大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋橋面鋪裝層技術(shù)研究現(xiàn)狀綜述

劉加興

(貴州大通路橋工程建設(shè)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550001)

0 引 言

最近幾年，我國(guó)工程項(xiàng)目建設(shè)越來(lái)越多，特別是橋梁工程建設(shè)發(fā)展速度十分迅猛。在這樣的時(shí)代背景下，量大面廣的橋梁工程建設(shè)需求與當(dāng)前施工技術(shù)和管理落后之間的矛盾越來(lái)越突出，導(dǎo)致安全事故頻頻發(fā)生，嚴(yán)重威脅著廣大群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全?；诖?，文章從多個(gè)角度與層面就大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋橋面鋪裝層技術(shù)進(jìn)行深入分析。

1 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋橋面鋪裝層病害原因分析

1.1 結(jié)構(gòu)固有特點(diǎn)導(dǎo)致鋪裝層病害問(wèn)題

大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋是橋梁建筑建設(shè)經(jīng)常采用的結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)的受力變形情況受到多方面因素的影響，其中橋面鋪裝的受力受到墩頂負(fù)彎矩區(qū)和梁體跨中下?lián)献冃蔚挠绊?，可以說(shuō)墩頂負(fù)彎矩區(qū)和梁體跨中下?lián)献冃沃苯記Q定著橋面鋪裝的受力情況。

橋墩和梁體結(jié)構(gòu)密度大，在外部荷載層面沒(méi)有足夠的應(yīng)力阻力支持，加上梁體和橋墩本身的重力，加上車載量不斷增加的時(shí)代背景下，很容易出現(xiàn)各項(xiàng)變形問(wèn)題。尤其是大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋橋面鋪裝層施工過(guò)程中，如果施工人員沒(méi)有對(duì)橋墩進(jìn)行加固處理，加上梁體和橋墩密度大的特性，其結(jié)構(gòu)很容易受到外部環(huán)境荷載作用的影響，導(dǎo)致大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋橋面鋪裝層出現(xiàn)大面積崩裂現(xiàn)象。同時(shí)，在車輛荷載和恒載等多種外力作用下，鋪裝層和橋梁面板受到協(xié)同作用力，這時(shí)混凝土的收縮變形和鋼筋預(yù)應(yīng)力損失的加大，負(fù)彎矩會(huì)使鋪裝層層間產(chǎn)生向上的拉應(yīng)力，致使橋梁腹板傾斜，給鋪裝層帶來(lái)一定影響。

1.2 設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

隨著道路橋梁工程建設(shè)的快速發(fā)展，從事道路橋梁設(shè)計(jì)人員越來(lái)越多，但是總體來(lái)說(shuō)我國(guó)道路橋梁設(shè)計(jì)人員水平不足，缺乏優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員。有的設(shè)計(jì)人員并不具備相關(guān)的專業(yè)知識(shí)和技能，不能綜合分析影響道路橋梁設(shè)計(jì)的各方面因素，從而使得道路橋梁設(shè)計(jì)方案不合理和缺乏可操作性。道路橋梁工程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工程，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工程中由于缺乏對(duì)道路橋梁投入使用后的地理、環(huán)境以及車行流量等多項(xiàng)因素的考慮和分析，而僅僅是從道路橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度方面來(lái)考慮，依照規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)和厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得設(shè)計(jì)方案與實(shí)際情況存在一定的差異，在鋪裝層投入使用初期，導(dǎo)致橫向貫穿性裂縫等問(wèn)題。同時(shí)，鋪裝層對(duì)混凝土材料和防水層材料的要求極為嚴(yán)格，設(shè)計(jì)人員并沒(méi)有對(duì)相關(guān)材料做出試驗(yàn)分析，不能從宏觀角度分析影響道路橋梁設(shè)計(jì)的影響，嚴(yán)重影響著道路橋梁主體結(jié)構(gòu)的安全性以及后期投入使用的壽命。

1.3 施工等方面存在的問(wèn)題

當(dāng)前，大部分施工企業(yè)依舊沒(méi)有將施工安全管理擺在首要位置，并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到橋面鋪裝層施工質(zhì)量控制的重要性，無(wú)論是施工單位的決策層還是管理層對(duì)于施工風(fēng)險(xiǎn)控制存在錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，且施工技術(shù)方法和管理模式不能與時(shí)代發(fā)展接軌。收縮力的有效性也是是影響道路橋梁工程質(zhì)量的重要因素，傳統(tǒng)施工人員采用增強(qiáng)劑來(lái)增加張拉時(shí)間，這種方式會(huì)使道路橋梁出現(xiàn)不同程度的裂縫。加上施工人員在施工過(guò)程中，對(duì)瀝青混凝土的質(zhì)量控制不嚴(yán)格，使得混凝土攪拌溫度偏高或者偏低，不規(guī)范操作導(dǎo)致鋪裝層整體性能降低，而且施工管理人員在監(jiān)管過(guò)程中管理不到位，造成施工人員并不能嚴(yán)格依照施工要求進(jìn)行作業(yè)，進(jìn)而對(duì)施工安全造成較大風(fēng)險(xiǎn)。

