某橋橋面鋪裝早期病害成因分析
2015-09-22 
   前言

   行車道上的橋面鋪裝是直接受車輪作用的。橋面鋪裝的作用在于防止車輪輪胎直接磨耗行車道板,保護主梁免受雨水侵蝕,并對車輛輪重的集中起分布作用。因此,橋面鋪裝要求有一定強度,并能滿足抗裂、抗沖擊、具有耐磨性等各項要求。

   近年來,隨著我國公路建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展,橋梁結(jié)構(gòu)型式得到了不斷的創(chuàng)新,橋梁跨度也越來越大,但就目前橋面鋪裝的情況來看,橋面鋪裝的設(shè)計與施工仍沿用傳統(tǒng)的習(xí)慣做法,已不能滿足重載、重交通的發(fā)展要求,使得通車不久后的橋面鋪裝層逐漸產(chǎn)生起皮、泛砂、剝落、露骨、空鼓、開裂、松散和破碎等現(xiàn)象,嚴重影響了行車安全和舒適性以及橋梁的使用壽命。這不僅妨礙了正常交通,影響了橋面的美觀,更易造成交通事故, 也給維修工作帶來了很大困難。本文通過對某橋瀝青砼橋面鋪裝早期病害類型及成因的分析,對瀝青砼橋面鋪裝層提出技術(shù)要求。

   1、某橋結(jié)構(gòu)形式

   某橋橋梁全長1400m,主跨為888 m雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉結(jié)構(gòu),中跨長444 m,主塔為8跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋。主橋橋面全寬24 m,雙向4車道,中間雙黃線間隔,車道鋪裝寬度16.5 m。橋面表層采用4cm AC一16一I普通密級配瀝青混凝土,兩側(cè)邊跨各長169 m,過渡孔長53 m,南引橋長464 m。

   2、 橋面病害調(diào)查

   2.1 調(diào)查方法

   由于調(diào)查期間橋上需維持正常通行,且橋梁塔索有待加固,不能造成結(jié)構(gòu)擾動,因此無法實施鉆芯、挖坑以及便攜或重型電子儀器的調(diào)查手段,主要依靠表觀目測、影像記錄及數(shù)據(jù)統(tǒng)計等常規(guī)調(diào)查方式??紤]到橋上交通量大,且異向2幅橋面病害類型與分布無相關(guān)性,因此調(diào)查分上游(西側(cè))與下游(東側(cè))2幅分別進行。

   2.2.調(diào)查結(jié)果

   根據(jù)調(diào)查結(jié)果,某橋橋面鋪裝的病害類型包括局部坑凼、網(wǎng)裂、唧漿、泛油、推擠擁包、沉陷、縱橫向裂縫、低平整度、局部排水不暢等。各類病害破壞程度各異,在主橋及南引橋上均有較大面積分布,全橋綜合破損率達到了11.3% 。主要表現(xiàn)在:

   (1)橋面鋪裝病害表現(xiàn)在調(diào)平層結(jié)構(gòu)破壞與瀝青面層穩(wěn)定性不足2方面。

   (2)調(diào)平層結(jié)構(gòu)破壞包括坑凼、網(wǎng)裂、縱橫裂縫等,其程度嚴重、發(fā)展迅速,對橋梁上部結(jié)構(gòu)與行車安全危害較大。

   (3)瀝青穩(wěn)定性不足包括泛油、推擠擁包、沉陷等,其發(fā)展速度較慢,對橋面行車安全有較大影響。

   3、 橋面病害成因分析

   3.1 鋪裝結(jié)構(gòu)適應(yīng)性

   坑凼等嚴重的鋪裝破壞部位均分布于上下游拉索錨點的連線位置,破壞現(xiàn)象具有在縱向上由跨中向主塔發(fā)展,在橫向上由中間向兩側(cè)擴展的明顯規(guī)律,表明此類破壞與主橋的結(jié)構(gòu)受力存在必然的聯(lián)系,按照先網(wǎng)裂后坑凼的破損形式及發(fā)展速度,橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層的破壞順序應(yīng)是從下至上??烧J為薄層復(fù)合式橋面鋪裝對于斜拉或懸索等上部結(jié)構(gòu)變形較大的輕型橋梁存在結(jié)構(gòu)適應(yīng)性不足的問題,具體表現(xiàn)在層底拉應(yīng)力大、結(jié)構(gòu)追隨性差,鋪裝易疲勞損壞等方面。

