本站原创摘 要：论文分析了装配式RPC桥面铺装结构,系统的对装配式RPC组合桥面施工工艺进行论述,在此基础上通过经济效益对比分析表明该铺装体系具有较好的经济效益.
关 键 词：钢桥面铺装；RPC；施工工艺
现有钢桥面铺装结构存在诸多弊端,在使用过程中出现早期病害的几率很高,长期以来问题没有得到解决,这成为了桥梁界公认的难题之一.为了解决现有钢桥面铺装存在的问题缺陷,论文开展超薄沥青混凝土与RPC组合钢桥面铺装体系研究.此种新型铺装的施工可以作为施工指南指导组合铺装结构施工.
1装配式RPC桥面铺装结构
针对RPC铺装层材料自身性质及现浇施工的种种弊端,课题组提出了装配式RPC钢桥面铺装体系.RPC的优良性能使其具备了作为桥面铺装的条件,超高的韧性和抗拉强度是其最为突出的优点,若采用常规的装配式施工方式,拼接处的拼接缝将会使得RPC的连续性中断,其抗拉强度人为的降为零,在轮载的反复作用下必然会在拼接缝部位出现裂缝.
笔者提出了企口衔接式预制RPC板与部分现浇的装配式施工方式,整个铺装范围内边缘部位现浇,中间大面积部位预制,现浇和预制部分采用楔形企口嵌合成为整体,靠楔形企口的“咬合力”来弥补RPC因拼装施工而断开所丧失的抗拉强度.图1为装配式钢-RPC组合桥面铺装体系现浇预制相结合桥面铺装形式.
图1装配式钢-RPC组合桥面铺装体系
2装配式RPC组合桥面施工工艺
2.1工程概况
X大桥我国国道主干线上的一座公路铁路两用桥梁,公路桥和铁路桥平行架设在同一个桥墩上.公路桥由14跨64m简支钢箱梁构成,正交异性板钢桥面,行车道宽度为9m.
2.2施工工艺
超薄沥青混凝土与RPC组合钢桥面铺装体系施工工序包括：钢桥面板的清理、除锈-焊接剪力钉-涂抹粘结剂-绑扎钢筋网-RPC的浇筑-RPC的养护-RPC表面刻槽处理-超薄沥青混凝土磨耗层摊铺.
2.1.1钢桥面板表面除锈
钢桥面板除锈必须做到精细作业,在除锈机具无法清除的区域须先进行人工打磨除锈,达到清洁度要求后再进行机具除锈作业.目前常见的钢桥面板除锈方式包括以下几种：抛丸除锈,喷丸除锈,喷砂除锈,化学方法除锈和人工除锈.由于本文所提出的铺装方式对于层间粘结能力要求较高,综合比较以上除锈方案,采用喷丸除锈和人工除锈相结合的方式去除钢桥面板表面锈迹.除锈等级参照行业标准达到Sa2.5,即非常彻底地喷射或抛射除锈,钢材表面无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物,残留的痕迹应仅是点状或条状的轻微色斑.钢材表面均匀喷射钢丸后形成抛射凹痕,抗滑系数达到0.45～0.5.待除锈完成之后应用丙酮抹拭表面至其完全无污迹,然后在4h内涂抹富锌底漆,富锌底漆对钢材具有良好的附着性能,并能起到优异的防锈作用.
2.1.2焊接剪力钉
焊接剪力钉之前应按照施工方案,对剪力钉位置进行精确定位,由于铺装层配筋率很高,若剪力钉位置出现偏差错位则会影响之后的钢筋布置.可以采用墨斗弹线的方式进行定位,利用墨斗卷尺等简单工具则可根据施工方案设计的剪力钉纵横向间距弹绘出网格,每个交叉点即是一个剪力钉位.定出剪力钉位后采用自动焊钉机进行焊接,焊钉机焊接质量高、速度快、对钢面板的污染小.
