高等级公路桥梁沥青混合料桥面铺装的破坏原因分析

时间：2014-09-25 22:10:31 阅读量：0次 所属分类：科技论文

摘要：随着城市快速路和高速公路的建设发展，大跨度桥梁和立交桥的增多，桥面铺装的破坏也越来越普遍，造成了经济损失和安全隐患。

　　摘要：随着城市快速路和高速公路的建设发展，大跨度桥梁和立交桥的增多，桥面铺装的破坏也越来越普遍，造成了经济损失和安全隐患。本文对沥青混合料桥面铺装的破坏原因做了综合分析，以增加了解，寻求更佳的解决方案。

　　关键词：高等级公路;沥青混合料;桥面铺装;破坏原因

　　近年来随着我国城市快速路和高速公路的建设快速发展，大跨度桥梁和立交桥越来越多，桥梁设计也越来越宽，桥面铺装的破坏也越来越普遍，不仅影响了正常交通，更极易造成交通事故，在封闭的快速路上一点维修将造成整体堵塞，而高速公路上的车辙和拥包经常引起交通事故，维修也非常不便。与此同时，桥面铺装的设计与施工仍沿用传统做法，在现行的桥梁设计规范中一般不对桥面铺装作专门的计算分析，而在路面设计规范中，对于桥面铺装仅有与公路等级对应的厚度推荐值。这样，随着交通量和重型车辆的不断增加,桥面铺装问题已经成了一个普遍的亟待解决的课题。

　　桥面铺装层一方面可分散荷载并参与桥面板的受力，另一方面可将各个主梁联结起来共同受力，起到桥面保护层的作用，因此应具有足够的强度和良好的整体稳定性，并应有耐磨、抗滑等性能。桥面铺装有水泥混凝土，沥青混凝土两种铺装形式，一般是在混凝土桥面板上加铺沥青面层铺装，包括防水层、下面层和表面层，其柔性铺装能大大缓和行车对桥面板的冲击,行驶起来较为平稳舒适，且与沥青路面相衔接，成为美观舒适的整体，同时，随着高性能沥青材料的研究，这一结构形式在华北地区应用非常广泛。

　　桥面铺装产生破坏的原因很多，归根结底是由其结构本身和桥面铺装的施工质量决定的。

　　1.结构原因

　　1)从结构上看，桥面铺装层直接承受行车荷载，在桥梁整体结构中，易受梁体的变形和环境因素的综合作用，其下方的桥梁面板随行车荷载产生挠度时，带动桥面铺装产生变形，加上温度变化，桥面板和桥面铺装这两种材料的性质存在差异，从而在桥面板与桥面铺装层之间出现缝隙，而在两层间又有渗水存在，时间长了桥面铺装层就会出现开裂、松散，最终导致破损。

　　2)相对于越来越宽的桥面来说桥面铺装层的厚度很小，在行车荷载作用下，铺装层内部产生较大的剪应力,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,因此在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏,导致推移、拥包等病害。目前对于沥青混合料本身的抗剪性能研究日益增多，一定程度上提高了桥面铺装层本身的抗剪作用，但由于未将桥梁体与铺装层作为整体考虑，其间的粘接力问题仍无法解决。

　　3)桥面铺装层附属于桥梁结构之上，在设计时就与桥梁主体分开，与桥梁结构之间既缺乏稳定的支持，又会产生复杂的约束条件，由于桥面板的刚性混凝土结构，铺装层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，给铺装层的造成不利影响。

　　4)在使用防水层的情况下，各种层次无法形成逐级渐变的模量模式，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一柔一刚的板体受力体系，中间柔性夹层会增大桥面板板中部的板底拉应力。且防水层的使用使铺装层发生剪切破坏的机率大大提高。处于防水层上的铺装层一经开裂，在行车的动力荷载作用下，彼此间的缝隙越来越大，直到松散脱落。

　　2.施工原因

　　1)铺装层的厚度不均匀。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地预测，桥面纵横坡的控制不准确，或由于施工工艺控制欠佳，都会造成铺装层厚度不均。加上经济利益的影响，铺装层厚度一般偏小或者局部过薄。使其刚度功能大大降低，进而难以抵御桥面铺装的早期破坏。

　　2)与桥面板之间结合不好。在桥面铺装施工前，对混凝土桥面板顶部的清理不彻底，粗糙度不够，表层的浮浆、泥土、油污、松散的混凝土清理不净，或者不进行铣刨拉毛处理，这些都是严重影响桥面铺装层与混凝土桥面板之间的结合力，破坏了桥梁受力结构的整体性，在车辆荷载的作用下，桥面铺装就极易产生破损。

　　3)沥青混合料性能不佳。沥青混合料性能包括高温稳定性、水稳定性、抗疲劳性能、耐久性、低温抗裂性、表面抗滑耐磨等，主要是由其组成材料和配合比决定的，原材料不良、目标配合比设计不佳、现场生产配合比控制不严都会造成生产出的沥青混合料的性能不良或不稳定，容易造成破坏。

　　4)施工机械的影响。在沥青混合料面层的施工中，摊铺机械性能好坏，决定着铺装层的平整度。目前使用的摊铺机大都有自动找平装置，摊铺是按照预先设定的基准来控制，但施工单位往往因此不够重视或由于高程的控制误差，形成基准控制不好、基准线因张拉力不足或支承间距太大而产生挠度，使铺装层出现波浪。另外，若摊铺机操作手不熟练，导致摊铺机曲张前进、运料车在倒料时撞击摊铺机、摊铺机不连续行走或在行走过程中熨平板高低浮动等不规范作业，都会使路面形成波动或搓板。

　　3.其他原因

　　公路行业的承包模式日益进化，同时行业监管的不到位，很多工程的直接施工队伍都是个体组织，其对于经济效益的盲目追求给工程施工质量埋下很多隐患。另外，高速公路车道的划分和重交通、超载现象的普遍出现，更加重了主车道桥面铺装层的负荷，桥梁结构运营始终处于偏载状态，加快了主车道桥面铺装的疲劳，使主车道桥面铺装较其他车道先破损。

　　经过综合分析桥面铺装的破坏原因后，在工程设计、施工和监理过程中，应以这些原因为重点进行控制，在各项理论研究的指导下从实践中探索更加实用的防治措施，减少开裂、松散、坑槽、车辙等病害，降低维修费用，减少事故发生几率，提高社会综合效益，保证高速行车安全。