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1、桥面铺装层病害及其防治对策研究49939一、前言 目前，在公路桥梁中，桥面行车道铺装一般采用水泥混凝土，高等级公路的大中桥则多采用水泥混凝土和沥青混凝土双结构层铺装。桥梁结构理论对桥面铺装本身的受力与计算甚少论述，普遍是桥面铺装层不参与梁体结构受力，而在主梁内力分析中只将其作为恒载，在主梁顶面上采用810cm厚的水泥混凝土或57cm沥青混凝土铺装作为磨耗层。 桥面铺装层在设计中只作为桥梁工程的附属结构，设计者对它甚少花费精力，一般在柔性路面的公路桥梁中考虑采用沥青混凝土铺装层，在刚性路面的公路桥梁中采用水泥混凝土铺装层，铺装层的厚度套用标准图8cm，内置网格为20cm20cm的8钢筋网，混凝土
2、强度等级为C30或C35号。 二、桥面铺装层的常见病害 （一）平整度欠佳 混凝土桥面铺装层的病害之一是平整度欠佳，平整度不佳会导致行车舒适度差。 （二）铺装层裂缝 混凝土铺装层的另一病害是铺装层裂缝。该病害的典型表现为：纵横角部约45度的斜裂、纵向施工缝的啃边以及纵裂等。主要有以下几种类型： 1.沿板（梁）接缝纵向开裂。中小跨径的板（梁）桥面铺装的裂缝以纵桥向板缝处的开裂最为严重，裂缝宽可达15mm。其危害在于极大地削弱了桥梁的横向刚度，使得荷载分布不均匀，严重时造成单板受，同样的荷载等级，单板承受的最大活荷载增加4070，导致桥梁整体承载能力严重下降。此外，因桥面开裂而雨水下渗，导致主梁受腐
3、蚀，降低结构的耐久性。 2.桥面铺装层横桥向开裂。桥面铺装层的横向开裂类似刚性路面的“断板”，主要发生在铺装层伸缩缝12m范围内，以距伸缩缝2050cm发生一道为多，几乎位于主梁支座中心处；对于跨径较大的梁桥，跨中部位也有发生横向开裂的现象。铺装层发生横向开裂后，一般经过58年的运营，在不断受的车辆垂直荷载、水平冲击、剪切的作用下，横向裂缝影响逐步扩散，以致出现数道横向裂缝，直至出现局部坑槽。 3.局部网状开裂、坑槽。桥面铺装层网状开裂是铺装层破坏最为严重的情况之一，若不及时采取措施，可导致桥面出现坑槽，严重时破坏桥梁结构。 桥面铺装层破坏造成的危害结果是严重的，它直接影响桥梁正常功能的发挥，
4、造成冲击、跳车，产生噪音，影响工车的舒适性，降低了运营水平。严重的桥面破坏降低了结构的耐久性和承载能力，甚至危及行车安全。桥面铺装层一旦发生破坏，正常的维修养护，局部修补或盖被均不能从根本上解决问题，因而增加了养护维修的难度和养护费用。造成桥面铺装破坏的主要原因是结构层偏薄、混凝土强度低及施工偏差，结合面强度不足。另外，超载作用也是原因之一。解决问题的方法是将桥面铺装作为结构受力层考虑，采用适当的结构层厚度及必要的构造钢筋。 三、桥面铺装层病害产生的原因 （一）设计方面的原因 1.铺装层的计算理论缺乏。桥面铺装直接承受车轮荷载的冲击，且部分或全部地参与了主梁结构的变形，因此，桥面铺装是一个极其
5、复杂的多向受力结构，各种结构形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布。但在桥梁的结构理论中，对桥面铺装层的计算分析论述几近于零。 2.设计厚度规定值偏小。对铺装层本身的计算表明，铺装层厚4cm与8cm混凝土的拉应力大致相等，当12cm与8cm相比时，拉应力约高 20。薄弱的桥面铺装层注定难以抵抗日益增大的荷载作用，以至于桥面层破坏成为影响公路桥梁正常使用的主要病害之一。 3.混凝土配筋量偏小。在混凝土内布筋的作用是，当混凝土内应力较低时，使其应力分布均匀；当混凝土应力较高时，承担局部应力，使混凝土中应力重分布，以改善应力集中的现象。若配筋量过于偏小，则不足以抵抗混凝土本身的收缩所生的应力。
