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        鋼橋面鋪裝損傷病害的調(diào)查及分析

        2017-03-04 21:28:15邢菊

        邢菊

        摘 要:鋼橋面鋪裝病害產(chǎn)生的原因包括外部因素和鋪裝自身因素,外部因素主要是鋪裝溫度、交通荷載、橋面板剛度;鋪裝內(nèi)部自身因素主要包括混合料的膠結(jié)料性能、混合料級(jí)配類型、混合料配合比、施工控制質(zhì)量等因素。本文針對(duì)我國(guó)典型的鋼橋面鋪裝:雙層SMA、澆注式、環(huán)氧瀝青鋪裝進(jìn)行病害調(diào)查,分析引起病害的原因,為制定病害處治方案提供依據(jù)。

        關(guān)鍵詞:鋼橋面鋪裝;病害;雙層SMA;澆注式;環(huán)氧瀝青

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

        0.前言

        隨著我國(guó)交通建設(shè)的發(fā)展,橋梁建設(shè)也得到了快速發(fā)展,新材料新結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用使得懸索橋、斜拉橋等大跨徑橋梁建設(shè)技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。而鋼橋面鋪裝技術(shù)仍然是一個(gè)沒(méi)有得到很好解決的難題,已成為公路建設(shè)中的一個(gè)關(guān)注焦點(diǎn)。由于大跨徑橋梁的橋面剛度相對(duì)較小而變形相對(duì)較大,加之交通量的增加,橋面鋪裝病害問(wèn)題日益突出。橋面鋪裝的性能直接影響到行車安全性、舒適性及橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性,我國(guó)目前有多座鋼橋橋面鋪裝需要維修及養(yǎng)護(hù),還有一些大跨徑鋼橋正在建設(shè)或即將建設(shè),鋼橋橋面鋪裝技術(shù)已成為我國(guó)道路建設(shè)中一項(xiàng)亟待解決技術(shù)難題。

        1.鋼橋面鋪裝損傷病害調(diào)查分析

        主要對(duì)我國(guó)典型的鋼橋面鋪裝:雙層SMA、澆注式、環(huán)氧瀝青鋪裝進(jìn)行病害調(diào)查,分析引起病害的原因,為制定病害處治方案提供依據(jù)。

        1.1 雙層SMA類橋面鋪裝病害調(diào)查分析

        對(duì)我國(guó)典型的典型雙層SMA類鋼橋面鋪裝病害進(jìn)行調(diào)查分析,主要病害是車轍、開裂、推移,具體如下。

        (1)車轍病害

        初期部分雙層SMA類鋼橋面鋪裝出現(xiàn)較嚴(yán)重的車轍病害,一般在通車1-2內(nèi)出現(xiàn)較嚴(yán)重車轍。已有調(diào)查資料表明出現(xiàn)車轍病害的原因包括外部因素和鋪裝自身因素,外部因素主要是橋面鋪裝的高溫(近70℃)和交通重載超載問(wèn)題;鋪裝自身因素主要是瀝青混合料級(jí)配和瀝青性能影響,如果鋼橋面鋪裝粘結(jié)層出現(xiàn)滑移,也會(huì)加速鋪裝車轍的惡化發(fā)展。近年由于改性瀝青的高溫性能提高以及瀝青混合料級(jí)配優(yōu)化控制改進(jìn),雙層SMA類鋼橋面鋪裝的高溫穩(wěn)定性得到顯著改善。

        (2)推移

        雙層SMA類鋼橋面鋪裝也易出現(xiàn)延縱向的推移病害,尤其是縱坡較大、重載較嚴(yán)重的大跨徑鋼橋面鋪裝出現(xiàn)較嚴(yán)重的推移病害。鋼橋面鋪裝推移病害的直接原因是粘結(jié)層強(qiáng)度不足或失效,鋼橋面鋪裝在輪胎的縱向水平制動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)力作用下產(chǎn)生滑移,在高溫雨季雨水進(jìn)入鋪裝層底部,加速鋼橋面鋪裝的推移病害。對(duì)鋼橋面鋪裝推移病害位置進(jìn)行開挖中也發(fā)現(xiàn),鋼橋面鋪裝與鋼橋面之間基本沒(méi)有粘結(jié),鋼橋面鋪裝與鋼橋面處于脫層狀態(tài),而且層間處于潮濕狀態(tài)

