沥青混凝土桥面铺装早期病害缘故原由分析

1、沥青混凝土桥面铺装早期病害缘故原由分析摘 要:本文对钢筋混凝土桥柔性桥面铺装的早期病害及其缘故原由举行了阐发与研究,在总结当前国内桥面铺装结构阐发重要要领的根底上,议决理论阐发，提出了用有限元举行结构阐发时，需要重点研究的几个题目,指出了以后重要的研究偏向。要害词: 水泥混凝土桥面 沥青混凝土 桥面铺装 早期病害 缘故原由阐发 结构阐发1 概述桥面铺装层直接遭受行车荷载、梁体变形和情况因素的作用,其变形和应力特性与主梁及桥面板结构型式亲昵相干,一方面可疏散荷载并参加桥面板的受力,另一方面起团结各主梁配合受力的作用;既是桥面掩护层又是桥面结构的配合受力层,所以具有富足的强度和良好的团体性,并具有

2、富足的抗裂、抗打击、耐磨性能。连年来我国公路桥梁配置快速生长,桥梁结构不停创新,大跨桥梁已很广泛,但桥面铺装的方案与施工仍相沿传统的风俗做法,在举行桥梁结构方案时,对桥面铺装层一样平常不作专门的盘算阐发。随着交通量和重型车辆的增长,桥面铺装题目广泛1-6。这不光阻碍了正常交通,影响了桥面的雅观,更易造成交通事故,也给维修事情带来了很大困难。连年来,人们搪塞因桥面铺装题目造成的直接和间接的经济丧失赐与了富足的珍视。桥面铺装的早期破坏已成为影响高速公路利勤劳效的发挥和诱发交通事故的一大病害。 织梦好，好织梦 桥面柔性铺装能大大温和行车对桥面板的打击,较易到达运营中牢固安宁的要求,随着沥青质料性能的

3、改良,应用将越发普遍。但现行范例7对沥青铺装结构的方案重要从所用质料、做法及厚度等方面作了引导性的说明,关于具体的方案理论与要领照旧空缺,铺装层的方案无章可循。这就造成了在现实方案中,桥面铺装层只作为桥梁工程的隶属结构,方案者对其甚少淹灭精神,从而为桥面铺装的早期破坏埋下了隐患。因此,应加快对桥面铺装,特别是结构破坏机理和方案理论方面的研究。2 破坏情势沥青混凝土桥面铺装与正常路面和水泥混凝土桥面铺装相比,破坏情势有所差异8,9。重要有 : 铺装层内部孕育发生较大的剪应力,引起不确定破坏面的剪切变形,大概由于铺装层与桥面板层间团结面粘结力差,抗水平剪切本领较弱,在水平偏向上孕育发生相对位移孕育

4、发生剪切破坏,孕育发生推移、拥包等病害;因温度厘革并陪同桥面板或梁结构的大挠度而孕育发生的裂隙,在车辆荷载及渗透的水的作用下孕育发生面层松散和坑槽破坏。泰西自20世纪70年月以来在桥面铺装中普遍使用防水层, 随着交通量的增长,出现了一些新题目,如面层的早期破坏、开裂、坑槽、防水层与面层和桥面粘结强度不够而孕育发生推移等病害。连年来,在我国的局部地域如北京、天津等地的桥面防水层也出现了相应的病害。 织梦内容管理系统 设防水层的水泥混凝土桥桥面沥青混凝土铺装在行车荷载作用下的破坏情势一样平常为剪切破坏,常表现为拥包和推移征象。剪切破坏有两种情况 :一是桥面钢筋混凝土模量宏大于沥青混凝土和防水层的模

5、量,加之沥青混凝土层厚度较薄,沥青层内孕育发生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的剪切变形;二是防水层与沥青混凝土面层和桥面层间粘结力不够而孕育发生剪切破坏。因此,剪切破坏是设防水层的水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装破坏的重要缘故原由,故在现实方案中应基于两种情势的剪切破坏分别加以盘算阐发。3 病害阐发3.1 结构理论与方案(1) 桥梁的结构理论中对桥面铺装层的盘算阐发表达几近于零,现行范例中只给定了厚度的推荐值7,工程界不停在各品级的公路中运用了几十年。随着交通量的增大,现行铺装与重型、超重型汽车的增多和车速的增快已不相顺应。桥面铺装层直接遭受车轮荷载的打击,桥面铺装局部或全部参加了主梁结构的变形

