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摘 要:我通过对市内多个损坏的桥面进行观察分析,认为造成水泥混凝土桥面铺装层过早开裂的主要原因有设计考虑不周,施工不当及外界影响等。本文就桥面铺装的病害原因、处理方法及预防措施进行了论述,若有不妥或错误之处,敬请指导教师批评纠正。
关键词:桥面铺装;病害;预防措施
一、桥面铺装破坏的主要原因
(一)铺装层的厚度偏小
由于施工因素造成梁表面高出设计标高,或由于整桥面纵横坡、施工工艺控制欠佳等原因,施工中主梁顶面标高与设计值相差较大,一般在测量主梁顶面标高后对其进行调整以保證桥面的厚度,如果调整不好,就会造成铺装层和都不均,使桥面铺装层局部过薄,削弱了桥面铺装层的刚度和承载能力,这也是桥面早期损坏的原因之一。
(二)铺装层内钢筋网错位
钢筋网在进行绑扎和浇注混凝土的自重压力,导致其紧贴桥面板而改变原设计钢筋网位置,削弱了钢筋网的分布筋作用承受荷载的能力,尤其对于出现负弯矩的桥面铺装层,容易因此而出现桥面裂缝等损坏现象。
(三)混凝土的干缩作用
对于泵送混凝土工艺,为满足坍落度的要求,除掺外加剂外,还常用加大水泥用量和适当加大水灰比的办法,这两者都是影响混凝土干缩的主要因素。水泥用量大时,水化热大,引起行车道板和桥面铺装的温差而产生变形约束。由于混凝土硬化出的抗拉强度小,若干缩和冷缩产生的拉应力超过其抗拉强度,则将导致混凝土内部及表面产生早期裂缝,造成桥面的过早损坏。
(四)混凝土质量的影响
混凝土的施工质量直接影响桥面铺装层的寿命。混凝土的原材料、级配、拌合物的和易性较差或时光能够控制不良混凝土中蜂窝、麻面、强度降低等缺陷,这些缺陷破坏了铺装层的整体性,降低了铺装层抗裂、抗冲击、抗弯曲及耐磨的能力,使铺装层建成后经短期荷载作用容易发生混凝土的破坏。
二、桥面病害的处治方法
(一)裂缝凿槽嵌补法
由于混凝土桥面铺装层局部出现了碎裂、脱落或洞穴等现象后必须进行局部修复,因此修复时先对缺陷表面凿毛,并将破损的松散物全部凿除。凿毛应尽量深一些,使骨料露出,然后再用水泥混凝土或沥青混凝土修补。
(二)钢筋网混凝土补强加固法
桥面铺装层如严重损坏,可采用全部凿除、重筑铺装层的方法,习惯上常用钢筋混凝土浇筑修补。修补前先将旧桥面铺装层 凿去并将旧桥面板凿低数厘米(结合面要求凿成齿形缝),然后焊接 或埋设钢筋网,浇筑砼后养生到标准强度。
(三)混凝土粘结剂或环氧树脂修补法
混凝土粘结剂可根据不同的要求拌制成净浆(主要为矿粉)、砂浆及混凝土几种类型,视破损程度采用表面封涂修补或浇筑涂层修补法。粘结剂修补的操作步骤可分为表面处理、支立模板(封涂法不用)、胶粘剂拌制和备料、缺陷封嵌或灌筑及湿治养护等过程。
用环氧树脂材料修补破损桥面时对缺陷部位的处理是很严格的,要求无水迹、无油渍、无灰尘及污物、无软弱带,并对混凝土加以凿毛等。修补前先按照需求量及配比要求配制环氧树脂水泥砂浆或混凝土。修补时先将拌和均匀的环氧树脂基液在预补的缺陷区表面涂刷一薄层,其厚度不应超过1mm。待基液中的气泡清除后(约45min),再涂抹环氧砂浆或筑环氧混凝土。涂抹环氧砂浆应摊铺均匀,每层厚度不宜超过1.0~1.5cm,并用铁皮反复压抹密实。桥面路拱度大时应增大环氧砂浆或环氧混凝土的稠度。浇筑环氧混凝土的工艺与 普通混凝土基本相同,铺筑时应注意防止扰动已涂刷的环氧基液,同时要充分插捣密实并用铁抹手工艺反复压抹,直至补平为止。
(四)钢纤维混凝土路面补强
钢纤维混凝土系列用于桥面铺装层维修,能增强桥面抗裂性、 抗弯曲性、耐冲击性和耐疲劳性。其常用掺量为1%~2%(每立方米混凝土掺钢纤维78~156kg),拌和的投料次序和方法宜采用粗细骨、钢纤维和水泥先干拌而后加水湿拌,其浇筑与常规性普通混凝土浇筑基本相同。