        一般鋼橋面鋪裝的推移病害也是首先在高溫雨季發(fā)現(xiàn),因此應(yīng)尤其注意加強(qiáng)鋼橋面鋪裝的高溫粘結(jié)層性能。

        (3)開裂、坑槽

        雙層SMA類鋼橋面鋪裝開裂病害主要出現(xiàn)在輪跡帶位置,一般開始在車道輪跡位置出現(xiàn)輕微的縱向裂縫,裂縫基本平行,并逐漸發(fā)展,之后容易產(chǎn)生坑槽,嚴(yán)重情況下出現(xiàn)坑槽連通情況,開裂、坑槽病害對(duì)交通安全造成較大的影響。雙層SMA類鋼橋面鋪裝開裂病害主要由于鋼橋面鋪裝橫向變形較大,造成鋼橋面鋪裝產(chǎn)生疲勞開裂破壞,出現(xiàn)開裂后,雨水進(jìn)入鋪裝層也會(huì)加速病害發(fā)展,最終出現(xiàn)坑槽和脫落情況。

        1.2 澆筑式類鋼橋面鋪裝病害調(diào)查分析

        (1)車轍病害

        澆注式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝典型病害是車轍,由于澆注式瀝青混凝土鋪裝的高溫穩(wěn)定性較低,在我國(guó)高溫、重載條件下,澆注式瀝青混凝土鋪裝往往很快出現(xiàn)嚴(yán)重車轍病害,高溫穩(wěn)定性是影響澆注式瀝青混凝土在我國(guó)應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

        澆筑式瀝青混凝土在引入中國(guó)后,形成了澆筑式瀝青混凝土為鋪裝下層(保護(hù)層)、熱拌瀝青混凝土為面層(磨耗層)的典型鋪裝方案,其綜合高溫穩(wěn)定性得到一定程度改善和提高,上面層熱拌瀝青混凝土一般采用改性瀝青SMA。在GA(MA)+SMA引入我國(guó)后,得到了廣泛的應(yīng)用。大陸對(duì)GA鋪裝結(jié)構(gòu)及其材料進(jìn)行了調(diào)整和改進(jìn),并通過(guò)不斷的應(yīng)用總結(jié),對(duì)其性能進(jìn)行完善。截至目前為止,鋼橋面應(yīng)用工程20多項(xiàng),整體使用情況良好。多數(shù)應(yīng)用GA(MA)+SMA鋪裝方案的橋梁屬于中、輕交通荷載情況,在少數(shù)高溫、重載橋梁項(xiàng)目上也出現(xiàn)了較嚴(yán)重車轍、推移病害。

        (2)開裂病害

        澆筑式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝,在重載、薄橋面鋼板情況下,一般會(huì)出現(xiàn)了嚴(yán)重的開裂病害,澆筑式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝開裂病害主要是由于鋪裝材料產(chǎn)生疲勞破壞。

        1.3 環(huán)氧瀝青類鋼橋面鋪裝病害調(diào)查分析

        環(huán)氧瀝青鋪裝的典型病害情況調(diào)查表明,主要產(chǎn)生鼓包開裂、接縫開裂、縱向開裂、推移開裂等病害,具體情況如下:

        (1)鼓包開裂

        鼓包開裂是環(huán)氧瀝青鋪裝的典型病害,由于環(huán)氧瀝青鋪裝空隙率一般低于3%,基本不透氣,施工過(guò)程中環(huán)氧瀝青混凝土內(nèi)滯留水分無(wú)法排出,部分橋面在施工碾壓后就出現(xiàn)鼓包或開裂,經(jīng)過(guò)刺孔放汽或挖補(bǔ)處理一般可以得到有效修復(fù)。

        如果環(huán)氧瀝青混凝土內(nèi)滯留水分沒(méi)有在施工中反應(yīng)出來(lái),可能在運(yùn)營(yíng)階段天氣炎熱情況下逐漸出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象,鼓包開裂在行車荷載的循環(huán)作用下繼續(xù)擴(kuò)展,可能出現(xiàn)線形開裂、分叉開裂、環(huán)形開裂,進(jìn)一步可能出現(xiàn)塌陷坑槽,水在行車荷載產(chǎn)生的壓力作用下從塌陷處下滲到鋪裝層內(nèi)部,在鋪裝層中和鋼板之間產(chǎn)生拍打效應(yīng),即在動(dòng)水壓力作用下不斷沖擊鋼板(或粘結(jié)層),從而導(dǎo)致鋼板銹蝕。對(duì)于鼓包情況應(yīng)及時(shí)處理,避免因鼓包造成開裂或坑槽病害。

