浅析城市桥梁沥青混凝土铺装层裂病及有效应对

【摘要】本文以常见的城市桥梁铺装层的病害分析作为切入点，从设计、施工等方面进行分析，通过对部分城市混凝土桥梁上使用沥青铺装情况的调查，分析了桥面沥青铺装层病害产生的原因，提出了解决上述问题的思路，有效地延长了桥面铺装层的寿命，进而保护了桥梁结构，对提高城市桥梁铺装的施工技术水平，具有较大的现实指导意义。

【关键词】桥面铺装层；沥青混凝土；病害分析；处理措施

桥梁上行驶的各种车辆、行人直接接触的都是桥面铺装层，上述移动荷载与粱体变形和环境因素等共同作用，构成桥梁的主要变形和主应力特征，因此桥面铺装层的重要性可见一斑。其一将上部荷载分散开来，并共同参与桥面受力，其二与各主梁形成共同受力的整体连接结构。可以说既有桥面保护层的作用，又有桥面结构的作用，所以要求该部分具有较好的强度和优越的整体性，并对其抗裂、抗冲击、耐磨的性能提出更高的要求。

1 城市桥梁铺装现状

近年来，随着经济的发展，我国城市桥梁建设规模也高速发展，大跨度长距离的城市桥梁已很普遍，但从桥面铺装的设计与施工角度来看，并无大的改变及技术创新，设计院进行桥梁结构设计时，往往不作专门的桥面铺装层的计算与分析。随着交通量和重型车辆的增加，桥面铺装问题渐渐凸现出来。这不仅影响日常交通，还影响了城市形象，更严重的是引起不必要的交通事故，同时维修起来也是比较麻烦。

近年来，各个城市对城市桥梁的桥面铺装的质量问题给予了重视，尽量减少因铺装层质量问题而产生的直接和间接的经济损失。桥面铺装层的损坏已成为影响桥梁使用功能的发挥和引发交通事故的主要病害。近年来随着沥青等材料性能的大大改进，采用柔性铺装层结构，对缓和车辆荷载对桥面板的冲击效果明显，使其应用得到了广泛推广。但现行规范对沥青混凝土铺装层并未做出明确说明，设计阶段仍是无章可循，。这就造成了在实际设计中， 桥面铺装层没有得到足够重视，因此，应加快对桥面铺装层的结构破坏机理和设计理论方面的研究。

2 桥面铺装层的破坏形式和主要类型

桥面铺装层破坏的主要形式有：铺装层开裂、松散、坑槽以及水损害等。

桥面损坏的主要类型及特征是：桥面力系由众多加劲部件构成，铺装层的受力条件和受力后的变形情况与普通沥青混凝土路面差别较大。通过对十多座城市桥梁资料的调查研究，与笔者近年来的现场调查情况来看，桥面铺装层的破坏类型主要有如下几种情况：

2.1 剪切应力造成粘结层破坏

剪切应力对粘结层的破坏是桥面铺装的主要破坏类型之一，也是区别于其他结构的破坏类型。沥青铺装层与桥面板之间由于粘结层破坏，产生脱空或滑移，桥面板的束缚和支撑对铺装层不再起作用，出现较大剪切应力，以至超过应力极限，造成沥青混凝土铺装层无法维修，即被认为是桥面铺装层完全破坏。同时桥面结构体系中，粘结层与防水层是整体作用的，粘结层的破坏也就直接导致防水层的破坏，进而又导致桥面板腐蚀与破损。

2.2 铺装面层开裂

桥面开裂是沥青桥面铺装的一种较为常见的破坏类型，也是最重要的破坏形式，包括结构梁端之间的焊口处出现的横向裂缝、纵向相邻两片铰接梁之间出现的纵向裂缝、连续梁负弯矩处出现的连续裂缝，或由上述裂缝构成的网裂。

2.3 铺装面层坑槽

从调查结果来看，坑槽一般连续发生在行车带上，有的形成于行车道局部区域，有的甚至二次破坏出现在补块上。特别是沥青铺装层厚度较小的桥上，这种破坏形式尤其明显。

2.4 铺装面层出现车辙与拥包

铺装表面变形主要指沿车轮方向纵向变形的车辙、挤堆和拥包。据不完全统计，部分桥梁通车使用不到一年，铺装层就出现明显的数量很多的车辙印，随着使用时间增长，桥面铺装层车辙就更多、更深。