当前,钢纤维混凝土系列应用于桥面铺装层的维修与加固一般有两种:一种为部分粘结式的钢纤维混凝土(SFRC)铺装层;一种为钢纤维增强钢丝网(或钢筋网)混凝土铺装层(复合式FRC)。复合式 SFRC与旧桥面可构成完全粘结的形式,与行车道板一起共同受力,作为行车道板抗弯拉的部分参加复合板材的弯曲,且复合式SFRC连续桥面在支座处可承担负弯矩,因而可提高主梁的承载力。 对简支梁桥桥面可设置SFRC塑性铰,取消伸缩缝装置,形成连续桥面,以增加桥面行车的舒适性,是桥面维修加固的一项改革措施。
三、预防措施
混凝土桥面铺装层病害的原因比较复杂,影响的因素很多,根据上述分析,从设计和施工两方面采取以下针对性预防措施。
在设计方面,首先,铺装层必须具有足够的厚度,以适应行车速度高、载重量大和车流量大的需要。因为厚度达,则刚度大,车辆局部集中荷载作用下所产生的桥面铺装局部拉应力亦相应减少,铺装层就越难发生拉伸破坏。根据车速、载重量、车流量情况,可加大铺装层厚度约为12—18cm。
其次,铺装层钢筋不应单纯按构造钢筋配置,而应更多地考虑按受力筋配置。必须具有足够的含筋率,大桥和特大桥考虑配置上下层纵横方向的钢筋,以承受铺装层因局部集中荷载作用下所产生的拉应力。可采用双层钢筋网,钢筋直径8—10mm,上层网距15cm×15cm,下层间距20cm×20cm,纵横向尽可能保证连续。
再次,由于桥面铺装层中,任何缝隙都会激发更严重的应力集中,因此这些缝隙便成了桥面的薄弱环节,是桥面铺装混凝土破坏的“起点”。因此,在满足功能要求的前提下,尽可能减少各种缝隙,在铺装层钢筋网间距较密的情况下,可大大减少各种假缝数量,纵向工作缝应设置在车道分界线及车道之外,以减少荷载对缝隙的作用次数。
第四,目前桥梁上部结构设计,多采用空心板梁,虽然结构整体能满足强度要求,但由于梁體刚度较小,产生的挠度较大,在车辆荷载作用下,梁体的反复挠曲变形加上反复的局部弯沉变形,必然会加快桥面铺装层的破坏。
关键词:桥面铺装;病害;预防措施
一、桥面铺装破坏的主要原因
(一)铺装层的厚度偏小
由于施工因素造成梁表面高出设计标高,或由于整桥面纵横坡、施工工艺控制欠佳等原因,施工中主梁顶面标高与设计值相差较大,一般在测量主梁顶面标高后对其进行调整以保證桥面的厚度,如果调整不好,就会造成铺装层和都不均,使桥面铺装层局部过薄,削弱了桥面铺装层的刚度和承载能力,这也是桥面早期损坏的原因之一。
(二)铺装层内钢筋网错位
钢筋网在进行绑扎和浇注混凝土的自重压力,导致其紧贴桥面板而改变原设计钢筋网位置,削弱了钢筋网的分布筋作用承受荷载的能力,尤其对于出现负弯矩的桥面铺装层,容易因此而出现桥面裂缝等损坏现象。
(三)混凝土的干缩作用
对于泵送混凝土工艺,为满足坍落度的要求,除掺外加剂外,还常用加大水泥用量和适当加大水灰比的办法,这两者都是影响混凝土干缩的主要因素。水泥用量大时,水化热大,引起行车道板和桥面铺装的温差而产生变形约束。由于混凝土硬化出的抗拉强度小,若干缩和冷缩产生的拉应力超过其抗拉强度,则将导致混凝土内部及表面产生早期裂缝,造成桥面的过早损坏。
(四)混凝土质量的影响
混凝土的施工质量直接影响桥面铺装层的寿命。混凝土的原材料、级配、拌合物的和易性较差或时光能够控制不良混凝土中蜂窝、麻面、强度降低等缺陷,这些缺陷破坏了铺装层的整体性,降低了铺装层抗裂、抗冲击、抗弯曲及耐磨的能力,使铺装层建成后经短期荷载作用容易发生混凝土的破坏。
二、桥面病害的处治方法
(一)裂缝凿槽嵌补法
由于混凝土桥面铺装层局部出现了碎裂、脱落或洞穴等现象后必须进行局部修复,因此修复时先对缺陷表面凿毛,并将破损的松散物全部凿除。凿毛应尽量深一些,使骨料露出,然后再用水泥混凝土或沥青混凝土修补。
