1、公路路桥设计及道路早期损坏原因分析摘要：路桥早期损坏现象在我国乃至国外都是一种多发、常见的病害，早期损坏对于路桥适用的安全性、稳定性、舒适度以及路桥的外观都有不利的影响。很多路桥工作者凭经验对早期损坏的起因和发展提出了很多看法和推测，并认为只有对早期损坏的真正原因了解透彻，才能使早期损坏的防治研究有的放矢。本文从路桥损害的设计因素方面入手，就路桥过渡段不均匀沉降及桥面铺装剥离、坑槽、拥包等早期损害具体现象进行原因分析，并提出设计时应当注意的一些问题。 关键字：路桥设计；早期损坏；过渡段；桥面铺装 Abstract: luqiao early damage phenomenon in our c
2、ountry and abroad is a multiple, common diseases, early damage to luqiao applicable safety, stability, comfort and road and bridge appearance has adverse effects. A lot of road and bridge workers by experience for early damage causes and puts forward many ideas and theories, and holds that it is onl
3、y the real cause of the early damage of thorough, to make early damage prevention research have a definite object in view. In this paper the design of bridge damage factors of road and bridge transition section of uneven settlement and bridge deck pavement stripping, potholes, smooches, bag and so o
4、n early damage phenomenon of specific analysis of the causes, and put forward the design should pay attention to some problems. Key words: road and bridge design; Early damage; Transition section; Bridge deck pavement 中图分类号： U448.14 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 一、路桥过渡段不均匀沉降 （一）桥头引道软土地基设计未做合理的处理 软基路段
5、由于地基沉降引起的桥头跳车现象普遍存在，这主要是由于：在施工图设计时，地质钻探布孔过少，钻探深度不够，未能及时发现软基存在，或者未能准确探明软基范围、深度等，导致桥头路堤软土地基处治遗漏，或是采取的处治方法不恰当。采用的软基处治理论计算方法和选用的计算参数与软基实际情况存在一定差距，导致软基处治设计未能达到预期效果，不能满足交通部相关的技术要求。在桥头引道，因为存在软土地基，桥台背路堤施工时填土压实不足，雨水侵蚀造成路堤填土流失和强度降低，这是造成路桥过渡段路堤沉降的主要原因。然而，桥台基础设计是按规范容许沉降值 实施控制设计，大多数情况下，实际发生的沉降值较设计时小。交通部公路软土地基路堤设
6、计与施工技术规范中明确规定了路桥连接处最大容许工后沉降为 10cm，且要求连续23 个月观测的沉降量每月不超过 6mm，才能进行路面施工。通过多年的施工实践，发现当施工期紧张时不可能连续观测 6 个月沉降量，因此建议将路桥连接处最大允许沉降控制在 5cm 以内。 （二）搭板不合理设计 设置搭板是路桥过渡段不均匀沉降的常用处治措施，但在多年施工中发现，即使设置了搭板也不能有效地控制路桥过渡段的不均匀沉降，其根本的原因是多数设计单位未重视搭板的设计，搭板设计不尽合理设计中大河面、大沟壑采用小跨径,势必造成桥头路堤过长、过高。搭板设计原则：搭板的长度能够跨越桥台台背难以压实的土体，或跨越按计划在台背
7、预留的土方缺口长度;根据搭板的受力状态，用简支梁来计算搭板长度。 （三）其它设计措施 (1)设计时,避免受造价影响而对大河面、大沟壑却采用小跨径桥梁;(2)针对不同的桥涵地基情况,如地基为软土、膨胀土、湿陷性黄土等应分别设计出了相应的处理方案; (3)设置变厚式埋板。对于沥青混凝土路面,在桥台连接处增设变厚式水泥混凝土埋板;对于水泥混凝土路面,则将连接处的路面板改为变厚式;在搭板、埋板或变厚式板下,为保证连接部位的刚柔层次在水平和垂直方向均渐次变化,宜采用强度及回弹模量均高于土基的路面结构层材料,以提高该部位的整体受荷和抗冲能力,利于减小错台幅度,调整不均匀沉陷。(4)路面类型过渡的设计:根据
8、桥梁的长度和引道填方长度,在桥头一定长度范围内铺设过渡性路面,待路堤沉降基本完成后再改铺原设计路面。常用的过渡性路面有预制水泥混凝土块、条石铺砌、半刚性过渡层等。 二、桥面铺装病害 桥面铺装病害在车辆荷载及温度、降水等环境因素的影响下,沥青混凝土铺装后会老化和破坏,沥青混凝土铺装的主要病害有抗滑性能下降、剥离、坑槽、拥包等。破坏将导致路用性能下降,影响行车的舒适和安全性,并且由于平整度降低,增加了车辆冲击、振动,使主梁直接受到外界环境不良因素的影响而易产生较严重的破坏,如桥面板混凝土直接因外荷载作用而开裂乃至破碎,钢筋暴露等。由于面层的磨耗和开裂松散,桥面防水排水功能下降,将对桥梁产生更严重的