6、,因此桥面铺装是一个受力庞大的动力体系,种种情势的主梁及铺装自己的构造均影响其应力的散布。梁方案的箱梁骨架钢筋在现实受力状态下难以像T梁主筋那样发挥应有的作用。所以,方案的假设状态与箱梁的现实受力状态纷歧致。(2)现行桥规第条划定:如无准确的盘算要领,箱形梁也可参照T形梁的划定处理9。从众多箱梁的方案来看,大局部方案者对箱梁构件是按T形梁举行处理的。而箱梁的现实受力虽有近于T梁的一壁,又有异于T梁的一壁,搪塞一连箱梁差异更大。尤其是连年来箱梁的桥面越来越宽,桥跨与桥宽之比越来越小,箱梁仍按T梁那种长细杆件方案配筋,就越来越不适宜了,导致按 织梦内容管理系统(3)随着质料工业的生长,桥梁承重结构

7、的改良,使桥梁主梁能以较柔的结构到达受力的要求,高品级公路大跨桥梁的横向越来越宽。特别在方案盘算中偏重于主梁纵向的盘算阐发,对桥梁横向刚度珍视不够,横向构造措施倒霉使桥面铺装分管了过多的次内力。(4)搪塞一连梁桥、拱桥及悬臂梁桥等桥型结构,由于荷载的作用而孕育发生负弯矩或拉力,使桥面铺装层受到拉力的作用而孕育发生负弯矩区毛病,从而造成桥面铺装的破坏。(5)在对高速公路举行交通构造管理中,由于车道成效的差异,人为欺压地使桥梁结构运营始终处于偏载状态,使主车道的铺装负担了比超车道高得多量值可达三至四倍的运营应力水平,因此加快了主车道铺装层的委顿。特别是随着私营运输业的生长,货运业主为寻求短期经济优

8、点,议决转变车厢结构如加长车厢和加高车轴弹簧等使汽车的载重、轴重及轮载成倍增长。这些车辆对铺装层具有紧张的破坏作用,并使桥梁结构局部超载,加快了主车道铺装层的病害生长。因此,在方案中应凭据运营中车辆荷载的现实散布情况,在明确了桥梁结构受力的根底上,对桥面铺装层举行受盘算。3.2 施工工艺(1)铺装层厚度偏小。由于桥梁上部结构在施工中支架的沉降及预应力反拱无法非常正确地预测,或由于施工工艺控制欠佳,施工中主梁顶面标高与方案值切合是比力困难的,一样平常在丈量主梁顶面标高后对其举行调解以保证桥面的厚度。如果调解好,就会造成铺装层厚度不均,使有的地方厚度偏小。个人收集整理 勿做商业用途(2)梁顶整理倒

9、霉,造成铺装层与主梁团结欠佳。3.3 桥面防水层的影响由于柔性防水层的强度与主板和铺装层的强度有差异,它的存在使上部结构按模量形成刚柔刚的板体受力体系,中心柔性夹层会增大桥面板板中部的板底拉应力。处于防水层上的铺装层一经开裂,在车轮的动力荷载作用下,相互间的毛病越来越大,直到松散脱落。另外,防水层的使用使铺装层孕育发生剪切破坏的机率大猛前进。3.4 桥面铺装的束缚条件桥面铺装受桥梁结构的束缚,受荷后其界限条件与一样平常路面相差甚大,加之梁体的挠度、扭曲等形变的耦相助用,给铺装层的事情性能造成倒霉影响。 4 桥面铺装方案要领的讨论现在关于桥面铺装的研究还很不行熟,而且现有研究重要会集在质料方案和

10、铺装技能等方面,而关于理论阐发和结构盘算的研究很少。罗立峰5等人将桥面板简化为正交异性的弹性小挠度薄板,将铺装层简化为各向同性的大挠度薄板,并假定两板之间相对滑动,完全没有摩阻力且没有脱空征象。在此根底上提出了桥面铺装的平衡微分方程,并以竖向变形为重要控制指标。张占军8,10等人以弹性层状体系为理论根底,用三维有限元的要领对水泥混凝土桥面柔性铺装的层间剪应力举行了盘算和阐发。并议决对沥青类桥面铺装层的破坏征象的阐发,创造使用摩尔_库仑理论来确定铺装厚度是比力切合的,即以桥面板与沥青铺装层之间的层间剪应力为控制指标,要求其不凌驾层间抗剪强度。另外,还团结防水层、平整度、施工工艺和车辙指标的要求,

11、提出了桥面沥青铺装层厚度的盘算要领。张占军11 等人用有限元的要领对设防水层的水泥混凝土桥沥青铺装结构的层间剪应力的盘算举行了阐发,讨论了防水层的厚度、模量、泊松比、沥青混凝土铺装层厚度和模量等参数对结构层层间剪应力的影响。以为层间最大剪应力重要取决于面层厚度和防水层模量;在防水层模量类似的情况下，增长面层厚度是低落层间剪应力的最有用手段。公正的控制指标是举行结构方案的重要依据,也是此课题以后要重点研究的一个方面。 从现有的结构阐发要领看,重要是用三维等参元模子举行阐发,现在较多采用的是三维八结点和二十结点单元。公正的有限元模子是盘算阐发的条件,从现在的研究状态来看,重要有如下几个方面急需探究

