李顯潮，楊虎根

(中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司貴州分公司)

0 前 言

在橋梁工程中，橋面鋪裝所占比重較小，但對(duì)于橋梁主體結(jié)構(gòu)的防護(hù)、行車的舒適性和安全性以及橋梁外觀均有較大影響。橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中，僅在《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60－2004)第3.6 條針對(duì)公路橋梁橋面鋪裝有原則性規(guī)定，缺乏設(shè)計(jì)細(xì)則的具體要求。很多情況下，設(shè)計(jì)與施工都重視不夠，致使橋梁建成通車后，過早地出現(xiàn)橋面病害。就設(shè)計(jì)而言，應(yīng)以現(xiàn)行規(guī)范為依據(jù)，吸取國內(nèi)成功的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合橋梁實(shí)際情況，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，盡量做到精細(xì)設(shè)計(jì)。

根據(jù)《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF30－2003)第3.0.1 條規(guī)定，水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期:高速公路和一級(jí)公路為30 年，二、三、四級(jí)公路為20 年。公路橋梁上的水泥混凝土橋面鋪裝可參考采用?；炷翗蛎驿佈b層直接承受車輛輪壓的作用，既是保護(hù)層，又是受力層，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在減少和消除橋面鋪裝層在預(yù)定的設(shè)計(jì)使用期內(nèi)的早期破壞、滿足行車合作和環(huán)境因素作用下的使用功能的前提下，強(qiáng)化鋪裝層結(jié)構(gòu)的抗裂性能和耐疲勞性能。

1 水泥混凝土等級(jí)及厚度的選擇

公路橋梁上的水泥混凝土橋面鋪裝(不含整平層和墊層)的厚度不宜小于80 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C40。

當(dāng)主梁混凝土等級(jí)高于C40時(shí)，橋面鋪裝混凝土等級(jí)應(yīng)和主梁混凝土等級(jí)一致。設(shè)計(jì)中如考慮部分現(xiàn)澆混凝土層參與梁、板共同受力，混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)等于或大于梁板混凝土等級(jí)。而橋梁總長較長，主梁類別較多，且主梁混凝土等級(jí)有不同時(shí)，全橋范圍內(nèi)橋面鋪裝的混凝土等級(jí)應(yīng)一致，可按上述原則的最高等級(jí)選取。

公路梁混凝土橋面鋪裝的厚度與道路等級(jí)、主梁結(jié)構(gòu)形式，橋面鋪裝是否參與結(jié)構(gòu)受力等有關(guān)。按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD62－2004)第9.2.9條規(guī)定:鉸接板頂面應(yīng)鋪設(shè)現(xiàn)澆混凝土層，其厚度不宜小于80 mm;高速公路和一級(jí)公路的橋面鋪裝還應(yīng)適當(dāng)增加，有條件時(shí)，可采用纖維混凝土。JTGD62－2004 第9.3.17 條規(guī)定:“組合梁中，在與預(yù)制梁結(jié)合處的現(xiàn)澆混凝土層的厚度不宜小于150 mm。預(yù)制梁頂面應(yīng)做成凹凸不小于6 mm 的粗糙面。”設(shè)計(jì)要考慮預(yù)制梁混凝土與用于整體連接的現(xiàn)澆混凝土齡期之差不應(yīng)超過三個(gè)月。

交通行業(yè)公路橋梁通用圖(2008 年版)現(xiàn)澆等截面連續(xù)梁設(shè)計(jì)中采用了混凝土橋面鋪裝，橋梁荷載等級(jí)公路－Ⅱ級(jí)，厚度為10 cm，等級(jí)為C50。而在某二級(jí)公路橋梁水泥混凝土橋面鋪裝采用C50，厚度為8cm，主要是結(jié)合考慮到將來道路市政化后可能在水泥混凝土橋面鋪裝上設(shè)5 cm 的瀝青混凝土，為了盡量減少二期恒載對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響，故采用厚度為8 cm，內(nèi)設(shè)有鋼筋網(wǎng)及聚丙烯纖維。

對(duì)于設(shè)置有鋼筋網(wǎng)的混凝土橋面鋪裝，厚度不宜大于12 cm。而當(dāng)遇到用橋面鋪裝不等厚實(shí)現(xiàn)道路超高橫坡時(shí)，設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)受力安全的前提下，橋面鋪裝厚度是可以突破12 cm，同時(shí)要增強(qiáng)抗剪鋼筋及鋼筋網(wǎng)的配置，而在橋面非車道部分最小厚度局部可采用到極限值6 cm，但混凝土橋面鋪裝中除了設(shè)置鋼筋網(wǎng)，還必須加入纖維進(jìn)行加固。

