公路桥面铺装早期破坏Word格式.docx

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张亮

公路桥面铺装

早期破坏原因及治理方法

摘要:

本文对钢筋混凝土桥柔性桥面铺装的病害及其原因及治理方法进行了分析，仅供大家参考。

关键词:

桥面铺装破坏原因治理方法

概述：

桥面铺装层直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用,其变形和应力特征与主梁及桥面板结构型式密切相关.桥面铺装建成平坦的形式面一保证交通车辆安全舒适地行使,桥面铺装层的作用在于防止行车轮胎直接磨耗和剪切行车道板,保护桥面不因雨水等气象作用的恶化,通过这些保护起到延长桥梁使用年限的作用.直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用,其变形和应力特征与主梁及桥面板结构型式密切相关,一方面可分散荷载并参与桥面板的受力,另一方面起联结各主梁共同受力的作用;

既是桥面保护层又是桥面结构的共同受力层,所以具有足够的强度和良好的整体性,并具有足够的抗裂、抗冲击、耐磨性能等各项要求。

近年来,我国公路桥梁建设快速发展,桥梁结构不断创新,大跨桥梁已很普遍，但桥面铺装的设计与施工仍沿用传统的习惯做法,在进行桥梁结构设计时，对桥面铺装层一般不作专门的计算分析。

道路车辆日趋大型化、重型化以及交通量迅猛增长，使桥梁经受的冲击力、荷载疲劳程度及应力超过频率不断提高,桥面铺装的损坏较为严重，维护周期也越来越短,桥面铺装出现病害问题很普遍。

这不仅妨碍了正常交通,影响了桥面的美观,更易造成交通事故,也给日常维修和养护工作加大了经济投入。

桥面铺装的早期损坏已成为影响公路交通发挥正常使用功能的一大障碍，并成为诱发交通事故的主要原因之一。

桥面柔性铺装能大大缓和行车对桥面板的冲击,较易达到运营中平稳舒适的要求,随着沥青材料性能的改进,应用将更加广泛。

但现行规范对沥青铺装结构的设计主要从所用材料、做法及厚度等方面作了指导性的说明,关于具体的设计理论与方法还是空白,铺装层的设计无章可循。

这就造成了在实际设计中,桥面铺装层只作为桥梁工程的附属结构,设计者对其甚少花费精力,从而为桥面铺装的易损坏埋下了隐患。

因此,应加快对桥面铺装,特别是结构破坏机理和设计理论方面的研究。

桥面铺装早期损坏的原因分析：

破坏形式

沥青混凝土桥面铺装与正常路面和水泥混凝土桥面铺装相比,损坏形式有所不同。

主要有:

①铺装层内部产生较大的剪应力,引起不确定破坏面的剪切变形,或者由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差,抗水平剪切能力较弱,在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏,产生推移、拥包等病害;

②因温度变化并伴随桥面板或梁结构的大挠度而产生的裂隙,在车辆荷载及渗入的水的作用下产生面层松散和坑槽破坏。

自20世纪70年代以来在桥面铺装中广泛使用防水层,随着交通量的增加,出现了一些新问题,如面层的早期破损、开裂、坑槽、防水层与面层和桥面粘结强度不足而产生推移等病害。

近年来,在我国的部分地区的桥面防水层也出现了相应的病害。

一:

结构理论与设计

（1）桥梁的结构理论中对桥面铺装层的计算分析论述几近于零,现行规范中只给定了厚度的推荐值,工程界一直在各等级的公路中运用了几十年。

随着交通量的增大,现行铺装与重型、超重型汽车的增多和车速的增快已不相适应。

桥面铺装层直接承受车轮荷载的冲击,桥面铺装部分或全部参与了主梁结构的变形,因此桥面铺装是一个受力复杂的动力体系,各种形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布。

