現有公路橋面鋪裝設計存在的不足與改進設計

吳岐賢

(深圳市市政設計研究有限公司)

1 橋面鋪裝設計現狀

(1)雙層式瀝青混凝土鋪裝。

瀝青層總厚度為9～10cm，可采取4～6 cm瀝青混凝土，近年來多采用4～5 cm的改性瀝青混凝土，目前橋梁主要采取這種鋪裝形式。

(2)單層式瀝青混凝土面層。瀝青層厚度為4～6 cm，如京石高速公路采用4～5 cm的瀝青鋪裝，使用效果較好。

(3)采用水泥混凝土橋面鋪裝。由于加鋪瀝青層的橋面鋪裝使瀝青層經常早期破壞，故有的橋梁直接采用水泥混凝土橋面鋪裝，一般厚度采用15 cm，有的則采用兩層式鋪裝7+8 cm。

(4)水泥混凝土橋面鋪裝加鋪微表處。近年來，由于瀝青微表處技術的發展，有的水泥混凝土橋面鋪裝便采用加鋪1～6 cm瀝青微表處，以克服水泥混凝土橋面鋪裝的不足。

2 現有橋面鋪裝設計不足之處與分析

(1)橋面鋪裝作為直接接觸汽車荷載等可變作用的接觸面，隨著交通量的增大，重型，超重型汽車的增多或車速增快，現行橋面鋪裝與之不相適應。研究發現橋面鋪裝層除直接承受車輪荷載沖擊之外，還部分或全部地參與了主梁結構的變形，橋面鋪裝是一個多向受力結構，各種結構形式的主梁及鋪裝本身的構造均影響其應力的分面。

(2)縱向橋面鋪裝的施工縫是否有鋼筋穿過是引致橋面病害的重要因素。對橋面鋪裝本身的分析表明，如果縫間無鋼筋穿過，混凝土收縮完成后縱縫必然斷開，再經雨水侵蝕后，削弱了層間結合，產生了縱向裂縫乃至破壞。

(3)橋梁剛度不夠。

(4)鋪裝層的厚度。橋梁的結構理論中對橋面鋪裝層的計算分析論述幾近于零，現行規范中只給定了厚度的推薦值，而工程界卻一直在各等級公路的設計中運用了幾十年。近幾年來了，隨著交通量及重型車輛的日益增加，過薄的橋面鋪裝層已不適應發展的需要，尤其是伸縮縫及橋頭附近的橋面鋪裝層受到荷載的沖擊較大，混凝土施工縫處是個薄弱環節，這些地方更需要保證混凝鋪裝層的厚度，必要時還需要配加強鋼筋。

(5)防水層。在橋梁設計規范中規定，鋼筋混凝土橋面板與鋪裝層之間是否要設置防水層，應視當地的氣溫，雨量，橋梁結構和瀝青混凝土鋪裝層下可不設防水層，但在主梁受負彎矩作用處應設防水層。

3 橋面鋪裝設計的方法

合理的有限元模型是計算分析的前提。從目前研究狀況來看，主要有以下幾個方面急需探討。以借鑒復合路面的處理方式，如何模擬層間接觸狀況，特別是如何考慮防水層的影響，是建立合理的有限元模型的一個關鍵問題，是研究鋪裝層結構設計理論的一個重點，要采取理論計算與試驗分析相結合的方法，將計算結構與試驗和實測結果相對比，尋找一種與結構受力吻合的模型。合理解決橋面鋪裝問題需要從理論結構計算兩方面入手，正確的理論基礎是根本，合理的力學模型是關鍵，通過計算分析與實測對比，較好的解決如上述的接觸模型，荷載簡化等問題，搞清其他因素的影響，還加強對模型尺寸及收斂條件的研究，在條件允許的情況下，加強對其動力性能的研究，在分析鋪裝層破壞形式的基礎上，確定關鍵因素，提出控制指標并建立相應的破壞準則，為設計提供依據，要達到這一目標需要做大量的基礎性研究工作。

4 橋面鋪裝結構設計改進

(1)瀝青混凝土鋪裝。瀝青混凝土鋪裝層結構瀝青混凝土采用單層式或雙層式結構，單層式厚度不宜小于6 cm，為了方便施工，一般采用同主線中上面層一致的雙層瀝青混凝土結構。雙層式的表層厚度不小于3 cm。且采用密實型熱拌熱鋪瀝青混凝土。為減輕結構恒載，減小瀝青鋪裝厚度也是可以考慮的，但最小瀝青鋪裝厚度應考慮各種因素影響后的結構層最小厚度確定，且瀝青宜采用改性瀝青或添加纖維。

