桥面系设计指南

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三、桥面防水 伴随对桥梁结构耐久性设计的日益重视，桥面防水也有了更高的要求。本次桥 面防水设计指南针对防水材料种类繁多、效果参差不齐、价格相差甚远的状况，通 过省、内外工程案例调研和文献、产品资料搜集，初步归纳、分析防水材料种类及 其作用机理，对桥面防水材料选型提出建议性的指导意见。 3.1 设置防水层的目的和意义： （1） 规范要点 《公路桥涵设计通用规范》3.6条中明确规定“桥面铺装中应有完善的桥面防水 和排水系统”，“桥面铺装应设防水层”。 （2） 目的和意义 由于混凝土材料的多孔特质，致使其对钢筋的物理保护效果有限。而对桥面结 构而言，在辐射、高温、雨水、油污、除冰盐和汽车尾气等多重不利因素作用下， 容易引起结构钢筋锈蚀，影响结构的耐久性。故桥面铺装应设防水层。 3.2 防水层分类及其作用机理 (1) 防水混凝土(外掺型) 1）外加剂类 按防水机理又细分为三类：① 通过调整混凝土的级配、控制水灰比等手段，增 大混凝土的密实度，减少微裂缝和微孔隙缺陷，实现结构的自防水；② 通过引气剂 引入微气泡隔断渗水通道，或用防水密实剂形成沉淀胶体堵塞渗水通道，或用高效 减水剂降低水灰比，减少沁水和蒸发水形成的空隙和毛细孔而防水；③ 利用膨胀水 泥或膨胀剂在水化、硬化过程中的自身膨胀，使混凝土结构在外界约束的条件下自 身结构更加密实而防水。 2）外加纤维类 通过掺加纤维，可降低混凝土收缩率，增强混凝土的抗渗性和耐磨性，同时具 有优良的耐疲劳性能。纤维可以采用聚丙烯纤维，也可采用钢纤维。聚丙烯纤维砼 掺加量一般为0.9kg/m3，钢纤维砼加量一般为60～70kg/m3，二者因掺加量的不同， 造价相差悬殊，钢纤维砼造价明显为高且有锈蚀问题。在混凝土中掺入聚丙烯纤维 后,聚丙烯纤维与水泥基体形成极强的结合力,轻易地与混凝土材料混合,分布极其
（3）防水涂料 目前防水涂料主要分为有机型、无机类型、有机与无机复合型三种。 沥青基防水涂料，其防水机理为成膜防水，代表产品为乳化沥青、改性沥青FYT 系列，其施工简单，目前市场占有率较高，但限于材料自身特点，防水效果相对较 弱，伴随耐久性设计要求的日益重视和桥面防水重要性共识的形成，将势必被其他 高性能材料取代。 有机硅类防水涂料，其防水机理是憎水型浸渍。因浸渍深度一般为4mm左右，动 载作用下，裂缝开裂处防水效果被显著削弱；同时对于沥青混凝土铺装，基层和铺 装之间层间剪切强度被弱化，宜慎重采用。 无机型材料主要有水泥基渗透结晶型防水涂料，利用化学物质渗透到基层内部 结晶封孔防水。其刚性大，具有独特的裂缝自修补防水能力，可防化学腐蚀，防水 性能稳定长久。目前国内该类材料代表产品不多，相关工程案例略少。 有机与无机复合型涂料主要有纳米丙烯酸，其防水机理为涂层封闭基层表面防 水，因同时采用纳米技术而产生憎水性。此类材料兼有有机和无机两类材料优点， 既有有机材料弹性高、伸长率大的优点，又有无机材料耐久性和耐水性的优点，能 在潮湿和干燥基层上直接施工，受天气因素影响小，同时与基层材料粘结性能好， 能形成整体无缝自密稳定的弹性防水层。 3.3 防水层选型 防水层类型跟气候环境、结构类型、铺装类型、耐久性要求等多项因素有关， 应根据具体情况进行合理选型。 （1） 沥青砼桥面铺装的情况 对常规简支结构，从节约工程造价出发，可采用乳化沥青；对先简支后连续与 常规连续结构，考虑墩顶负弯矩处容易开裂，为保证桥梁结构耐久性，桥面防水可 考虑采用沥青基类(高分子类)材料，如FYT类和纳米丙烯酸类；对大跨及特殊结构， 建议做专项研究后确定。
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对粤北山区等地，受低温、冰雪影响，对有整体化层(或调平层)的桥梁结构， 建议考虑克汰类混凝土和防水卷材，在大规模使用前，建议设置试验段，验证其工 艺和效果。对无整体化层(或调平层)的连续结构，可用高分子类材料和防水卷材， 如纳米丙烯酸类等。