6、一般来说，防止混凝土结构表面因温度变化引起开裂的构造钢筋，其间距应小于14d（d为钢筋直径）。据调查表明，由于构造钢筋太少而引起表面的收缩开裂的现象，在跨径16 m的普通钢筋 T梁的腹板中较为常见。 4.纵向施工缝处理不当。施工分缝处是否有钢筋穿过是引起桥面铺装病害的重要因素，当桥面铺装收缩完成时（计算时按15 t温降），缝间拉应力值可达6.07.0Mpa。若缝间无约束钢筋，则缝显然要被拉开。缝断开后的铺装层再经过雨水侵蚀，会进一步削弱层间结合，造成破坏。 5.横向刚度分析重视不足。随着材料工业的发展，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的要求，桥梁的横向越来越宽。但在设计计算
7、中主要侧重于主梁纵向的计算分析，而较少进行横向分析计算，对桥梁的横向结构刚度重视不足。造成横向构造措施不力，使部分桥梁的横向刚度过小，而由混凝土桥梁铺装层分担了过多的次应力，导致裂缝的产生。 6.车道划分的影响。高速公路为便于交通组织管理，划分了超车道、主车道及路肩，人为强制地为桥梁的荷载横向分布划定了某一比例，并使桥梁结构运营终处于偏载状态，使主车道的铺装承担了比超车道大得多的运营应力水平（量值可达34倍），因此加快了主车道混凝土的疲劳。 7.超载交通量的因素。随着私营运输业的发展，货运业主为追求短期经济效益，通过改变车箱结构，如：加长、加高车箱等使汽车的载重量成倍地增加，大大超过了桥梁的设
8、计荷载。这些车辆超载，严重加剧了主车道混凝土铺装的病害发展。 （二）施工方面的原因 1.铺装层混凝土浇筑厚度偏小。由于桥梁上部结构在施工中支架的沉降及预应力反拱无法十分准确预测，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再对桥梁进行调坡。但后期往往由于工期紧、任务重、主梁与引桥合龙时间的差异等因素，易造成铺装层混凝土浇筑厚度偏小，甚至有少数铺装厚度仅有45cm，难以承受荷载的作用而产生病害。 2.铺装层与行车道板的粘结不好。施工单位在施工行车道板时，没有按要求将板顶拉槽或凿毛，板顶混凝土泥浆、杂物多，在施工桥面铺装前板顶冲洗不彻底，造成铺装层与
9、行车道板间的结合差，有“空鼓”现象。在采用水泥混凝土和沥青混凝土双结构层的桥面铺装中，沥青混凝土层和水泥混凝土层之间粘结不牢，就会形成一个相对滑动的界面，容易脱落，再加上两结构层之间材料特性上的差异，在气温骤然变化时，会产生不同的变形，形成应力集中。因此，在车辆荷载的冲击作用下，很容易造成破坏。 3.混凝土施工质量控制不严。桥面铺装的施工均采用小型拌和机现场拌制，施工变异性大，难以保证施工质量。甚至个别施工单位为方便施工，通过采用加大混凝土的水灰比，以获得较大的混凝土坍落度，造成混凝土干缩性大，致使铺装层产生裂缝。 4.钢筋网定位不正确。混凝土铺装中一般采用8钢筋，网格为20cm20cm的柔度
