大跨径连续刚构桥桥面铺装层技术研究现状综述

2020-01-13刘加兴

黑龙江交通科技 2020年11期

刘加兴

(贵州大通路桥工程建设有限公司，贵州贵阳 550001)

0 引言

最近几年，我国工程项目建设越来越多，特别是桥梁工程建设发展速度十分迅猛。在这样的时代背景下，量大面广的桥梁工程建设需求与当前施工技术和管理落后之间的矛盾越来越突出，导致安全事故频频发生，严重威胁着广大群众的生命财产安全。基于此，文章从多个角度与层面就大跨径连续刚构桥桥面铺装层技术进行深入分析。

1 大跨径连续刚构桥桥面铺装层病害原因分析

1.1 结构固有特点导致铺装层病害问题

大跨径连续刚构桥是桥梁建筑建设经常采用的结构形式，其结构的受力变形情况受到多方面因素的影响，其中桥面铺装的受力受到墩顶负弯矩区和梁体跨中下挠变形的影响，可以说墩顶负弯矩区和梁体跨中下挠变形直接决定着桥面铺装的受力情况。

桥墩和梁体结构密度大，在外部荷载层面没有足够的应力阻力支持，加上梁体和桥墩本身的重力，加上车载量不断增加的时代背景下，很容易出现各项变形问题。尤其是大跨径连续刚构桥桥面铺装层施工过程中，如果施工人员没有对桥墩进行加固处理，加上梁体和桥墩密度大的特性，其结构很容易受到外部环境荷载作用的影响，导致大跨径连续刚构桥桥面铺装层出现大面积崩裂现象。同时，在车辆荷载和恒载等多种外力作用下，铺装层和桥梁面板受到协同作用力，这时混凝土的收缩变形和钢筋预应力损失的加大，负弯矩会使铺装层层间产生向上的拉应力，致使桥梁腹板倾斜，给铺装层带来一定影响。

1.2 设计存在的问题

随着道路桥梁工程建设的快速发展，从事道路桥梁设计人员越来越多，但是总体来说我国道路桥梁设计人员水平不足，缺乏优秀的设计人员。有的设计人员并不具备相关的专业知识和技能，不能综合分析影响道路桥梁设计的各方面因素，从而使得道路桥梁设计方案不合理和缺乏可操作性。道路桥梁工程设计是一项十分复杂的工程，设计人员在实际工程中由于缺乏对道路桥梁投入使用后的地理、环境以及车行流量等多项因素的考虑和分析，而仅仅是从道路桥梁结构的强度方面来考虑，依照规范推荐结构和厚度进行设计，使得设计方案与实际情况存在一定的差异，在铺装层投入使用初期，导致横向贯穿性裂缝等问题。同时，铺装层对混凝土材料和防水层材料的要求极为严格，设计人员并没有对相关材料做出试验分析，不能从宏观角度分析影响道路桥梁设计的影响，严重影响着道路桥梁主体结构的安全性以及后期投入使用的寿命。

1.3 施工等方面存在的问题

当前，大部分施工企业依旧没有将施工安全管理摆在首要位置，并没有认识到桥面铺装层施工质量控制的重要性，无论是施工单位的决策层还是管理层对于施工风险控制存在错误的认识，且施工技术方法和管理模式不能与时代发展接轨。收缩力的有效性也是是影响道路桥梁工程质量的重要因素，传统施工人员采用增强剂来增加张拉时间，这种方式会使道路桥梁出现不同程度的裂缝。加上施工人员在施工过程中，对沥青混凝土的质量控制不严格，使得混凝土搅拌温度偏高或者偏低，不规范操作导致铺装层整体性能降低，而且施工管理人员在监管过程中管理不到位，造成施工人员并不能严格依照施工要求进行作业，进而对施工安全造成较大风险。

2 大跨径连续刚构桥桥面铺装有限元计算的方法和研究分析

一般在我国连续钢构桥梁跨径在100～300 m之间，其基本特点就是梁体连续性和桥墩的柔性。桥梁的连续性和桥墩的固定结构形式，使得我国钢结构桥梁被广泛使用。但是在桥梁结构设计的时候，将铺装层作为二期梁体，在运输量不断增加的时代背景下，导致桥梁整体结构和铺装层受到巨大破坏。因此，大跨径连续刚构桥桥面铺装受到社会各界关注，相关学者也加强了对大跨径连续刚构桥桥面铺装的研究。目前很多学者已经将研究重心偏向于钢桥的铺装层，对于大跨径连续刚构桥桥面铺装的理论研究和实践研究不断成熟。由于铺装才能够受到车辆载荷的作用力，应力集中现象比较明显，一般铺装层病害问题都是发生在车辆接触面附件，使得铺装层结构内部受力加大，因此必须对铺装层和梁体建立空间实体模型。一般来说，桥面铺装设计为6 cmC40混凝土调平层+6 cm沥青混凝土面层，混凝土材料选择三维八节点实体单元模型，预应力钢筋采用衍架单元模拟，建立全桥模型，然后针对中跨L/2附近30 cm的两端建设局部模型，采用ABAQUS软件进行计算，采用空间杆系结构分析结构，并且就边界条件采用预应力降温法施加。通过分析和对比混凝土厚度对铺装层内部应力影响因素，可以知道车辆超载会导致铺装层内部应力上升，而调平层的厚度也会影响铺装层应力分布情况，这就说明在大跨径连续刚构桥桥面铺装施工过程中，混凝土调平层厚度控制在8 cm之内，调平层厚度必须符合大跨径连续刚构桥桥面铺装施工要求，不宜过薄或者过厚。

3 大跨径连续刚构桥桥面铺装层施工完善措施分析

3.1 对施工人员和施工材料进行控制

在经济高速发展的时代背景下，我国交通建设项目越来越多，人员和原材料管理为施工建设的关键环节，一方面是人员的控制。在工程项目建设过程中，要想保证大跨径连续刚构桥桥面铺装层施工符合交通工程和公路运输要求，就必须做好施工人员管理和控制，加强对人员的招聘和培训工作，从人员专业和素养两方面入手提升施工人员的各方面能力。此外，管理人员还有监督和督促的作用，比如在施工过程中，如果施工人员出现失误或者其他问题，甲方如果发现其错误，必须及时纠正，以防止质量出现不合格的问题。同时，管理人员不能直接采购原材料，一般都是由其他人员进行采购，所以加强对采购人员的管理，严格依照国家相关制度和要求，对采购人员和提供材料厂家的资质进行审核。

3.2 合理选择连续刚构桥桥面铺装层设计方案

连续刚构桥桥面铺装层设计是保证工程质量的前提，也是其使用寿命的重要保证，在道桥未进行施工过程中，要提前勘察现场基本情况来进行评估和分析施工过程中带来的问题，也就是说在在设计阶段，人力、物力、材料、基本作业和后期验收、工程施工要求等各个方面都需要做出应对方案的部署，来保障路桥施工能够有计划有目的的顺利进行，来保证安全与质量相结合的统一。还需要根据工程项目特点制定完善的管理制度，根据设计方案，深入分析施工环节可能出现的各种问题，然后制定相应防范措施和管理细则，为相关人员执行提出依据。