现有公路桥面铺装设计存在的不足与改进设计

吴岐贤

(深圳市市政设计研究有限公司)

1 桥面铺装设计现状

(1)双层式沥青混凝土铺装。

沥青层总厚度为9～10cm，可采取4～6 cm沥青混凝土，近年来多采用4～5 cm的改性沥青混凝土，目前桥梁主要采取这种铺装形式。

(2)单层式沥青混凝土面层。沥青层厚度为4～6 cm，如京石高速公路采用4～5 cm的沥青铺装，使用效果较好。

(3)采用水泥混凝土桥面铺装。由于加铺沥青层的桥面铺装使沥青层经常早期破坏，故有的桥梁直接采用水泥混凝土桥面铺装，一般厚度采用15 cm，有的则采用两层式铺装7+8 cm。

(4)水泥混凝土桥面铺装加铺微表处。近年来，由于沥青微表处技术的发展，有的水泥混凝土桥面铺装便采用加铺1～6 cm沥青微表处，以克服水泥混凝土桥面铺装的不足。

2 现有桥面铺装设计不足之处与分析

(1)桥面铺装作为直接接触汽车荷载等可变作用的接触面，随着交通量的增大，重型，超重型汽车的增多或车速增快，现行桥面铺装与之不相适应。研究发现桥面铺装层除直接承受车轮荷载冲击之外，还部分或全部地参与了主梁结构的变形，桥面铺装是一个多向受力结构，各种结构形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分面。

(2)纵向桥面铺装的施工缝是否有钢筋穿过是引致桥面病害的重要因素。对桥面铺装本身的分析表明，如果缝间无钢筋穿过，混凝土收缩完成后纵缝必然断开，再经雨水侵蚀后，削弱了层间结合，产生了纵向裂缝乃至破坏。

(3)桥梁刚度不够。

(4)铺装层的厚度。桥梁的结构理论中对桥面铺装层的计算分析论述几近于零，现行规范中只给定了厚度的推荐值，而工程界却一直在各等级公路的设计中运用了几十年。近几年来了，随着交通量及重型车辆的日益增加，过薄的桥面铺装层已不适应发展的需要，尤其是伸缩缝及桥头附近的桥面铺装层受到荷载的冲击较大，混凝土施工缝处是个薄弱环节，这些地方更需要保证混凝铺装层的厚度，必要时还需要配加强钢筋。

(5)防水层。在桥梁设计规范中规定，钢筋混凝土桥面板与铺装层之间是否要设置防水层，应视当地的气温，雨量，桥梁结构和沥青混凝土铺装层下可不设防水层，但在主梁受负弯矩作用处应设防水层。

3 桥面铺装设计的方法

合理的有限元模型是计算分析的前提。从目前研究状况来看，主要有以下几个方面急需探讨。以借鉴复合路面的处理方式，如何模拟层间接触状况，特别是如何考虑防水层的影响，是建立合理的有限元模型的一个关键问题，是研究铺装层结构设计理论的一个重点，要采取理论计算与试验分析相结合的方法，将计算结构与试验和实测结果相对比，寻找一种与结构受力吻合的模型。合理解决桥面铺装问题需要从理论结构计算两方面入手，正确的理论基础是根本，合理的力学模型是关键，通过计算分析与实测对比，较好的解决如上述的接触模型，荷载简化等问题，搞清其他因素的影响，还加强对模型尺寸及收敛条件的研究，在条件允许的情况下，加强对其动力性能的研究，在分析铺装层破坏形式的基础上，确定关键因素，提出控制指标并建立相应的破坏准则，为设计提供依据，要达到这一目标需要做大量的基础性研究工作。

4 桥面铺装结构设计改进

(1)沥青混凝土铺装。沥青混凝土铺装层结构沥青混凝土采用单层式或双层式结构，单层式厚度不宜小于6 cm，为了方便施工，一般采用同主线中上面层一致的双层沥青混凝土结构。双层式的表层厚度不小于3 cm。且采用密实型热拌热铺沥青混凝土。为减轻结构恒载，减小沥青铺装厚度也是可以考虑的，但最小沥青铺装厚度应考虑各种因素影响后的结构层最小厚度确定，且沥青宜采用改性沥青或添加纤维。

