淺談日本橋梁橋面連續的設計及施工

于仁全

大連市市政設計研究院有限責任公司第一分院道橋四所，遼寧 大連 116000

0 引言

橋梁的伸縮裝置會使行車舒適性顯著降低，并且伸縮裝置本身以及它附近的構造容易發生破壞。此外，伴隨伸縮裝置維修作業產生的噪音、振動會給橋梁管理帶來很大麻煩。解決此問題的方法就是把伸縮裝置撤去、設置讓路面連續化的無縫裝置，即橋面無縫化。

橋面無縫化技術主要分4大類：主梁連續、橋面板連續、橫梁連續、橋面連續。

1 橋面連續簡介

在實際工程中橋面連續的經濟性和施工性更為可行，因此應用最為廣泛，以下對橋面連續進行介紹。

由于橋面連續處產生的變形主要由鋪裝材料吸收，而鋪裝材料并沒有吸收較大變形的性能，所以本法適用于梁長較短以及梁高較低的已建橋梁。特別是梁長較短的預應力及鋼筋混凝土橋，伸縮量小，梁端部產生的變形小，因此適合設置橋面連續。

伸縮處的變形類型有4種：1）主梁溫度變化引起的伸縮變形；2）由于活荷載產生的應變在主梁端部產生的回轉變形；3）直接作用于伸縮處的車輪荷載產生的變形；4）主梁干燥收縮及徐變產生的變形。

橋面連續吸收變形的機能主要有：1）伸縮吸收型；2）伸縮分散型；3）伸縮誘導型。橋面連續吸收變形的機能及概念圖如下表：

表1 橋面連續吸收變形的機能

2 橋面連續設計施工

橋面連續的設計施工主要可分為調查、設計、施工和檢查維修4個環節：

1）調查

橋面連續的設計及施工需要明確的構造條件，僅僅通過設計資料和檢修報告難以把握橋梁的現狀，因此必須進行現場調查。

（1）設計需要調查的內容：①主梁構造；②斜橋的斜角；③曲線橋的線形要素；④設計伸縮量；⑤路面的縱坡橫坡；⑥支座形式及拘束條件；

（2）施工需要調查的內容：①已建橋梁伸縮縫構造形式；②橋梁端部的預應力鋼線及補強鋼筋的配置情況；③伸縮縫處的排水情況；④施工范圍及數量；⑤施工時間制約；

（3）交通條件需要調查的內容：道路等級、交通量、大型車交通量、壓車情況等。

2）設計

根據橋梁構造條件、交通條件及施工條件選定橋面連續的形式，然后決定構造尺寸。

（1）橋面連續形式選擇：①大型車輛增加，以及發生壓車情況，會使橋面連續部位有很大損傷，特別是伸縮吸收型會產生很大變形，這是因為使用了柔軟的特殊材料后，橋面連續部位會和前后鋪裝部位產生車轍，經過這里的汽車的沖擊會使橋面連續產生更大的變形；②伸縮量較大的時候，伸縮吸收型的損害程度會比伸縮分散型小。這是因為伸縮吸收型的鋪裝全體使用軟質材料，而伸縮分散型鋪裝體表層使用較硬材料；③從施工性觀點來看，伸縮吸收型在伸縮處使用特殊的材料，主要是人力施工。伸縮分散型表層材料和前后鋪裝材料相同，和通常的鋪裝一樣采用機械施工；

（2）設計伸縮量的計算：設計伸縮量的計算主要考慮溫度變化引起的伸縮量和活荷載應變使主梁端部發生回轉引起的水平變位量。因為是面向已建橋梁，所以計算伸縮量時干燥收縮和徐變的影響可以不考慮；

表2 溫度變化引起的伸縮量（單位：mm）

表3 活荷載引起的梁端變位量（單位：mm）

翹曲豎向位移：+表示向上方向位移。

（3）伸縮縫的處理：在橋面連續設置處需要對伸縮縫進行加強。在伸縮縫上端加墊蓋板，再用防水材填充伸縮縫。

3）施工

橋面連續的耐久性和機能與施工質量密切相關，因此施工的時期、方法必須要充分檢討：

（1）一般要求：橋面連續和在工廠制作的伸縮裝置不同，它在現場制作施工，因此必須對施工現場進行勘察，制定出適宜的施工方案并加強現場管理來保證橋面連續的質量。新舊鋪裝交接處經過車輪反復碾壓，容易產生塌陷，在經過車輪反復碾壓沖擊會產生裂縫繼而破壞。因此在橋面連續范圍內鋪裝要同時鋪設，表層盡量不留接縫；

