混凝土沥青桥面铺装设计研究

混凝土沥青桥面铺装设计研究

周芳

山西省公路工程监理技术咨询公司030006

摘要：近年来，随着我国交通道路建设的不断发展，高速公路大跨径桥梁的建设也逐渐增多。质量较好的公路桥梁桥面铺装层施工可以在很大程度上缓解桥面行车对桥面板造成的冲击，并满足行车安全、平稳及舒适度的要求。而施工质量较差的桥面铺装工程，可能会造成不可估量的社会和经济损害。因此，在桥梁铺装的设计之初，应当将桥面铺装施工过程中及铺装完成后桥梁遇到的病害考虑在内，混凝土沥青桥面铺装设计过程在整个桥梁铺装过程中发挥着至关重要的作用。本文结合具体的高速公路桥面铺装设计实例对桥梁设计内容及参数条件进行研究，希望能对类似的桥梁铺装设计工程提供一定的参考及借鉴作用。

关键词：混凝土沥青桥面；桥面铺装；设计参数

引言

结合高速公路桥面铺装设计实例，主要从桥面铺装设计的内容、流程、参数、指标等着手对混凝土沥青桥面铺装设计展开研究，旨在缓解桥面行车对桥面板造成的冲击，并满足行车安全、平稳及舒适度的要求。希望能对类似工程提供一定的借鉴及参考作用。

1工程概况

某高速公路桥梁主桥设计全长为768m、宽度为32.8m、跨度为2×42m+2×300m+2×42m的三塔斜拉索桥，中跨约为7.5m，边跨约为6.5m。公路设计速时速为120km/h，设计载荷为汽车超—20级。桥梁设计采用双向四车道设计，桥面中央设计宽约3m的隔离带，本文将结合对该大桥的铺装设计阶段所包含的内容对混凝土沥青桥面铺装设计展开研究。

2水泥混凝土桥面铺装的病害

2.1车辙

沿道路纵向在车辆集中碾压通过的位置产生的带状凹陷为车辙，车辙已成为主要病害，是导致沥青桥面破坏的重要原因。

2.2推移和拥包

铺装层内部产生较大的剪应力，引起不确定破坏面的剪切变形，或者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，沥青路面在气温较高时降低抗剪强度，伴随水平方向上产生相对位移而发生的剪切破坏，产生推移、拥包等病害。

2.3松散的坑槽

此类破坏由于温度的变化并且桥面板或梁结构的大挠度变形而产生的裂缝，在外荷载及水的作用下产生面层松散和坑槽破坏。前者是桥表面集料的松动、散离现象；而后者是松散材料缺失后形成的凹坑。

2.4开裂

开裂在桥面铺装中也是属于较为常见的损坏现象。产生开裂的原因有多种，此时的开裂是路面在正常使用情况下的疲劳开裂。其特点较短的纵向开裂首先出现，继而在纵裂的边缘逐渐发展为网状开裂，开裂面积不断扩大。桥面铺装一旦出现裂缝，水分将沿缝侵入，使之变软而导致承载能力降低，加速裂缝发展。更可能会引起其他的病害，比如坑槽、松散。

2.5铺装层伸缩缝处破损

桥面铺装中常见的病害如伸缩缝处混凝土破损、伸缩装置松动翘起，简易伸缩装置裂缝表现尤为突出，。空心板顶板端部伸缩缝处如果未设计成加厚，当预留槽过深或过浅时板底面混凝土相应产生局部横桥向裂缝及压碎，伸缩缝处钢筋预埋件数量少及锚固不合格，在荷载冲击下易引起伸缩装置松脱翘起.。在施工中如果没有按要求埋设锚固钢筋，用打膨胀螺栓替代锚固钢筋，或伸缩装置在面层完成后安装，车辆的反复冲击作用将导致缩缝处混凝土撞伤、拉裂。

3铺装技术要求

3.1优良的防水性能

沥青混凝土铺装层必须具有高度的密水性和抗水损坏能力，沥青混凝土的空隙率要小，同时还要有优质的防水层，以防止水透过沥青混凝土铺装腐蚀桥面板.