   3.2 調(diào)平層缺陷

   某橋混凝土調(diào)平層偏薄,混凝土強度不足,與面板界面粘結(jié)不牢。橋面板頂部存在較多浮漿與雜物,并因過量鑿毛造成平整度低以及局部厚度損失現(xiàn)象,在面板與調(diào)平層之間形成薄弱界面。

   隨著交通量和重型車輛的增加,加速了鋪裝下部結(jié)構(gòu)層的疲勞破壞,導(dǎo)致混凝土調(diào)平層出現(xiàn)開裂與局部脫空現(xiàn)象,進一步惡化了調(diào)平層的自身剛度與受力條件,在鋪裝層內(nèi)部產(chǎn)生更大的應(yīng)力應(yīng)變,進而導(dǎo)致調(diào)平層的開裂、碎落等破壞現(xiàn)象。

   3.3 瀝青面層缺陷

   橋面面層采用4cm低孔隙率AC一16I型密級配瀝青混凝土,粗集料選用表觀圓滑、質(zhì)量較差的小鵝卵石,骨料嵌擠效果差,與瀝青粘附不足。結(jié)合料采用普通瀝青,且用量過多,導(dǎo)致混合料的高溫穩(wěn)定性與抗疲勞性能不足,在高溫氣候與荷載頻繁作用下逐漸出現(xiàn)泛油、推移、擁包等破壞現(xiàn)象。此外,由于瀝青面層偏薄,混合料粒徑較大,使得橋面局部離析,混合料密水性與抗老化性能較差,在多雨季節(jié)的行車荷載沖擊下出現(xiàn)滯水、開裂等初期水損現(xiàn)象,隨著雨水的下滲與侵蝕,瀝青層與調(diào)平層之間界面逐漸剝離,進而形成橋面鋪裝的坑槽、網(wǎng)裂、唧漿、沉陷等破壞現(xiàn)象。

   3.4 橋面維護缺陷

   對于橋面存在的明顯破損部位,已多次實施維修。但由于冷料修補存在級配不良、壓實不足,接縫處理不夠嚴謹?shù)榷喾矫嬖?,使得新舊鋪裝接縫的密封性能較差。新舊鋪裝由于粘結(jié)不牢而未形成整體,在沿縫下滲的雨水及汽車沖擊荷載作用下,薄弱接縫處的瀝青鋪裝強度很快喪失,逐漸發(fā)展為局部網(wǎng)裂向周邊擴散,并最終形成坑凼。

   4、小結(jié)

   通過對橋梁鋪裝病害的實地調(diào)查的基礎(chǔ)上,分析了橋面鋪裝層的破壞原因。為了減少橋面鋪裝層的病害并延長橋面的使用壽命,橋面鋪裝層必須滿足下列要求:

  ?。?)重量輕。要求橋面鋪裝盡可能薄,以減小自重引起的附加應(yīng)力。

  ?。?)撓曲性。鋪裝材料應(yīng)具有良好的撓曲性,可減弱或避免鋪裝層的撓曲開裂。保證在使用期間不出現(xiàn)明顯的開裂和其它病害。

   (3)材料穩(wěn)定性。對于瀝青混凝土要嚴格控制其礦料的級配、油石化,使其有足夠的高溫穩(wěn)定性和抗低溫開裂性、耐老化、耐疲勞性能。

  ?。?)防水性。防水層無論是在設(shè)計和施工中都應(yīng)充分重視,保證鋪筑后基本不透水,防止水滲入引起的各種水損壞。

  ?。?)施工合理性。在橋面鋪裝過程中,嚴格控制鋪裝層的厚度、層間的粘結(jié)性、混凝土的養(yǎng)生及鋼筋的布置以及用量。

   橋面鋪裝層是車輪直接作用的部分,其作用是防止車輪直接磨耗行車道板,保護主梁免受雨水侵蝕,并對車輛軸載起分布作用;橋面鋪裝的這種特殊作用,要求它必須具有一定的厚度和強度,并能滿足抗裂、抗沖擊、耐磨性能等要求。橋面鋪裝層的質(zhì)量如何,關(guān)系到橋梁整體的壽命和使用年限、行車安全及舒適性。因此需要從設(shè)計、施工、養(yǎng)護等方面采取綜合措施,更好地消除橋面鋪裝的病害,保證橋面鋪裝的質(zhì)量。
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