易　兵

摘要:近年來(lái),隨著高等級(jí)公路的快速發(fā)展,橋梁的數(shù)量增多,許多橋建成通車(chē)之后不久就出現(xiàn)了問(wèn)題,給車(chē)輛的運(yùn)行和橋梁的維修帶來(lái)諸多不便。文章就與此有關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行分析與探討。

關(guān)鍵詞:水泥混凝土橋面;鋪裝層;微裂隙

中圖分類號(hào):U443文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1674-1145(2009)21-0132-01

一、水泥混凝土橋面鋪裝病害產(chǎn)生的原因

水泥混凝土橋面鋪裝病害產(chǎn)生的原因不外乎設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面,但設(shè)計(jì)方面的原因多于施工方面的原因。

現(xiàn)代公路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展趨勢(shì)是行車(chē)速度高、載重量大、車(chē)流量大。因此,作為橋梁直接承載層的橋面鋪裝設(shè)計(jì)

必須適應(yīng)這一特點(diǎn),鋪裝層必須具有較高的強(qiáng)度和足夠的厚度、含筋率,以及合理的鋼筋空間分布,以防止混凝土開(kāi)裂破壞,并保證耐磨。

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念是,橋面鋪裝不參與結(jié)構(gòu)受力;設(shè)計(jì)時(shí),只是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用6～10cm的厚度,混凝土標(biāo)號(hào)為C25～C35,鋼筋作為構(gòu)造鋼筋,而不是作為受力鋼筋來(lái)配置,直徑一般為6～10mm,網(wǎng)間距為15cm×15cm～20cm×20cm。設(shè)計(jì)者一般未對(duì)該設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性進(jìn)行充分論證。由于設(shè)計(jì)上的不足,加上施工過(guò)程各環(huán)節(jié)控制不嚴(yán),因此,經(jīng)常會(huì)發(fā)生橋面鋪裝的早期開(kāi)裂破壞現(xiàn)象。

汽車(chē)荷載通過(guò)車(chē)輪作用于橋面時(shí),是一個(gè)局部移動(dòng)集中荷載。在這一作用下,橋面鋪裝隨著梁體產(chǎn)生正彎距和負(fù)彎距,局部區(qū)域還會(huì)產(chǎn)生局部應(yīng)力集中現(xiàn)象,這是造成橋面鋪裝層遭受破壞的根本原因。在這一局部集中荷載作用下,橋面鋪裝層一方面產(chǎn)生局部彎沉,即橋面局部產(chǎn)生向下彎曲和向上彎曲,于是產(chǎn)生了正彎距和負(fù)彎距,鋪裝層上下均出現(xiàn)拉應(yīng)力;另一方面產(chǎn)生壓應(yīng)力集中,由于混凝土存在微觀裂(空)隙,在宏觀強(qiáng)大集中壓力作用下,微裂隙尖端會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力集中產(chǎn)生,造成微裂隙擴(kuò)展,最后在主拉應(yīng)力作用的方向產(chǎn)生拉伸破壞。由此可知,鋪裝層上下與全層的縱橫方向均出現(xiàn)拉應(yīng)力,而且是一種反復(fù)應(yīng)力、沖擊應(yīng)力。橋面鋪裝中的任何縫隙(包括施工縫和假縫)都會(huì)激發(fā)更嚴(yán)重的拉應(yīng)力集中,使混凝土在薄弱處首先破壞,進(jìn)而逐漸向周?chē)鷶U(kuò)展。

二、預(yù)防措施

混凝土橋面鋪裝層病害的原因比較復(fù)雜,影響的因素很多,根據(jù)上述分析,筆者認(rèn)為應(yīng)從設(shè)計(jì)和施工兩方面采取以下預(yù)防措施:

(一)設(shè)計(jì)方面

1.鋪裝層必須具有足夠的厚度,以適應(yīng)行車(chē)速度高、載重量大和車(chē)流量大的需要。因?yàn)楹穸却?則剛度大,車(chē)輛局部集中荷載作用下所產(chǎn)生的橋面鋪裝局部拉應(yīng)力亦相應(yīng)減少,鋪裝層就越難發(fā)生拉伸破壞。根據(jù)車(chē)速、載重量、車(chē)流量情況,可加大鋪裝層厚度約為12～18cm。