（2）施工計劃：橋面連續的施工通常都限定在一定的時間范圍內完成，因此必須進行對伸縮縫、梁端的現狀調查，并通過施工時間縮略圖對施工順序進行檢討，各工種充分配合，加強施工管理；

（3）施工順序：①施工計劃；②準備工作；③已建橋梁的伸縮裝置及鋪裝的撤去；④橋面板端部加強及伸縮縫調整；⑤伸縮縫處防水材料充填；⑥伸縮縫處防水墊材的設置；⑦抗剪層的設置；⑧鋪裝的設置；

（4）已建橋梁的鋪裝及伸縮裝置的撤去：橋面板的不平整以及兩側產生的高差會大幅影響橋面連續的質量，因此清除完鋪裝必須留意橋面板。如果是用機械清除鋪裝的話，必須檢查鋪裝是否清理干凈；

（5）橋面板端部補修及伸縮縫調整：在撤去伸縮裝置和鋪裝時盡量避免損傷主體構造，當橋面板不平整及兩側有高差的時候需要進行修補使其平整，沒高差。已建橋梁的干燥收縮和徐變都已完成，伸縮縫或許會比必要伸縮量大，這時候在對端部進行修補加強的同時對伸縮縫進行調整。必須注意的是，施工時的伸縮縫寬度必須是標準溫度下的基準縫寬；

（6）伸縮縫防水材的設置：路面的水如果滲透至伸縮縫中，會影響主梁和橋面板的耐久性，因此必須設置防水材料，而且不能只在橋面板上面設置防水層；

（7）防水墊材設置：設置防水墊材時需要用粘合劑粘合在伸縮縫處，并使其在主梁最大程度收縮的時候也不產生拉應力，因此必須對其預加壓縮力，使其和防水材不脫落；

（8）抗剪層及防水層：抗剪層和防水層在施工時必須保證橋面板表面清潔干燥，使其和橋面板結合緊密。抗剪層和防水層在橫橋向的搭接寬度標準是10cm，在路肩側要沿路肩向上彎折來保證防水嚴密性；

（9）瀝青混合物的攪拌：施工現場臨時設置的瀝青混合物攪拌站很難保證混合物的均勻性，因此通常要使用攪拌機。但是，施工中一次用到瀝青混合物的量不會太多，用攪拌機明顯不夠經濟合理，也可以人工攪拌，但是要確保混合均勻性；

（10）瀝青混合物的鋪設：瀝青混合物的鋪設需要保證足夠的溫度，并且要充分壓實。因此不適宜在氣溫低于5℃以及雨天和強風天氣時施工。新舊鋪裝在結合面處容易剝離，在鋪裝鋪設之前應該先在結合面上充分涂抹粘合劑使其完全接合。

4）檢查維修

（1）檢查：橋面連續在使用過程中容易損壞，因此需要定期檢查，如果需要維修的要盡快維修，防止橋面連續的進一步損壞；

（2）維修：對應檢查結果，采取如下表的處理方法。

表4 橋面連續損傷維修

以上方法是日本道路公團、首都高速道路公團、阪神高速道路公團等，為了使短支間橋梁維護管理簡單化，減少行車噪音及振動而開發并實施的一種設計施工技術。日本是地震多發國家，橋梁設計技術在世界上比較先進，值得國內橋梁設計工作者借鑒。

[1]社團法人.道路橋示方書·同解説(H14).日本道路協會，2002.

[2]社團法人.Design Data Book.日本橋梁建設協會，2006.

[3]社團法人.設計基準(第二部).阪神高速道路公団，2000.

[4]社團法人.橋梁保全編.日本道路公団，1997.

[5]C.L.Loveall.Joint less Bridge Decks.Civil Engineering，1985.

[6]道路保全技術センター. 既設橋梁のノージョイント工法の設計施工手引き，1995，1.

[7]東京都建設局道路管理部. 既設橋梁落橋防止システム強化要領（案），1998，3.