水泥混凝土桥面铺装结构设计方法

损坏 ， 以及 其 他 破 坏 五大 类 。由于 桥 面 系 的各 个 加 劲 部 件 的存 在 ，使 得 桥 面铺 装 的使 用 条 件 和受 力 后 的变 形 特 性 显 著 区 别 于 普 通 沥 青 混 凝 土 路 面 ，
损坏形式 ，包括相邻两梁端之 间的焊接 头处 出现 的横 向裂 缝 （ 图 ２所 示 ）纵 向相 邻 两 片 梁 之 间 如 、
铰 接 处 出现 的 纵 向 裂 缝 （ 图 ３所 示 ）连 续 梁 上 如 、 负 弯 矩 处 出现 的裂 缝 ，以及 由上 述 裂 缝 构 成 的 网 裂 （ 图 ４所 示 ） 由 于 两梁 端 相 邻 的 湿 接 头 湿 薄 如 。 弱 环 节 又 位 于盖 梁 上 处 于负 弯 矩 区 ，在 车辆 荷 载 作 用 下 ， 容 易 出现 横 向裂 缝 ； 调查 过 程 中还 发 较 在 现 ，在 桥 梁 的上 下 坡 的盖 梁 处 铺 装 层 中 较 多 出现 贯 穿 整 个 路 面 的横 向裂 缝 ， 当铺 装 层 小 于 ５ｅ 这 ｍ， 种 情 况 尤 其 严 重 ；在 相 邻 两 片梁 之 问 的 铰 接 缝 处 由 于 箱 梁 腹 板 的加 劲 作 用 经 常 出现 应 力 集 中 ， 造
图 １桥 面 剪 切 破 坏 实景
程， 在长期使用过程 中受到行车荷载 、 自然 因素等
影 响 ，其 破 坏 类 型 除具 有普 通 路裂 是 混 凝 土 桥 面 铺 装 上 的一 种 重要 的
坏类型外 ，还具有桥 面铺装体 系 自身特有的破坏 类 型 。通 常 国 内外 研 究 将 沥青 混 凝 土路 面 的破 坏 类 型 分 为 桥 面 开 裂 、 坑 与 坑 槽 、 面 变 形 、 面 补 表 表
桥 面 开 裂 破 坏 的 主 要 原 因 ：一 方 面 是施 工 中
接缝 处理不 当 ， 留下 隐 患 ， 车 辆 荷 载 的作 用 下 ， 在
导致铺装层 的损坏 ，当铺装层 下的结 构缝处首先
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城 市道 桥 与 防 洪
桥梁结构
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铺 装 层 泛 油 或 者 表 面集 料 逐 渐 被 磨 光 ，抗 滑 性 不 足， 导致 行 车 安 全 问题 。
（ 见表 １ 。 ）
表 １ 水 泥混凝 土桥面沥青 铺装材 料一览表
≤［ ］
（） １
式 中 ： —— 理 论 计 算 的 桥 面 铺 装 层 表 面 盯 最 大拉 应 力 ， ａ ＭＰ ； ［ ］ — — 路 面 结 构 层 材 料 的 容 许 拉 应 力 ，ＭＰ ； ａ
题。
中 ， 结 层 与 防水 层 是 紧 密 联 系 在 一 起 的 ， 结 层 粘 粘
的破 坏 也 就 意 味着 防水 层 的破 坏 ，从 而 又 导致 桥 面 板 的水 腐 蚀 破 损 。
１ 水 泥 混凝土桥 面铺 装病 害分析
水 泥 混 凝 土 桥 面铺 装 作 为 一 种 特 殊 的铺 面 工
作 为关 键指 标 的混凝 土桥 面沥 青铺 装层结 构设 计 方法 ； 推荐适 宜 的沥青 铺装 厚度 为 ６ ０ｃ 并 ～１ ｍ。
关 键词 ： 泥混 凝土 桥 ； 面铺 装 ； 水 桥 设计 方法
中 图 分 类 号 ： ４ ３３ Ｕ ４ ．３ 文献 标识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ９ ７ １ （０１ ） ７ ０ ７ — ３ １０ — ７ ６ ２ ２ ０ — １７ ０
ｋＯ５＿ （．１旦
ａ
（） ５
