1、混凝土橋面的病害分析和設計方法 橋面柔性鋪裝能大大緩和行車對橋面板的沖擊,較易達到運營中安穩(wěn)舒服的要求,隨著瀝青材料性能的改進,應用將越發(fā)廣泛。但現(xiàn)行規(guī)范對瀝青鋪裝結構的設計主要從所用材料、做法及厚度等方面作了指導性的說明,關于詳細的設計理論與方法還是空白,鋪裝層的設計無章可循。這就造成了在實際設計中,橋面鋪裝層只作為橋梁工程的附屬結構,設計者對其甚少花費精力,從而為橋面鋪裝的早期損壞埋下了隱患。因此,應加快對橋面鋪裝,特殊是結構破壞機理和設計理論方面的研究。 一、對瀝青混凝土橋面的病害分析 1、結構理論與設計 (1)橋梁的結構理論中對橋面鋪裝層的計算分析論述幾近于零,現(xiàn)行規(guī)范中只給定了厚度的

2、介紹值,工程界始終在各等級的大路中運用了幾十年。隨著交通量的增大,現(xiàn)行鋪裝與重型、超重型汽車的增多和車速的增快已不相適應。橋面鋪裝層直接承受車輪荷載的沖擊,橋面鋪裝部分或所有參加了主梁結構的變形,因此橋面鋪裝是一個受力復雜的動力體系,各種形式的主梁及鋪裝本身的構造均影響其應力的分布。 (2)現(xiàn)行橋規(guī)第3.2.2條規(guī)定:如無準確的計算方法,箱形梁也可參照T形梁的規(guī)定處理。從眾多箱梁的設計來看,大部分設計者對箱梁構件是按T形梁舉行處理的。而箱梁的實際受力雖有近于T梁的一面,又有異于T梁的一面,對于繼續(xù)箱梁差別更大。尤其是近年來箱梁的橋面越來越寬,橋跨與橋寬之比越來越小,箱梁仍按T梁那種長細桿件設計

3、配筋,就越來越不適合了,導致按梁設計的箱梁骨架鋼筋在實際受力狀態(tài)下難以像T梁主筋那樣發(fā)揮應有的作用。所以,設計的假設狀態(tài)與箱梁的實際受力狀態(tài)不全都。 (3)隨著材料工業(yè)的進展,橋梁承重結構的改進,使橋梁主梁能以較柔的結構達到受力的要求,高等級大路大跨橋梁的橫向越來越寬。特殊在設計計算中側重于主梁縱向的計算分析,對橋梁橫向剛度重視不足,橫向構造措施不利使橋面鋪裝分擔了過多的次內(nèi)力。 (4)對于繼續(xù)梁橋、拱橋及懸臂梁橋等橋型結構,因為荷載的作用而產(chǎn)生負彎矩或拉力,使橋面鋪裝層受到拉力的作用而產(chǎn)生負彎矩區(qū)裂縫,從而造成橋面鋪裝的損壞。 2、施工工藝 (1)鋪裝層厚度偏小。因為橋梁上部結構在施工中支架

4、的沉降及預應力反拱無法非常精確地預報,或因為施工工藝控制欠佳,施工中主梁頂面標高與設計值相符是比較困難的,一般在測量主梁頂面標高后對其舉行調節(jié)以保證橋面的厚度。倘若調節(jié)不好,就會造成鋪裝層厚度不均,使有的地方厚度偏小。 (2)梁頂清理不利,造成鋪裝層與主梁結合欠佳。 3、橋面防水層的影響 因為柔性防水層的強度與主板和鋪裝層的強度有差異,它的存在使上部結構按模量形成剛柔剛的板體受力體系,中間柔性夾層會增大橋面板板中部的板底拉應力。處于防水層上的鋪裝層一經(jīng)開裂,在車輪的動力荷載作用下,彼此間的縫隙越來越大,直到松散脫落。另外,防水層的使用使鋪裝層發(fā)生剪切破壞的機率大大提高。 4、橋面鋪裝的約束條件

5、 橋面鋪裝受橋梁結構的約束,受荷后其邊界條件與一般路面相差甚大,加之梁體的撓度、扭曲等形變的耦合作用,給鋪裝層的工作性能造成不利影響。 二、橋面鋪裝設計方法的爭論 目前關于橋面鋪裝的研究還很不成熟,并且現(xiàn)有研究主要集中在材料設計和鋪裝技術等方面,而關于理論分析和結構計算的研究很少。 從現(xiàn)有的結構分析方法看,主要是用三維等參元模型舉行分析,目前較多采用的是三維八結點和二十結點單元。 合理的有限元模型是計算分析的前提,從目前的研究情況來看,主要有如下幾個方面急需探討。 對于橋面鋪裝,如何假設及模擬層間接觸情況是有限元建模一個很重要的問題。對于不設防水層的狀況,可以借鑒復合路面的處理方式。總之,如何

6、模擬層間接觸情況,特殊是如何考慮防水層的影響,是建立合理有限元模型的一個關鍵問題,是研究鋪裝層結構設計理論的一個重點。要實行理論計算與實驗分析相結合的方法,將計算結果與實驗和實測結果相對照,尋覓一種與結構實際受力吻合的模型。 橋面鋪裝層是一種特別的路面結構,如何合理簡化荷載模型,以及如何舉行橫向和縱向布載,也直接關系到計算結果的準確程度。 另外需要研究的一個重要問題是,橋梁在荷載作用下產(chǎn)生撓度及其它形變,這些因素對鋪裝層的力學特性有何影響,如何考慮這些影響,這也是橋面鋪裝不同于一般復合路面的一個方面。目前,國內(nèi)還沒有特地針對這方面的爭論。 合理解決橋面鋪裝問題需要從理論分析和結構計算兩方面入手,正確的理論基礎是根本，合理的力學模型是關鍵。通過計算分析與實測對照，較好的解決如上述的接觸模型、荷載簡化等問題,搞清其它因素的影響；還要加強對模型尺寸及收斂條件的研究；在條件