淺析瀝青混泥土橋面鋪裝病害原因

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，公路與橋梁建設(shè)進(jìn)入了迅速發(fā)展時期，橋梁結(jié)構(gòu)不斷創(chuàng)新，大跨橋梁已很普遍，但橋面鋪的設(shè)計與施工仍沿用傳統(tǒng)的習(xí)慣做法，在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對橋面鋪裝層一般不作專門的計算分析。

而隨著交通量和重型車輛的增加，橋面鋪裝問題普遍。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。近年來，人們對于因橋面鋪裝問題造成的直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失給予了足夠的重視。橋面鋪裝的早期損壞已成為影響高速公路使用功能的發(fā)揮和誘發(fā)交通事故的一大害病。

一、破壞形式

瀝青混泥土橋面鋪裝與正常路面和水泥混泥土橋面鋪裝相比，損壞形式有所不同。主要有：

1.鋪裝層內(nèi)部產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力，引起不確定破壞面的剪切變形，或者由于鋪裝層與橋面板層間結(jié)合面粘結(jié)力差，抗水平剪切能力較弱，在水平方向上產(chǎn)生相對位移發(fā)生剪切破壞，產(chǎn)生推移、擁抱等病害

2.因溫度變化并伴隨橋面板或連接的打撓度而產(chǎn)生的裂隙，在車輛荷載及滲入的水的作用下產(chǎn)生面層松散和坑槽破壞。

設(shè)防水層的水泥混泥土橋橋面瀝青混泥土鋪裝在行車荷載作用下的破壞形式一般為剪切破壞，常表現(xiàn)為擁包河推移現(xiàn)象。剪切破壞有兩種情況：一是橋面鋼筋混泥土模量遠(yuǎn)大于瀝青混泥土和防水層的模量，加之瀝青混泥土層厚度較薄，瀝青層內(nèi)產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力度而引起的無確定破壞面的剪切變形；二是防水層與瀝青混泥土面層和橋面層間粘結(jié)力不足而發(fā)生剪切破壞。因此，剪切破壞是設(shè)防水層的水泥混泥土橋面瀝青混泥土鋪裝損壞的主要原因，故在實際設(shè)計中應(yīng)基于兩種形式的剪切破壞分別加以計算分析。

二、病害分析

（1）橋梁的結(jié)構(gòu)理論中對橋面鋪裝層的計算分析論述幾近于零，現(xiàn)行規(guī)范中只給定了厚度的推薦值。工程界一直在各等級的公路中運(yùn)用了幾十年。隨著交通量的增大，現(xiàn)行鋪裝與重型超重型汽車的增多和車速的增快已不相適應(yīng)。橋面鋪裝層直接承受車輪荷載的沖擊，橋面鋪裝部分或全部參與了主梁結(jié)構(gòu)的變形，因此橋面鋪裝是一個受力復(fù)雜的動力體系，各種形式的主梁及鋪裝本身的結(jié)構(gòu)造均影響其應(yīng)力的分布。

（2）隨著材料工業(yè)的發(fā)展，橋梁承重結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，使橋梁主梁能以較柔的結(jié)構(gòu)達(dá)到受力的要求，高等級公路大跨橋梁的橫向越來越寬。特別在設(shè)計計算中側(cè)重于主梁的縱向的計算分析，對橋梁橫向剛度重視不足，橫向構(gòu)造措施不利使橋面鋪裝分擔(dān)了過多的次內(nèi)力。

（3）對于連續(xù)梁橋、拱橋及懸臂橋梁等橋型結(jié)構(gòu)，由于荷載的作用而產(chǎn)生負(fù)彎矩或拉力使橋面鋪裝層受到拉力的作用而產(chǎn)生負(fù)彎矩區(qū)裂縫，從而造成橋面鋪裝的損壞。

（4）在對高速公路進(jìn)行交通組織管理中，由于車道功能的不同，人為強(qiáng)制地使橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營始終處于偏載狀態(tài)，使主車道的鋪裝承擔(dān)了比超車道高得多（量值可達(dá)三至四倍）的運(yùn)營應(yīng)力水平，因此加快了主車道鋪裝層的疲勞。特別是隨著私營運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，貨運(yùn)業(yè)主為追求短期經(jīng)濟(jì)利益，通過改變車廂結(jié)構(gòu)如加長車廂和加高車軸彈簧等使汽車的載重、軸重及輪載成倍增加。這些車輛對鋪裝層具有嚴(yán)重的破壞作用并使橋梁結(jié)構(gòu)局部超載加快了主車道鋪裝層的病害發(fā)展。因此，在設(shè)計中應(yīng)根據(jù)運(yùn)營中車輛荷載的實際分布情況，在明確了橋梁結(jié)構(gòu)受力的基礎(chǔ)上，對橋面鋪裝層進(jìn)行受力計算。

目前關(guān)于橋面鋪裝的研究還很不成熟，并且現(xiàn)有研究主要集中在材料設(shè)計和鋪裝技術(shù)等方面，而關(guān)于理論分析和結(jié)構(gòu)計算的研究很少。合理解決橋面鋪裝問題需要從理論分析和結(jié)構(gòu)計算兩方面入手，真確的理論基礎(chǔ)是根本，合理的力學(xué)模型是關(guān)鍵。通過計算分析與實測對比，較好的解決如上述的接觸模型、荷載簡化等問題，搞清其他因素的影響；還要加強(qiáng)對模型尺寸及收斂條件的研究；在條件允許的情況下，加強(qiáng)對其動力性的研究。在分析鋪裝層破壞壞形式的基礎(chǔ)上，確定關(guān)鍵因素，提出控制指標(biāo)并建立相應(yīng)的破壞準(zhǔn)則，為設(shè)計提供依據(jù)，要達(dá)到這一目標(biāo)需要做大量的基礎(chǔ)性研究。