［关键词］高速公路桥 铺装指标 病害原因
高速公路桥面铺装是桥面系的一部分,它铺筑在桥面上部,用来防止行车荷载直接磨耗桥面板,扩散荷载,防止主梁遭受雨水侵蚀,为车辆提供平整、耐久的行驶表面。现在高速公路桥面铺装采用沥青混凝土加铺水泥混凝土防水层结构,易于施工,整度易控制,行车舒适。但渗透结构层的水分在反复冻融和重载车辆的作用下,易引起桥面铺装层破坏。因此,桥面铺装不容忽视,各项指标应严格控制。
一、桥面铺装指标控制
沥青混凝土桥面铺装平整度控制措施
由于施工误差或存梁时间过长,导致吊装后预应力梁预拱度过大,按设计标高铺筑水泥混凝土找平层时,跨中铺装屋局部偏薄,3CM混凝土层在车轮碾压下易破碎。遇到混凝土铺装层局部偏薄情况,应通过调整铺装层标高等手段进行处理。为有效保证沥青混凝土桥面铺装平整度,在下面层铺装时,沥青混凝土摊铺机行走采用钢丝绳引导的基准线,上面层铺装时,沥青混凝土摊铺机采用非接触式平衡梁施工,在桥上增加摊铺层层数,提高桥面铺装层平整度。
沥青混凝土桥面铺装层压实度控制措施
沥青混凝土不论是何种结构类型和级配范围,从理论上讲,经过设计、验证、生产调试三个阶段后,不会有问题。但在生产阶段,如果原材料级配尤其是矿粉用量不准或用油量不准,其生产配比与理论配比会有出入。其摩擦、纹理、稳定性、透水性、压实度等会出现较大变化。所以严格控制生产配合比是有效保证沥青混凝土压实度的一项控制指标。严格控制好沥青混凝土的碾压温度。采用合理碾压工艺。行上胶轮,后上钢轮压路机。
沥青混凝土桥面铺装层渗水指标控制措施
沥青混凝土桥面铺装层采用细粒式SBS改性沥青混凝土；为减少水泥混凝土铺装层的上部浮浆,将水泥混凝土铺装层厚度设计基础增加3cm,强度达到100%时,利用铣刨机械将增厚部分混凝土铣刨清除,消除水泥混凝土上部浮浆,后对铣刨面彻底清洗,消除软弱浮浆层和桥面水泥混凝土不平整的危害；桥梁排水系统收水口设置密度合理,收水口的设计与安装能使渗入到水泥混凝土铺装界面的水,及时进入收水口排出桥体；桥梁侧与泄水孔相连设计成碎石盲沟。
沥青混凝土桥面铺装高温稳定性控制措施
采用SBS改性沥青混凝土,使其具有良好的热稳定性。在高温季节不产生拥包、车辙等永久性变；较好的抗低温开裂性能,在低温时不产生脆化和裂缝；良好的抗疲劳开裂性能及较小的压实孔隙率；增大集料粒径,增加粗集料用量；增加矿粉用量；掺加纤维稳定剂；减少天然砂用量,用有棱角的人工砂或石屑代替；减少沥青用量。在沥青混凝土桥面铺装层施工中,应严格控制各道工序、各项指标,减少和消除各种不利因素对沥青混凝土铺装造成的损害,提高沥青混凝土桥面铺装层的耐久性和行车合适性,延长桥梁寿命。
二、沥青混凝土桥面铺装早期病害原因分析
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：铺装层内部产生较大剪应力,引起不确定破坏面的剪切变形,或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；因温度变化并伴随桥面板或梁结构的大挠度产生的裂隙,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。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,表现为拥包和推移现象。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,在实际设计中,应基于两种形式剪切破坏分别计算分析。
病害分析
1．结构理论与设计
桥梁的结构理论中对桥面铺装层的计算分析论述近于零,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。
从箱梁设计看,设计者对箱梁构件是按T形梁进行处理的。箱梁实际受力虽有近于T梁的一面,又有异于T梁的一面,对于连续箱梁差别更大。目前,箱梁的桥面越来越宽,桥跨与桥宽之比越来越小,箱梁仍按T梁那种长细杆件设计配筋,就越来越不适宜了,导致按梁设计的箱梁骨架钢筋在实际受力状态下,难以像T梁主筋那样发挥作用。所以,设计的假设状态与箱梁的实际受力状态不一致。
材料工业的发展,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要求,高等级公路大跨桥梁的横向越来越宽。计算重于主梁纵向分析,轻视桥梁横向刚度,横向构造措施不利,使桥面铺装分担了过多的次内力。对于连续梁桥、拱桥及悬臂梁桥等桥型结构,由于荷载作用产生负弯矩或拉力,使桥面铺装层受到拉力的作用产生负弯矩区裂缝,造成桥面铺装损坏。
由于车道功能不同,使桥梁结构运营处于偏载状态,主车道的铺装承担比超车道高得多的运营应力水平,促使主车道铺装层疲劳。货运业主追求短期利益,车体超长、超重、载重,使桥梁结构局部超载,损害了主车道铺装层。应根据车辆荷载的实际分布和桥梁结构受力情况,对桥面铺装层进行受力计算。
2．施工工艺
铺装层厚度偏小。由于桥梁上部结构在施工中,支架沉降及预应力反拱无法准确预测,或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,一般在测量主梁顶面标高后,对其进行调整以保证桥面厚度。
3．桥面防水层的影响
由于柔性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。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。
4．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。
总之,桥面铺装层是特殊路面结构,合理简化荷载模型,进行横向和纵向布载,关系到计算结果的精确程度。将桥梁结构分析和路面理论相结合,才能解决此问题。对沥青混凝土桥面各项指标控制和早期病害原因的分析,是提高高速公路桥面铺装工程质量的两个不可或缺的必要手段。
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