(2)水泥混凝土鋪裝。增加水泥混凝土鋪裝層厚度。適當增加水泥混凝土鋪裝層的厚度，由過去6～8 cm增加至10～16 cm，有瀝青表層的橋面混凝土最小厚度不宜小于10cm，直接行車的橋面水泥混凝土厚度宜為12～16 cm，水泥混凝土標號與橋面板相同或提高一級，另配鋼筋網，重車及特重車較多時可設計雙層鋼筋網，以提高水泥混凝土抵抗溫度應力的性能。

(3)摻加新材料。采用具有優良抗裂性，抗彎曲性，耐沖擊性及耐疲勞性等特點的新型復合材料，鋼纖維混凝土(sfrc)。鋼纖維混凝土應用于橋面鋪裝層有兩種形式，一種為部分粘結式，另一種為增強鋼筋網的鋪裝層，也叫復合式sfrc鋪裝層。

(4)改善橋面鋪裝的結構設計。①為了增強新舊混凝土連接，梁體頂層應設計預埋與橋面混凝土鋪裝牢固結合的抗剪連接。②空心板式結構設計中應將整體層與鋪裝層一起考慮，即全厚一次施工，內設兩層鋼筋網，T形梁式結構，將其中的三角墊層取消，直接設置鋪裝層，將每根主梁肋板的箍筋加長伸入鋪裝中，與鋼筋連接，內設鋼筋網。

(5)采用高密實度，高強度的橋面鋪裝混凝土，混凝土強度不宜低于C40，混凝土水灰比一般應控制在0.4以下，新加橋面鋪裝厚度一般不小于60mm，必要時可采用鋼筋纖維或聚丙稀纖維混凝土鋪裝以進一步提高混凝土鋪裝的性能。

(6)伸縮縫處瀝青路面破損可能出現坑槽，因此伸縮縫在設計上在橋梁端留有足夠的錨固鋼筋外，還應設計不低于C30的鋼纖維混凝土。

(7)加強橋面施工的排水設計，改善橋梁的使用環境，橋上泄水孔的設置應根據橋梁寬度和橫縱坡的大小合理確定間距，泄水孔收水口底部標高應低于水泥混凝土橋面頂至少1 cm，其周圍做成收坡。

(8)黑色橋面鋪裝與黑色路面工作條件不同，除中小橋梁和路面結構相同外，對于特大橋應采用嵌擠密實結構的瀝青混凝土，以提高抗水，抗滲和抗車轍的能力。

(9)瀝青混凝土鋪裝宜采用兩層設計，不但保證鋪裝有足夠的厚度，對其提高平整度，耐久性也有保證作用。而且可與路面中上層結構相同，黑色鋪裝和路面施工同時進行，給施工帶來極大方便。

5 重視防水

(1)橋面防水涂層。橋面鋪裝通常由防水層，粘結層，鋪裝層組成。橋面設置防水層，不但本身要起到防水作用，而且要求其與水泥混凝土和瀝青混凝土都有很好的親和性，附著力性。防水材料主要有瀝青砂膠，預制層，薄膜與乳化瀝青層等形式。我國通常采用的防水材料主要是瀝青或改性瀝青作粘層，撒布一層中砂，碾壓形成瀝青涂膠類下封層。防水層必須全橋鋪裝，無破洞，漏鋪，脫開，翹曲及皺折現象。

(2)伸縮縫的防水。目前我國部分省市已嘗試對伸縮量小于5 cm的小變位伸縮縫，采用聚合物改性瀝青彈塑體填充式伸縮縫，能較成功地解決伸縮縫漏水的難題。

6 結束語

橋面鋪裝是橋梁的重要組成部分，橋面鋪裝質量的好壞是保證公路運行質量的關鍵之一，必須引起重視，在理論上需加強對橋面鋪裝受力機理和材料的研究，以明確橋面鋪裝各結構層計算模型，力學特性及相關參數，為橋面鋪裝的設計提供指導，并在鋪裝施工中切實保證質量，通過設計的有效改進，采取可靠措施，使橋面鋪裝體現良好的使用性能，適應現階段公路發展需求。

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