無縫橋梁接線路面施工技術(shù)研究

尹 貫 需

(河北建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 保定 071000)

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無縫橋梁接線路面施工技術(shù)研究

尹 貫 需

(河北建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 保定 071000)

介紹了無縫橋梁的含義和類型，分析了無縫橋梁接線路面構(gòu)造與施工技術(shù)要求，并結(jié)合某無縫橋梁接線路面溫度降低時(shí)的力學(xué)性能，總結(jié)了CRCP接線路面的施工技術(shù)要點(diǎn)及工藝流程，以供參考。

無縫橋梁，CRCP接線路面，構(gòu)造要求，施工技術(shù)

為了消除橋梁由于膨脹而引起的變形破壞，在橋梁的建設(shè)中常常采用設(shè)置伸縮縫的方法。由于橋梁最不利位置的荷載直接作用在伸縮縫上，使伸縮縫比橋梁的其他部位先發(fā)生破壞，需要長期維護(hù)[1]才能保證伸縮縫的正常使用。伸縮縫的好壞直接影響車輛行駛的舒適度和駕駛?cè)藛T的安全性，其嚴(yán)重時(shí)將對(duì)橋梁的耐久性和安全性產(chǎn)生影響。采用無縫橋梁結(jié)構(gòu)，不僅可以取消伸縮縫的設(shè)置，還可以吸納主梁的溫度變形。無縫橋梁從聯(lián)接技術(shù)角度來說，是橋梁的搭板、主梁與接線路面通過無縫連接形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。從廣義的角度來說，無縫橋梁是為了取消橋墩處接縫的結(jié)構(gòu)，而采用的連續(xù)橋跨、整體式墩帽、活載作用下結(jié)構(gòu)。無縫橋梁提高了橋梁的耐久性比普通橋梁的抗震性能更好，同時(shí)無縫橋梁的施工、維護(hù)費(fèi)用更加低廉[3]。自20世紀(jì)以來，國內(nèi)外的學(xué)者開始關(guān)注無縫橋梁的設(shè)計(jì)與建設(shè)，并開始在許多國家廣泛運(yùn)用[4,5]。我國自20世紀(jì)90年代也開始了無縫橋梁的研究。很多研究機(jī)構(gòu)在理論上對(duì)無縫橋梁進(jìn)行較為深入的研究[6]。

1 無縫橋梁接線路面構(gòu)造要求與施工技術(shù)

普通橋梁與連續(xù)配筋混凝土路面經(jīng)過無縫連接，組成無縫橋梁的結(jié)構(gòu)體系。由于采用無縫連接技術(shù)，無縫橋梁上由溫度產(chǎn)生的變形能通過鋼筋作用傳遞至連續(xù)配筋混凝土層并予以吸收。無縫連接方式見圖1。為了滿足受力性能和使用功能要求，CRCP層與貧混凝土基層間應(yīng)采用瀝青表處封層[7]，并在接線路面末端設(shè)置鋼筋混凝土地梁[8]，切地梁與后續(xù)普通路面應(yīng)在連接處設(shè)脹縫。

當(dāng)橋梁所處的環(huán)境溫度變化時(shí)，主梁變形通過搭板拉動(dòng)作用將在貧混凝土基層和CRCP層之間產(chǎn)生摩擦力。當(dāng)摩擦力過大時(shí)，在橋梁的前半段將出現(xiàn)CRCP接線路面的裂縫集中，主梁上的變形傳遞受阻，主梁產(chǎn)生較大反作用力。為了減少主梁與普通路面連接處的摩擦力，可以在混凝土路面中設(shè)置隔離層[9]。為了保證在溫度變化時(shí)，CRCP層與貧混凝土基層之間的良好接觸，可以將瀝青表處封層設(shè)置在接線路面的連續(xù)配筋混凝土層與貧混凝土基層之間。接線路面隨著溫度反復(fù)的變化將受到周期性的拉壓作用，在末端可能產(chǎn)生一定范圍的位移。接線路面末端的位移較大將影響后續(xù)路面結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，造成破壞。所以常在混凝土面層與其他類型路面相連接的端部設(shè)置錨固結(jié)構(gòu)，其主要形式是混凝土地梁，如圖2所示。搭板傳遞的豎向軸力可以直接作用在混凝土地梁上，從而減弱了主梁對(duì)接線路面的拉伸和壓縮作用。地梁的設(shè)置有力的分擔(dān)了主梁由于變形對(duì)后續(xù)路面的不利影響，保證了橋梁的正常使用[10]。

為了保證無縫橋梁與后續(xù)普通路面能夠連接順暢，需要在連接處設(shè)置一條具有良好收縮性的脹縫。瀝青纖維板和泡沫橡膠板具有良好的耐久性和適應(yīng)混凝土板膨脹收縮性能，所以通常在CRCP接線路面端部地梁與后續(xù)路面的連接處，設(shè)置一條具有一定長度的瀝青纖維板或泡沫橡膠板脹縫。

2 溫度對(duì)主梁裂縫的影響

溫度變化時(shí)，主梁的收縮變形將影響CRCP接線路面的受力性能。接線路面CRCP層可以吸納主梁的變形。對(duì)受載狀態(tài)下主梁的分析，建立在四個(gè)假設(shè)基礎(chǔ)上：1)忽略接線路面的橫向受力；2)CRCP板溫度場(chǎng)分布均勻各向同性；3)臺(tái)后填土無沉降；4)無車輛行駛通過，即路面行車載為零。當(dāng)環(huán)境溫度下降時(shí)，主梁發(fā)生收縮，接線路面發(fā)生彈性變形。最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在搭板與接線路面的連接處。當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，連接處附近出現(xiàn)第一條裂縫。隨著主梁溫度進(jìn)一步降低，變形逐步增大，接線路面將逐漸出現(xiàn)更多的裂縫。當(dāng)裂縫總寬度等于主梁變形時(shí)，裂縫將停止增加。裂縫總寬度用式(1)表示：