2 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋橋面鋪裝有限元計(jì)算的方法和研究分析

一般在我國(guó)連續(xù)鋼構(gòu)橋梁跨徑在100～300 m之間，其基本特點(diǎn)就是梁體連續(xù)性和橋墩的柔性。橋梁的連續(xù)性和橋墩的固定結(jié)構(gòu)形式，使得我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)橋梁被廣泛使用。但是在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，將鋪裝層作為二期梁體，在運(yùn)輸量不斷增加的時(shí)代背景下，導(dǎo)致橋梁整體結(jié)構(gòu)和鋪裝層受到巨大破壞。因此，大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋橋面鋪裝受到社會(huì)各界關(guān)注，相關(guān)學(xué)者也加強(qiáng)了對(duì)大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋橋面鋪裝的研究。目前很多學(xué)者已經(jīng)將研究重心偏向于鋼橋的鋪裝層，對(duì)于大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋橋面鋪裝的理論研究和實(shí)踐研究不斷成熟。由于鋪裝才能夠受到車輛載荷的作用力，應(yīng)力集中現(xiàn)象比較明顯，一般鋪裝層病害問(wèn)題都是發(fā)生在車輛接觸面附件，使得鋪裝層結(jié)構(gòu)內(nèi)部受力加大，因此必須對(duì)鋪裝層和梁體建立空間實(shí)體模型。一般來(lái)說(shuō)，橋面鋪裝設(shè)計(jì)為6 cmC40混凝土調(diào)平層+6 cm瀝青混凝土面層，混凝土材料選擇三維八節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元模型，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用衍架單元模擬，建立全橋模型，然后針對(duì)中跨L/2附近30 cm的兩端建設(shè)局部模型，采用ABAQUS軟件進(jìn)行計(jì)算，采用空間桿系結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)，并且就邊界條件采用預(yù)應(yīng)力降溫法施加。通過(guò)分析和對(duì)比混凝土厚度對(duì)鋪裝層內(nèi)部應(yīng)力影響因素，可以知道車輛超載會(huì)導(dǎo)致鋪裝層內(nèi)部應(yīng)力上升，而調(diào)平層的厚度也會(huì)影響鋪裝層應(yīng)力分布情況，這就說(shuō)明在大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋橋面鋪裝施工過(guò)程中，混凝土調(diào)平層厚度控制在8 cm之內(nèi)，調(diào)平層厚度必須符合大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋橋面鋪裝施工要求，不宜過(guò)薄或者過(guò)厚。

3 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋橋面鋪裝層施工完善措施分析

3.1 對(duì)施工人員和施工材料進(jìn)行控制

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時(shí)代背景下，我國(guó)交通建設(shè)項(xiàng)目越來(lái)越多，人員和原材料管理為施工建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一方面是人員的控制。在工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，要想保證大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋橋面鋪裝層施工符合交通工程和公路運(yùn)輸要求，就必須做好施工人員管理和控制，加強(qiáng)對(duì)人員的招聘和培訓(xùn)工作，從人員專業(yè)和素養(yǎng)兩方面入手提升施工人員的各方面能力。此外，管理人員還有監(jiān)督和督促的作用，比如在施工過(guò)程中，如果施工人員出現(xiàn)失誤或者其他問(wèn)題，甲方如果發(fā)現(xiàn)其錯(cuò)誤，必須及時(shí)糾正，以防止質(zhì)量出現(xiàn)不合格的問(wèn)題。同時(shí)，管理人員不能直接采購(gòu)原材料，一般都是由其他人員進(jìn)行采購(gòu)，所以加強(qiáng)對(duì)采購(gòu)人員的管理，嚴(yán)格依照國(guó)家相關(guān)制度和要求，對(duì)采購(gòu)人員和提供材料廠家的資質(zhì)進(jìn)行審核。

3.2 合理選擇連續(xù)剛構(gòu)橋橋面鋪裝層設(shè)計(jì)方案

連續(xù)剛構(gòu)橋橋面鋪裝層設(shè)計(jì)是保證工程質(zhì)量的前提，也是其使用壽命的重要保證，在道橋未進(jìn)行施工過(guò)程中，要提前勘察現(xiàn)場(chǎng)基本情況來(lái)進(jìn)行評(píng)估和分析施工過(guò)程中帶來(lái)的問(wèn)題，也就是說(shuō)在在設(shè)計(jì)階段，人力、物力、材料、基本作業(yè)和后期驗(yàn)收、工程施工要求等各個(gè)方面都需要做出應(yīng)對(duì)方案的部署，來(lái)保障路橋施工能夠有計(jì)劃有目的的順利進(jìn)行，來(lái)保證安全與質(zhì)量相結(jié)合的統(tǒng)一。還需要根據(jù)工程項(xiàng)目特點(diǎn)制定完善的管理制度，根據(jù)設(shè)計(jì)方案，深入分析施工環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，然后制定相應(yīng)防范措施和管理細(xì)則，為相關(guān)人員執(zhí)行提出依據(jù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著城市化進(jìn)程的加快發(fā)展與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷完善，我國(guó)公路橋梁建設(shè)得到快速發(fā)展，大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋橋面鋪裝層是施工的重要內(nèi)容，文章就此內(nèi)容進(jìn)行分析，促進(jìn)我國(guó)橋梁事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。