水泥混凝土桥面铺装层病害的因素分析.doc

1、水泥混凝土桥面铺装层病害的因素分析摘要：市政道路桥梁在竣工完成后经常因为水泥混凝土桥面铺装层的病害出现各种问题，如桥面铺装裂缝、变形、面层滑落等,严重影响行车舒适和安全。本文分析病害发生的原因，从设计和施工的角度出发，讨论影响到水泥混凝土桥面铺装损害的主要因素。 关键词：水泥混凝土桥面铺装病害 因素 Abstract: municipal roads and bridges, often after the completion of the completion of diseases because the concrete bridge deck pavement variety of

2、issues, such as bridge deck pavement cracks, deformation, the decline in the surface layer, seriously affecting the driving comfort and safety. This paper analyzes the reasons for the occurrence of disease, from the design and construction point of view, to discuss the main factors that affect the c

3、oncrete bridge deck pavement damage. Keywords: cement concrete pavement surface disease factors 中图分类号：U443.33 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 1 问题的产生 随着改革开放以来，我国交通基础设施、运输装备和客货运输总量规模迅速扩展，质量水平大幅提高。但是随着桥梁的大量修建，桥面铺装早期破坏、维修困难和维修费用高等问题随之暴露。在高等级公路的病害中，桥面铺装破坏往往早于路面破坏，影响了行车舒适性与桥梁的使用寿命，甚至造成桥梁结构的安全事故，造成交通不畅，导致国家每

4、年投入巨额维修费用。水泥混凝土桥面铺装存在病害严重、使用功能低、寿命衰减迅速等缺陷。如何改善混凝土性能，使其满足当前形势下高等级公路路面与桥面铺装结构的特殊要求，是我们必须尽快解决的技术难题。 2 水泥混凝土桥面铺装病害的主要因素 现代公路运输的发展趋势是行车速度高、载重量大、车流量大。因此，作为桥梁直接承载层的桥面铺装设计必须适应这一特点，铺装层必须具有较高的强度和足够的厚度、含筋率，以及合理的钢筋空间分布，以防止混凝土开裂破坏，并保证耐磨。但对于不同的桥梁，不同的施工条件，从总体上来看可分为两大类：设计因素和施工因素。 2.1 设计方面的因素 (1)桥面铺装层设计理论不足 桥面铺装层浇筑在

5、刚性预制梁板上，受力情况与普通混凝土路面不同，但理论界对此一直缺乏相关的研究，如现行的设计规范只给出了一个厚度推荐值，在各级公路上使用了多年，但桥面铺装层是一个受力复杂的动力体系。不同的主梁形式及桥面铺装本身都对其应力分布就有影响。这些理论研究的不足导致设计人员缺乏足够的认识，设计深度不够。(2)荷载因素考虑不充分 随着货运市场日益繁荣，许多业主为了追求短期经济利益，通过改变车厢结构使汽车的载重、轴重及轮载成倍增加，造成桥梁结构局部超载，受力和变形都会很大。而规范推荐的桥面铺装层设计已套用了很长一段时间。已不能适应目前这种重交通要求。因此，在设计中应根据运营中车载的实际分布情况，在明确了桥梁结

6、构受力的基础上对桥面铺装层进行受力计算。 (3)桥面铺装层混凝土强度不足 桥面铺装层混凝土强度偏低是桥面破损的重要原因之一。桥面铺装与板梁主体结构的回弹模量与泊松比有些差异，直接影响两层共同受力。此外，由于施工的不均匀性和材料的差异性，使得铺装层在重载交通的情况下，承受的荷载应力和冲击应力要远大于设计值，容易在混凝土强度较低处产生破坏。 (4)桥面铺装层厚度局部偏薄 预应力主梁板的上拱度过大以及各梁上拱度不一致造成的桥面铺装层厚度过薄，不仅会降低桥面铺装层本身的刚度和承载能力，也使对荷载分布作用和帮助桥面板共同受力作用削弱，造成了上部构造整体刚度偏弱和荷载集中应力过大，从而使得桥面铺装层容易发

7、生早期损坏。 (5)桥面铺装层配筋偏小 钢筋能使铺装层中的应力分布均匀，改善应力集中现象，因此要把钢筋作为受力钢筋来考虑。目前设计很少考虑梁板的结构刚度，很少对铺装进行受力分析，特别是连续梁等结构负弯矩区铺装层中钢筋承受拉力，设计时对此处未设置受拉钢筋和采取相应措施，这样会造成铺装在弯矩区开裂破坏。 (6)桥面板刚度不够 少数桥梁结构刚度较小，振动较大也是引起桥面铺装开裂的原因。采用加大钢筋用量或采用高强度钢筋来减轻桥面板重量，造成桥面厚度缩小，刚度不足，在重载作用下容易引起较大的变形，加上车辆高速行驶引起的巨大冲击力和振荡应力，容易使桥面板及铺装层出现裂缝，且发展速度很快。 2.2 施工方面