3.2优良的层间粘结性能

铺装层与桥面板的层间、铺装层间都必须具有良好的粘结性，以保证桥面铺装与桥面板紧密结合成为整体，共同承受荷载作用和温度变化作用，充分发挥铺装与桥面板的复合作用，减小铺装层和桥面板的层间应力、应变。

3.3优良的高温稳定性

夏季铺装层的工作温度可高达70℃，为了有效防止车辙、推挤、拥包等变形，桥面铺装必须具备优良的高温抗蠕变和抗剪切性能。

3.4优良的抗疲劳性能

桥面铺装层表面反复承受较大的拉应力、拉应变，易产生疲劳开裂，所以桥面铺装必须具有优良的抗裂性。

3.5合理的铺装层厚度

铺装层重量对桥梁结构影响较大，因此铺装厚度即在保证有足够厚度以扩散轮载同时尽量控制厚度。

4桥面铺装层内部排水设计

桥面沥青混凝土铺装孔隙率比较大，表面积水不能及时排除的话容易下渗到结构层中，冬季会结冰膨胀，夏季高温时又会浸泡沥青混凝土铺装，剥离沥青，致使桥面铺装出现松散、坑槽、冬季隆起等病害。铺装层间孔隙水下渗到桥面板的话会腐蚀钢筋，侵蚀梁体结构，缩短桥梁正常使用寿命，影响公路安全运营。因此，有必要完善铺装层间排水设计。桥面内部排水设计采用防排结合的原则，一方面在桥面铺装层下设置防水层，以减少下渗水对主梁的破坏。防水层可采用ＳＢＳ同步沥青碎石封层或ＦＹＴ－１型防水层等，根据实际情况选用；另一方面可通过设置桥面内部排水设施迅速排除被围困的自由水。

5混凝土桥梁沥青铺装设计参数和指标

5.1环境参数和指标

桥面铺装层设计的环境参数主要包括温度、四季温差、湿度、气候情况、降水量等，在诸多影响桥面铺装设计的环境参数中，温度对桥面铺装层的设计施工影响最为重要。结合类似桥梁铺装工程的经验及教训，可知在进行混凝土桥梁沥青铺装设计时应将温度、湿度及其他环境影响参数作为一个重要的指标进行考虑，以确保沥青铺装层具有良好的抗高温变形及抗冻伤能力，进而保证混凝土沥青铺装桥面的质量及使用寿命。

5.2结构破坏控制参数和指标

根据既有混凝土桥梁的桥面铺装调查及研究成果可知，在行车车辆荷载及环境因素的共同作用影响之下，本工程设计的双层沥青混凝土铺装层依然会出现不同程度的破坏情况，如：在行车载荷的反复作用下桥面铺装层会出现疲劳开裂，温度较低时还有可能出现一次性断裂破坏，另外还会出现车辙、拥包等一系列的病害特征。根据沥青混凝土桥铺装桥面的主要破坏类型，本文列出了混凝土沥青桥面铺装设计的两个重要控制指标。

5.2.1剪应力控制指标

温度较高时，铺装层材料的抗剪切性能不足会引起混凝土沥青桥面的铺装层发生车辙、推移等破坏。所以桥面铺装层的设计最大剪应力应当满足铺装层之间和铺装层与桥面板之间产生的剪应力。因此，为了避免由于铺装层之间的剪应力不足而对铺装层造成的破坏，在设计时应当确保桥面铺装层之间的最大剪应力不小于铺装层选用材料的抗剪强度。

5.2.2拉应力控制指标

查阅资料可知，混凝土沥青桥面铺装层的开裂破坏通常是由铺装层表面开始，逐步向下扩展，且其最大拉应力的位置在铺装层的表面。

结束语

由上可知，桥面铺装的质量对桥梁道路的运营管理及行车安全造成直接的影响。为了使桥面铺装的使用寿命得到最大程度延长，应运用提前预防病害的方式，促使公路桥梁运营后能够达到最大效益。本文结合高速公路桥面铺装设计实例，主要从桥面铺装设计的内容、流程、参数、指标等着手对混凝土沥青桥面铺装设计展开研究，希望能对类似的工程提供一定的借鉴及参考作用。

参考文献：

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