武汉天兴洲公铁两用长江大桥钢桥面环氧沥青混凝土铺装设计与施工.pdf
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1、武汉天兴洲公铁两用长江大桥钢桥 面环 氧沥青混凝土铺装设计与施工 陈磊 磊 , 钱振东 , 王建伟 , 郑 彬 7 9 文章 编号 : 1 0 0 3 4 7 2 2 ( 2 0 1 1 ) 0 1 0 0 7 9 0 4 武 汉 天 兴 洲公 铁 两 用 长 江 大 桥 钢 桥 面 环 氧沥青混凝土铺装设计与施工 陈磊磊 , 钱振 东, 王建伟 , 郑 彬 ( 东 南大 学智 能运输 系 统研 究 中心 , 江苏 南 京 2 1 0 0 9 6 ) 摘要 :武 汉天 兴 洲公铁 两 用长 江 大桥 为 双塔 三 索 面三 主桁 公 铁 两 用斜 拉 桥 , 对 该桥 公 路桥 主桥 钢桥 面
2、环 氧 沥青 混凝 土铺装 的 设计 与施 工进 行研 究 。采 用通 用有 限元 程序 A DI NA 建 立铺 装 结构 局部 梁段 模 型 , 根 据有 限元 分析 结 果并 结合 该桥 结 构 与环 境 条 件确 定环 氧 沥 青铺 装层 厚 度 为 6 0 mm, 根据 材料 及铺 装 结构性 能 优化 环氧 沥 青 混合 料 并 确 定铺 装 层 结 构 形式 。针 对 该桥 结构 与 环境 条件 , 施 工 中采 用粘结料 智 能洒 布 、 施 if - 时 温控 制 与施 工养 护 等 关键 技 术 。 目前 , 该桥 已经 全 线贯 通 , 运 营情 况 良好 。 关键 词
3、:铁路 公路 两用桥 ; 桥 面 ; 环 氧 沥青 混凝 土 ; 铺 装 ; 设计 ; 施 工技 术 中 图分类 号 :U4 4 3 3 3 文献 标 志码 :A De s i g n a n d Co n s t r u c t i o n o f Epo x y As ph a l t Co n c r e t e Pa v e me n t f o r S t e e l De c k o f W u h a n Ti a n x i n g z h 0 u C h a n g j i a n g Ri v e r Ra i l -。 c a m- Ro a d B r i d g e
4、CHEN Le i l e i ,Q I AN Z h e n d o n g, WANG J i a n w e i ,Z HENG Bi n ( Re s e a r c h Ce n t e r o f I n t e l l i g e n t Tr a n s p o r t a t i o n S y s t e m,S o u t h e a s t Un v e r s i t y ,Na n j i n g 2 1 0 0 9 6 ,C h i n a ) Ab s t r a c t : W u h a n Ti a n x i n g z h o u Ch a n g j
5、 i a n g Ri v e r Ra i l c u m Ro a d Br i d g e i s a r a i l e u m r o a d c a b l e s t a y e d b r i dg e h a v i ng t wo py l o ns,t h r e e c a bl e pl a ne s a nd t hr e e m a i n t r us s e s The de s i gn a n d c o ns t r u c t i o n o f t he e po xy a s pha l t c o nc r e t e p a ve m e nt
6、 f o r t he s t e e l de c k o f t he r o ad wa y ma i n b r i d ge o f t he br i d g e we r e r e s e a r c he d The ge ne r a l f i n i t e e l e m e nt pr o gr a m me ADI NA wa s us e d t o e s t a b l i s h t he s e c t i on a l m o de l f or t he pa ve me nt s t r uc t ur e o f t he l o c a l g