《公路工程咨询设计指南》 ——桥面系
一、桥面系设计指南内容 本指南纳入进如下内容： 1、桥面防水 2、伸缩缝 3、栏杆 4、灯柱 5、人行道 6、搭板 7、泄水管 8、砼防撞栏 其中，砼防撞栏于2005年形成了院通用图。 二、设计输入： 2.1 技术标准与设计规范： [1]《公路工程技术标准》（JTG B01－2003）； [2]《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60－2004）； [3]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范》（JTG D62－2004）； [4]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041－2000）； [5]《公路交通安全设施技术规范》（JTG D81－2006）； [6]《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224－2003）； [7]《钢筋混凝土用热扎光圆钢筋》（GB 13013－1991）； [8]《钢筋混凝土用热扎带肋钢筋》（GB 13014－1998）; [9] 交通部部颁行业标准《公路桥梁伸缩装置》（JT/T 327-2004）; [10]《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》(JTG D80-2006); [11]《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2006); [12]《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81-2006);
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[13]《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000); [14]《公路水泥混凝土路面设计规范.》(JTG D40-2003); [15]《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006); [16]《公路排水设计规范》(JTJ 018-96); [17]《铁路钢桥保护涂装》（TB/T1527）； [18]《路桥用材料标准九项》（TB/T1527）。 2.2 资源准备 2.2.1 资料： [1] 前阶段的研究成果和资料； [2] 设计规范和标准的掌握和理解； [3] 院防撞栏及桥梁上部结构断面布置通用图（试用版）、桥面系附属设施设 计参考图（试用版）； [4] 具体项目的咨询、审查意见及施工反馈； 2.2.2 计算软件： [1] Midas Civil 2006 [2] 桥梁博士V3.1 [3] 公路桥梁结构设计系统GQJS9.7 [4] 院自编的路面排水水力计算等附属小程序。 2.2.3 主要参考文献： [1] 易建国《混凝土简支梁（板）桥（第三版）》人民交通出版社2006.9 [2] 胡兆同等《桥梁通用构造及简支梁桥》人民交通出版社2001.3 [3] 邵旭东等《桥梁设计与计算》人民交通出版社2007.2 [4] 贺栓海等《公路桥梁荷载计算方法》人民交通出版社1996.9 [5] 李杨海等《公路桥梁伸缩缝装置实用手册》人民交通出版社2007 [6] 张俊义《桥梁施工常用数据手册》人民交通出版社2005 [7]《桥梁设计常用数据手册》人民交通出版社2005 [8]《路桥用水性沥青基防水涂料》JT/T 535——2004