12、。搪塞桥面铺装, 怎样假设及模仿层间打仗状态是有限元建模一个很重要的题目。搪塞不设防水层的情况,可以警惕复合路面的处理要领。 胡长顺12等人在举行复合路面结构阐发时,使用各向异性线弹性理论和三维有限元的要领,构造了一种正交各向异性打仗模子,模仿板与地基之间的打仗情况。 黄晓明13和刘玉荣14等人分别在对旧水泥混凝土路面混凝土加铺层和水泥混凝土沥青混凝土复合路面举行力学盘算时,打仗面采用了Goodman夹层单元模子模仿既非完全一连又非完全平滑的打仗状态。 Goodman模子是由Goodman等人开始提出的用于模仿岩体节理的一种特别单元,将它运用于夹层即为夹层单元。夹层单元由两个面组成,两个面之间

13、假想由无数微小弹簧毗连,单元厚度假定为0,每片打仗面有4个结点,一个单元共有八个结点,是一种二维单元。 搪塞设防水层的情况,现实施工中防水层的厚度在25mm之间,一样平常约为3mm。由于防水层的厚度很薄,有的学者将其简化为一种打仗条件来处理,黄晓明15和黄卫16等人在对设有防水层的钢桥桥面铺装层举行力学阐发时,同样采用了无厚度的Goodman夹层单元来模仿防水层的作用,夹层单元与相邻的夹层单元或铺装体单元之间,只有结点处有力的讨论。 张占军等人在文献11里在盘算水泥混凝土桥沥青混凝土铺装结构的层间剪应力时思量了防水层厚度。胡长顺17等人在使用有限元法对有毛病夹层的旧水泥混凝土路面沥青加铺层举行

14、力学盘算时,对有肯定厚度的夹层直接使用三维等参元划 分单元,而搪塞土工织物这一类的无厚度夹层,那么凭据薄膜题目的物理方程与几多方程推导4结点矩形单元,创立单元刚度矩阵,举行力学阐发。总之,怎样模仿层间打仗状态,特别是怎样思量防水层的影响,是创立公正有限元模子的一个要害题目,是研究铺装层结构方案理论的一个重点。要接纳理论盘算与试验阐发相团结的要领,将盘算效果与试验和实测效果相相比,探求一种与结构现实受力切合的模子。桥面铺装层是一种特别的路面结构,怎样公正简化荷载模子,以及怎样举行横向和纵向布载,也直接关连到盘算效果的准确水平。文献8,10,11中在盘算剪应力时参照路面方案中的荷载模子,荷载参数为

15、BZZ-100,p=0.7MP,=10.65cm,水平荷载与垂直荷载同时思量。黄晓明在文献15中,那么对差异的桥跨截面在横向差异位置举行布载,找出最倒霉的荷位。只有将桥梁结构阐发和路面理论团结起来,才气较好的解决这一题目。另外需要研究的一个重要题目是,桥梁在荷载作用下孕育发生挠度及其它形变,这些因素对铺装层的力学特性有何影响,怎样思量这些影响,这也是桥面铺装差异于一样平常复合路面的一个方面。现在,国内还没有专门针对这方面的讨论。 文档来自于网络搜索公正解决桥面铺装题目需要从理论阐发和结构盘算两方面入手,准确的理论根底是根底,公正的力学模子是要害。 议决盘算阐发与实测相比,较好的解决如上述的打仗

16、模子、荷载简化等题目,搞清其它因素的影响;还要增强对模子尺寸及收敛条件的研究;在条件容许的情况下,增强对其动力性能的研究。在阐发铺装层破坏情势的根底上, 确定要害因素,提出控制指标并创立相应的破坏准那么,为方案提供依据,要到达这一目的需要做大量的根底性研究事情。5 小结本文对钢筋混凝土桥柔性桥面铺装的早期病害及其缘故原由举行了阐发与研究,总结了当前国内桥面铺装结构阐发的重要要领,提出了用有限元阐发需要注意的一些题目,指出了以后重要的研究偏向。当务之急是加快对沥青混凝土桥面铺装的进一步研究,以明确桥面铺装层各结构层盘算模子、力学特性及相干参数,为桥面铺装的方案提供引导；同时,增强对各铺装层质料的质料性能指标和测试技能的研究,开发顺应桥面破坏机理的新质料；另外,还要改良铺装技能及前进施工质量,保证方案模子的正确性,从根底上解决桥面铺装早期破坏题目。参考文献：1 赵满,梅琪,赵庭耀.混凝土桥面铺装方案与施工J.东北公路,2000,23(3):63-65. 内容来自dedecms 2 涂常卫,黎增丰,凌子如.混凝土桥面铺装病害与方案和施工的关连浅析J.公路,1999,(2):17-22.3 凌坚,李志能.对桥面毛病及铺装层破坏的讨论J.公路,1996,(9):7