2.5 外表面破坏

该类型缺陷主要指沥青混合材料的设计与施工不相匹配进而导致泛油、集料磨光等不同的破坏形式。此类破坏是桥面铺装体系破坏形式中最轻的。

3 桥面铺装层病害产生影响因素及应对策略

3.1 结构设计阶段影响因素

3.1.1 目前国内对桥面铺装层的设计主要参照《公路沥青路面设计规范》中对铺装层的要求，而且并未给出明确数值，只给出了一个推荐值，此简单的规定与当前复杂的城市交通使用情况相比实用性不大，很难适应当前城市交通快速发展和重型大型车增多的交通需要。从受力角度分析，铺装层是一个受多种复杂应力的动力体系，不同类型的主梁及铺装层本身的结构分布对其应力分布有不同的影响。因此，设计前应考虑桥梁结构受力情况，对铺装层进行受力分析。

3.1.2 刚度变化对桥面铺装层的影响。由于钢铁工业的飞速发展，桥梁结构得到大大的改进，桥梁能以较小的刚度来满足受力要求。而且在桥梁计算分析中，往往对桥梁横向刚度重视不够或对横向构造没有采取积极的措施，一般会造成桥面铺装层过分承担较大的应力。

3.1.3 桥梁负弯矩极值取值不够。常见的连续梁、悬臂梁等桥梁结构，由于桥面荷载的作用，在其负弯矩区产生拉力，使得桥面铺装层承受拉应力过大，同时与温度应力相叠加，大大促使了裂缝的产生和迅速扩张。

3.2 施工阶段影响因素

3.2.1 铺装层混凝土厚度过小。由于结构沉降及反拱度的不确定，或由于施工工艺控制欠佳，主梁顶面标高与设计值有较大差距，施工后期往往由于工期紧、任务重等因素造成铺装层混凝土浇筑厚度偏小，进而产生病害。

3.2.2 行车道板与铺装层粘结性差。施工时，没有按规范将板顶凿毛，板顶冲洗不彻底，行车道板与铺装层产生“空鼓”现象。

3.2.3 混凝土施工质量差。桥面铺装使用的混凝土，较少的使用预拌混凝土，一般都是采用小型拌和机现场拌制，难以保证混凝土的质量。甚至出现无视混凝土的水灰比，重视混凝土坍落度的现象，致使铺装层产生大量干缩裂缝。

3.3 预防桥梁病害的应对策略

3.3.1 希望行业主管部门及相关设计、施工单位共同将桥面铺装层的质量问题提到议事日程上来，通过大量的试验及计算，选定合适的模型、参数，今早制定出铺装层的相应的设计规范，根据实际情况，给出明确设计参考数值。

3.3.2 施工单位在保证工程进度的同时，严控施工质量，控制进程材料质量，未经复试不得使用；尽量采用预拌混凝土，现场搅拌必须严格控制水灰比；检查混凝土的支架和模板，将误差控制在规范允许范围内；

4 桥面铺装的维修及保养

桥梁的桥面铺装层病害中，一般以纵向裂缝为主、局部有不规则龟裂。对小裂缝、中裂缝可以进行裂缝密封处治，对龟裂、脱层推移以及坑槽就必须进行挖补填实处治。

4.1 裂缝密封处治法

此法施工的目的性强，即阻止桥面水从裂缝渗入到铺装层，避免由于水的原因造成铺装层脱落、钢板锈蚀等问题，保证了铺装层的使用年限。裂缝密封处治应用范围是：1、非轮迹带部位的裂缝。2、轮迹带部位的裂缝，在相邻纵向开裂不是特别严重，未发展成为网状裂缝等的开裂部位，密封处治使用材料：高性能改性沥青近年来应用的较多，改性环氧树脂填缝料等也是业界人士较为多用的。

4.2 二次结构处理法

此法只针对桥面及靠近上表面的结构层破坏严重的情况，即将破坏的位置原铺装层清除完毕，凿毛处理，清洗干净，进行植筋，一般采用直径不大于12mm的一级钢即可、钻孔后用高压风枪吹孔，用丙酮冲洗干净，用胶枪将胶挤入钢筋孔内，再把钢筋的植入端粘满植筋胶，螺旋式植入到钢筋孔内，即可。间距宜为10 cm×10 cm的钢筋网，钢筋网建议现场制作，绑扎成形。再浇筑混凝土后，待强度满足后期沥青施工后，进行面层铺设即可。

5 结语

桥面铺装层是桥梁结构中最为特殊的部分，面积大而厚度小，一方面起到保护主梁的作用，防止主梁遭受酸碱侵蚀，另一方面，还要对荷载进行二次重分布，因此桥面铺装的质量对整个桥梁的寿命有很关键的作用。本文提出对桥面铺装的设计阶段和施工阶段应给予足够的重视，对其病害做到预防为主防治结合，积极努力的使桥梁发挥出最大的效益。

参考文献：

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