        環(huán)氧瀝青鋪裝鼓包病害發(fā)展過(guò)程是,首先經(jīng)開裂滲透浸水,如果鼓包發(fā)生在鋼板粘結(jié)層界面,鋪裝開裂處會(huì)出現(xiàn)銹跡,進(jìn)一步發(fā)展鼓包開裂出現(xiàn)坑槽,鋼板表面可能受到嚴(yán)重腐蝕,因此環(huán)氧瀝青鋪裝鼓包病害應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理,避免病害進(jìn)一步擴(kuò)展和鋼板腐蝕。

        (2)接縫開裂

        環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝一般按寬度為4m~5m左右分幅施工,并分為上下兩層進(jìn)行攤鋪,這也存在一個(gè)接縫處理問(wèn)題,該接縫屬于冷接縫,要求接縫平順、密實(shí)。但在實(shí)際環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝施工中,也存在局部接縫處理效果不好的情況,尤其是接縫位置如果壓實(shí)不足、接縫不密實(shí)會(huì)引起接縫位置的開裂病害。如果下面層接縫位置不夠密實(shí)平順也會(huì)引起其上面層的開裂,上面層接縫處理不當(dāng)出現(xiàn)的開裂。一般環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝接縫盡可能不設(shè)在輪跡帶位置,以避免輪載加速接縫開裂病害。調(diào)查情況顯示整體上環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝接縫開裂問(wèn)題不是特別突出。

        (3)縱向開裂

        部分橋梁的環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝在輪跡帶位置出現(xiàn)縱向開裂病害,縱向開裂基本位于加勁肋上緣位置,縱向開裂橫向間距也基本與加勁肋間距相同,縱向開裂病害也可能進(jìn)一步發(fā)展為網(wǎng)裂乃至坑槽。出現(xiàn)縱向開裂病害的橋梁一般重載、超載較嚴(yán)重,初步分析環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝縱向開裂病害主要是鋪裝材料結(jié)構(gòu)性強(qiáng)度破壞。

        (4)推移開裂、連續(xù)開裂

        部分橋梁的環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝在輪跡帶位置出現(xiàn)推移開裂病害,也出現(xiàn)連續(xù)不規(guī)則開裂情況,這種推移、連續(xù)開裂也是調(diào)查中環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝最嚴(yán)重病害。

        2.體會(huì)與思考

        根據(jù)對(duì)雙層SMA、澆注式、環(huán)氧瀝青3種典型鋼橋面鋪裝典型病害和成因進(jìn)行調(diào)查分析,把典型病害及原因分析具體情況列。

        對(duì)SMA類鋪裝、澆注式類鋪裝、環(huán)氧瀝青類典型鋼橋面鋪裝病害特點(diǎn)機(jī)理進(jìn)行了分析,調(diào)查數(shù)據(jù)表明因鋪裝類型不同鋼橋面鋪裝病害特點(diǎn)及原因也表現(xiàn)出顯著差異??傮w上鋼橋面鋪裝典型病害主要是車轍、開裂、推移。

        鋼橋面鋪裝病害產(chǎn)生的原因包括外部因素和鋪裝自身因素,外部因素主要是鋪裝溫度、交通荷載、橋面板剛度;鋪裝內(nèi)部自身因素主要包括混合料的膠結(jié)料性能、混合料級(jí)配類型、混合料配合比、施工控制質(zhì)量等因素。整體上鋼橋面鋪裝病害是一個(gè)多因素影響問(wèn)題,需要從鋪裝設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)、試驗(yàn)測(cè)試、施工控制等面采取有效措施才能減少病害,也需要針對(duì)不同病害特點(diǎn)和病害機(jī)理采取相應(yīng)的維修養(yǎng)護(hù)措施,保證鋼橋面鋪裝整體性能和耐久性。

        參考文獻(xiàn)

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