一种基于LUHPC的钢桥面组合铺装结构体系及其施工方法与流程

本发明涉及一种基于luhpc的钢桥面组合铺装结构体系，还涉及一种基于luhpc的钢桥面组合铺装结构体系的施工方法。

背景技术：

1、钢桥在中等及大跨径桥梁中的运用较多，是承担主要承担公路交通运输任务的结构工程。钢桥面是弹性支撑于隔板及腹板上，由顶板及u肋或板肋等加劲肋组成的正交异性结构，钢桥面板在大流量及重载交通的运营环境中会产生往复变形，面板易疲劳开裂，直接对桥面通行造成极不利的影响。因此，需要选择一种合理的钢桥面铺装结构，以改善钢桥面板的局部受力情况，提升桥面板的抗疲劳性能。

2、钢桥面铺装厚度通常为50～100mm，由钢桥面涂装层、防水粘结层、铺装层等结构组成。目前钢桥常用的铺装结构有环氧沥青铺装、浇筑式沥青铺装及stc超高性能轻型组合桥面铺装等。

3、传统的钢桥面铺装为桥面板上直接摊铺浇筑式沥青，沥青弹性模量较小，在外部荷载或温度变化下，沥青与桥面板二者无法协同变形，极易造成沥青铺装层局部变形破坏。

4、以往的环氧沥青铺装结构和浇筑式沥青铺装结构虽然常用于钢桥桥面铺装，但也存在较多的缺点：比如环氧沥青铺装结构需要特殊设备，对施工环境要求较高，质量控制非常关键且极其严谨，需要30～50天的封闭养护，且一旦出现病害，难以进行有效的维护处理；浇筑式沥青铺装结构高温稳定性差，易形成车辙，施工期桥面板温度较高，对结构受力较为不利。

5、stc超高性能轻型组合桥面铺装结构虽然能解决传统钢桥面铺装结构的部分痛点，但也存在一定的缺点。stc全称super toughness concrete，stc超高性能混凝土是一种超高韧性混凝土，需要特殊设备，收缩大易开裂，需要高温蒸养，施工难度大，并且采用的高性能混凝土容重较大，荷载较重，对于大跨度桥梁的受力有较大影响，此外其钢筋间距3.75～5cm，配筋不合理造成浪费。通过调研礐石大桥、虎门大桥、马房大桥等多座通过stc层+sma层换装的桥梁，可以发现沥青(sma)层普遍为30～35mm，stc层普遍为45～60mm，钢筋网片普遍采用10mm，桥面铺装结构自重较大。

技术实现思路

1、本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种基于luhpc的钢桥面组合铺装结构体系，其结构耐久性好，可以改善钢桥面的疲劳性能，并且实现方便快速施工。

2、一种基于luhpc的钢桥面组合铺装结构体系，包括钢桥面，以及自下而上设置在所述钢桥面上方的luhpc层和改性沥青层，所述钢桥面的表面设置有涂装层并且所述钢桥面上固定排列分布多个剪力钉，所述luhpc层内设置有钢筋网片，所述luhpc层与所述改性沥青层之间设置有防水粘结应力吸收界面强化层，所述改性沥青层至少由基质沥青以及增粘、增弹、增容、增塑的改性组分构成。

3、本发明采用的luhpc层为轻质超高性能混凝土，具有强度高、韧性好的特点，并具有优异的抗疲劳开裂性能。由基质沥青和增粘、增弹、增容、增塑等改性组分制备的特种改性沥青，具有高粘度、高弹性恢复、高温度稳定性的性能特点，浇筑成型后的沥青混凝土具有抗剪切、抗车辙、抗疲劳等优异的服役性能。防水粘结应力吸收界面强化层是在luhpc混凝土铺装层与高弹高粘改性沥青层之间的界面功能层，起到防水、粘结、阻止下层裂缝反射至上层等作用。本发明的铺装结构体系从上到下分别为改性沥青层、luhpc层和钢桥面，弹性模型从上到下逐渐增大，即在垂直方向上材料弹性模量梯度渐变，各层之间的刚度变化较传统钢桥面铺装减小，在外部荷载或温度变化下，各层之间协同变形，不易对铺装层造成破坏。本发明可克服现有正交异性钢桥面铺装结构自重容重大、抗疲劳能力不足、施工工艺繁琐的技术问题。