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[9]卢永成，《东海大桥结构耐久性设计与技术措施》 [10]李云峰，《混凝土加速耐久性研究主要内容与试验设计》 [11]黄 洁，《混凝土结构的耐久性措施》 [12]孙增志，《聚丙烯酰胺对混凝土耐久性的影响研究》 [13]纪永刚，《浅谈钢筋混凝土桥梁的耐久性》 [14]雷俊卿，《桥梁安全耐久性与病害事故分析》 [15]陈艾荣，《桥梁结构耐久性设计方法研究》 [16]夏国星，《润扬大桥混凝土耐久性研究》 [17]曹 佐，《高速公路桥面防水层施工工艺探讨》 [18]谢志红，《关于整体性防水理念在城市桥梁设计中应用的研究》 [19]卢铁瑞，《立交桥桥面防水层性能研究及应用》 [20]王凤民，《桥面防水材料的应用与选择》 [21]裴建中，《桥面防水材料路用性能》 [22]裴建中，《桥面柔性防水材料技术性能研究》 [23]任增成，《桥面防水涂料在烟黄高速公路中的施工简介》 [24]张占军，《设防水层的混凝土桥桥面铺装结构剪应力计算与分析》 [25]翟根旺，《水泥混凝土桥面防水与沥青铺装层》 [26]焦建明，《太旧高速公路中段桥梁工程防水技术》 [27]刘其伟，《微膨胀聚丙烯纤维混凝土在桥面防水铺装中的应用》 [28]刘炳辉，《漳龙高速公路桥面防水层的设置与实施》 [29]傅东阳，《高等级公路桥梁先简支后连续结构体系研究》 [30]陈 强，先简支后连续结构体系临时支座的合理拆除顺序研究 [31]姜云霞，先简支后连续梁、板桥体系转换的研究 [32]林辉源，先简支后连续桥梁湿接缝的设计与施工 [33]姚祖康，《公路排水设计手册》人民交通出版社2002
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防水卷材为弹塑性材料，贴于基层表面，利用自身材料性能隔离防水。防水卷 材受工艺、材料和施工质量所限，易形成“两张皮”现象，在推广中受到质疑。目 前德国威达防水卷材是该类材料中的佼佼者，有完善的规范和工艺规程。
无论采用哪种防水材料，在确定厚度的同时，还要对材料本身的物理和化学指 标进行限制。特别是对于用沥青混凝土作为铺装的桥梁，桥面防水材料区别于建筑 或其他防水材料的主要物理指标－抗碾压试验，是必须加以考虑的，如采用沥青铺 装，即在140℃高温下，线性荷载10.5kN/m（相当于10t碾压）下，透水性试验仍要 满足规范的要求。相关详细指标参见《路桥用材料标准九项》。
（2）水泥砼桥面铺装的情况 对常规简支结构，从节约工程造价出发，可采用外加剂类的防水砼；对先简支 后连续与常规连续结构，考虑墩顶负弯矩处容易开裂，为保证桥梁结构耐久性，桥 面防水可考虑采用外掺纤维类与外加剂类相结合的方式；对大跨及特殊结构，建议 做专项研究后确定。 对粤北山区等地，受低温、冰雪影响，桥面防水建议考虑克汰类混凝土。
3）克汰类 克汰系统采用一种特殊疏水化合孔栓作用的成分, 以每立方米30升的比例加入 混凝土, 克汰采取两个显著的防水步骤来达到真正有效的防水与防蚀作用: 第一, 由于水泥中防水成分的作用, 混凝土的表面张力得到改变, 使整块混凝 土完全做到防水防吸收。 第二, 分散的液滴聚合物随着水流而聚集入毛细孔内, 当凝固的混凝土在压 力下遇水, 这些液滴会被聚合而形成“塞子”堵住毛细从而防止水的进入。 克汰类混凝土原多用于敏感部位耐久性设计，若用于桥面防水混凝土时，其掺 入量、防水效果需结合工艺试验最终确定。 从防水效果而言，克汰类最佳，外加纤维类次之，外加剂类最弱，外加剂类作 为防水辅助措施为宜。 （2） 防水卷材 1）沥青类和改性沥青类 用石油沥青、加入无规聚丙烯（APP）等改性沥青浸渍胎基，表面撒布细沙和矿 物粒料制成。 卷材施工一般要求高温干燥环境。当材料和工艺得不到保证时，易形成“两张 皮”现象。 2） 合成高分子卷材 以高分材料掺入橡胶等材料制成，采用冷贴施工，对桥面平整度要求高，也同 样易形成“两张皮”现象。