2 水泥混凝土鋪裝鋼筋設(shè)計(jì)

水泥混凝土橋面鋪裝層內(nèi)應(yīng)配置鋼筋網(wǎng)。并根據(jù)受力需要合理設(shè)置脹縮縫，橋面板上宜設(shè)置錨固鋼筋和抗剪力鋼筋，以提高鋪裝層的抗裂性和抗沖擊性。鋪裝層內(nèi)的鋼筋網(wǎng)鋼筋直徑不應(yīng)小于8 mm，間距不宜大于100 mm。提倡使用帶肋鋼筋，有條件，可采用工廠生產(chǎn)的焊接鋼筋網(wǎng)片。

鋼筋焊接網(wǎng)宜采用CRB550 級(jí)冷軋帶肋鋼筋(強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為550 MPa)或HRB400 級(jí)熱軋帶鋼筋(強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為400 MPa)制作。

冷軋帶肋鋼筋直徑有5、6、7、8、9、10、11、12 mm，熱軋帶鋼筋直徑有6、8、10、12、14、16 mm。網(wǎng)格尺寸(縱橫向間距)為100、150。應(yīng)在上述范圍內(nèi)選用?？蓞⒖急? 的資料。焊接網(wǎng)鋼筋的技術(shù)要求應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋混凝土用鋼筋焊接網(wǎng)》(GB/T1499.3－2002)規(guī)定。

表1 橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)常用規(guī)格

鋼筋焊接網(wǎng)至頂面的保護(hù)層不應(yīng)小于20 mm。

橋面負(fù)彎矩區(qū)應(yīng)加強(qiáng)橋面鋪裝鋼筋。一般可在常規(guī)鋼筋網(wǎng)基礎(chǔ)上，另外加密縱向鋼，也可以在該區(qū)段內(nèi)采用鋼筋直徑大一些或間距密一些的鋼筋網(wǎng)片代替常規(guī)網(wǎng)片。

由梁、板內(nèi)伸入橋面鋪裝層的錨固鋼筋(或稱抗剪鋼筋)，可提高鋪裝層的抗裂性和抗沖擊性，保證鋪裝層與橋面板的良好結(jié)合，也方便鋪裝層內(nèi)鋼筋的定位?？辜翡摻钆c鋼筋網(wǎng)應(yīng)可靠連接，確保鋼筋網(wǎng)定位準(zhǔn)確牢固?？辜翡摻?也稱為錨固架立筋)的數(shù)量為4 ～8 根/m2，應(yīng)與鋼筋網(wǎng)焊接。鋼筋網(wǎng)應(yīng)使用焊接網(wǎng)或預(yù)制冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)，不宜用綁扎鋼筋網(wǎng)。橋面鋼筋網(wǎng)應(yīng)連續(xù)布設(shè)，不得切斷縱、橫向鋼筋(伸縮縫處除外)。預(yù)制鋼筋網(wǎng)片安裝時(shí)，拼接應(yīng)有一段搭接長度。當(dāng)采用平搭法時(shí)不應(yīng)小于35 d，當(dāng)采用疊搭法時(shí)不應(yīng)小于25 d(d 為鋼筋直徑)，且在任何情況下不應(yīng)小于200 mm。

組合梁中預(yù)制梁箍筋應(yīng)伸入現(xiàn)澆橋面板，其伸入長度應(yīng)不小于10 倍箍筋直徑。組合梁的結(jié)合面承受剪力，當(dāng)結(jié)合面配筋低于0.10%時(shí)，箍筋對(duì)結(jié)合面不起作用?！队?guī)范BS5400》第7. 4. 2. 3 條規(guī)定:“組合梁內(nèi)與板之間應(yīng)設(shè)有0.15%結(jié)合面積的結(jié)合系筋，其間距不小于板厚的四倍，且不小于600 mm。

文獻(xiàn)研究表明對(duì)于受彎構(gòu)件，在車輛疲勞荷載作用后，混凝土鋪裝層與梁頂?shù)姆蛛x早于梁體的破壞，主要原因是鋪裝層與梁體之間的粘結(jié)強(qiáng)度偏低，設(shè)置剪力筋是增強(qiáng)混凝土鋪裝層與主梁頂面粘結(jié)強(qiáng)度的有效手段。考慮到橋面混凝土鋪裝層不僅要承擔(dān)豎向反復(fù)荷載，而且還要承擔(dān)水平?jīng)_擊力、剪力、扭矩等的作用，受力情況比較復(fù)雜，因此，剪力筋的含量應(yīng)采取一定的安全系數(shù)。

3 水泥混凝土鋪裝內(nèi)摻纖維的技術(shù)要求

根據(jù)橋梁的重要性、交通量和對(duì)橋面耐久性的要求，選用不同種類的纖維混凝土和纖維摻入量。分述如下:

3.1 鋼纖維混凝土橋面鋪裝

高速公路和一級(jí)公路的橋面鋪裝，有條件時(shí)，可采用鋼纖維混凝土(SFRC)。在特重和重交通情況下，當(dāng)對(duì)橋面鋪裝的抗彎折強(qiáng)度有較高要求，并將橋面鋪裝部分厚度參與車道板聯(lián)合受力時(shí)，可選用鋼纖維混凝土。

鋼纖維混凝土的各項(xiàng)強(qiáng)度值、彈性模量、抗裂性、粘結(jié)性均高于同標(biāo)號(hào)混凝土，鋼纖維混凝土與主梁的粘結(jié)力大，結(jié)合面能較好地傳力，因此，鋼纖維混凝土是橋面鋪裝層的優(yōu)選材料。

SFRC 具有比RC 更為優(yōu)良的抗拉性能、抗裂性、韌性和承載力。但價(jià)格高于合成纖維混凝土。SFRC 橋面鋪裝厚度一般采用80 ～100 mm，特殊情況下，不能小于60 mm。SFRC中的鋼纖維含量，橋面鋪裝一般取鋼纖維體積率為1%(相當(dāng)于78.5 kg/m3)?？梢愿鶕?jù)受力要求調(diào)整鋼纖維體積率，但不能小于0.35%，橋面鋪裝采用的鋼纖維，主要技術(shù)指標(biāo)如下:

表2 鋼纖維主要技術(shù)指標(biāo)

鋼纖維抗拉強(qiáng)度等級(jí)一般分為380 MPa、600 MPa 和1 000 MPa 三個(gè)等級(jí)。橋面鋪裝一般可用380 MPa 級(jí)。

SFRC 的強(qiáng)度等級(jí)一般不低于CF40，且不低于梁、板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)。

SFRC 的彎拉強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)根據(jù)交通等級(jí)選用，如表3。

表3 SFRC 彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

SFRC 橋面鋪裝內(nèi)，仍應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)，但可適當(dāng)減少。宜采用帶肋焊接鋼筋網(wǎng)，其直徑不小于8 mm，網(wǎng)絡(luò)間距不大于200 mm，保護(hù)層厚度宜取35 mm。對(duì)于跨徑較小、剛度較大的橋梁，可以不設(shè)鋼筋網(wǎng)。

SFRC 的配合比設(shè)計(jì)、施工工藝及其他技術(shù)要求，詳見《纖維混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS38:2004)。

3.2 合成纖維混凝土橋面鋪裝

合成纖維混凝土橋面鋪裝最常用的是聚丙烯纖維混凝土?；炷林袚饺刖郾├w維后，可以提高混凝土的抗塑性收縮和干燥收縮開裂的能力，同時(shí)提高混凝土的抗沖擊韌性、抗?jié)B性、抗凍性和耐磨性。其強(qiáng)度等級(jí)要求與普通混凝土橋面鋪裝相同。其抗折強(qiáng)度一般應(yīng)不低于4.5 ～5 MPa。聚丙烯纖維的摻入量可在0.9 ～1.35 kg/m3之間選用。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)和抗裂要求較高時(shí)，宜取上限值。聚丙烯纖維的技術(shù)指標(biāo)如表4 所列。

表4 聚丙烯纖維技術(shù)指標(biāo)

當(dāng)要求橋面鋪裝混凝土與車道板頂面具有更強(qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)度(即新舊混凝土結(jié)合面強(qiáng)度)，并具有更好的抗裂性時(shí)，可以選用聚丙烯腈纖維混凝土。但其價(jià)格高于聚丙烯纖維混凝土(低于SFRC 的造價(jià))。聚丙烯腈纖維的主要技術(shù)指標(biāo)見表5。

表5 聚丙烯腈纖維技術(shù)指標(biāo)

聚丙烯腈纖維的摻入量，一般與聚丙烯纖維相同。當(dāng)有具體受力指標(biāo)要求時(shí)，其摻入量應(yīng)通過配合比試驗(yàn)確定。

合成纖維混凝土中的纖維體積率，可在0.05% ～0.3%之間選用。

合成纖維混凝土的其他技術(shù)要求，詳見《纖維混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS38:2004)。

提高橋面鋪裝混凝土抗裂性的另一種措施是采用微膨脹合成纖維混凝土。建議采用UEA－I 形膨脹劑。膨脹劑的摻入量，應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)、抗?jié)B等級(jí)、抗拆強(qiáng)度等指標(biāo)，通過配合比試驗(yàn)確定。