(二)钢筋网混凝土补强加固法
桥面铺装层如严重损坏,可采用全部凿除、重筑铺装层的方法,习惯上常用钢筋混凝土浇筑修补。修补前先将旧桥面铺装层 凿去并将旧桥面板凿低数厘米(结合面要求凿成齿形缝),然后焊接 或埋设钢筋网,浇筑砼后养生到标准强度。
(三)混凝土粘结剂或环氧树脂修补法
混凝土粘结剂可根据不同的要求拌制成净浆(主要为矿粉)、砂浆及混凝土几种类型,视破损程度采用表面封涂修补或浇筑涂层修补法。粘结剂修补的操作步骤可分为表面处理、支立模板(封涂法不用)、胶粘剂拌制和备料、缺陷封嵌或灌筑及湿治养护等过程。
用环氧树脂材料修补破损桥面时对缺陷部位的处理是很严格的,要求无水迹、无油渍、无灰尘及污物、无软弱带,并对混凝土加以凿毛等。修补前先按照需求量及配比要求配制环氧树脂水泥砂浆或混凝土。修补时先将拌和均匀的环氧树脂基液在预补的缺陷区表面涂刷一薄层,其厚度不应超过1mm。待基液中的气泡清除后(约45min),再涂抹环氧砂浆或筑环氧混凝土。涂抹环氧砂浆应摊铺均匀,每层厚度不宜超过1.0~1.5cm,并用铁皮反复压抹密实。桥面路拱度大时应增大环氧砂浆或环氧混凝土的稠度。浇筑环氧混凝土的工艺与 普通混凝土基本相同,铺筑时应注意防止扰动已涂刷的环氧基液,同时要充分插捣密实并用铁抹手工艺反复压抹,直至补平为止。
(四)钢纤维混凝土路面补强
钢纤维混凝土系列用于桥面铺装层维修,能增强桥面抗裂性、 抗弯曲性、耐冲击性和耐疲劳性。其常用掺量为1%~2%(每立方米混凝土掺钢纤维78~156kg),拌和的投料次序和方法宜采用粗细骨、钢纤维和水泥先干拌而后加水湿拌,其浇筑与常规性普通混凝土浇筑基本相同。
当前,钢纤维混凝土系列应用于桥面铺装层的维修与加固一般有两种:一种为部分粘结式的钢纤维混凝土(SFRC)铺装层;一种为钢纤维增强钢丝网(或钢筋网)混凝土铺装层(复合式FRC)。复合式 SFRC与旧桥面可构成完全粘结的形式,与行车道板一起共同受力,作为行车道板抗弯拉的部分参加复合板材的弯曲,且复合式SFRC连续桥面在支座处可承担负弯矩,因而可提高主梁的承载力。 对简支梁桥桥面可设置SFRC塑性铰,取消伸缩缝装置,形成连续桥面,以增加桥面行车的舒适性,是桥面维修加固的一项改革措施。
三、预防措施
混凝土桥面铺装层病害的原因比较复杂,影响的因素很多,根据上述分析,从设计和施工两方面采取以下针对性预防措施。
在设计方面,首先,铺装层必须具有足够的厚度,以适应行车速度高、载重量大和车流量大的需要。因为厚度达,则刚度大,车辆局部集中荷载作用下所产生的桥面铺装局部拉应力亦相应减少,铺装层就越难发生拉伸破坏。根据车速、载重量、车流量情况,可加大铺装层厚度约为12—18cm。
其次,铺装层钢筋不应单纯按构造钢筋配置,而应更多地考虑按受力筋配置。必须具有足够的含筋率,大桥和特大桥考虑配置上下层纵横方向的钢筋,以承受铺装层因局部集中荷载作用下所产生的拉应力。可采用双层钢筋网,钢筋直径8—10mm,上层网距15cm×15cm,下层间距20cm×20cm,纵横向尽可能保证连续。
再次,由于桥面铺装层中,任何缝隙都会激发更严重的应力集中,因此这些缝隙便成了桥面的薄弱环节,是桥面铺装混凝土破坏的“起点”。因此,在满足功能要求的前提下,尽可能减少各种缝隙,在铺装层钢筋网间距较密的情况下,可大大减少各种假缝数量,纵向工作缝应设置在车道分界线及车道之外,以减少荷载对缝隙的作用次数。
第四,目前桥梁上部结构设计,多采用空心板梁,虽然结构整体能满足强度要求,但由于梁體刚度较小,产生的挠度较大,在车辆荷载作用下,梁体的反复挠曲变形加上反复的局部弯沉变形,必然会加快桥面铺装层的破坏。