某橋橋面鋪裝早期病害成因分析
2015-09-22
前言
行車道上的橋面鋪裝是直接受車輪作用的。橋面鋪裝的作用在于防止車輪輪胎直接磨耗行車道板,保護(hù)主梁免受雨水侵蝕,并對(duì)車輛輪重的集中起分布作用。因此,橋面鋪裝要求有一定強(qiáng)度,并能滿足抗裂、抗沖擊、具有耐磨性等各項(xiàng)要求。
近年來，隨著我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)型式得到了不斷的創(chuàng)新，橋梁跨度也越來越大，但就目前橋面鋪裝的情況來看，橋面鋪裝的設(shè)計(jì)與施工仍沿用傳統(tǒng)的習(xí)慣做法，已不能滿足重載、重交通的發(fā)展要求，使得通車不久后的橋面鋪裝層逐漸產(chǎn)生起皮、泛砂、剝落、露骨、空鼓、開裂、松散和破碎等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了行車安全和舒適性以及橋梁的使用壽命。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。本文通過對(duì)某橋?yàn)r青砼橋面鋪裝早期病害類型及成因的分析,對(duì)瀝青砼橋面鋪裝層提出技術(shù)要求。
1、某橋結(jié)構(gòu)形式
某橋橋梁全長(zhǎng)1400m，主跨為888 m雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉結(jié)構(gòu)，中跨長(zhǎng)444 m，主塔為8跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋。主橋橋面全寬24 m，雙向4車道，中間雙黃線間隔，車道鋪裝寬度16.5 m。橋面表層采用4cm AC一16一I普通密級(jí)配瀝青混凝土，兩側(cè)邊跨各長(zhǎng)169 m，過渡孔長(zhǎng)53 m，南引橋長(zhǎng)464 m。
2、 橋面病害調(diào)查
2．1 調(diào)查方法
由于調(diào)查期間橋上需維持正常通行，且橋梁塔索有待加固，不能造成結(jié)構(gòu)擾動(dòng)，因此無法實(shí)施鉆芯、挖坑以及便攜或重型電子儀器的調(diào)查手段，主要依靠表觀目測(cè)、影像記錄及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等常規(guī)調(diào)查方式?？紤]到橋上交通量大，且異向2幅橋面病害類型與分布無相關(guān)性，因此調(diào)查分上游(西側(cè))與下游(東側(cè))2幅分別進(jìn)行。
2.2．調(diào)查結(jié)果
根據(jù)調(diào)查結(jié)果，某橋橋面鋪裝的病害類型包括局部坑凼、網(wǎng)裂、唧漿、泛油、推擠擁包、沉陷、縱橫向裂縫、低平整度、局部排水不暢等。各類病害破壞程度各異，在主橋及南引橋上均有較大面積分布，全橋綜合破損率達(dá)到了11.3％ 。主要表現(xiàn)在：
(1)橋面鋪裝病害表現(xiàn)在調(diào)平層結(jié)構(gòu)破壞與瀝青面層穩(wěn)定性不足2方面。
(2)調(diào)平層結(jié)構(gòu)破壞包括坑凼、網(wǎng)裂、縱橫裂縫等，其程度嚴(yán)重、發(fā)展迅速，對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)與行車安全危害較大。
(3)瀝青穩(wěn)定性不足包括泛油、推擠擁包、沉陷等，其發(fā)展速度較慢，對(duì)橋面行車安全有較大影響。
3、 橋面病害成因分析
3.1 鋪裝結(jié)構(gòu)適應(yīng)性
坑凼等嚴(yán)重的鋪裝破壞部位均分布于上下游拉索錨點(diǎn)的連線位置，破壞現(xiàn)象具有在縱向上由跨中向主塔發(fā)展，在橫向上由中間向兩側(cè)擴(kuò)展的明顯規(guī)律，表明此類破壞與主橋的結(jié)構(gòu)受力存在必然的聯(lián)系，按照先網(wǎng)裂后坑凼的破損形式及發(fā)展速度，橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層的破壞順序應(yīng)是從下至上?？烧J(rèn)為薄層復(fù)合式橋面鋪裝對(duì)于斜拉或懸索等上部結(jié)構(gòu)變形較大的輕型橋梁存在結(jié)構(gòu)適應(yīng)性不足的問題，具體表現(xiàn)在層底拉應(yīng)力大、結(jié)構(gòu)追隨性差，鋪裝易疲勞損壞等方面。