4、作为本发明的优选改进：

5、本发明的luhpc由水泥、陶砂、粉煤灰微珠、硅灰、膨胀剂、微细镀铜钢纤维和pva拌和而成，容重＜21kn/m3，抗压强度≥120mpa，抗折强度≥15mpa，轴心抗拉强度≥8mpa。该luhpc与常规uhpc相比，各项力学性能基本不变，其徐变系数约15％，抗压和抗拉强度比普通混凝土大4倍，弹性模量大1.2倍，耐久性参数大10倍。luhpc与常规uhpc相比，容重约降低23％，用于工程后可大幅降低结构自重。同时本发明的luhpc中陶砂释水性养护，减少收缩，实现免蒸养，减少现场施工和投入，提升经济性。

6、本发明的所述钢桥面采用拋丸粗化工艺进行处理，所述钢桥面的涂装层采用环氧富锌底漆。

7、本发明的所述钢筋网片上下两层纵横向交叉布置，并与所述剪力钉绑扎固定，可强化层间抗剪联结。

8、本发明的所述剪力钉为圆柱头焊钉，呈梅花状排列布置在所述钢桥面上。

9、本发明的所述luhpc层的厚度为50mm，所述改性沥青层的厚度为40mm，与同等尺寸的stc超高性能轻型组合桥面铺装结构相比可明显减轻自重。

10、本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供一种基于luhpc的钢桥面组合铺装结构体系的施工方法，其施工方便，便于工程管理、进度控制与工程成本控制。

11、上述基于luhpc的钢桥面组合铺装结构体系的施工方法包括步骤：

12、1)预先绑扎好钢筋网片；

13、2)对钢桥面的面板进行拋丸除锈处理，排列布置并焊接固定剪力钉；

14、3)对钢桥面进行涂装形成涂装层；

15、4)将钢筋网片与所述剪力钉绑扎固定；

16、5)浇筑luhpc层并养护至设计强度；

17、6)对luhpc层进行平整度测定，作粗糙化处理并清洁，同时采用沥青碎石同步洒布车进行防水粘结应力吸收界面强化层的洒铺，然后用轮胎压路机进行碾压；

18、7)施工改性沥青层。

19、本发明具有以下有益效果

20、1.本发明采用的luhpc层具有强度高、韧性好的特点，具有优异的抗疲劳开裂性能，因可参与结构的整体受力或钢桥面的局部受力，能适用于如梁桥、斜拉桥、悬索桥等多种桥梁结构；luhpc是普通混凝土容重的80％，是uhpc高性能混凝土容重的77％，能显著减轻桥梁的铺装层荷载，对于大跨度桥梁的受力改善较为显著，具有较大的经济价值。

21、2.本发明提出“钢桥面多层材料组合、调控各层材料性能、材料弹性模量梯度渐变、减少层间材性差异、强化层间抗剪联结、协同层间变形、提高铺装层整体力学性能和路用性能”的设计思路。铺装结构体系从上到下分别为改性沥青层、luhpc层和钢桥面，弹性模型从上到下逐渐增大，即在垂直方向上材料弹性模量梯度渐变，各层之间的刚度变化较传统钢桥面铺装减小，在外部荷载或温度变化下，各层之间协同变形，不易对铺装层造成破坏。

22、3.本发明浇筑成型后的沥青混凝土具有抗剪切、抗车辙、抗疲劳等性能，可提高沥青混凝土高低温性能及服役寿命。防水粘结应力吸收界面强化层是在luhpc混凝土铺装层与高弹高粘改性沥青层之间的界面功能层，起到防水、粘结、阻止下层裂缝反射至上层等作用，提高了高弹高粘改性沥青层与luhpc层之间的界面粘结、抗剪性能、防水性能一体化，能适应高弹高粘改性沥青层与luhpc层的变形协调，并具有较好粘结、防水性能。

23、4.本发明在免蒸养条件下，具有优异的力学性能及工作性能，且易于泵送浇筑施工，无需其它特殊施工设备，施工简单方便，便于工程管理、进度控制与工程成本控制。