某大跨度连续刚构桥桥面铺装改造新方法

余 振， 王 程

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

某大跨度连续刚构桥桥面铺装改造新方法

余 振， 王 程

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

针对20世纪90年代修建的某大跨度连续刚构桥，给出了最近一次桥梁检测桥面铺装病害现状，详细分析了病害产生的原因，并提出了新的桥面铺装改造设计方案，有效地指导了桥面铺装的改造施工，取得了良好的效果。

连续刚构桥；桥面铺装；病害；改造设计

桥面铺装层直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用，其功用是保护属于主梁整体部分的行车道板不受车辆轮胎的直接磨耗，防止主梁遭受外界环境(诸如雨水、腐蚀性气体)的侵蚀，并能对车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用，因此桥面铺装既是桥面保护层又是桥面结构的共同受力层，所以应具有足够的强度、平整度和良好的整体性，并具有足够的抗裂、抗冲击和耐磨性能[1-2]。

近年来，随着交通量的快速增长、行车速度的日益提高以及重型车辆的不断增加，桥面铺装在荷载反复作用以及外界环境的侵蚀下，出现了裂缝、沉陷、坑槽等病害，这不仅妨碍了正常的交通，影响了桥梁的美观，而且还严重影响了车辆的安全行驶和桥梁的使用寿命[3-5]。

1 工程概况及桥面铺装病害现状

某大跨度预应力混凝土连续刚构桥始建于1995年4月，竣工于1997年2月。主桥全长198 m，跨径组合为55 m+88 m+55 m，为三孔预应力混凝土连续刚构梁桥；桥面横向布置为0.25 m(栏杆)+2.0 m(人行道)+15 m(行车道)+2.0 m(人行道)+0.25 m(栏杆) m，全宽19.5 m。该桥经过多年运营后，于2006年委托检测部门对其进行检测，检测发现该桥桥面铺装病害严重，并于2007年进行了一次桥面铺装翻修加固处理。但时隔4年之后，于2011年又委托检测部门再次对该桥进行检测，检测发现桥面铺装存在以下病害(图1)：

(1) 桥面铺装普遍存在横向裂缝，缝宽在0.50～3.50 mm之间，部分裂缝缝长较长，裂缝缝周混凝土已出现破损、剥落现象，个别裂缝深度已贯通铺装层。

(2) 桥面多处出现网状裂缝，且已出现多处较大面积的铺装层碎裂破损。桥面中线纵向混凝土接缝处多处碎裂，缝周混凝土剥落；桥面骨料大面积外露，防滑刻槽不连续或已磨损，桥面抗滑构造深度明显不足。

(3) 主桥边跨过渡墩附近箱梁顶板存在渗水现象，顶板出现裂缝。

图1 桥面铺装破损图

由于原桥面铺装使用状况较差，且根据检测报告箱梁内部顶板渗水严重，表明混凝土桥面铺装开裂严重，为了改善混凝土桥面板的受力性能，提高其防水能力，阻止上部雨水等透过桥面铺装渗入到混凝土箱梁，腐蚀混凝土箱梁内部钢筋，决定对混凝土桥面铺装凿除重新摊铺。

2 桥面铺装病害原因分析及改造设计

桥面铺装的破坏原因存在诸多共性，涉及结构理论和规范的不完善、设计的盲目性、施工质量问题、维护管养不到位、使用荷载的日益增大、混凝土铺装材料的力学性能和防水材料性能差等各个方面，但每个桥的桥面铺装破坏又不完全一样，有必要针对桥梁的独特性和实际使用状态分析其桥面铺装的病害状况，找出病害原因，这样桥面铺装改造设计时才能对症下药，一劳永逸[6-10]。

2.1 桥面铺装病害原因分析

(1) 由于本桥修建年代较早，设计时的温度梯度按照文献[11]相关规定计算，桥面铺装的温度梯度效应不明显；若按照文献[12]相关规定计算原桥温度梯度，则对原结构的影响不容忽视，这种设计依据规范上的差别是导致桥面铺装病害的重要原因。

(2)原桥设计时边跨有一大水箱，期间水箱拆除，边跨荷载减小，经计算边跨过渡墩附近顶板出现拉应力，导致顶板出现裂缝，在荷载的反复作用下容易传递到桥面铺装，使其出现裂缝等病害。

(3) 大跨度连续刚构普遍存在的跨中下挠，致使桥梁结构变形过大，从而使桥面产生裂缝，造成桥面铺装的破坏。

(4) 本桥是连接附近几个煤矿的交通要道，重型车辆较多且交通量较大，桥面铺装层负荷不断增加，致使桥面铺装产生病害。

2.2 桥面铺装改造设计

由于本桥前期已做过一次桥面铺装的翻新加固处理，据了解是常规桥面铺装更换，但使用时间不长就又出现病害，所以本次桥面铺装改造设计拟另辟蹊径，在充分分析桥面铺装病害原因的基础上提出创新性的桥面铺装改造设计。