7、i r d e r I n a c c or d a nc e wi t h t he f i n i t e e l e me n t a na l y s i s a nd i n c on s i d e r a t i on of t he b r i dg e s t r u c t u r e a nd e nv i r o nme n t a l c on di t i on s,i t wa s d e t e r m i n e d t h a t t h e t hi c k ne s s of t he e p ox y a s p ha l t c o nc r e t
8、 e pa v e m e nt wa s t o be 6 0 mm a nd a l s o i n a c c or d a nc e wi t h t he ma t e r i a l a nd p a v e m e nt s t r uc t ur e pr o pe r t i e s,t he a s p ha l t m i x t ur e wa s o p t i mi z e d a nd t he pa v e me n t s t r uc t ur e t y pe wa s f i na l i z e dI n t he l i g ht o f t he
9、s p e c i f i c c o ndi t i o ns of t he br i d ge,a s e r i e s of t h e k e y t e c hn i qu e s o f t he i nt e l l i ge nt bi n de r s p r a y i ng a n d t e m pe r a t u r e c on t r ol i n t he c o ns t r uc t i o n p r o c e s s a nd c ons t r uc t i o n c u r i ng we r e a pp l i e d Pr e s e
10、 nt l y,t he who l e br i dg e ha s be e n pu t i n op e r a t i o n a nd t he op e r a t i on o f t he br i d ge i s 8 0 f a r s on g oo d Ke y wo r ds : r ai l c u re r o a d b r i dg e; d e c k; e po xy a s p ha l t c on c r e t e ; p a v e me nt ; d e s i g n; c o n s t r u c t i on t e c hn i q
11、 ue 收 稿 日期 :2 0 0 9 一 l 1 3 O 基金项 目:交通部西部交通 建设科 技项 目( 2 0 0 9 3 1 8 0 0 0 0 8 6 ) ; 教育部新 世纪人才计划项 目( NC E T 一 0 8 0 1 1 8 ) 作者简介 :陈磊磊( 1 9 8 5 一) , 男 , 2 0 0 6年毕业 于东南 大学工 程力 学专业 , 工 学学 士, 2 0 0 9毕业 于东南 大学 道路 与铁 道工程 专业 , 工学 硕士 ( c h e n l e i l e i s e u e du c n )。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 0
12、 桥梁建设 2 0 1 1 年第 1 期 1 引 盲 由于大跨径钢桥结构与受力的复杂性l 1 , 其桥 面铺 装技术 一直是 桥梁建 设 中的一个难 题 。从 南京 长 江二桥 开始 , 环 氧 沥青 混 凝 土被 引 入 到 国 内的 大 跨径 钢桥桥 面铺装 工 程 中 , 并 相 继 在 国 内多 座 大跨 径钢 桥 桥 面铺装 工 程 中得 到成 功应 用 , 这 为 我 国 桥 面铺 装技术 的发展 找到 了一个 突破 口。 目前 , 国 内钢 桥 面铺 装 所 使用 的环 氧沥青 材 料 主要有 美 国的 、 F t 本 的与 国产 的 3 种 。其 中 , 美 国环 氧沥青 性能
