大跨径上承式连续钢拱桥钢-UHPC轻型组合桥面铺装施 工工法
随着我国公路建设的飞速发展，跨越江河湖泊的公路桥梁越来越多.大跨径连拱桥作为中国传统经典桥型，被越来越多的应用到现代桥梁上.正交异性钢桥面板在大跨径桥梁中应用广泛，但大量工程实践表明，正交异性钢桥面板容易产生两类典型病害问题：①在高频重载行车作用下，钢桥面板在其焊缝及构造细节处易出现疲劳裂缝，如广东的虎门大桥，因交通繁重，运营不到十年便出现了大量被劳裂缝.②钢桥面的沥青铺装层使用寿命短，极易出现开裂、车撤、坑情等病害，需频繁维修，如早些年在网上引起热议的“武汉第三长江大桥10年24修”等，这些病害严重影响到钢桥面的耐久性和使用性能，甚至可能给桥梁的安全性带来隐患.
上述两类病害问题是正交异性钢桥面所固有的.事实上，我国现有的“正交异性钢桥面沥清铺装层”的桥面体系已难以承担重载交通量大、夏天桥面温度高达70℃的双重影响.理论和工程实践表明，无论采用何种性能优越的沥青混凝土材料，也只可能解决钢桥面铺装的问题而不能起到有效降低正交异性钢桥面板中应力的作用，不能防止桥面钢结构的被劳开裂，原因是沥青混凝土的弹性模量很低，只有约1200MPa左右.
钢-UHPC轻型纽合桥面结构可有效的解决上述典型病害问题，其中的超高性能混凝士（UHPC)是一种具有高强度、高模量、高韧性和高耐久性的新型混凝土材料，为应用于正交异性钢桥面板，国内一些科研院校对其进行一系列改进，大幅提高其开裂强度与开裂应变，一些应用实例的疲劳试验表明，在等效拉应力为0-21.3MPa应力幅（拉应力）的作用下，抗被劳寿命超过310万次.
为此，在吸取各方面的实践经验和在局、公司内外专家的指导下，中交三公局京雄高速SG5标白沟河特大桥施工中，经过共同研究，多方优化，针对白沟河特大桥钢-UHPC轻型组合桥面施工，制定了详细的施工工艺和操作流程，并通过施工实践，研究、探索、总结而形成本工法.
《低收缩、高韧性UHPC制备技术、性能评价方法与工程应用研究》2021年3月19日通过中国公露学会鉴定评价为国际先进水平.
2.工法特点
2.0.1UHPC层显著提高了钢桥面板的刚度，大幅度降低正交异性钢桥面各构造细节处的活
载应力，在结合桥梁结构受力特点进一步优化钢桥面板相关耐疲劳细节构造的基础上，可消除钢桥面板的疲劳开裂风险：
2.0.2UHPC层为永久性结构层，在运营中无需更换，仅需对铺装层定期翻修，而UHPC上的铺装层为普通沥青材料，价格低廉、施工使利，其运营维护成本远低于钢桥面上的铺装材料.
2.0.3由于UHPC层厚度薄、自重轻，能适用于大跨径钢桥.白沟河特大桥为采用正交异性钢桥面系的钢霜连拱结构，该桥为京雄高速河北段主线上跨越白沟河的一座特大景观桥梁，交通繁忙，且社会关注度高，后期更换常规钢桥面铺装会造成中断通行及产生不利的社会影响，因此选用满足全寿命周期耐久使用的新型的钢桥面铺装结构是非常必要的.
2.0.4充分利用场地合理布局，钢-UHPC轻型组合桥面结构施工极易形成流水线作业.大断面数控自行走式布料、整平、覆膜及养护组合设备的投入，有效降低了UHPC铺装层的施工难度，并大大提高了UHPC铺装层的施工效率，保证了UHPC铺装层的施工进度和施工质量.
2.0.5UHPC拌和采用行星式拌合机，拌和比较均匀，UHPC成品和易性好.UHPC可以采用普通混凝土罐车进行运输，大大降低了运输难度.
2.0.6热熔型改性环氧树脂粘层的使用，大大提高UHPC与沥青混凝土的粘结性能，抵抗重载下UHPC与薄层沥青间产生的高剪切应力及拉拔力.
3.适用范围
本工法适用于大跨径上承式连续钢拱桥钢-UHPC轻型组合桥面施工，对其他形式桥梁正交异性钢桥面的钢-UHPC组合桥面施工也具有借鉴作用.
