公路路桥设计及早期损坏原因探究

2015-10-31林建兴

建材与装饰 2015年20期

关键词：搭板路桥现象

林建兴

（福州晟祥工程设计咨询有限公司福建福州　350000）

公路路桥设计及早期损坏原因探究

林建兴

（福州晟祥工程设计咨询有限公司福建福州350000）

进入21世纪以来，在我国当前经济体系飞速发展的情况下，公路建设方面已经得到了长足的进步，但就各个方面的施工实例分析来看，在路桥设计以及施工方面依然还存在着一定的缺陷，这方面的问题导致公路路桥的质量可能存在安全隐患。本文主要针对公路路桥设计以及桥梁结构损坏的具体原因进行了全面详细的分析，以期为我国公路路桥设计的发展作出贡献。

路桥设计；早期损坏；原因探究

引言

经济的发展不可能离开交通设施条件，为了能够保证我国经济的持续性发展，我国在近几年修筑了数量庞大的公路桥梁，在原有的技术基础上，不断进行创新、进行改革，现如今的公路桥梁质量已经有了大幅度的提高。但是随着交通量的严重膨胀，汽车载重的不断增加，公路路桥在早期阶段还是出现了损坏、破裂等问题。早期损害严重影响了公路路桥的使用性能，如果对已经出现损坏的路桥进行大规模的维护，会在一定程度上耗费国家的精力与资金。为此，国内的公路设计人员必须要加强对公路路桥的设计与研究，针对早期损坏问题进行系统的调查与分析，避免再一次出现早期损坏的现象。

1　公路路桥在设计方面存在的问题

1.1桥头引道的软土地基在设计上不合理

桥头跳车现象在我国的公路运行中普遍存在，主要原因在于：设计阶段钻探布孔量不足，钻探深度过浅，未能及时、准确地探明软基存在的范围以及深度等，进而导致软土地基的处治不足。除此之外，软基处治的计算方法以及相关的计算参数不符合现场的实际情况，使得软基处治未能达到应有的效果，无法满足相应的技术要求。此外修建在软土地基上的桥台，因地基土质软弱，连接桥梁的路堤填土过高使得桥台产生过大的沉陷、位移、倾斜严重的发生下卧软土层的剪切滑移，使桥台连同路堤一起滑动倒塌。桥墩基础若设置在同样软弱地基上池会因为地基不均匀沉降或大幅整体沉降而产生变形，填土强度也随之降低，这一点也是造成路桥路堤出现沉降现象的主要原因。

1.2设计搭板存在不合理的现象

路桥过渡段如果出现不均匀的沉降现象，常用的处治方案就是设置搭板，但种种现象表明即使设置搭板也无法完全控制不均匀沉降现象的产生，这类现象的根本原因在于设计单位在搭板设计上存在疏忽，搭板设计不甚合理，在大河面或者大沟壑的地方，如果采用了小跨径搭板，一定会使桥头路堤过长或者过高。一般来讲，搭板设计的主要原则在于：搭板长度必须跨越桥台的台背，跨越无法彻底压实的土体部分，或者搭板压迫跨越在台背部位的土方缺口长度，并且要根据搭板的实际受力程度，利用简支梁计算其真实长度。

1.3桥面铺装层的厚度在设计上存在问题

很多施工方在分析桥梁的结构设计时，计算与分析桥面铺装层的实际论述较少，即使在现行的规范中，也只设定了厚度推荐值，因此路桥设计方在实际的施工中，常常会根据推荐值以及自身经验，对厚度值进行确定。近几年来，我国的交通量不断增大，重型车辆的运行数量不断增加，之前的铺装厚度值在现在的应用中过于单薄，特别是伸缩缝或者桥面的铺装层，会受到不同程度的荷载冲击，进而产生裂缝等现象。

1.4路面排水在设计上不合理

路面排水设计出现不合理的现象，主要的原因在于排水设计过于简单，不符合公路使用的实际状态。此类现象较为普遍，通常的设计方案是在标准的断面图上标记路面或者路肩的实际横坡度，并设计两条边沟，这样就忽视了结构内部的排水设计，在雨季时雨水一定会通过接缝、裂缝等渗入到路面内部，进而对路基基层产生冲刷破坏作用，严重时会引发唧泥、错台或者板底脱空等问题的出现。