(2)水泥混凝土铺装。增加水泥混凝土铺装层厚度。适当增加水泥混凝土铺装层的厚度，由过去6～8 cm增加至10～16 cm，有沥青表层的桥面混凝土最小厚度不宜小于10cm，直接行车的桥面水泥混凝土厚度宜为12～16 cm，水泥混凝土标号与桥面板相同或提高一级，另配钢筋网，重车及特重车较多时可设计双层钢筋网，以提高水泥混凝土抵抗温度应力的性能。

(3)掺加新材料。采用具有优良抗裂性，抗弯曲性，耐冲击性及耐疲劳性等特点的新型复合材料，钢纤维混凝土(sfrc)。钢纤维混凝土应用于桥面铺装层有两种形式，一种为部分粘结式，另一种为增强钢筋网的铺装层，也叫复合式sfrc铺装层。

(4)改善桥面铺装的结构设计。①为了增强新旧混凝土连接，梁体顶层应设计预埋与桥面混凝土铺装牢固结合的抗剪连接。②空心板式结构设计中应将整体层与铺装层一起考虑，即全厚一次施工，内设两层钢筋网，T形梁式结构，将其中的三角垫层取消，直接设置铺装层，将每根主梁肋板的箍筋加长伸入铺装中，与钢筋连接，内设钢筋网。

(5)采用高密实度，高强度的桥面铺装混凝土，混凝土强度不宜低于C40，混凝土水灰比一般应控制在0.4以下，新加桥面铺装厚度一般不小于60mm，必要时可采用钢筋纤维或聚丙稀纤维混凝土铺装以进一步提高混凝土铺装的性能。

(6)伸缩缝处沥青路面破损可能出现坑槽，因此伸缩缝在设计上在桥梁端留有足够的锚固钢筋外，还应设计不低于C30的钢纤维混凝土。

(7)加强桥面施工的排水设计，改善桥梁的使用环境，桥上泄水孔的设置应根据桥梁宽度和横纵坡的大小合理确定间距，泄水孔收水口底部标高应低于水泥混凝土桥面顶至少1 cm，其周围做成收坡。

(8)黑色桥面铺装与黑色路面工作条件不同，除中小桥梁和路面结构相同外，对于特大桥应采用嵌挤密实结构的沥青混凝土，以提高抗水，抗渗和抗车辙的能力。

(9)沥青混凝土铺装宜采用两层设计，不但保证铺装有足够的厚度，对其提高平整度，耐久性也有保证作用。而且可与路面中上层结构相同，黑色铺装和路面施工同时进行，给施工带来极大方便。

5 重视防水

(1)桥面防水涂层。桥面铺装通常由防水层，粘结层，铺装层组成。桥面设置防水层，不但本身要起到防水作用，而且要求其与水泥混凝土和沥青混凝土都有很好的亲和性，附着力性。防水材料主要有沥青砂胶，预制层，薄膜与乳化沥青层等形式。我国通常采用的防水材料主要是沥青或改性沥青作粘层，撒布一层中砂，碾压形成沥青涂胶类下封层。防水层必须全桥铺装，无破洞，漏铺，脱开，翘曲及皱折现象。

(2)伸缩缝的防水。目前我国部分省市已尝试对伸缩量小于5 cm的小变位伸缩缝，采用聚合物改性沥青弹塑体填充式伸缩缝，能较成功地解决伸缩缝漏水的难题。

6 结束语

桥面铺装是桥梁的重要组成部分，桥面铺装质量的好坏是保证公路运行质量的关键之一，必须引起重视，在理论上需加强对桥面铺装受力机理和材料的研究，以明确桥面铺装各结构层计算模型，力学特性及相关参数，为桥面铺装的设计提供指导，并在铺装施工中切实保证质量，通过设计的有效改进，采取可靠措施，使桥面铺装体现良好的使用性能，适应现阶段公路发展需求。

［1］ 田永合.单板受力的成因分析及预防措施［J］.洒北交通科技，2006，(3)：52-54.

［2］ 张占军，等.设防水层的混凝土格面铺装结构剪应力计算与分析［J］.西安公路交通大学学报，2001，21(2);14-17.

［3］ 涂常卫，等.混凝土桥面铺装病害与设计和施工的关系浅析［J］.公路，1999，(2)：17-22.

［4］ 宋燕玲.桥面铺装的设计与施工［J］.山西交通科技，2002，(6)：41-42.

［5］ 张兰军，等.钢桥面铺装防水粘结层方案设计与实验研究［J］.公路，2001，(1)：28-30.