水 泥 混 凝 土 桥 沥青 桥 面 铺 装 采 用 的粘 结 层 材
要 任务是 如何控制 和减少 开裂或 避免裂缝 出现 ， 如 何 控 制 层 间 及 面 层 的剪 切 破 坏 ，从 而 提 出合 适 的铺 装 层 组 合 与厚 度 。 ２ １ 疲 劳 开 裂 控 制指 标 ． 以疲 劳 开 裂 作 为 桥 面 铺 装 的 设 计 标 准 时 ， 以 桥 面铺装层 表面 的最大拉 应力作 为设计 指标 ， 设 计 中控 制 铺 装 层 表 面 的 最 大 拉 应 力 不 超 过 沥 青 混 凝 土铺 装 材 料 相应 的容 许 值 ， ： 即
引起 开 裂 。如 日本 西 泽 认 为 拉应 变小 于 ２ ０ 不 ０ 会 发生疲劳开裂 ， 而美 国 Ｍｏ ｉ ｔ 为 拉 应 变 小 ｎｓ ｈ认 ｍｉ
于 ６ 不 会 发 生 疲 劳 开 裂 ， ｌ 为 拉 应 变 小 于 ０ Ａ认
１０ ， ０ 沥青混合料将表现很长的疲劳寿命。根据
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水泥混凝土桥 面铺装结构设计方法
陈 攀 ，潘 宝林
（． １同济 大学 ， 上海 ２ ０ ９ ０ ０ ２；２北京 公科 固桥 技术 有 限公 司 ， 京 １０ ８ ） ． 北 ０ ０ ８ 摘 要 ： 随着交 通 量和 重型 车辆 的增多 ， 多水 泥混 凝土 桥面铺 装 层都 出现 了不 同程度 的损 坏 。桥 面铺 装层 的早 期破 损 已经 许 成 为影 响桥 梁通 行功 能和 诱发 交通 事故 的一 大病 害 。水 泥混 凝土 桥面 沥青铺 装层 病 害调查 表 明 ， 粘结 层剪 切破 坏是 桥面铺 装 的主要 破坏类 型 之一 ， 也是 桥 面铺装 所 特有 的破坏 类型 。该 文 提 出了 以铺装 层 与水 泥混 凝土 层 间剪应 力 、 装层 表 面托应 力 铺
一
沥 青 混 凝 土 或 半 刚性 材 料 的极 限抗 拉 强度 ， ａ ＭＰ ；
Ｋ 一 抗 拉 强 度 结构 系数 。 借鉴采用沥青路面设计规范计算公式 ： （ ） 沥 青 混凝 土 的极 限抗 拉 强 度 ， 指 １ ℃ １对 系 ５ 时 的极 限 抗拉 强 度 ；
（ ） 沥青混凝 土面层 的抗 拉强度 结构系数 ， ２对 宜 按 式 ｆ） 算 。 ２计
以 上 分 析 ，重 载 作 用 下 铺 装 层 的底 部 拉 应 变 小 于 １０ ， ０ 出现 层底 疲 劳开 裂 的 几 率很 小 。 因 此 ，桥 面 铺 装 设 计 的 主要 目的 和 设 计 的 主
【 ｒ］ 容许层问剪应力 ， Ｐ ； Ｍａ 下 —— 行 车 荷 载 作 用 下 的 层 间 抗 剪 强 度 ， ＭＰ ， ａ 由室 内直 接 剪 切试 验 确 定 ； ｋ—— 层 间结 构 强 度 系数 。 当 ｙ ｏ５时 ， 应 紧 急 制 动情 况 ， 考 虑 疲 劳 ＝． 对 不 作用 ： ｋ ｆａ ＝ （ｂ （） ４ 式 中 ： 公 路 等 级 系 数 ， 速公 路 、 级 公 ａ —— 高 一 路 为 １０ 二 级 公路 为 １１ ．， ．。 采 用 城 市 道 路 柔 性 路 面设 计 方 法 中 的剪 切 结 构 强度 系数 计 算公 式 ， ： 即
０ 前 言
在 我 国 ，对 于水 泥 混 凝 土 桥 的桥 面铺 装 研 究 起 步 较 晚 ， 目前 还 没 有 形 成 比较 完 善 的桥 面铺 装 结 构 设 计 方 法 和相 关 规 范 ，大部 分 桥 面铺 装 工 程 不 作 专 门 的设 计 ， 只是 采 取 一般 路 面铺 装 结 构 。随 着 交 通 量 和重 型车 辆 的增 多 ，许 多 桥 面铺 装 层 都 出现 了破 损 。桥 面铺 装 层 的早 期 破 损 已 经 成 为 影 响桥 梁 通 行 功 能 和诱 发 交 通 事 故 的一 大病 害 。水 泥 混 凝 土 桥 面铺 装 结 构 设 计 方 法 是 需 要 解 决 的 问