2.1.3涂抹粘结剂和洒布石英砂
X大桥新型铺装层与钢桥面板的连接采用“剪力钉+粘结剂”的方式,除了保证剪力钉的精确焊接之外,粘结剂的涂抹以及石英砂的洒布也十分重要.试验桥选用湖南长沙市兴固力工程新材料有限责任公司生产的ESA环氧树脂粘结剂,按产品使用说明配比拌和之后涂抹,粘结剂的厚度不宜太厚也不宜太薄,太厚会降低层间抗剪强度,太薄会导致粘结能力不足,以控制在0.8-1.2L/mm2为宜.
在完成环氧树脂粘结剂的涂抹之后立即均匀洒布石英砂,其作用是增大粘结剂层表面粗糙度,有利于提高RPC层与钢桥面板层间抗剪强度.粘结剂固化时间为24h,即在环氧树脂涂抹完成后需静置24h才能进行后续工序.
2.1.4绑扎钢筋网
钢桥面铺装在车辆荷载作用下横桥向受力比纵桥向较为不利,因此将横向钢筋置于上层,纵向钢筋置于下层.纵横向均采用Ф10HRB400钢筋,布置间距为50mm.钢筋网的绑扎应严格按照行业标准进行作业.
2.1.5浇筑RPC
由于RPC干料中钢纤维含量达到3.5%,在拌和过程中容易结团,因此在加水之前应进行干拌,干拌时间为1min.干拌完成之后按干料质量的8.5%加入水进行湿拌,经材料提供商指导并结合多次试验经验,湿拌时间控制在8～10min是最为理想的.湿拌时间过短会造成拌和不均匀,材料结团现象会比较严重,湿拌时间过长会导致离析.
由于试验桥段X大桥第11跨只有64m,RPC湿料的运输采用人工推车实现.RPC运输至待浇筑位置后,采用人工摊铺的方式进行浇筑,用人工大致将RPC材料摊铺平整,然后用平板振动器进行振捣使RPC密实,在边角部位需用振捣棒轻振密实.
2.1.6RPC表面刻槽
为了增大RPC与磨耗层的粘结能力,试验桥采用表面刻槽和粘结剂相结合的的连接方式.试验桥RPC刻槽槽宽度为3mm、深度为3mm、间距为13mm.由于RPC强度极高,目前市面上尚无为其特别设计的刻槽机刀片,RPC对刀片的磨损较大,刻槽时应及时对刀片进行喷水降温.
2.1.7超薄沥青混凝土磨耗层摊铺
超薄沥青混凝土磨耗层摊铺前必须对刻槽后的RPC进行仔细清扫,确保RPC表面洁净.磨耗层沥青混合料拌和时必须控制好干拌、湿拌时间和拌和周期,拌和温度也必须得到保证.拌和好的沥青混合料用自卸式汽车运输至待摊铺区域,运输途中要加盖帆布以保温、防雨、防污染.摊铺时需要控制好摊铺标高,沥青磨耗层厚度必须严格控制在设计标高误差范围之内,摊铺时的温度也不能够低于规范值.待摊铺机驶过之后压路机可以跟随碾压,以保证碾压的温度,碾压时必须严格执行施工方案提供的碾压方式和次数.待碾压完成之后,表面温度冷却到50℃之前禁止开放交通.
3经济效益分析
RPC组合铺装体系因其超高强度、超高韧性可以换取更长的使用寿命,从而具有很好的经济效益.以X大桥一跨（64m×9m）为例,计算钢-RPC组合桥面板静态直接经济效益：
环氧沥青等钢桥面铺装的约1600元/平方米,寿命平均约8年,100年内需更换12次,总价C1：
万元
RPC组合钢桥面的单价为1600元/平方米,其中RPC为永久结构层,而沥青磨耗层寿命约6年,设计年限100年内需更换16次,单价为80元/平方米,总价C2：
万元
静态直接经济效益：940.03万元
4结束语
论文提出了RPC组合钢桥面铺装体系的施工方法,通过试验桥段超薄沥青混凝土与RPC组合钢桥面铺装体系的施工实践表明,此种新型铺装结构的施工技术简单实用,同时通过经济效益对比分析表明该铺装体系具有较好的经济效益,因此,具有较好的推广应用价值.