3.2 調(diào)平層缺陷
某橋混凝土調(diào)平層偏薄，混凝土強(qiáng)度不足，與面板界面粘結(jié)不牢。橋面板頂部存在較多浮漿與雜物，并因過量鑿毛造成平整度低以及局部厚度損失現(xiàn)象，在面板與調(diào)平層之間形成薄弱界面。
隨著交通量和重型車輛的增加,加速了鋪裝下部結(jié)構(gòu)層的疲勞破壞，導(dǎo)致混凝土調(diào)平層出現(xiàn)開裂與局部脫空現(xiàn)象，進(jìn)一步惡化了調(diào)平層的自身剛度與受力條件，在鋪裝層內(nèi)部產(chǎn)生更大的應(yīng)力應(yīng)變，進(jìn)而導(dǎo)致調(diào)平層的開裂、碎落等破壞現(xiàn)象。
3.3 瀝青面層缺陷
橋面面層采用4cm低孔隙率AC一16I型密級(jí)配瀝青混凝土，粗集料選用表觀圓滑、質(zhì)量較差的小鵝卵石，骨料嵌擠效果差，與瀝青粘附不足。結(jié)合料采用普通瀝青，且用量過多，導(dǎo)致混合料的高溫穩(wěn)定性與抗疲勞性能不足，在高溫氣候與荷載頻繁作用下逐漸出現(xiàn)泛油、推移、擁包等破壞現(xiàn)象。此外，由于瀝青面層偏薄，混合料粒徑較大，使得橋面局部離析，混合料密水性與抗老化性能較差，在多雨季節(jié)的行車荷載沖擊下出現(xiàn)滯水、開裂等初期水損現(xiàn)象，隨著雨水的下滲與侵蝕，瀝青層與調(diào)平層之間界面逐漸剝離，進(jìn)而形成橋面鋪裝的坑槽、網(wǎng)裂、唧漿、沉陷等破壞現(xiàn)象。
3.4 橋面維護(hù)缺陷
對(duì)于橋面存在的明顯破損部位，已多次實(shí)施維修。但由于冷料修補(bǔ)存在級(jí)配不良、壓實(shí)不足，接縫處理不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)榷喾矫嬖?，使得新舊鋪裝接縫的密封性能較差。新舊鋪裝由于粘結(jié)不牢而未形成整體，在沿縫下滲的雨水及汽車沖擊荷載作用下，薄弱接縫處的瀝青鋪裝強(qiáng)度很快喪失，逐漸發(fā)展為局部網(wǎng)裂向周邊擴(kuò)散，并最終形成坑凼。
4、小結(jié)
通過對(duì)橋梁鋪裝病害的實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上,分析了橋面鋪裝層的破壞原因。為了減少橋面鋪裝層的病害并延長(zhǎng)橋面的使用壽命,橋面鋪裝層必須滿足下列要求:
?。?）重量輕。要求橋面鋪裝盡可能薄,以減小自重引起的附加應(yīng)力。
?。?）撓曲性。鋪裝材料應(yīng)具有良好的撓曲性,可減弱或避免鋪裝層的撓曲開裂。保證在使用期間不出現(xiàn)明顯的開裂和其它病害。
?。?）材料穩(wěn)定性。對(duì)于瀝青混凝土要嚴(yán)格控制其礦料的級(jí)配、油石化,使其有足夠的高溫穩(wěn)定性和抗低溫開裂性、耐老化、耐疲勞性能。
（4）防水性。防水層無論是在設(shè)計(jì)和施工中都應(yīng)充分重視,保證鋪筑后基本不透水,防止水滲入引起的各種水損壞。
?。?）施工合理性。在橋面鋪裝過程中,嚴(yán)格控制鋪裝層的厚度、層間的粘結(jié)性、混凝土的養(yǎng)生及鋼筋的布置以及用量。
橋面鋪裝層是車輪直接作用的部分，其作用是防止車輪直接磨耗行車道板，保護(hù)主梁免受雨水侵蝕，并對(duì)車輛軸載起分布作用；橋面鋪裝的這種特殊作用，要求它必須具有一定的厚度和強(qiáng)度，并能滿足抗裂、抗沖擊、耐磨性能等要求。橋面鋪裝層的質(zhì)量如何，關(guān)系到橋梁整體的壽命和使用年限、行車安全及舒適性。因此需要從設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等方面采取綜合措施，更好地消除橋面鋪裝的病害，保證橋面鋪裝的質(zhì)量。