能 性 大 大增 加 。
下一≤［ ］ 阜 Ｔ ＿ Ｅ ｉ ＝
式中：
（） ３
一—— 计 算 铺 装 层 与 水 泥 混 凝 土 层 间剪 应力 ， ａ ＭＰ ；
整体 上力学 分析铺装 层层 底拉 应变较 小 ， 国 外 关 于 永 久 性 路 面 研 究 结 果 认 为 ，当沥 青 层 拉 应 变 小 于 某 个 临界 点 时 ，无 论 作 用 次 数 多 大都 不 会
ｔ一
料一般为改性沥青 、 乳化沥青等高分子聚合物。这 些 材 料 的 性 质 随 温 度 的 改 变 而 变 化 很 大 。 在 高 温 季 节 ， 结 层 材 料 的抗 剪 强 度 较低 ， 容 易 发 生 剪 粘 很 切 滑 移 破 坏 ， 实也 表 明 ， 结 层 的剪 切 破 坏 一 般 事 粘 发 生 在 高 温 的夏 季 ，因 此 层 间剪 应 力 这 项 设 计 指 标 特别 适 用 于 高 温情 况 下 的桥 面铺 装 层设 计 。 通过力学分析 ， 根据桥面铺装 的表面拉应力与 层间剪应 力两个控制指标 ，随着铺装层厚度 的增 加， 表面拉应 力增加 ， 但是 超过 ８ｍ后 ， ｃ 增加 幅度 降低 ， 于稳定 ， 趋 而层 间剪应力 随着厚度 的增 加而 减小 ， 过 ６ｃ 超 ｍ后 ， 小 幅度 降 低 ， 于稳 定 。 减 趋 因此 结 合 力 学 分 析 与 室 内试 验 研 究 及 工 程 实 践 ， 考 虑 我 国 目前 的 实 际 情 况 ， 荐 桥 面铺 装 沥 并 推 青层 厚 度 范 围为 ６～１ ｍ，特 殊 情 况 可 适 当增 加 ０ｃ
收稿 日期 ：０ ２ ０ — ２ ２ １— ５ ０ 作者简介 ： 攀 （９ ８ ） 男 ， 陈 １７ 一 ， 江苏 宝应人 ， 士研 究生 ， 程 硕 工 师， 从事 道路 桥梁 设计 工作 。
就 是 温 缩 裂缝 ，多 发 生 在 冬 季 气 温较 低 时 或 易 发 生 温 度 骤 变 的地 区 ， 缝 的间距 比较 有规 律 。 裂
成 桥 面铺 装 层 出现 纵 向裂 缝 ， 当铰 接 处 出现 松 动 ， 该 处 的铺 装 层 将 出现 严 重 的纵 向裂 缝 ；还 有 一 种
通过大量 的资料 调研 与现场调研情况 分析 ，桥面 铺 装 的 破 坏类 型 的主 要类 型有 以下 几种 。 １１ 粘 结 层 剪切 破 坏 （ 图 １） ． 见 粘 结 层 剪 切破 坏 是 桥 面 铺 装 的 主要 破 坏 类 型 之 一 ， 是 桥 面 铺装 所 特 有 的破 坏类 型 。粘 结 层 破 也 坏 将 导 致 沥 青 铺 装 层 与 桥 面 板 之 间 的 脱 空 和 滑 移， 铺装 层在失去桥面板 的束缚和支撑 的条件下 ， 出现剪切破坏 ， 以至沥青铺装层无法维修 ， 被认为 是 桥 面 铺 装 的完 全 破 坏 。 同 时桥 面铺 装 结 构 体 系
为设 计 指 标 ，设 计 中控 制 层 间 的 最 大 剪 应 力 不 超 过 粘 结层 材料 相 应 的 容许 抗 剪 强度 ：
２ 桥 面铺 装结构 设计 方法
通 过 力 学 分 析 ， 面 铺 装 层 表 面拉 应 力 、 装 桥 铺 层 与 水 泥 混 凝 土 层 问剪 应 力 较 大 ，在 重 载 与水 平 力 作 用 下 ， 装层 容 易 产 生 疲 劳 开 裂 与 层 问滑 移 。 铺 同样 随 着 重 载 与水 平 作 用 的增 大 ，铺 装 层 层 内剪 应 力 增 加 ， 因此 由于 剪 切 破 坏 导 致 车 辙 出现 的 可