铺装设计中除了要考虑铺装的厚度以外还要验算经过疲劳设计的热塑性沥青混合料铺装的钢桥面的抗车辙性能否达到相关标准的要求，如果达到相关标准则之前确定的关于桥面结构系统的各个数据不与桥面铺装结构不变，如果不能够达到相关标准的要求就必须重新确定铺装层表面所允许的最大拉应变的铺装结构设计,直到其能够达到钢桥面铺装要求的抗疲劳性能为止。四、结束语大跨径连续钢箱梁钢桥面的铺装设计使其建设中亟待解决的一项技术难题，而文章涉及到的设计方面的技术措施已经在施工中得到了应用与推广。参考文献：[1]黄卫,钱振东.高等沥青路面设计理论与方法[M].北京:科学出版社,2001[2]多田宏行.桥面铺装的设计与施工[M].日本:鹿岛出版会,1993[3]张磊．江阴大桥钢桥面铺装病害研究Ｄ．南京东南大学,2014．[4]徐韵淳郝振华闫国杰等．钢桥面铺装用特种沥青玛蹄脂混合料配合比设计思路及应用Ｊ．城市道桥与防洪2010[5]东南大学建筑设计研究院交通分院.苏通长江公路大桥钢桥面铺装工程施工图设计(修订版A)[R].南京：东南大学，2006