瀝青混凝土橋面鋪裝病害成因
2015-04-29
近年來我國公路橋梁建設(shè)快速發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)不斷創(chuàng)新，大跨橋梁已很普遍，但橋面鋪裝的設(shè)計(jì)與施工仍沿用傳統(tǒng)的習(xí)慣做法，在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對橋面鋪裝層一般不作專門的計(jì)算分析。隨著交通量和重型車輛的增加，橋面鋪裝病害普遍存在，如開裂，壅包和面層分離等，這不僅妨礙了正常交通，影響了橋面的美觀，更易造成交通事故，也給維修工作帶來了很大困難。
1、概述
隨著橋梁建設(shè)快速發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)不斷創(chuàng)新，大跨橋梁已很普遍，但橋面鋪裝的設(shè)計(jì)與施工仍沿用傳統(tǒng)的習(xí)慣做法，在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對橋面鋪裝層一般不作專門的計(jì)算分析。隨著交通量和重型車輛的增加，橋面鋪裝病害時(shí)有發(fā)生．這不僅妨礙了正常交通，影響了橋面的美觀，更易造成交通事故，也給維修工作帶來了很大困難。近年來，人們對于因橋面鋪裝病害造成的直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失給予了足夠的重視．橋面鋪裝的早期損壞已成為影響高速公路使用功能的發(fā)揮和誘發(fā)交通事故的主要因素。
橋面柔性鋪裝能大大緩和行車對橋板的沖擊，較易達(dá)到運(yùn)營中平穩(wěn)舒適的要求，隨著瀝青材料性能的改進(jìn)，應(yīng)用將更加廣泛，但現(xiàn)行規(guī)范對瀝青鋪裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要從所用材料、做法及厚度等方面作了指導(dǎo)性的說明，這就造成了在實(shí)際設(shè)計(jì)，橋面鋪裝層只作為橋梁工程的附屬結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)者對其甚少花費(fèi)精力，從而為橋面鋪裝的損壞埋下了隱患。
2、橋面鋪裝層病害分析
2.1 結(jié)構(gòu)理論與設(shè)計(jì)
橋梁的結(jié)構(gòu)理論中對橋面鋪裝層的計(jì)算分析論述幾近于零，現(xiàn)行規(guī)范中只給定了厚度的推薦值，工程界一一直在備等級公路中運(yùn)用了幾十年。隨著交通量的增大．現(xiàn)行鋪裝與重型超重型汽車的增多和車速的增快已不相面鋪裝層直接承受車輪荷載的面鋪裝部分或全部參與了主梁形因此橋面適應(yīng)。橋沖擊橋結(jié)構(gòu)的變鋪裝是一個受力復(fù)雜的動力體系，各種形式的主梁及鋪裝本身的構(gòu)造均影響其應(yīng)力的分布。
粱設(shè)計(jì)的箱粱骨架鋼筋在實(shí)際受力狀態(tài)下難以像T梁主筋那樣發(fā)揮應(yīng)有的作用。所以．設(shè)計(jì)的假設(shè)狀態(tài)與箱梁的實(shí)際受力狀態(tài)不一致。從眾多箱梁的設(shè)計(jì)來看 大部分設(shè)計(jì)者對箱梁構(gòu)件是按T形梁進(jìn)行處理的。
而箱梁的實(shí)際受力雖有近于T梁的一面又有異于T梁的一面，對于連續(xù)箱梁差別更大。尤其是近年來箱梁的橋面越來越寬，橋跨與橋?qū)捴仍絹碓叫∠淞喝园碩梁那種長細(xì)桿件設(shè)計(jì)配筋．就越來越不適宜。
2.2 施工工藝
2.2.1鋪裝層厚度偏小。由于橋梁上部結(jié)構(gòu)在施工中支架的沉降及預(yù)應(yīng)力反拱無法十分準(zhǔn)確地預(yù)測，或由于施工工藝控制欠佳，施工中主梁頂面標(biāo)高與設(shè)計(jì)值相符是比較困難的，一般在測量主梁頂面標(biāo)高后對其進(jìn)行調(diào)整以保證橋面的厚度。如果調(diào)整不好，就會造成鋪裝層厚度不均，使有的地方厚度偏小。