（2）随着建筑材料的发展,桥梁承重结构的改进,使桥梁主梁能以较柔的结构达到受力的要求,高等级公路大跨桥梁的横向越来越宽。

特别在设计计算中侧重于主梁纵向的计算分析,对桥梁横向刚度重视不足,横向构造措施不利使桥面铺装分担了过多的次内力。

（3）对于连续梁桥、拱桥及悬臂梁桥等桥型结构,由于荷载的作用而产生负弯矩或拉力,使桥面铺装层受到拉力的作用而产生负弯矩区裂缝,从而造成桥面铺装的损坏。

二：

构造原因

（1）桥面板刚度不足。

对于部分桥梁为了减轻恒载，以增加钢筋用量或采用高强度钢筋来减薄桥面板的厚度时造成桥面板刚度不够，在重荷载的作用下引起较大的形变，加上车辆的连续冲击震动，使桥面板及铺装层出现开裂，且发展迅速。

（2）是铺装层与梁表面粘结弱。

在桥面进行铺装前没有将结合表面清洗干净，凿毛的密度和深度不够，导致铺装层与梁面之间的粘结能力不足，在荷载作用下铺装层与主要承重构件不能以一个整体工作来承受外荷载，破坏了混凝土的整体性，在行车的剧烈冲击和荷载作用下容易使桥面出现脱皮、裂缝、剥落等现象。

（3）桥面防水层的影响。

在桥面铺装中广泛使用防水层,随着交通量的增加,出现了一些新问题,如面层的早期破损、开裂、坑槽、防水层与面层和桥面粘结强度不足而产生推移等病害。

另外,防水层的使用使铺装层发生剪切破坏的机率大大提高,设防水层的水泥混凝土桥桥面沥青混凝土铺装在行车荷载作用下的破坏形式一般为剪切破坏,常表现为拥包和推移现象。

剪切破坏有两种情况:

一是桥面钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水层的模量,加之沥青混凝土层厚度较薄,沥青层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的剪切变形;

二是防水层与沥青混凝土面层和桥面层间粘结力不足而发生剪切破坏。

由于防水层的强度与主板和铺装层的强度有差异，处于防水层上的铺装层一经开裂,在车轮的动力荷载作用下,彼此间的缝隙越来越大,直到松散脱落.由于防水层的强度与主板和铺装层的强度有差异,它的存在使上部结构按模量形成刚—柔—刚的板体受力体系,中间柔性夹层会增大桥面板板中部的板底拉应力。

因此,剪切破坏是设防水层的水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装损坏的主要原因,故在实际设计中应基于两种形式的剪切破坏分别加以计算分析。

（4）现行规范对沥青铺装结构的设计主要从所用材料、做法及厚度等方面作了指导性的说明,关于具体的设计理论与方法还是空白,铺装层的设计无章可循。

三、施工原因

其一铺装层的厚度偏小。

由于施工工艺控制欠佳,施工中主梁顶面标高与设计值相符是比较困难的,由于施工因素造成梁表面高出设计标高，或由于调整桥面纵横坡、施工工艺控制欠佳等原因，施工中主梁顶面标高与设计值相差较大，一般在测量主梁顶面标高后对其进行调整以保证桥面的厚度，如果调整不好，就会造成铺装层厚度不均，使桥面铺装层局部过薄，削弱了桥面铺装层的刚度和承载能力，这也是桥面早期损坏的原因之一。

其二铺装层内部钢筋网错位。

钢筋网在进行绑扎和浇注混凝土时，受到施工人员、机械和混凝土的自重压力，导致其紧贴桥面板而改变原设计钢筋网位置，削弱了钢筋网的分布筋作用承受荷载的能力。

其三是混凝土质量的影响。

混凝土的施工质量直接影响桥面铺装层的使用寿命。

混凝土的原材料、级配、拌合物的和易性较差或施工控制不良造成混凝土中蜂窝、麻面、强度降低等缺陷，这些缺陷破坏了铺装层的整体性，降低了铺装层抗裂、抗冲击、抗弯曲及耐磨的能力，使铺装层建成后经短期荷载作用容易发生混凝土的破坏.梁顶表面清理不利,造成铺装层与主梁结合欠佳。