4.工艺原理
钢-UHPC轻型组合桥面结构可以有效防止桥面钢结构的疲劳开裂，其中UHPC是一种具有高强度、高模量、高韧性和高耐久性的新型混凝土材料，其抗折强度是普通C50混凝土的3倍，缩变下降50%，经历700次冻融循环后仍然完好无损，被称为“永不开裂”的混凝土.通过栓钉的剪力连接作用，密配筋的UHPC层与正交异性钢桥面板协同受力，有效降低了钢结构疲劳应力幅，从而大大降低了铺装层破损和钢结构部分出现疲劳开裂的概率.热熔型改性环氧树脂粘层大大提高UHPC与沥青混凝土的粘结性能，抵抗重载下UHPC与薄层沥青间产生的高剪切应力及拉拔力.
采用动齿轮式布料机、UHPC自动整平机组和自动覆膜养护平台组成的UHPC一体化施工设备，实现了摊铺-整平-覆膜-养生施工流水化作业，工艺流程：桥面清理一栓钉焊接一钢筋网敷设→超高性能混凝土浇筑→养护→超高性能混凝土表面稳化及清洗→粘结层施工→沥青面层摊铺→施工完成.
5.施工工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
钢-UHPC轻型组合桥面板整体施工流程如下：
桥面清理→栓钉焊接一钢筋网敷设→超高性能混凝土浇筑→养护→超高性能混凝土表面糙化及清洗一粘结层施工一沥青面层摊铺一施工完成.
图5.1.1 施工工艺流程
5.2施工要点
5.2.1桥面清理
施工前，需人工清理钢桥面焊接的焊渣，有条件时可采用清扫车清扫，确保桥面板干净、整洁，无杂物、无油污、无水渍.
5.2.2桥面栓钉焊接
1、栓钉焊前准备
焊接前检查栓钉质量.栓钉应无皱纹、毛刺、发裂、扭曲、弯曲等缺陷.但栓钉头部径向裂
纹和开裂不超过周边至钉体距离的一半，则可以使用.施焊前必须经过严格的工艺参数试验，对不同厂家、批号、不同材质及焊接设备的栓焊工艺，均应分别进行试验后确定工艺.使用专用栓钉熔焊机进行焊接施工，该设备需要设置专用配电箱及专用线路.
2、焊接面除锈清理
安装前先放线，定出栓钉的准确位置，并对该点进行除锈、除漆、除油污处理，以露出金属光泽为准，并使施焊点局部平整.
3、栓钉焊接
将瓷环摆放就位，瓷环要保持干燥.施焊人员平稳握枪，并使枪与母材工作面垂直，然后施焊.焊后根部焊脚应均匀、饱满，以保证其强度要达到要求.
图5.2.2-1栓钉焊接示意图
4、栓钉焊接工艺参数
栓钉 电流（A） 时间（S） 伸出长度（mm） 提升高度（mm）规格 普通焊 普通焊 普通焊 普通焊Φ13 1200 0.7 4 5
焊接电压，电流，时间及栓钉枪提起和插下等参数都要调到最佳状态.这将根据过去的经验和栓钉制造厂以及设备制造厂的说明来进行.
操作时，要待焊缝凝固后才能移去焊钉枪，如果焊钉枪不能使用时或用于返修不饱满的栓钉时可采用手工电弧焊，焊后要去掉瓷环，便于检查.
图5.2.2-2栓钉现场焊接
5.2.3钢筋网铺设
1、钢筋的检验
钢筋进场时必须有出厂质量证明书或试验报告单并进行进场报验，每捆盘应有标牌.按炉（批)号及规格分批验收，并按施工验收规范的规定抽样复验，合格后方可使用.
2、钢筋的准备
为方便施工，如在桥面堆放钢筋时，应先每3m铺设1根10cmX10cmX200cm方木，在方木上堆放钢筋，防止损坏剪力钉.根据设计图纸要求，采用钢筋切断机将钢筋切割成横向设计长度，
纵向通长布置，绑扎搭接，搭接位置应错开设置并且长度不小于20cm.
3、钢筋的绑扎及控制要点
钢筋绑扎前先熟悉施工图纸，核对钢筋的钢种、直径、尺寸、数量、钢筋网布置图等.
1）UHPC层内配置HRB400级带肋钢筋网，纵、横桥向钢筋直径均为10mm，且横桥向钢筋位于上层，钢筋的最小净保护层厚度为15mm.剪力钉纵横向标准间距为150mm时，其间布置4根钢筋，钢筋间距为37.5mm.
2）在钢桥面面板上每隔1m平放Φ14mm×50mm的钢筋作为垫块，将钢筋网直接搭在50mm的
