南京长江第二大桥环氧沥青混凝土铺装服役13年回顾
来源:沥青路面
发表日期:2015-12-17 18:09:18
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南京长江第二大桥(以下简称“南京二桥”)位于南京长江大桥下游11km处,路线全长约21km,由南、北汊大桥和南岸、八卦洲及北岸引线组成。其中南汊大桥为钢箱梁双塔双索面斜拉桥,全长1238m,主跨628m,索塔高195.41m,桥面宽32m(箱梁全宽38.2m),钢箱梁顶板厚14mm。
南京二桥钢桥面是国内首次采用环氧沥青混凝土进行铺装的工程,于2001年3月26日正式通车运营,至2013年服役近13年尚无进行过铺装大修,是国内大跨径钢桥面铺装工程的标杆。为此,本文将南京二桥铺装的13年维(修)养(护)过程中所进行的病害调查、交通组成数据等信息进行汇总统计,探寻出铺装工程的使用状态、服役现状,为同类大跨径桥梁铺装设计与维养提供参考经验。
南京二桥交通量调查及分析
根据南京二桥收费站的统计数据来看。
南京二桥的年交通量随着年份的增长总体上呈增长趋势。2001年南京二桥的年交通量为270多万辆,到2013年南京二桥的年交通量增长达到近2700万辆,13年间,年交通量发生了近10倍的增长。
依据所收集的各类车型交通量数据,根据实际通车车型与车次情况分析标准车轴作用累积次数,计算出南京二桥钢桥铺装服役13年间所经受的累计轴载次数。
13年间南京二桥的累积轴载作用次数为12114095次,已经超过最初设计的1200万次的设计轴载次数。
南京二桥钢桥面铺装使用现状及分析
2013年底对南京二桥钢桥面铺装使用状况进行了一次全面的调研,结果表明:桥面铺装使用状况总体良好,超车道没有病害情况出现,行车道有结构性纵缝出现,其他局部区域有纵缝、网裂、施工缝开裂、坑槽等病害现象。病害主要集中分布在两侧的慢车道:江南~江北方向的慢车道上的病害占全桥的80%~85%,分布在上坡段、江北伸缩缝附近以及跨中,且跨中区域病害情况最为严重,出现较大面积的坑槽现象;江北~江南方向的慢车道上的病害约占全桥的10%,主要分布在跨中附近。以下将从道路破损率、病害数量与位置、裂缝分布情况进行分述。
道路破损率
根据历年调查数据,对整桥和由南向北的慢车道的道路破损率数据进行了统计分析。
从2008年到2010年,整桥铺装的道路破损率逐年增加,最大值为0.2%。2010年由南向北慢车道中有59.4m²的铺装层进行了大修热补,所以2011年和2012年的道路破损率有所下降。2013年出现了大面积的坑洞病害,整桥道路破损率达到2.17%。
从2008年到2010年,由南向北慢车道的道路破损率逐年增加,最大值为1.41%。2010年由南向北慢车道中有59.4m²的铺装层进行了大修热补,所以2011年和2012年的道路破损率有所下降。2013年出现了大面积的坑洞病害,道路破损率达到16.62%,其主要原因为行驶于此车道的交通车辆为重载货车、行驶速度缓慢,加之南伸缩缝到南塔区域为上坡段,容易引发病害发生。
从2008年到2010年,由南向北慢车道的道路破损面积与整桥破损面积比值逐年增加,最大值为85%。2010年由南向北慢车道中有59.4m²的铺装层进行了大修热补,所以2011年和2012年的道路破损率有所下降。2013年出现了大面积的坑洞病害,面积比值达到94%。
通过上述道路破损率数据可以看出,整桥铺装的道路破损率2013年为2.17%,说明双层环氧铺装结构适宜于南京二桥工程。但是在整桥铺装道路破损中,由南向北慢车道贡献了94%,所以绝大部分病害发生在由南向北的慢车道。到2013年底为止,由南向北慢车道的破损面积占此车道总面积的16.62%,因此有必要对此车道的破损病害进行维修预警处理,以保障南京二桥的正常运营。
病害类型及数量分析
通过对南京二桥环氧铺装使用状况的长期动态跟踪观测可知:铺装所产生的病害主要有横缝、纵缝、斜缝、网裂、人字缝、坑洞以及外伤等。根据养护调查资料,对2004年~2013年南京二桥铺装病害数量进行统计发现,各类病害中,裂缝类病害占到总病害数量的90%以上,其余主要表现为坑槽等病害。因此,裂缝是桥面铺装使用性能与耐久性面临的最主要的病害类型。
除2006年与2010年病害数较前一年有所下降外,其他年份的环氧铺装病害数均维持在较高的水平,且呈现逐年增长的趋势。
裂缝类病害分类情况
调查发现,裂缝类病害是南京二桥最主要的病害形式,占总病害数量的90%以上,严重降低了桥面铺装的使用状况与耐久性能。在裂缝类病害中,主要分为横向裂缝、纵向裂缝、斜裂缝和网状裂缝。
南京二桥裂缝类病害中,纵向裂缝是最主要的破坏形式,其次是斜裂缝、网状裂缝,而横向裂缝随着使用年限的增加趋于稳定态势。纵向裂缝在2008年~2010年期间数量保持一个稳定水平,随后从2011年开始,纵向裂缝数量出现了大幅度增加,后续由于养护措施得当将其数量稳定在一定数值范围内。
2004年裂缝长度主要位于100~200mm区间内,其次是小于100mm的裂缝,而大于200mm的裂缝数量较小。但从2006年开始,裂缝长度开始以小于100mm为主,且比例逐年上升,其次是100~200mm长度之间裂缝,最少的是长度大于200mm的裂缝。这也符合一般裂缝长度变化的发展规律。
根据病害调查可知,随着南京二桥营运时间的增长,环氧沥青混凝土材料性能在车载与外界环境作用下出现较为明显的衰退,其主要表现为桥面铺装各项病害发生次数的逐年增加。在各类病害中,裂缝类病害是最主要的表现形式,是造成南京二桥铺装破坏的主要因素。
结语
汇总分析上述调研情况,可以得出以下结论。
(1)南京二桥运营至2013年的近13年间的累积轴载作用次数为12114095次,超过最初设计的1200万次的设计轴载次数。
(2)南京二桥铺装病害除2006年与2010年病害数较前一年有所下降外,其他年份的环氧铺装病害数呈现逐年增长的趋势。
(3)裂缝类病害为主要病害类型,占总病害数量的90%以上。在裂缝病害中,纵向裂缝又是最主要的破坏形式,其次是斜裂缝、网状裂缝,横向裂缝最不易出现,同时裂缝数量与长度呈逐年上升趋势。
(4)由于交通量大、轴载重,裂缝等病害主要分布于下游车道,上下游病害数量比值由最初2004年的1.3%增至2013年的56.45%。
总体上,双层环氧沥青混凝土铺装方案在南京二桥斜拉桥上应用13年后使用状况相对良好,超车道几乎没有发生病害,行车道上有少量的结构性裂缝出现,慢车道有部分坑洞病害发生,病害多发位置集中于慢车道上坡段、跨中、车轮轮迹带以及箱梁结构U肋顶等位置。上述情况充分说明,双层环氧铺装结构在南京第二长江大桥钢桥铺装工程应用中非常成功。
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