混凝土桥面铺装合理厚度的研究

摘要：桥面铺装破坏现象频繁出现，引起桥面铺装的受力分析的重视，然对铺装合理厚度计算缺乏，本文改变将桥面铺装作为荷载这一传统的观点，分析桥面铺装参与结构受力从而提高结构承载力的受力分析，最终确定铺装层合理厚度。

关键词：桥面铺装；合理厚度；结构承载力

Abstract: the bridge deck pavement damage phenomenon occur frequently, cause the attention of bridge deck pavement of force analysis, however lack of reasonable pavement thickness calculation, this paper changes will deck surfacing as a load the traditional point of view, and analyses on the participation of the deck surfacing structures so as to improve the bearing capacity of structure stress analysis, finally to determine the reasonable thickness of the surfacing layer.

Key words: bridge deck pavement; Reasonable thickness; Bearing capacity of structure

中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

1、概述

随着我国公路桥梁迅猛发展，桥面铺装也变成重要部分，铺装层的质量优劣与厚度大小将影响到日后行使车辆的安全性和舒适性。但从现役的装配式箱梁在桥面铺装在使用的情况来看，总有各种病害的现象出现。而“桥梁规范”中对桥面铺装厚度只是给了指导性说明，并将桥面铺装计入二期恒载。国内外也有工程学者对桥面铺装厚度进行了各种研究，以层间剪应力为控制指标，但是这只是从层间破坏角度出发，并未考虑桥面铺装和梁形成整体参与结构受力这一重要特性。

本文认为应该从桥梁铺装实际状况出发，分析铺装层与桥梁整个结构的内部联系，从力学的角度来研究桥面铺装层在参与结构受力前后的工作状态，突出桥面铺装参与受力后提高结构承载力重要性，最终确定厚度值。

2、目的

通过建立箱梁的力学分析有限元模型，以求达到以下目的：

以2006年交通部专家委员会组织编制“公路桥涵通用图”中30m标准正交跨径箱梁为计算依据，建立不同厚度的铺装层预制箱梁的模型。

通过模型计算得出的各种力学效应指标，不同厚度铺装层对桥梁的抗弯承载力影响，找出二者在此消彼长过程中的特性。

根据前面得出的数据，进行分析计算比较，对标准装配式箱梁铺装层厚度提出合理化建议。为确定桥面铺装厚度的计算提供一个新的途径。

3、计算假设

混凝土桥的材料线弹性假定：混凝土桥面体系是均匀的、连续的、各向同性的弹性材料。

界面连续假定：铺装层、防水粘结层、桥面三者之间的界面是完全连续的。

4、计算分析

随着桥面铺装层厚度的增大，在不同厚度桥面铺装层作为均布荷载的工况下，结构跨中弯矩计算值见表1；在桥面铺装层与主梁连为一体时，桥面铺装层作为桥梁结构的构件参与结构受力，在不同厚度桥面铺装层的工况下，结构跨中弯矩与结构抗弯承载力计算值分别见表1。

表1弯矩计算表

4.1铺装层参与受力前后对桥梁结构弯矩的影响

通过桥面铺装层在桥上参与过程的转变，将二者对桥跨结构跨中弯矩作用效应作图研究。主梁弯矩增量分布如图1：

图1 主梁跨中弯矩增量

由表1和图1所得出的在同一层厚的条件下，可以得出铺装层厚度加大的情况下，桥面铺装层作为荷载对结构产生的弯矩比桥面铺装层参与结构受力对桥跨结构产生的要大，如在9cm～18cm时，前者弯矩增加比为2.66%～26.22%，后者的弯矩增加比为1.89%～18.73%；这就说明了桥面铺装层在参与结构受力方面的优势是很明显的。

4.2铺装层厚度对结构抗弯承载力的影响

通过表1所示，可以看出结构抗弯承载力随着铺装层厚度增幅先大后小。但是随着桥面铺装层高度的增加，在结构抗弯承载力增加的同时结构自重也在加大，对结构的负作用也在增加，由此可知铺装层厚度增加到一定范围是最有利的，我们将表1中同一厚度铺装层产生的弯矩增量值作图研究。弯矩增量值分布如图2：

图2 递比弯矩增量对比图

由表1中对于不同工况下，桥面铺装层厚度从9cm～18cm变化时，铺装层结构参与受力时，跨中截面弯矩增量从2.66%～2.13%，增量基本相等；而结构的抗弯承载力在跨中截面增量从0.78%～0.44%，前期增加，后面下降的趋势。从图2中我们可以看到，同一层厚时，抗弯承载力的增量要大于荷载作用下弯矩的增量；抗弯承载力在前期基本相等，但是在铺装层增加到16cm，抗力承载力增量突然下降，但是结构随层厚产生的效应依然增加。

5、结语

随着桥面铺装层厚度增大，桥面铺装作为荷载和参与受力后对箱梁弯矩效应，得出了桥面铺装参与结构受力分析的必要性；

随着桥面铺装厚度增大，得出了结构自重弯矩效应与抗弯承载力增长率变化规律；

跨径为30m的装配式简支梁桥面铺装层合理厚度为16cm。