浅谈大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装设计

何璐 唐俊玮

摘 要 大跨径桥梁工程建设数量不断增多，桥面铺装的施工工艺、使用条件均有一定特殊性，因此设计难度较大。对此，本文首先对大跨径连续钢箱梁钢桥面受力特性以及铺装特点进行分析，然后对大跨径连续钢箱梁钢桥面设计指标进行分析，并对大跨径连续钢箱梁钢桥面设计流程进行详细探究，以期为实际工程提供参考。

关键词 大跨径桥梁;钢桥面;铺装;受力特性;特点;设计

引言

大跨径桥梁工程建设的作用是促进社会经济发展，为人们日常出行提供便利，因此，必须加强大跨径桥梁工程施工质量控制。钢桥面铺装是大跨径桥梁工程施工的重点，在钢桥面铺装设计中，需要综合考虑气候环境、交通、桥梁结构等因素，选择适宜的铺装工艺和材料，保证行车舒适性以及安全性。因此，亟须对大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装设计要点进行深入研究。

1大跨径连续钢箱梁钢桥面受力特性

在大跨径连续钢箱梁钢桥面设计过程中，首先需了解桥面结构受力特性：①对钢桥面结构疲劳性、断裂性以及弹性进行全面细致的分析，计算最大荷载。②对钢桥面静载状态以及动载过程中的受力情况进行分析，判断桥面铺装体系可靠性。③创建桥面铺装受力模型，对相关设计参数进行计算，包括铺装层结构厚度、钢板规格、横板间距、梁柱等，通过对钢桥面铺装体系整体结构进行优化设计，提升桥面受力强度。④综合考虑桥梁工程建设区域环境气候，对钢桥面铺装受力形式进行分析，采用计算机软件创建桥面铺装结构模型，在各个模型中，横隔板与纵隔板数量相同，横隔板与纵隔板相配合并固定，对车辆后轴一侧轮胎进行加载，在超载以及冲击作用下，对钢桥面铺装结构受力情况进行计算分析[1]。

2大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装特点

（1）在钢桥面板施工中，可直接铺设结构层，其与路面之间有一定差异，钢板在环境温度影响下容易发生变形，因此，如果外部环境相同，则钢桥面铺装结构的受力状态比较复杂。

（2）大跨径桥梁工程的建设环境包括江河、峡谷以及海峡上，容易受到恶劣天气的影响，比如暴雨、台风等，因此要求钢桥面铺装具有良好的使用性能，能够有效抵御环境因素的影响。

（3）钢结构在水的影响下容易锈蚀，进而影响桥面刚度、强度，对此，在桥面铺装结构设计中，要求具有良好的防水性，避免受到水侵蚀影响。

（4）通常情况下，大跨径桥梁工程为比较重要的交通枢纽，施工周期长，维护管理难度大，随着使用年限的增加，钢桥面铺装层会逐渐暴露出很多病害，进而影响行车安全性[2]。

3大跨径连续钢箱梁钢桥面设计指标

3.1 环境参数的影响因素

在钢桥面铺装设计中，温度参数是主要的环境影响因素，与公路工程相比，环境温度对于钢桥面铺装层的影响较大。钢桥面铺装层具有一定特殊性，内部不具有通风条件，因此与路面相比，内部温度高于10℃。在低温环境中，钢桥面铺装层温度比较低，在钢桥面铺装设计中，必须选择适宜的施工材料。

3.2 交通参数的影响因素

在钢桥面铺装设计中，在交通参数选择方面，需综合考虑区域交通情况、车辆大小比例等因素，据此确定车辆轴重以及轴载累积次数等。钢桥面铺装层的力学比较特殊，在荷载因素影响下局部效应明显，并且单矩形荷载准确性比较低，因此，在具体的设计过程中，可采用双矩形荷载，另外，如果轴载比较大，则汽车轮胎与地面之间的接触面类似矩形。