2　公路路桥的早期损坏类型

常见损坏类型有以下三种：

2.1水损坏

在早期损坏中最常见到的一种损坏就是水损坏。主要的现象在于松散、辙槽、坑洞等；产生水损坏的现象常常发生在以下三个方面：①修建砂砾河床上的墩台时，没有考虑到当地的气候环境以及自然环境在建造的过程之中基础埋置太浅那么在洪水发生时基础底下的砂砾被冲空，就会使桥梁基础被架空甚至损坏、倒塌。②季节性洪水的冲击使台身产生磨耗特别是轻型空腹桥墩因冲刷严重磨耗会加剧那么对于公路桥梁的结构性稳定是一个很大的冲击与影响。③地震时的特殊水平力作用加上座机能降低或基础地壳作用产生振动和位移从而使墩台身发生竖直方向的龟裂、断裂这也是最直接也是冲击力最为强大的一个外力破坏。

2.2裂缝

在公路路桥的运行中，裂缝也是早期损坏的主要类型之一，从裂缝中进入的水能够使路基不断软化，进而导致路面的整体承载能力下降。

2.3泛油

泛油现象主要指的是沥青从内部和下部逐渐向上移动，导致公路表面出现过多的沥青。主要的原因是在公路路桥设计中，路面会采用数量较多的沥青，随着交通荷载作用力的加大，气温的逐渐升高，沥青会加快向上移动的速度，进而出现泛油现象。

3　公路路桥的早期损坏出现的原因

早期损坏出现的主要原因在于以下几个方面：

3.1规划设计阶段过分依靠现代工程技术

在设计阶段，路线在穿越地质复杂的地带时，施工人员未能对可能出现的危害进行系统的分析，想仅凭施工技术对其进行改造。例如：在地震多发带以及软弱地基带、海滨等区域，这些都是施工不利地带，施工方未能及时采取避让设计，仅依靠先进的施工技术进行施工，原有的地质情况确实得到了改善，但是这些地区的实际施工条件仍然达不到相应的标准，消耗了大量的人力与物力。公路路桥在使用一段时间后，相应的弊端就会出现，早期损坏现象就会如期而至。

3.2公路路桥的施工质量存在问题

众多工程实践证明，公路路桥如果出现早期损坏现象，一定与公路施工质量有关。各个施工单位为了能够及时完成施工，常常没日没夜的工作，很多施工单位的施工时间紧、施工任务重，在实际的利益驱动下，很多施工单位在处理时，会出现工艺不合理、材料质量不合格的问题，最终导致公路使用寿命的急剧下降。

3.3车辆超载严重

超载的车辆对公路路桥会产生非常大的破坏性，这也是造成早期损害出现的主要原因之一。大型超载货车的运行一般而言在公路的运行之中除了小于7座的小型车辆和客车以外就是货车了，但是由于其较高的过路费，就使得一些运营商和货车司机为了能够得到更高的经济利益，就会增加货物的运输量从而就超载行驶在公路桥梁之上，然而这些重量对于公路桥梁的结构而言是一个很大的冲击。目前我国车辆超载的现象非常严重，这些车辆产生的破坏力会随轴重增加而成倍数增长，进而造成早期损坏现象的出现。对于公路桥梁的毁坏也是一个很大的影响因素。

3.4人为因素

最重要的一点影响因素就属人为的因素了，部分公路桥梁的建造过程之中，某些开发商为了个人的经济利益，而忽视社会以及国家的利益，使用不合格的沥青或者混凝土材料，使得公路桥梁的结构不稳，在使用不久后就会出现裂缝等问题。

4　预防早期损害的主要措施

4.1利用抛丸设备等对桥面板进行处理

现如今，抛丸设备的应用在很多先进的国家已经非常普遍，但是我国只有部分桥梁在施工时使用抛丸设备。目前我国常用施工方式是：人工凿毛、机械凿毛等，但是这些方法对环境会产生较为严重的污染，而且在原混凝土表面上进行施工会由于强烈震动进而产生附加性裂纹的风险。经过分析证实，在利用抛丸设备进行抛丸处理之后，会使混凝土的表面均匀，彻底去除浮浆、起砂的问题，让混凝土的骨料外露，增加其粗糙度，大大提高桥面铺装层本身的粘结力，保证桥梁整体的施工质量。

4.2加大混凝土的铺设厚度

在桥梁结构分析理论中，对沥青路面进行计算的论述几乎为零，在现行规范中也仅确定了厚度推荐值。随着交通量的不断增大，具体的设计施工与汽车量增多、车速增快不相适应。路面会直接承受车辆荷载给予的压力，荷载力直接会导致桥梁的主梁结构发生变形。由此可见，沥青路面是受力较为复杂的一种动力系统，主梁以及路面构造都会影响到应力分布，因此施工方要在混凝土的路面上增加一定的厚度。而混凝土桥梁种类也很多，常见有：钢筋混凝土板桥；预应力混凝土T梁桥；预应力混凝土箱梁桥（见图1）；钢筋混凝土简支T梁；钢筋混凝土连续箱梁桥；刚架拱桥；石砌拱桥；双曲拱桥（见图2）等。