针对本桥桥面铺装病害现状及产生病害的原因分析，提出以下桥面铺装改造设计方案：

(1) 为减小该桥按照文献[12]相关规定计算的温度梯度应力，将原桥面铺装的8 cmC40混凝土调整为6 cmC40混凝土+5 cm沥青混凝土的铺装方式，沥青混凝土铺装层的存在将大大减小桥梁的温度梯度应力。

(2) 桥面铺装改造中使用C40改性维纶纤维(PVA)防水混凝土，PVA纤维抗拉强度大于1 500 MPa，弹性模量大于35 GPa，与水浸润，可有效提高桥面铺装的抗裂性能。

(3) 浇筑桥面C40改性维纶纤维(PVA)防水混凝土铺装前，在原桥面板按照一定间距植入钢筋，通过这种措施提高原桥面板和新浇筑铺装混凝土之间的连接。

(4) 边跨过渡墩墩顶附近20 m范围，在混凝土箱梁顶板顶面粘贴钢板条，并通过在钢板上打孔植入锚栓，加强钢板与桥面板的连接，提高箱梁的刚度和抗弯能力；同时在钢板条表面焊接钢筋连接件型剪力键，提高现浇的混凝土桥面铺装和原桥面板的连接，见图2和图3所示。

图2 粘贴钢板及钢筋连接件大样

图3 钢筋连接件大样

3 桥面铺装改造设计及施工注意事项

某大跨度预应力混凝土连续刚构桥在新的桥面铺装改造方案的指导下，经过精心的设计和施工顺利完工，并顺利通过竣工验收。改造后的桥面铺装得到了业主单位、监理单位及施工单位的一致好评。

在对旧桥的桥面铺装凿除重新摊铺施工过程中，应严格按照相关规范和设计文件施工，以免损伤桥梁主体结构。

(1) 严禁使用大型施工机具凿除原桥混凝土桥面铺装，尽量采用人工凿除，避免凿除面不好控制及振动太大对原结构造成损伤。

(2) 凿除原桥面铺装后，为加强新旧混凝土之间的结合，需对新旧混凝土结合面进行拉毛处理并清除垃圾及灰尘，保持结合面湿润，同时涂抹界面剂。

(3) 桥面铺装中采用人工绑扎钢筋网，并使其满足规范要求的保护层厚度，桥面板植入钢筋需达到要求的固化时间后方可浇筑桥面铺装混凝土。

(4) 桥面铺装施工完成后，需充分养护后才能开放交通，避免过早的开放交通，造成桥面在未达到设计强度、形变未稳定的情况下过早承受外来荷载的作用，造成桥面铺装的早期破坏。

4 结束语

桥面铺装的病害严重影响了车辆行驶的安全性及舒适性，有时甚至会危及桥梁结构安全，给相关管养部门的养护和维修带来较大困难，因此，为避免桥面铺装产生早期病害应强化早期桥面铺装设计的针对性，采用新材料和新技术，严控施工质量，加强成桥运营后桥面铺装的管理和维护；而在后期成桥运营过程中桥面铺装出现病害时，不能简单的凿除重新铺装，应认真分析病害产生的原因，针对性的采取改造设计方案， 提高桥面铺装的耐久性。

[1] 贾大钊,牛新功.桥面铺装的合理厚度及其在旧桥加固中的应用[J].黑龙江交通科技,2005(10):61～62.

[2] 邵奇峰.桥面铺装病害原因及改造措施探新[J].黑龙江科技信息,2009(32):302.

[3] 杨晓军.桥面铺装病害的防治[J].青海交通科技,2012(5):62，67.

[4] 薛守祥.水泥混凝土桥面铺装病害的防治[J].城市建设,2010(4):520～522.

[5] 宋凤香，王化良.桥面铺装常见病害的防治措施[J].中国科技博览,2013(23):445.

[6] 梁全富.高速公路装配式空心板桥桥面铺装破坏加固新方法[J].河南科学,2007，25(5):780～782.

[7] 常二栋.桥面沥青铺装层损坏原因浅析[J].山西交通科技,2003(3):55～56.

[8] 王 莹.公路旧桥桥面铺装病害诊治与维修加固[D].北京：北京工业大学,2008.

[9] 李国龙.水泥混凝土桥面铺装病害及预防措施[J].科技创新导报,2010(13):32.

[10] 高克英.水泥混凝土桥面铺装常见病害分析及预防措施[J].青海交通科技,2009(1):38，41.

[11] JTJ 023-85，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[12] JTJ D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

2016-06-13；修改日期：2016-06-16

余 振(1985-)，男，安徽界首人，硕士，安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司工程师．

U443.33

A

1673-5781(2016)04-0490-03