9、影响。雨水浸透将使铺装层产生冻融循环、剥离、松散等,扩大破坏范围,水渗入梁体裂缝后,将损害梁结构。 （一）桥梁承载力低 设计计算中侧重于主梁纵向的计算分析,对桥梁横向刚度重视不够,横向构造措施不利使桥面铺装分担了过多的次内力。对国内 2O 世纪 8O年代所建的整体式钢筋混凝土板桥进行了抽查调查,所调查的桥梁结构大多位于二、三级公路上,由调查可知,整体钢筋混凝土板桥中分布钢筋的面积与主筋的面积之比小于 15。通过有限元分析计算,按纵、横向弯矩综合确定,单列行驶时加重车的单轴限重 166.81kN,双列行驶时加重车的单轴限重 127.6kN;若只考虑纵向弯矩,单列行驶时加重车的单轴限重166.81
10、kN,双列行驶时加重车的单轴限重 140.80kN;由此得出:对于宽跨比大于 1 的整体式钢筋混凝土板桥,仅考虑横向分布钢筋取纵向主筋的 15%是不能满足承载力要求的,应对横向内力进行详细计算,以确定横向筋的数量。通过交通量调查发现:荷载为 20 t 以下的车辆数占 33.9%,超载车辆占 66.1%,桥面板承载能力严重不足,导致桥面铺装严重损坏。 （二）桥梁结构形式 桥梁结构的受力模式影响应力的分布,在进行桥梁结构设计时,桥面铺装层只作为桥梁工程的附属结构,通常不考虑桥面铺装层承载能力的影响,即假设铺装层不参与承受荷载,虽然这种设计方法增大了梁体和桥面板设计的安全度,但对于外悬桥面板、连续梁
11、、拱桥及悬臂梁桥等结构的负弯矩处,以及桥面分缝处各板块角部等位置,由于荷载的作用使桥面铺装层受到了弯曲拉力的作用,桥面板铺装层在拉力作用下容易产生裂缝。 改善桥面铺装的结构设计：（1）为了增强新旧混凝土连接,梁体顶层应设计预埋与桥面混凝土铺装牢固结合的抗剪连接。 （2）空心板式结构设计中应将整体层与铺装层一起考虑,即全厚一次施工,内设两层钢筋网,T 形梁式结构,将其中的三角垫层取消,直接设置铺装层,将每根主梁肋板的箍筋加长伸入铺装中,与钢筋连接,内设钢筋网.。 （三）铺装层厚度设计 桥梁结构理论分析对桥面铺装层的计算分析论述很少,现行规范中只给定了厚度的推荐值,路桥设计施工中设计者常常根据推荐
12、值及自己的经验确定厚度值。近几年来,随着交通量及重型车辆的增加,以往的铺装厚度值在适用中表现得过于单薄，尤其是伸缩缝及桥头附近的桥面铺装层受荷载冲击较大，容易引起裂缝的产生。 因此，在设计中应当适当增加水泥混凝土铺装层的厚度,由过去68cm 增加至 1016cm,有沥青表层的桥面混凝土最小厚度不宜小于10cm,直接行车的桥面水泥混凝土厚度宜为 1216cm,水泥混凝土标号与桥面板相同或提高一级,另配钢筋网,重车及特重车较多时可设计双层钢筋网,以提高水泥混凝土抵抗温度应力的性能. （四）路面排水设计 路面排水设计不重视，过于简单。该现象较普遍，大都在标准断面图上标个路面、路肩的横坡度，设两条边沟
13、，而忽视了路面结构内部排水设计，致使雨季时通过接缝或裂缝渗入混凝土路面内的水份对基层进行冲刷破坏，而引发唧泥、错台和板底脱空等病害出现。集镇、交叉口、急弯等路段没有结合实地进行专项设计，水毁现象尤为普遍。比如平面交叉口设计时，平面交叉纵面设计不细致，有些不做而只出一个平面交叉设计图，不能很好地指导施工，经常出现路中心低、周围高，雨水积聚路面无法排出的现象，在东北地区,破坏更加严重。冬季降雪,并用氯化钠除雪,如果含有氯化物的雪水渗入梁体,将会使主梁钢筋严重锈蚀,以至破坏主梁预应力板钢筋的应力体系,减少受力钢筋的面积,从而导致桥梁的破坏。 （五）路面基层材料选择不当 受各方面影响，有时设计人员会过
14、多考虑当地材料来源及降低工程造价成本，而选择一些含细粒土较多的基层类型，如水泥稳定土、石灰稳定土、石灰工业废渣稳定土等。此类基层用在中等交通级别以下路段问题不大，但用在重等交通级别以上路段问题就出现了。由于其抗冲刷能力较差，在重复重载条件下，水泥混凝土板振动、冲击的瞬间，形成强烈的抽吸和挤出作用：在干燥情况下，会将面板对基层表面拍击下来的细粒土从未密封好的接缝或边界处吹出来；在有水的情况下就形成唧泥，进而形成板底脱空，造成混凝土面板断裂。接缝设计不合理 过多考虑施工方便，设计的横向缩缝均未设传力杆，接缝传荷力差，以至于接缝处出现唧泥后，由于板边挠度大而容易迅速产生板块断裂。 结束语 路桥设计作
15、为早期损坏的一方面因素,主要是由于一些设计人员设计时考虑片面，结构的整体性、安全和耐久性考虑不够。设计上的不足在一定程度上导致了当前工程事故的频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果。针对当前路桥早期损害的现象，设计人员一定要具备分析损害出现原因的能力，并能够改良设计，使我国的路桥满足国内现行规范对桥梁设计提出的适用、经济安全、美观的要求。 参考文献 1 贾庆锋.公路路桥不均匀沉降的成因J.交通世界(建养.机械),2011(10). 2 史晓华.浅谈减少公路路桥沉降差的设计及施工技术J.黑龙江交通科技,2012(02). 3 曾贤军.浅谈减少公路路桥沉降差的设计及施工技术J.建材与装饰(中旬刊),2008(07). 4 田永合.单板受力的成因分析及预防措施J.西北交通科技,2006(03). 5 张占军,等.设防水层的混凝土格面铺装结构剪应力计算与分析J.西安公路交通大学学报,2001(02). 6 宋燕玲.桥面铺装的设计与施工J.山西交通科技,2002(06).