8、的因素 (1)桥面铺装层与梁板粘结不好 桥面铺装层与粱板粘结不好引发的质量问题，是桥面混凝土铺装层产生破损的重要原因。未将行车道板顶凿毛或拉槽，板顶混凝土浮浆过多，保证不了梁板表面清洗干净，边角位置和凿坑内仍有松散砂石等，都会在主梁板表面与桥面混凝土铺装层间形成隔离层，从而降低结构承受荷载的能力和分散荷载的作用。 (2)桥面铺装层钢筋网定位不准确 桥面铺装层中的钢筋网是为了使铺装层中的应力分布均匀，改善应力集中现象，同时抵抗混凝土收缩产生的应力，阻止混凝土的开裂。由于铺装层较薄，钢筋网的布设比较困难，在进行绑扎钢筋、浇筑混凝土、振捣等工序时，施工人员和运输机械在其中穿行，更容易导致了钢筋网变形

9、和移位，容易造成钢筋网散架，使得部分钢筋网沉到铺装底部，未能充分发挥钢筋的抗裂作用，影响桥面混凝土整体受力性能。 (3)桥面铺装层混凝土施工控制不严格 混凝土的质量是影响桥面铺装层破坏的重要因素。如果原材料质量控制不严，采用的石料不干净、含泥量大；或者细集料太细、砂率过大，以及水泥安定性差、配合比和水灰比不当等；或者浇筑铺装层混凝土方法不当，施工时问掌握不好、振捣不密实以及模板漏浆等，都可能影响到混凝土的质量，造成混凝土出现蜂窝、麻面、强度降低等缺陷，这些缺陷破坏了混凝土强度的稳定性和连续性，降低了铺装层抗裂、抗冲击、抗弯曲及耐磨的能力，导致铺装层的寿命缩短。 (4)桥面铺装层特殊位置的处理

10、桥面铺装层中一些特殊的位置，如施工缝、斜桥角部等位置，很容易留下质量隐患，造成病害。有一些桥面铺装层施工分缝正好位于主车道的车辆荷载作用线上，在车辆重轮作用下铺装层纵向施工缝边缘应力明显提高，导致铺装层混凝土首先在施工缝两侧网裂坏烂。而且许多桥梁由于桥面横缝切缝时间不适当和错缝引起了铺装层横向旅工缝早期开裂。此外，斜桥的角部受力情况较为复杂而且是铺装层的薄弱位置，如果施工处理不好，也会导致铺装层断裂。在桥梁拓宽改建时，由于新桥基础沉降比老桥大，或者新老桥刚度差别较大都会形成桥面铺装纵向裂缝。 (5)桥面铺装层混凝土养护较差 由于铺装层混凝土容易干缩开裂，因此对养护的要求更加严格。尤其在夏季施工

11、中，混凝土收缩大，产生大量不规则裂纹，随着时间的推移，混凝土在大气和车辆荷载的作用下，原来细小的龟裂会发展成严重的铺装层病害。施工单位为了赶在通车前完成，往往采用掺早强减水剂、提高强度标号的方法来缩短养护时间，虽然混凝土试件强度达到了设计要求，但水泥的水化反应仍处于比较强烈的阶段，这种情况下通行车辆无疑是诱发铺装层早期损坏的一个重要原因。而且在桥面铺装层混凝土尚未达到设计强度时过早通车，容易使混凝土表面开裂，造成桥面铺装大面积破坏。 3 结语 国内外对桥面铺装的研究均偏于应用及材料方面，而且带有很大的局限性，这些研究很少考虑桥梁的结构体系，没有定量地考虑各种影响因素，更很少涉及桥面铺装开裂破坏

12、的机理研究，从而使得桥面铺装结构的设计和施工只能依据相关的经验。 合理解决桥面铺装问题需要从理论分析和结构计算两方面入手，正确的理论基础是根本，合理的力学模型是关键。只有通过理论分析计算与实测对比，才能较准确地解决接触模型的建立、荷载简化等问题，同时考虑其它因素的影响，才能搞清楚桥面铺装破坏的机理。此外，在理论分析计算过程中，还要加强对模型尺寸及收敛条件的研究，最大限度提高模型的仿真程度。在分析铺装层破坏机理的基础上，确定关键影响因素，提出控制指标并建立相应的破坏准则，为设计提供依据。 但这些研究都存在某些方面的局限，一是力学模型建立在许多假设的基础上，与桥面铺装实际工作状态出入较大；二是目前

13、的研究方法多数都是建立在静力作用的基础上，未考虑桥面铺装受到的动力作用特点。因此，将来桥面铺装在理论分析方面当务之急是加快对水泥混凝土桥桥面铺装的进一步研究，明确桥面铺装层各结构层计算模型、力学特性及相关参数，为桥面铺装的设计提供指导，在条件允许的情况下，加强对其动力性能的研究。 参考文献： 1秦权杨小刚退化结构时变可靠度分析J清华大学学报：自然科学版，200545(6)733736 2 赵国藩，贡金鑫，赵尚传我国土木工程结构可靠性研究的一些进展J大连理工大学学报，2004，40(3) 3李扬海，鲍卫刚，郭修武等公路桥梁结构可靠度与概率极限状态设计M北京：人民交通出版社，1997.5 4李生勇，张哲，贡金鑫基于时变可靠度混凝土结构耐久性设计方法J工业建筑2007，(37)：77-81 5王钧利在役桥梁检测、可靠度分析与寿命预测M北京：中国水利水电出版社，2006209 6 张彦玲，李运生，王新敏提速后钢筋混凝土梁疲劳寿命估算方法研究J石家庄铁道学院学报，2004，17(2)，5457 7 周小平，郑怡，等可靠指标约束条件下的混凝土结构优化设计J中国水运，2008，(3)：122123