四、外界影响

⑴过早通车。

桥面铺装完成后过早地开放交通，造成桥面在强度未达到设计强度，形变未稳定的情况下过早承受外来荷载作用，容易造成桥面铺装的早期损坏。

⑵荷载过大及冲击影响。

对于目前增长较快的重载交通及超载、改装违章车辆的增加，加重了桥面铺装层的负荷，并且轴重的增加形成较大的冲击荷载，在路面不平整或桥面伸缩缝、施工预留缝等有高差的地方，冲击作用更趋明显，造成铺装层特殊位置或局部的先期破坏，并促使破坏向其他部位的扩展恶化。

⑶交通组织和交通差异。

在公路交通组织管理中，由于车道功能的不同，使桥梁结构运营始终处于偏载状态，加快了主车道铺装层的疲劳，使主车道铺装层容易发生各种病害并以较快的速率发展。

由于地区性经济发展所需物资的不同，使行驶运输车辆进入和驶出某地的载重差别较大，造成铺装层两侧病害发展及破坏程度相差较大，影响铺装整体使用寿命。

⑷大部分私营车主为追求短期经济效益,通过改变车厢结构如加长车厢和加高车轴弹簧等使汽车的载重、轴重及轮载成倍增加。

这些车辆对铺装层具有严重的毁坏作用,并使桥梁结构局部超载,加快了主车道铺装层的病害发展。

因此,在设计中应根据运营中车辆荷载的实际分布情况,在明确了桥梁结构受力的基础上,对桥面铺装层进行受力计算。

同时交通主管部门也应加强对超限车辆的治理工作，保证桥面铺装层的的使用寿命。

五:

桥面铺装的约束条件

桥面铺装受桥梁结构的约束,受荷后其边界条件与一般路面相差甚大,加之梁体的挠度、扭曲等形变的耦合作用,给铺装层的工作性能造成不利影响。

桥面铺装的损坏一般是上述某几种因素综合作用（影响）下而产生的，因此具体确定铺装早期损坏原因应从各个方面来进行综合分析。

桥面铺装破坏的治理方法：

一、修补及更换铺装层

对于混凝土桥面铺装层局部出现的碎裂、脱落或洞穴等病害，修复时先对缺陷表面凿毛，并将破损的松散物全部凿除，凿毛应尽量深一些，使骨料露出，然后再用水泥混凝土或沥青混凝土修补。

用水泥混凝土修补前，宜先将修补孔润湿，再涂刷上同标号的水泥砂浆或混凝土粘结剂，以加强新旧混凝土间的粘结性。

修补前，应认真检查缺陷表面处理情况及混凝土胶剂的质量，修补时，应注意避免荷载或重力需要动的干扰，避免高湿，雨水冲淋。

混凝土桥面铺装层出现大面积破裂、脱落或洞穴等严重病害时，可凿除全部原破损铺装层进行重做处理。

二、提高铺装层构造强度

旧混凝土桥面铺装层通常厚度较薄，而且由于施工等方面原因易造成厚度不均匀，混凝土原设计标号一般偏低，且钢筋网钢筋直径偏细。

在不增加桥面标高及自重情况下，为提高承载力，宜增大钢筋直径，并适当提高混凝土强度等级。

三、铺装层补强

桥面铺装补强层宜采用钢筋网与钢纤维混凝土，钢纤维混凝土用于桥面铺装层维修，能增强桥面抗裂性、抗弯曲性、耐冲击性和耐疲劳性。

桥面铺装早期破坏严重影响了交通通行的舒适性、安全性，给养护维修部门带来较大的治理维修难度，影响正常的交通运营畅通。

为从根本上解决这一问题，本文对公路桥面铺装早期破坏原因及治理方法进行了分析,目的建议有关方面加快对沥青混凝土桥面铺装的进一步研究,以提高沥青混凝土桥面铺装的使用的寿命；

同时应加强对各铺装层材料的材料性能指标和测试技术的研究,开发适应桥面破坏机理的新材料；

另外,还要改进铺装技术及提高施工质量,将桥面铺装作为重点工作之一引起足够的重视，从根本上解决桥面铺装早期损坏问题。