2.2.2梁頂清理不利，造成鋪裝層與主梁結(jié)合欠佳。
2.3 橋面防水層的影響由于柔性防水層的強(qiáng)度與主板和鋪裝層的強(qiáng)度有差異，它的存在使上部結(jié)構(gòu)按模量形成剛一柔一剛的板體受力體系，中間柔f生夾層會增大橋面板板中部的板底拉應(yīng)力。
處于防水層上的鋪裝層一經(jīng)開裂，在車輪的動力荷載作用下，彼此間的縫隙越來越大，直到松散脫落。另外，防水層的使用使鋪裝層發(fā)生剪切破壞的機(jī)率大大提高。
2.4 橋面鋪裝的約束條件橋面鋪裝受橋梁結(jié)構(gòu)的約束，受荷后其邊界條件與一般路面相差甚大，加之梁體的撓度、扭曲等形變的耦合作用，給鋪裝層的工作性能造成不利影響。
3、橋面鋪裝設(shè)計(jì)方法的討論
橋面鋪裝層是一種特殊的路面結(jié)構(gòu)，如何合理簡化荷載模型，以及如何進(jìn)行橫向和縱向布載，也直接關(guān)系到計(jì)算結(jié)果的精確程度。文獻(xiàn)中在計(jì)算剪應(yīng)力時(shí)參照路面設(shè)計(jì)中的荷載模型，荷參數(shù)為BZZ=100，P=0、7MP，=10．65cm，水平荷載與垂直荷載同時(shí)考慮。黃曉明在文獻(xiàn)中，則對不同的橋跨截面在橫向不同位置進(jìn)行布載，找出最不利的荷位。只有將橋梁結(jié)構(gòu)分析和路面理論結(jié)合起來，才能較好的解決這一問題。
另外需要研究的一個重要問題是，橋梁在荷載作用下產(chǎn)生撓度及其它形變，這些因素對鋪裝層的力學(xué)特性有何影響，如何考慮這些影響，這也是橋面鋪裝不同于一般復(fù)合路面的一個方面。目前，國內(nèi)還沒有專門針對這方面的討論。
合理解決橋面鋪裝問題需要從理論分析和結(jié)構(gòu)計(jì)算兩方面入手，正確的理論基礎(chǔ)是根本，合理的力學(xué)模型是關(guān)鍵。通過計(jì)算分析與實(shí)測對比，較好的解決如上述的接觸模型、荷載簡化等問題，搞清其它因素的影響；還要加強(qiáng)對模型尺寸及收斂條件的研究；在條件允許的情況下，加強(qiáng)對其動力性能的研究。在分析鋪裝層破壞形式的基礎(chǔ)上，確定關(guān)鍵因素，提出控制指標(biāo)并建立相應(yīng)的破壞準(zhǔn)則，為設(shè)計(jì)提供依據(jù)，要達(dá)到這一目標(biāo)需要做大量的基礎(chǔ)性研究工作。
4、結(jié)束語
合理解決橋面鋪裝問題需要從理論分析和結(jié)構(gòu)計(jì)算兩方面人手，正確的理論基礎(chǔ)是根本，合理的力學(xué)模型是關(guān)鍵。通過計(jì)算分析與實(shí)測對比，較好地解決如上述的接觸模型、荷載簡化等問題，搞清其它因素的影響；還要加強(qiáng)對模型尺寸及收斂條件的研究；在條件允許的情況下，加強(qiáng)對其動力性能的研究。在分析鋪裝層破壞形式的基礎(chǔ)上，確定關(guān)鍵因素，提出控制指標(biāo)并建立相應(yīng)的破壞準(zhǔn)則，為設(shè)計(jì)提供依據(jù)，要達(dá)到這一目標(biāo)需要做大量的基礎(chǔ)性研究工作。
橋面鋪裝早期破壞嚴(yán)重影響了交通通行的舒適性、安全性、給養(yǎng)護(hù)維修部門帶來較大的治理維修難度，影響正常的交通運(yùn)營暢通。為從根本上解決這一問題，應(yīng)加快對橋面鋪裝的進(jìn)一步研究，以明確橋面鋪裝層各結(jié)構(gòu)層計(jì)算模型、力學(xué)特性及相關(guān)參數(shù)，為橋面鋪裝的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，并在鋪裝施工中切實(shí)保證質(zhì)量。