4 防水措施

普通水泥混凝土橋面鋪裝是不能完全防水的，防水措施可避免或者減少鋼筋的銹蝕，保證橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

橋面鋪裝防水措施可采用防水混凝土，以微膨脹合成纖維混凝土的防水效果較好。不宜采用調(diào)整配合比或摻入防水劑的防水混凝土。因?yàn)閷?shí)橋經(jīng)驗(yàn)說明，后兩種防水混凝土防水效果較差

車道板頂面與水泥混凝土鋪裝層之間應(yīng)有較強(qiáng)的防水粘結(jié)強(qiáng)度，以改善橋面的受力性能，并提高其耐久性?？稍谲嚨腊屙斆嫱克⒕酆衔锼嗷鶑?fù)合防水涂料、無機(jī)界面劑防水涂料。例如湖北巴東長江大橋全長900 m，采用C40微膨脹聚丙烯纖維防水混凝土，膨脹劑為UEA，并在車道板頂面涂刷IAC 無機(jī)界面粘結(jié)劑，除加強(qiáng)防水性能外，還可提高界面的抗剪強(qiáng)度。IAC 涂刷厚度為1.5 mm，并在界面劑初凝之前澆筑橋面混凝土。經(jīng)測試橋面的抗?jié)B等級(jí)達(dá)到S22。

橋梁總體設(shè)計(jì)中應(yīng)采取合理橋面排水系統(tǒng)，防止產(chǎn)生橋面積水等現(xiàn)象。

5 接縫設(shè)計(jì)

(1)縱縫的間距由橋面寬度決定，單向橫坡三車道或小于三車道的橋面可不設(shè)縱縫。但縱縫間距不應(yīng)大于15 m。

(2)橫縫分為縮縫及脹縫。橫向縮縫間距宜在10 ～15 m 之間，并與欄桿、人行道的橫縫一致。主梁負(fù)彎矩最大處應(yīng)沒縮縫。脹縫間距可取縮縫間距的2 倍，脹縫寬度一般取5 ～8 mm。

(3)縱縫(施工縫)及橫縫(縮縫及脹縫)的細(xì)部構(gòu)造可參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40－2002)的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。

6 其它方面

(1)考慮到車輛超載、偏載，沖擊力疲勞等，為了滿足橋面鋪裝使用年限，鋼筋網(wǎng)必須設(shè)置一定的保護(hù)層厚度。其中鋼筋網(wǎng)至車道板頂?shù)?，鋼筋網(wǎng)至橋面的凈距應(yīng)不小于50 mm。

(2)車道板頂面應(yīng)鑿成凹凸約為6 mm 的粗糙面。預(yù)制梁、板凡與后澆筑混凝土的結(jié)合面均應(yīng)進(jìn)行粗糙處理，并沖洗干凈，有油污時(shí)，用丙酮擦凈。

(3)防滑槽:在混凝土強(qiáng)度為8 ～15 MPa 時(shí)，在橋面鋪裝頂面沿橫向刻槽，槽距25 ～40 mm，槽寬3 mm，槽深3 mm。當(dāng)采用纖維混凝土?xí)r，壓紋效果很差，壓紋時(shí)容易把纖維拔動(dòng)，影響表現(xiàn)質(zhì)量。應(yīng)采用刻紋機(jī)刻槽。

(4)橋面鋪裝混凝土施工時(shí)氣溫，宜在5 ～20 ℃之間?；炷两K凝后必須立即用麻袋覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)。潮濕環(huán)境下的養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)達(dá)到10 ～14 d。

7 結(jié) 語

橋面鋪裝是橋梁工程的重要組成部分，起著保護(hù)橋梁和承擔(dān)車輛行駛功能的作用。合理的鋪裝結(jié)構(gòu)，鋪裝層厚度及相關(guān)措施的采用對(duì)于提高橋面鋪裝層的使用壽命和鋪裝層的行駛質(zhì)量至關(guān)重要，而且作為橋面板的有效防護(hù)體系，保證橋梁的耐久性，因此，橋面鋪裝的設(shè)計(jì)、施工工藝及養(yǎng)護(hù)將越來越受到重視。

［1］ 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTGD60－2004)［S］.

［2］ 公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范(JTGF30－2003)［S］.

［3］ 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD62－2004)［S］.

［4］ 鋼筋焊接網(wǎng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ114－2003)［S］.

［5］ 鋼筋混凝土用鋼筋焊接網(wǎng)(GB/T1499.3－2002)［S］.

［6］ 劉志華，張華新. 橋面混凝土鋪裝層疲勞性能的研究［A］. 中國公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會(huì)2004 年全國橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集［C］.北京:人民交通出版社，2004:925－931.

［7］ 纖維混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(CECS38)［S］.2004.