13、稳 定 , 在我 国的应 用较早 ; 日本 环氧 沥青 施 工容 留时间 范围 较美 国的更 宽 , 但 施 工 体系 相对 还 不完善 , 此外 , 这 2 种 环氧沥 青材料 的关键 技术保 密 , 难 以针 对我 国钢 桥 特点 进行 材 料 性 能及 施 工控 制要 素 的调整 , 且 价格 相对较 为 昂贵 3 。 在此 背景 下 , 东南 大 学 桥面铺 装 课 题组 研 发 的 具有 中国 自主知识 产权 的专利产 品 国产环氧 沥青进 入商 业化量 产 阶段 。该材 料针对 我 国的 国情 和桥梁 建设使用环境 , 在施工容留时间范围、 低温可施工性 等方 面进 行 了 改 进
14、 。材 料 生 产 后 先 后 在 天 津 富 民 桥、 天津国泰桥等中小跨径桥梁桥面铺装工程中成 功应 用 。 随 后 , 国 产 环 氧 沥 青 首 次 在 大 跨 径 钢 桥 武 汉天兴 洲公铁 两用 长江大桥 的公 路桥 主桥 钢桥 面铺 装工程 中成 功应用 。结合 武汉天 兴洲公 铁 两用长 江大桥 的特 点 , 对其 公 路 桥钢 桥 面 环 氧沥 青 混 凝土铺装 设计及 施工 技术进 行分析 和总结 。 2工程概 况 武汉天 兴洲公 铁 两用 长 江 大桥 ( 以下 简 称 天兴 洲大桥) 是世界上第 1座按照 4线铁路修建的双塔 三索 面 三 主桁 公 铁 两 用 斜 拉
15、桥 , 该 桥 主 桥 全 长 4 6 5 7 m, 主 跨 达 5 0 4 I T I , 是 我 国 第 1座 满 足 高速 铁 路运 营的大跨 度斜 拉 桥 。主 梁 为板 桁 结合 钢 桁 梁 , 公路桥 面主 梁 中部 7 5 6 m 正 交异 性 钢 桥 面 板 为 环 氧沥青混 凝土铺 装 范围 。 该桥 上层为 6车道公 路 , 设 计时 速 8 0 k m h ; 下 层 为 可 并 列 行 驶 4列 火 车 的 铁 路 , 设 计 时 速 2 0 0 k m h , 由于其结 构 的特 殊 性 , 桥 面铺 装 受 力 比一般 大跨 径斜 拉桥更 复杂 , 加 上武 汉 自
16、然 条件苛 刻 , 给 主 桥 钢桥面铺 装设计 增加 了难度 。 天兴洲 大桥钢 桥面环 氧沥青 混凝 土铺装 的施工 时 间为 1 1月下旬 至 1 2月 中旬 。根据对 此期 间历年 天气 情 况 的调 查发 现 每 日最 高 气 温基 本 不超 过 2 O , 且钢 桥 面环 氧 沥青 混凝 土 铺 装一 般 不 设置 施 工 横缝 , 单 层一 幅需 一 次作业 完成 。此外 , 该 桥钢桥 面 环 氧沥 青混凝 土铺装 是 国内首次在 引桥 未开通 的情 况下进行 主桥 桥面 铺 装 , 铺 装 材 料 运输 问题 给施 工 控 制带来 了很 大 的难 度 。 3铺装 层设计 3
17、1 铺装 层厚度 设计 沥青 混凝 土铺装层 厚度 的确定 是铺装 层设计 的 一 个 重要 指标 , 根 据铺装 层 与桥面 系统 的结 构关 系 , 沥青 混凝 土铺装 层破坏 主要 与钢桥 面板局 部受力变 形有关 。因此 , 本 文 选取 正 交 异性 钢 桥 面局 部 梁段 作为研 究对 象 , 所 选梁段 纵 向包 含 4 块 横肋 , 横 向包 含 7 条 加劲肋 。采 用通用 有 限元程 序 AD I NA建 立 该梁段 模型 ( 图 1 ) , 模 型基本 参数 为 : 钢梁 顶板厚 1 4 mm, 横 肋厚 1 4 mm、 间距 2 2 4 0 mm, 顶板 U形 加劲 肋
18、 高 2 8 0 mm、 间距 6 2 0 mm, 加劲 肋 腹板 厚 8 mm、 间距 6 2 0 mr r l , 钢板 弹性 模量 2 1 l O MP a 、 泊 松 比 0 2 5 性板 图 1钢 桥 面 局 部梁 段 模 型 设 计时考 虑 沥 青混 凝 土 铺 装 层 厚 度 范 围 3 0 8 0 mm, 变化 步长 为 1 0 mm。为充 分 考虑 铺 装层 弹 性模 量 的变化 , 对 每个铺装层 厚度 分别取 模量 比( 钢 板 与沥 青 铺 装 层 的 弹 性 模 量 比) 一5 0 , 1 0 0 , 2 0 0 , 5 0 0 , l 0 0 0 五 个特征 值 。
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