沥青混凝土铺装早期病害原因分析

张晓东

摘要：随着科技的不断发展，沥青混凝土在道路桥梁建设中得到了越来越广泛的运用，但是由于各种因素的影响，仍然会出现质量问题，本文着重对桥梁上沥青混凝土铺装的早期病害进行介绍，对产生病害的原因进行了分析，并对混凝土铺装层的设计理论进行了简析，以供参阅。

关键词：沥青混凝土铺装早期病害剪切破坏

Abstract: with the development of science and technology, in the construction of asphalt concrete Bridges and roads are getting more and more widely applied, but by various factors, still can appear quality problem, this paper focuses on the asphalt concrete pavement bridge on the early disease, are introduced, to produce the cause of the disease was analyzed, and the concrete pavement design theory analysis for reference.

Keywords: asphalt concrete pavement early disease shear failure

中圖分类号： TU528.42文献标识码：A 文章编号：

随着经济的发展和科技的不断进步，沥青混凝土在桥梁建设中得到了越来越广泛的应用，但是由于在目前的桥梁设计中，一般不针对路面的铺装进行专门的设计，随着交通量的增大和载重车的不断增多，给沥青混凝土路面带来了很大地压力，很多桥面铺装质量问题也很普遍。这不但影响了桥面的美观，还妨碍了正常的交通甚至容易造成交通事故，由于桥面的特殊性，维护起来也十分困难。近年来，人们开始关注因桥面铺装问题引起的质量问题，本文将简要介绍桥梁上沥青混凝土铺装的早期病害，并对产生病害的原因进行了分析，并对混凝土铺装层的设计理论进行了简析，以供大家参阅。

一、破坏形式

桥面铺装层直接承受行车荷载、环境因素和梁体变形的作用，其变形和应力特征与主梁及桥面板结构类型有很大地关系。一方面桥面铺装将荷载分散并传给下面的梁板，另一方面其与主梁一起共同承受各种荷载的作用；它既是桥面结构的共同受力层又对桥面起着保护作用，所以其应有足够的强度和良好的整体性，并应具有足够的抗裂、抗冲击和耐磨性能。桥面铺装的以上特点决定了桥面的铺装与普通路面的铺装有很大地不同，沥青混凝土铺装的早期损坏形式主要有以下三个方面：第一，由应力引起的早期病害，由于桥面钢筋混凝土的模量远远大于沥青混凝土的模量，加上沥青混凝土层厚度较薄，沥青层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的剪切变形；第二，由于铺装层与桥面板层之间结合面粘结差，抗水平剪切的能力比较弱，在水平荷载作用下，很容易产生滑移而发生剪切破坏；第三，由于温度变化并伴随桥面板或两的大挠度而产生的裂隙，在车辆荷载及渗入水的作用下产生面层松散和坑槽破坏。

二、病害分析

2.1、 结构理论的缺失和设计者考虑的不全面

在我国现行的规范中对桥面铺装层的厚度仅仅给定了一个推荐值，关于

桥梁结构理论的书籍中对桥面铺装层的计算分析的论述也几近于零，而工程界

一直在各等级中的公路中采用规范中推荐的数值，但是随着我国经济的不断发

展，公路的交通量也越来越大，特别是汽车的载重量也越来越大，现行的铺装也

很难适应我国的实际情况。

桥面铺装是一个受力很复杂的动力体系，它不但承受车轮的冲击荷载，还参

与了主梁及板结构的变形，主梁的结构形式的不同及铺装本身的构造特征均影响

了其应力的实际分布。显然，对受力如此复杂的桥面铺装层仅仅按照经验进行厚

度的确定是远远不够的，若不对进行必要地应力分析计算很难解决目前的桥面铺

装的早期病害。

在现行的规范中对桥梁中的箱型梁有这么一条规定：如果没有精确的计算方法，箱型梁也可以参照T型梁的规定进行处理，然而实际箱型梁中的钢筋很难像T型梁主筋那样发挥应有的作用，所以假设的状态与箱型梁的实际受力状态不一致。而对于大部分设计者来说，由于仅仅关注其所设计构件的安全性是否满足满足要求，没有对整个桥梁的质量有一个正确的认识，更不会关心桥面铺装会不会产生问题，在这种情况下，根据规范，就讲箱型梁按照T型梁进行处理了。将箱型梁按照T型梁进行设计，从受力上和结构安全上肯定是没有问题的，但是由于箱型梁的受力还有不同于T型梁的一面，而对于连续型箱梁差别更为明显，特别是近年来，由于交通量的增大，使桥面越来越宽，而由于承载力及挠度的控制，桥跨却没有怎么变化，在这种情况下，桥跨与桥宽之比越来越小，若箱梁仍按照T型梁那种长细杆件进行计算设计配筋，就越来越不合适了，由于荷载的作用而产生负弯矩或者拉力，使桥面铺装层受到拉力的作用而产生裂缝，从而造成桥面铺装的破坏。