(1)

其中,wi為第i條裂縫寬度，m；Δl為n條裂縫寬度的總和，m。

主梁的變形可由式(2)表示：

(2)

其中,αc為混凝土線膨脹系數(shù)，αc=1×10-5℃；設(shè)計(jì)溫度ΔT為混凝土的合龍溫度與設(shè)計(jì)最低溫度之差；l橋?yàn)橹髁洪L,m；ld為搭板長,m。

第i條裂縫處的鋼筋應(yīng)力可用式(3)表示：

(3)

其中,Ψ為裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)，取系數(shù)為1；Es為鋼筋的彈性模量，MPa；lm為平均裂縫間距。

以下為某無縫橋梁接線路面施工工程的實(shí)例計(jì)算。其設(shè)計(jì)參數(shù)如下：橋長80.00m，搭板長度6.50m，C30連續(xù)混凝土層，溫差20 ℃，配筋率0.785%。設(shè)計(jì)和施工中使用的混凝土和鋼筋分別為：C30混凝土，抗拉強(qiáng)度為1.43MPa，彈性模量為3.0×104MPa；縱向鋼筋型號(hào)為HRB335，抗拉強(qiáng)度335MPa，彈性模量2.0×105MPa。

平均裂縫間距l(xiāng)m的計(jì)算根據(jù)TJ10—74鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中計(jì)算設(shè)置螺紋鋼筋的軸心受拉構(gòu)件的公式，計(jì)算可得裂縫的平均間距為0.334mm。共拉伸產(chǎn)生20條裂縫，其中第一條裂縫距離搭板末端0.205m處，最大的裂縫寬度為0.429mm，此時(shí)鋼筋上產(chǎn)生最大拉應(yīng)力，通過式(3)可以得到最大拉應(yīng)力值為257.09MPa。通過上述理論計(jì)算可以得到，該無縫橋梁接線路面施工工程滿足設(shè)計(jì)和施工要求。

3 無縫橋梁接線路面工程施工

3.1 工程施工中常見問題及處理方法

使用瀝青對(duì)表面進(jìn)行封層、在連續(xù)配筋層澆筑混凝土澆筑和CRCP切縫，是無縫橋梁施工所面臨的主要問題。通過理論研究以及多年工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，瀝青表處封層時(shí)，組成瀝青的骨料及骨料的粒徑應(yīng)嚴(yán)格遵守物理力學(xué)性能并且保證施工完成后瀝青的碾壓次數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)。進(jìn)行連續(xù)配筋層混凝土澆筑施工時(shí)，應(yīng)確保鋼筋綁扎焊接牢固，并嚴(yán)格控制施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度。掌握好CRCP切縫的時(shí)間是確保切縫質(zhì)量的關(guān)鍵，當(dāng)在完全凝固后的混凝土版面上用木條刻畫出現(xiàn)白色痕跡時(shí)，此時(shí)便是切縫的最佳時(shí)機(jī)。

3.2 工程施工流程

根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，橋梁部分和接線路面部分應(yīng)同時(shí)施工，既能保證工期的順利進(jìn)行，又能節(jié)省施工時(shí)間及施工費(fèi)用。橋梁施工順序：先完成下部結(jié)構(gòu)施工，之后進(jìn)行主梁的安裝，最后進(jìn)行面板及防撞墻的施工。接線路面施工順序：首先填筑臺(tái)背及修筑路基，之后鋪筑水泥基層，然后澆筑貧混凝土基層，最后進(jìn)行瀝青表面封層的施工。當(dāng)橋梁施工與接線路面施工分別完成時(shí)，兩部分施工應(yīng)合并在一起完成剩下的工程：首先架設(shè)鋼筋網(wǎng)，之后澆筑搭板、連續(xù)配筋層及地梁，然后進(jìn)行CRCP切縫和脹縫的設(shè)置，最后進(jìn)行瀝青混凝土上面層的鋪筑施工。

4 結(jié)語

本文介紹了無縫橋梁的定義和類型以及無縫橋梁和CRCP路面在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，通過理論研究以及多年工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)無縫橋梁接線路面構(gòu)造、施工技術(shù)要求和CRCP接線路面在溫度變化下的力學(xué)性能的分析。通過對(duì)某無縫橋梁變形的應(yīng)力分析，可以確定該橋梁滿足設(shè)計(jì)和施工要求，解決了無縫橋梁設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的問題。最后總結(jié)了無縫橋梁接線路面的施工設(shè)計(jì)要求和施工的基本程序，為以后無縫橋梁的設(shè)計(jì)與施工提供了有利依據(jù)。

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Studyonjointlessbridgeapproachpavementconstructiontechnologies

YinGuanxu

(HebeiConstructionGroupCo.,Ltd,Baoding071000,China)

The paper introduces the definition and types of jointless bridge, analyzes jointless bridge approach pavement structure and construction technology demands, and summarizes CRCP approach pavement construction technology points and technology procedures by combining with mechanical performance of jointless bridge approach pavement when its temperature decreases, so as to provide some guidance.

jointless bridge, CRCP approach pavement, structural demand, construction technology

1009-6825(2017)12-0162-02

2017-02-13

尹貫需(1982- )，男，工程師

U416.2

A