2.鋪裝層鋼筋不應(yīng)單純按構(gòu)造鋼筋配置,而應(yīng)更多地考慮按受力筋配置。必須具有足夠的含筋率,大橋和特大橋考慮配置上下層縱橫方向的鋼筋,以承受鋪裝層因局部集中荷載作用下所產(chǎn)生的拉應(yīng)力。可采用雙層鋼筋網(wǎng),鋼筋直徑8～10mm,上層網(wǎng)距15cm×15cm,下層間距20cm×20cm,縱橫向盡可能保證連續(xù)。

3.由于橋面鋪裝層中,任何縫隙都會(huì)激發(fā)更嚴(yán)重的應(yīng)力集中,因此這些縫隙便成了橋面的薄弱環(huán)節(jié),是橋面鋪裝混凝土破壞的“起點(diǎn)”。因此,在滿足功能要求的前提下,盡可能減少各種縫隙,在鋪裝層鋼筋網(wǎng)間距較密的情況下,可大大減少各種假縫數(shù)量,縱向工作縫應(yīng)設(shè)置在車(chē)道分界線及車(chē)道之外,以減少荷載對(duì)縫隙的作用次數(shù)。

4.目前,橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),多采用空心板梁,雖然結(jié)構(gòu)整體能滿足強(qiáng)度要求,但由于梁體剛度較小,產(chǎn)生的撓度較大,在車(chē)輛荷載作用下,梁體的反復(fù)撓曲變形加上反復(fù)的局部彎沉變形,必然會(huì)加快橋面鋪裝層的破壞。

5.梁體必須設(shè)置足夠的預(yù)埋鋼筋,并與橋面鋪裝層鋼筋焊接相連接,確保梁體與橋面鋪裝緊密結(jié)合,連成一體,共同作用。

(二)施工方面

除嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工外,還必須注意以下幾點(diǎn):

1.在溫差較大季節(jié)及炎熱天氣,要避開(kāi)中午高溫時(shí)施工,安排下午開(kāi)始至夜間施工為宜。這樣可避免產(chǎn)生溫差拉應(yīng)力而引起裂縫。

2.為了確保梁體與鋪裝緊密結(jié)合,共同作用,鋪裝層鋼筋與梁體預(yù)埋鋼筋最好用搭焊方式相連,焊縫長(zhǎng)度及質(zhì)量等應(yīng)滿足施工規(guī)范要求。進(jìn)行鋪裝施工前,必須對(duì)梁體表面的砂漿等雜物進(jìn)行鑿除、清洗,并充分鑿毛,以防止鋪裝層與梁體在車(chē)輛荷載作用下發(fā)生脫離,鋪裝層易遭破壞。

3.鋪裝層縱橫鋼筋必須穿過(guò)各種縫隙,并保持每根縱橫鋼筋連續(xù),以承受由于混凝土收縮變形或變溫作用以及車(chē)輛荷載作用下引起的拉應(yīng)力,避免縫隙的過(guò)早破壞。

4.混凝土坍落度控制在3～5cm。由于塑性混凝土拌和物在硬化過(guò)程中收縮,水灰比(坍落度)越大,收縮越大,水泥混凝土收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力越大,橋面就越容易產(chǎn)生收縮裂紋。因此嚴(yán)禁使用泵送混凝土澆筑橋面,因?yàn)楸盟突炷烈话闾涠容^大,常達(dá)13～18cm。在使用塑性混凝土澆筑橋面時(shí),應(yīng)采取真空吸水法施工,盡可能把多余水分吸出。

5.必須保證鋪裝層混凝土全面覆蓋灑水養(yǎng)護(hù),在7天以上養(yǎng)護(hù)期間內(nèi)連續(xù)保持混凝土的濕潤(rùn)狀態(tài),以保證混凝土強(qiáng)度正常增長(zhǎng)。

6.采用外加劑應(yīng)慎重,因?yàn)橛行┩饧觿?huì)增加混凝土收縮,有些會(huì)降低混凝土后期強(qiáng)度。因此,在需要使用某種外加劑時(shí),必須查明有何副作用,并嚴(yán)格控制其用量。

作者簡(jiǎn)介:易兵(1978- ),男(壯族),廣西賓陽(yáng)人,廣西壯族自治區(qū)賓陽(yáng)公路管理局助理工程師,研究方向:公路橋梁施工技術(shù)。