2.2、施工质量控制不严

在施工桥梁上部结构的时候，由于支架的沉降及对预应力反拱无法十分精确

的设定，或者由于施工质量控制不严，造成施工的主梁顶面标高与图纸中不相符，

在出现以上情况的时候，一般对主梁进行调整以保证桥面厚度的均匀性。如果在

进行标高调整的时候，误差太大甚至调整不准确，就会造成铺装层厚度的不均

匀 ，使有的地方沥青混凝土的铺装厚度太小，容易导致铺装层抵抗荷载的能力

降低，从而引起铺装层的破坏。

在进行沥青混凝土铺装前没有对混凝土桥面进行必要地清理或者清理不干净，

造成铺装层与混凝土桥面结合欠佳。

2.3、桥面防水层的影响

欧美自20世纪70年代以来在桥面铺装中广泛使用防水层, 随着交通量的增

加,出现了一些新问题,如面层的早期破损、开裂、坑槽、防水层与面层和桥面粘结强度不足而产生推移等病害。近年来,在我国的部分地区如北京、天津等地的桥面防水层也出现了相应的病害。产生此种病害的主要原因是由于柔性防水层的强度与主板和铺装层的强度有差异，防水层的存在是上部结构按照模量大小形成刚柔刚的板体受力体系。而中间柔性防水夹层的存在，增大了桥面板板中部的班底拉应力。当处于防水层上的铺装层一开裂，在车轮的动力荷载作用下，彼此间的的裂缝会越来越大，直到松散脱落。另外由于柔性防水层与桥面的结合一般不是很好，增大了铺装层发生剪切破坏的几率。

2.4、桥面铺装的约束条件

桥面的铺装收到桥梁结构的约束，再加上梁板的挠度、扭曲等变形的耦合作

用，给铺装层的工作性能造成不利影响。

三、桥面铺装设计方法的讨论

由于我国规范及相关的桥梁设计理论关于桥面铺装的理论分析和结构计算

比较少，很难形成统一的认识。下面简要介绍目前理论界比较认可的几种对于桥

面铺装的理论分析和结构计算。一种是将桥面板进行简化，将其看做为正交异性

的弹性小挠度薄板，而将铺装层简化为各向同性的大挠度薄板，由于柔性防水层

的存在，可以假定两板之间没有摩阻力且没有脱空现象，可以相对滑动，在此基

础上提出桥面铺装的平衡微分方程，并以竖向变形为主要控制指标；另一种是以

弹性层状体系为基础，用三维有限元的方法对水泥混凝土桥面柔性铺装的层间剪

应力进行了计算和分析，并通过对沥青类桥面铺装层的破坏现象的分析，发现使

用莫尔库伦理论来确定铺装层的厚度是比较合适的，即将桥面板与沥青铺装层之

间的层间剪应力为控制指标，要求其不超过层间抗剪强度，另外，还结合防水层、

平整度、施工工艺和车辙指标的要求，提出了桥面沥青混凝土铺装层厚度的计算

方法。此方法对设置防水层的水泥混凝土桥沥青铺装结构的层间剪应力的计算进

行了分析，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

等参数对结构层层见剪应力的影响。认为层间最大剪应力主要取决于面层厚度和

防水层模量；在防水层模量相同的情况下，增加面层厚度是降低层间剪应力的最

有效的手段。

尽管国内已经开始关注沥青混凝土铺装层的理论分析和受力计算等问题，但是从目前的研究情况来看，还有如何假设及模拟层间接触状况这个方面的问题急需进一步的研究。在模拟层间接触状况的时候，要特别注意考虑防水层的影响，其是建立合理有限元模型的关键所在，也是研究铺装层结构设计理论的一个重点。

由于沥青混凝土铺装层受力的复杂性，需要我们采取在进行理论研究计算与实验分析相结合的方法，并将计算结果与实验结果进行对比分析，寻找到一个与结构实际受力相吻合的模型。三、结束语

由以上分析可以看出，沥青混凝土铺装的受力比较复杂，而对于目前各种设计理论还不是很成熟的情况下，我们技术人员要克服理论的缺失，不断在实践中总结经验，在施工中要注意对比类似项目的施工经验，尽我们最大努力减轻沥青混凝土铺装的早期病害造成的影响。

【参考文献】[1]《沥青混凝土路面施工》于国锋等，人民交通出版社

[2] 《沥青路面施工质量过程控制技术》郭大进等，人民交通出版社

[3] 《沥青混凝土路面》人民交通出版社