10、大的钢筋网，定位较难。在施工中，施工人员或小型机具的作用均可引起其位置的变化，施工中难以保证设计图示的位置。钢筋网在施工时往往全桥绑扎，然后用垫块将钢筋垫起。若垫块布置不均，间距较大，使部分钢筋网紧贴行车道板，沉到铺装底部，钢筋网起不了它应有的作用，降低其承载能力而极易产生病害。 5.支架拆除工序控制不当。由于支架拆除的程序不当，使桥梁结构产生较大瞬时动荷载。而这种瞬时动荷载往往大于行车荷载与结构自重荷载，导致出现过大的施工裂缝。通车后，在行车荷载作用下，这类裂缝可能进一步发展，这也是桥面出现裂缝、桥面铺装层过早破坏的一个重要原因。 6.平整度差的原因。造成桥面铺装平整度差的主要原因有：施工工
11、艺不理想，施工缝有错台；机械性能差，参数设置不当；混凝土质量控制不好，坍落度过大；技术交底不明确，工人技能差或责任心不强；自然环境的影响等。 桥面铺装病害产生的原因有很多，具体问题要具体分析，上述只是对比较常见病害的成因进行了分析。 四、桥面铺装病害的防治措施 虽然桥面铺装受力情况较为复杂，施工控制难度较大，但只要做到精心设计、严格施工、全面考虑、重点处理，就能够防范桥面铺装病害的出现。结合工程实践经验，防治措施总结有下面几点： 1.设计时应根据桥梁的结构型式、受力特点、公路等级、轻重型车辆的分布情况、气候等因素，来确定桥面是采用水泥混凝土还是采用沥青混凝土。对于那些受力结构刚度较小、震动较大
12、、面层拉应力较大的桥梁，建议采用沥青混凝土铺装层或采用钢纤维混凝土铺装层。 2.建议桥面铺装的防水混凝土强度等级提高到C40，厚度采用 1012cm，钢筋直径加大至12；沥青混凝土铺装层的厚度以大于9cm为宜，以提高铺装层的整体强度。 3.在特殊位置应作特殊处理，如伸缩缝、斜弯桥的角部、预切缩缝两侧等处都应采取相应的措施予以加强、保证铺装层在这些地方不会首先破坏。 4.桥面铺装层的强度不应低于主梁（板）的混凝土强度，且采用低收缩配合比，以减少收缩引起的开裂。施工时要减小水灰比，严格控制混凝土施工配合比及坍落度，使混合料具有良好的和易性，并根据实际情况对施工配合比进行适当的调整。泵送混凝土水灰比
13、较大，因此严禁使用泵送混凝土。严格控制原材料的质量，各类原材料必须分批检验，确保各项指标合格后方可使用。 5.在进行桥梁上下部结构施工时，要严格控制施工标高，如果标高有问题，按原设计不能保证铺装层厚度时，可以适当调坡或提高路线标高，确保铺装层的厚度。 6.行车道板顶面应凿毛至露出骨料35 mm，浇筑铺装层混凝土前应用高压气泵或水枪彻底清理干净，凿除松动砂石、浮浆及种油渍，保证新老混凝土粘结牢固。 7.为保证桥面铺装与梁板结合紧密，使桥面铺装共同参与受力，同时固定桥面铺装钢筋的位置，可采用“植筋”技术。即在空心板顶按一定间距钻孔，孔深要大于锚固长度，孔径略大于钢筋直径，用高压气泵将孔清理干净后，
14、灌入调配好的环氧树脂胶液并植入钢筋，待胶液固化并达到要求的强度后，将植入的钢筋与桥面铺装的钢筋焊接后，再浇筑防水混凝土。 8.布设的钢筋网的顶面保护层以2.53cm为宜，特别在工作缝的位置要连续通过。垫块可以选用塑料或水泥砂浆垫块，并应多淮备几种不同高度的垫块，如1cm、2cm、3cm等以备使用，满足钢筋网布设的要求。 9.可以取消铺装层上的沥青路面，将铺装层加厚，并设置双层钢筋网并可在铺装层与沥青路面之间铺设防水卷材，以改善桥面防排水，减少水对铺装层的破坏。 10.可采用新型的桥面铺装材料钢纤维增强聚合物改性混凝土，其具有强度高、抗冲击能力强、延性和抗裂性较好、抗疲劳性好、渗透率低等性能，该材料己应用于广东省的106国道花都境内的梯面大桥及省道325线从化境内良口大桥等项目的桥面铺装中。经几年的运行，铺装材