3.3 铺装结构破坏的控制

当钢桥面铺装层受到车辆荷载以及环境因素的影响时，其破坏形式比较多，比如，在钢桥面铺装设计中，如果选用热塑性沥青混凝土铺装材料，当桥面铺装层受到行车荷载影响时，容易发生疲劳断裂或者断裂破坏。对此，在钢桥面铺装层设计中，应综合考虑桥梁工程建设区域环境气候特征，对常见的桥面铺装层破坏形式进行分析，为了减少疲劳开裂、断裂等破坏形式，在设计过程中，应将铺装层上下表面最大拉应力、铺装层表面挠度等作为关键控制指标。

3.4 铺装材料的设计指标

在大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装设计中，桥面铺装常用材料有三种类型，包括改性沥青混凝土、环氧沥青混凝土以及浇筑式沥青混凝土。其中，环氧沥青混凝土的应用优势明显，温度使用范围比较高，并且对于环境温度的敏感性较低，结构强度高，因此应用范围广泛[3]。

4大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装设计流程

大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装设计流程如图1所示。

（1）对大跨径桥梁工程施工环境、使用条件以及气候环境进行全面分析，选择最适宜施工时间，明确钢桥面铺装施工中施工材料温度以及动力荷载响应。

（2）对大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装层的使用条件进行分析，确定钢桥面铺装层使用年限，通过利用沥青混合料铺装体系轴载换算公式，对桥面铺装层设计年限中的标准轴载进行计算，对交通通行量进行累计计算，进而确定钢桥面铺装层使用年限。

（3）对钢桥面铺装层以上车辙的有效温度进行计算，在具体的设计过程中，可在不同环境温度下进行车辙试验，根据实验结果确定计算值。另外，还应在有效温度条件下开展车辙蠕变试验，对于试验所得结果进行回归计算分析，确定回归系数。除此以外，在钢桥面铺装层设计中，还需对铺装层泊松比、抗压回弹模量进行测定分析，进而确定各类施工材料的特性参数，制定适宜的大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装设计材料方案。

（4）对大跨径连续钢箱梁钢桥面运营中沥青混合料铺装层的常见破坏形式进行分析，在设计过程中，对验算指标进行準确控制，避免在钢桥面铺装层使用过程中出现破坏问题。

（5）在大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装层厚度设计中，需综合考虑施工材料参数、铺装结构以及钢箱梁正交异性桥面板，通过应用有限元软件，根据铺装层厚度，可对施工材料、铺装结构以及钢箱梁正交异性桥面板不同组合形式所形成的铺装层的表面最大拉应力进行计算，据此创建回归拟合模型。

（6）对钢桥面铺装层最大拉应力进行计算，首先确定桥梁设计年限，然后再根据一个车道中标准轴载累计当量的作用次数，对铺装层表面所允许最大拉应变值进行计算。

（7）钢桥面铺装层所能承受的最大拉应变即施工材料、铺装结构、钢箱梁正交异性桥面板的最大拉应力，据此可对桥面铺装层厚度进行设计，能够保证桥面铺装层施工和运营安全性。

（8）在钢桥面铺装层设计中，不仅需对铺装层厚度进行计算，同时还需对对铺装层抗车辙性进行计算，判断是否能够满足相关标准，如果无法满足设计标准，则需对铺装层表面最大拉应变结构进行优化设计，提升桥面铺装层抗疲劳性能。

5结束语

综上所述，本文主要对大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装设计要点进行了详细探究。在桥梁工程运营中，钢桥面铺装层容易受到环境、交通情况、桥梁结构等因素的影响，为了保证钢桥面铺装层设计质量，要求综合考虑各项影响因素，选择适宜的铺装层施工材料，对铺装层厚度、工艺进行优化设计，提升钢桥面铺装设计水平，延长大跨径桥梁工程使用年限。

参考文献

[1] 冯超，谢科.大跨径连续钢箱梁钢桥面铺装设计[J].工程建设与设计，2019（3）：218-220.

[2] 马建勇，张明闪，崔舒.钢桥面弹性铺装地砖铺装设计与施工[J].公路，2018，63（6）：63-67.

[3] 张翠利.大跨径桥梁钢桥面铺装设计综述[J].中国标准化，2018，536（24）：94-95.

作者简介

何璐（1989-），男，四川西充县人;学历：硕士，职称：工程师，现就职单位：重庆市设计院有限公司，研究方向：市政工程设计。