浅谈日本桥梁桥面连续的设计及施工

2011-04-18于仁全

科技传播 2011年13期

关键词：桥面主梁道路

于仁全

大连市市政设计研究院有限责任公司第一分院道桥四所，辽宁大连 116000

0 引言

桥梁的伸缩装置会使行车舒适性显著降低，并且伸缩装置本身以及它附近的构造容易发生破坏。此外，伴随伸缩装置维修作业产生的噪音、振动会给桥梁管理带来很大麻烦。解决此问题的方法就是把伸缩装置撤去、设置让路面连续化的无缝装置，即桥面无缝化。

桥面无缝化技术主要分4大类：主梁连续、桥面板连续、横梁连续、桥面连续。

1 桥面连续简介

在实际工程中桥面连续的经济性和施工性更为可行，因此应用最为广泛，以下对桥面连续进行介绍。

由于桥面连续处产生的变形主要由铺装材料吸收，而铺装材料并没有吸收较大变形的性能，所以本法适用于梁长较短以及梁高较低的已建桥梁。特别是梁长较短的预应力及钢筋混凝土桥，伸缩量小，梁端部产生的变形小，因此适合设置桥面连续。

伸缩处的变形类型有4种：1）主梁温度变化引起的伸缩变形；2）由于活荷载产生的应变在主梁端部产生的回转变形；3）直接作用于伸缩处的车轮荷载产生的变形；4）主梁干燥收缩及徐变产生的变形。

桥面连续吸收变形的机能主要有：1）伸缩吸收型；2）伸缩分散型；3）伸缩诱导型。桥面连续吸收变形的机能及概念图如下表：

表1 桥面连续吸收变形的机能

2 桥面连续设计施工

桥面连续的设计施工主要可分为调查、设计、施工和检查维修4个环节：

1）调查

桥面连续的设计及施工需要明确的构造条件，仅仅通过设计资料和检修报告难以把握桥梁的现状，因此必须进行现场调查。

（1）设计需要调查的内容：①主梁构造；②斜桥的斜角；③曲线桥的线形要素；④设计伸缩量；⑤路面的纵坡横坡；⑥支座形式及拘束条件；

（2）施工需要调查的内容：①已建桥梁伸缩缝构造形式；②桥梁端部的预应力钢线及补强钢筋的配置情况；③伸缩缝处的排水情况；④施工范围及数量；⑤施工时间制约；

（3）交通条件需要调查的内容：道路等级、交通量、大型车交通量、压车情况等。

2）设计

根据桥梁构造条件、交通条件及施工条件选定桥面连续的形式，然后决定构造尺寸。

（1）桥面连续形式选择：①大型车辆增加，以及发生压车情况，会使桥面连续部位有很大损伤，特别是伸缩吸收型会产生很大变形，这是因为使用了柔软的特殊材料后，桥面连续部位会和前后铺装部位产生车辙，经过这里的汽车的冲击会使桥面连续产生更大的变形；②伸缩量较大的时候，伸缩吸收型的损害程度会比伸缩分散型小。这是因为伸缩吸收型的铺装全体使用软质材料，而伸缩分散型铺装体表层使用较硬材料；③从施工性观点来看，伸缩吸收型在伸缩处使用特殊的材料，主要是人力施工。伸缩分散型表层材料和前后铺装材料相同，和通常的铺装一样采用机械施工；

（2）设计伸缩量的计算：设计伸缩量的计算主要考虑温度变化引起的伸缩量和活荷载应变使主梁端部发生回转引起的水平变位量。因为是面向已建桥梁，所以计算伸缩量时干燥收缩和徐变的影响可以不考虑；

表2 温度变化引起的伸缩量（单位：mm）

表3 活荷载引起的梁端变位量（单位：mm）

翘曲竖向位移：+表示向上方向位移。

（3）伸缩缝的处理：在桥面连续设置处需要对伸缩缝进行加强。在伸缩缝上端加垫盖板，再用防水材填充伸缩缝。

3）施工

桥面连续的耐久性和机能与施工质量密切相关，因此施工的时期、方法必须要充分检讨：

（1）一般要求：桥面连续和在工厂制作的伸缩装置不同，它在现场制作施工，因此必须对施工现场进行勘察，制定出适宜的施工方案并加强现场管理来保证桥面连续的质量。新旧铺装交接处经过车轮反复碾压，容易产生塌陷，在经过车轮反复碾压冲击会产生裂缝继而破坏。因此在桥面连续范围内铺装要同时铺设，表层尽量不留接缝；

（2）施工计划：桥面连续的施工通常都限定在一定的时间范围内完成，因此必须进行对伸缩缝、梁端的现状调查，并通过施工时间缩略图对施工顺序进行检讨，各工种充分配合，加强施工管理；

（3）施工顺序：①施工计划；②准备工作；③已建桥梁的伸缩装置及铺装的撤去；④桥面板端部加强及伸缩缝调整；⑤伸缩缝处防水材料充填；⑥伸缩缝处防水垫材的设置；⑦抗剪层的设置；⑧铺装的设置；

（4）已建桥梁的铺装及伸缩装置的撤去：桥面板的不平整以及两侧产生的高差会大幅影响桥面连续的质量，因此清除完铺装必须留意桥面板。如果是用机械清除铺装的话，必须检查铺装是否清理干净；

（5）桥面板端部补修及伸缩缝调整：在撤去伸缩装置和铺装时尽量避免损伤主体构造，当桥面板不平整及两侧有高差的时候需要进行修补使其平整，没高差。已建桥梁的干燥收缩和徐变都已完成，伸缩缝或许会比必要伸缩量大，这时候在对端部进行修补加强的同时对伸缩缝进行调整。必须注意的是，施工时的伸缩缝宽度必须是标准温度下的基准缝宽；

（6）伸缩缝防水材的设置：路面的水如果渗透至伸缩缝中，会影响主梁和桥面板的耐久性，因此必须设置防水材料，而且不能只在桥面板上面设置防水层；

（7）防水垫材设置：设置防水垫材时需要用粘合剂粘合在伸缩缝处，并使其在主梁最大程度收缩的时候也不产生拉应力，因此必须对其预加压缩力，使其和防水材不脱落；

（8）抗剪层及防水层：抗剪层和防水层在施工时必须保证桥面板表面清洁干燥，使其和桥面板结合紧密。抗剪层和防水层在横桥向的搭接宽度标准是10cm，在路肩侧要沿路肩向上弯折来保证防水严密性；

（9）沥青混合物的搅拌：施工现场临时设置的沥青混合物搅拌站很难保证混合物的均匀性，因此通常要使用搅拌机。但是，施工中一次用到沥青混合物的量不会太多，用搅拌机明显不够经济合理，也可以人工搅拌，但是要确保混合均匀性；

（10）沥青混合物的铺设：沥青混合物的铺设需要保证足够的温度，并且要充分压实。因此不适宜在气温低于5℃以及雨天和强风天气时施工。新旧铺装在结合面处容易剥离，在铺装铺设之前应该先在结合面上充分涂抹粘合剂使其完全接合。

4）检查维修

（1）检查：桥面连续在使用过程中容易损坏，因此需要定期检查，如果需要维修的要尽快维修，防止桥面连续的进一步损坏；

（2）维修：对应检查结果，采取如下表的处理方法。