高速公路桥面铺装设计
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摘要：对沥青混凝土铺装层与水泥混凝土桥面铺装，要从材料性能。防排水等方面精心设计，精细施工，使沥青面层具有与混凝土桥面板粘结牢固，防水渗入、抗滑耐磨，低温抗开裂，高温抗车辙、抗剥离的良好性能。
关键词：高速公路 桥面铺装 设计
1 桥面铺装设计现状
现行设计规范规定，当水泥混凝土桥采用沥青混合料的桥面铺装时，高速公路的沥青桥面铺装层厚度应为6~8cm，特殊情况时可增至10cm，应采用双层式结构。目前，我省高速公路设计中实际采用的桥面铺装结构形式有以下几种：
1.1 双层式沥青砼铺装。沥青层总厚度9~10cm，可采用4+5cm或4+6cm沥青混凝土，近年多采用4+6cm的改性沥青混凝土，目前我省高速公路的桥梁主要采取这种铺装形式。
1.2 单层式沥青砼铺装。沥青厚度为4~6cm。如京石高速公路采用4~5cm的沥青铺装层，使用效果好。
1.3 采用水泥混凝土桥面铺装。由于加铺沥青层的桥面铺装使沥青层经常的发生早期破坏，故有的桥梁直接采用水泥砼桥面铺装，一般厚度采用15cm，有的则采用两层式铺装7+8cm。
1.4 水泥混凝土桥面铺装加铺微表处。近年来，由于沥青微表处技术的发展，有的水泥混凝土桥面铺装便采用加铺1~1.6cm沥青微表处，以克服水泥砼桥面铺装的不足。
2 常见病害
2.1 裂缝类。因温度的变化并伴随桥面板或桥梁结构的刚度不够产生较大的挠度，造成柔性桥面铺装层的开裂所产生的裂缝，降雨后在车辆荷载及渗入的水的作用下，使铺装面表层出现唧浆，混合料剥落形成坑槽，破坏了桥面结构的完整性。
2.2 变形类。由于沥青类材料的稳定性不足，铺装层内部产生较大的剪应力，使桥面形状发生了变化，引起不确定破坏面的剪切变形，或者由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差，抗水平剪切能力较弱，在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏、产生推移，拥包等病害。
2.3 耗损类。由于轮胎与桥面的作用，使桥面表层材料，部分或全部丧失，出现了开裂、碎裂、脱落等现象。
3 设计原因造成的病害分析
3.1 桥梁承载力低。设计计算中侧重于主梁纵向的计算分析，对桥梁横向刚度重视不够，横向构造措施不利使桥面铺装分担了过多的次内力。公司对某省80年代所建的整体式钢筋混凝土板桥进行了调查，所调查的桥梁结构大多位于公路二、三级道路上，由调查可知，80年代修建的整体钢筋混凝土板桥，其分布钢筋的面积与主筋的面积之比小于15%。通过有限横向筋的数量，通过交通量调查发现，荷载20T以下的车辆数占33.9%，超载车辆占66.1%，这样，桥面承载能力严重不足，导致桥面铺装严重破坏。从调查得到的设计图上的发现，单宽分布筋的面积为主筋面积的64%，虽然横向分布筋的含筋率有所提高，但是仍然不能满足大量的急剧增加的超载车辆的需求。
3.2 桥梁刚度不够。为了减轻恒载，试图用增加钢筋用量或采用高强度钢筋来减薄桥面板厚度的办法是不可行的。因为桥面铺装损坏的原因主要是因为桥梁静找度偏值大，当汽车荷载通过时，上部结构下找较大，桥面铺装混凝土受力情况与复合材料组合梁类似，在不同材料的结合面上有较大的剪切力，这对于桥面铺装与主结构的层间粘合会产生不利影响，在超载车辆长期反复的作用下，桥面铺装就会出现局部开裂、坑槽、唧浆现象。
3.3 桥梁结构型式。桥梁结构对桥面影响很大，桥梁结构的受力模式影响应力的分布，在进行桥梁结构设计时，桥面铺装层只作为桥梁工程的附属结构，通常不考虑桥面铺装层承载能力的影响，即假设铺装层不参与承受荷载，虽然这种设计方法增大了梁体和桥面板设计的安全度，但对于外悬桥面板、连续梁、拱桥及悬臂梁桥等结构的负弯矩处，以及桥面分缝处各板块角部等位置，由于荷载的作用使桥面铺装层受到了弯曲拉力的作用，桥面板铺装层在拉力的作用下容易产生裂缝。为此，在水泥混凝土桥面铺装层内应增设抵抗弯矩的拉力钢筋，以防桥面在此开裂破坏。
3.4 铺装层的厚度。桥梁的结构理论中对桥面铺装层的计算分析论述几乎为零，现行规范中只给定了厚度的推荐值，而工程界却一直在各等级的公路设计中运用了几十年，近几年来，随着交通量及重型车辆的日益增加，过薄的桥面铺装层已不适应发展的需要，尤其是伸缩缝及桥头附近的桥面铺装层受到荷载的冲击较大。
混凝土施工缝处是个薄弱环节。这些地方更需要保证混凝土铺装层的厚度，必要时还需要配置加强钢筋。桥面铺装层直接随车轮荷载的冲击，其部分或全部参与了主梁结构的变形，因此桥面铺装是一个受力复杂的动力体系，各种形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布。
3.5 防水层。在桥梁设计规范中规定，钢筋混凝土桥面板与铺装层之间是否要设置防水层，应视当地的气温、雨量、桥梁结构和桥面铺装的形式等具体情况而定，防水性水泥混凝土和沥青混凝土铺装层下可不设防水层，但在主梁受负弯矩作用处设置防水层。
4 桥面铺装结构的选形探讨
4.1 目前桥面铺装选形的思路是；为克服沥青桥面铺装层的早期破坏问题，而改用水泥砼桥面铺装，对于水泥砼桥面铺装的不足，转而采用沥青微表处技术，但沥青微表处几乎没有减振效果，同时具有较大的噪声，预期的使用寿命仅为3-5年，远非理想的铺装材料。
4.2 建议尝试采用水泥混凝土桥面铺装加铺单层5～6cm的沥青混凝土。水泥混凝土桥面铺装厚度建议采用10～12cm，最薄处不能小于8cm，横向钢筋采用直径16或12，间距为15～20cm，这样可提高混凝土的施工质量，避免由于施工层较薄造成振捣时的离析现象。
同时由于混凝土的变异系数较大，施工层越薄则混凝土质量越不均匀，而水泥混凝土铺装层加厚，可使车辆荷载分布面积加大，分布轮压的作用，也可加强铰缝处传递剪力的能力。考虑到铺装层混凝土与梁板的共同作用效果，也应加强梁板的抗扭能力，加大桥梁上部结构的横向抗扭刚度，增强横向分布的能力，使各梁板受力更加均匀。
4.3 对沥青混凝土铺装层与水泥混凝土桥面铺装，要从材料性能、防排水等方面精心设计、精细施工，使沥青面层具有与混凝土板面粘结牢固，防水渗入，抗滑耐磨，低温抗开裂，高温抗车辙，抗剥离的良好性能。
参考文献；
[1]田永合.桥面沥青混凝土铺装层早期破坏原因探讨[J].河北交通科技，2009.
[2]张兰军.等钢桥面铺装防水粘结层方案设计与实验研究[J].交通科技2008，1.
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