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桥面铺装层病害成因分析及防治措施

闻宝联
（天津市市政工程研究院，天津，300072）

摘要：为了解决桥面铺装层在长期运营过程中出现的病害，本文针对桥面铺装层常出现的病害进行
了详细的分析总结，并提出了相应的防治措施，对今后桥面铺装层的设计和养护有一定的借鉴意义。
关键词：桥面铺装层；病害；成因分析；防治措施
1前言
桥面铺装在桥梁的运营中有着重要的作用，一方面可将车轮集中荷载进行扩散分布，降
低作用在桥面板的应力；另一方面可以保护钢筋混凝土桥面板避免车轮的直接磨耗作用。桥
面铺装的质量和结构性能对交通安全、行车舒适性以及桥梁功能的发挥至关重要。随着交通
量和重型车辆的增加等多方面因素的影响，桥面铺装早期病害在全国范围内比较普遍。维修
工作不仅需要再次投入大量资金，还会严重妨碍正常交通，甚至诱发交通事故。
以唐津高速公路为例，自1998年开通以来，全线50％以上桥梁的桥面铺装出现不同程
度的破坏，桥面的维修影响到车辆的正常通行，诱发交通事故。其它主要干道桥梁的维修过
程中也都曾直接或间接的诱发交通事故，带来人民生命财产的损失。
如何能防治桥面铺装层出现病害，国内外专家学者对此做了大量的工作，同济大学、东
北林业大学和其他一些单位都曾对病害成因做过大量的研究，并取得了相应的成果[1-5]。还
有一些专家对桥面铺装的设计理论和施工技术进行优化和控制，以求减少桥面铺装层出现病
害的机会，也取得了一定的研究成果[6-7]。
2病害成因分析
2.1沥青层开裂
⑴横向开裂
桥面横向开裂主要是在连续缝处开裂，连续缝开裂引起雨水下渗，引起主梁和盖梁的混
凝土腐蚀。桥面裂缝在汽车冲击下，进一步发展，导致混凝土压碎。
病害原因：简支梁桥结构的桥面铺装一般采取桥面连续形式以增加行车的舒适度。由于
连续缝处荷载产生的负弯矩使此处的桥面铺装受拉、桥面混凝土干缩、季节温差等引起的纵
向变形等多种因素作用下，混凝土出现拉应力，当应力超过混凝土抗拉强度时，桥面混凝土
出现横向裂缝，同时反射到表面的沥青铺装。
⑵纵向开裂
桥面纵向开裂主要出现在板梁结构和装配式干接头的T梁桥中，产生纵向裂缝的原因
是：设计中理想状态是铰缝完全可以传递横向剪力，相邻梁间不出现相对竖向位移。当铰缝
本身质量欠佳横向传递能力不足，使部分荷载只能通过桥面铺装来传递，若铺装层强度不足
以承担，便导致沿铰缝的混凝土剪坏，反映为桥面沥青层纵向开裂。随着病害的进一步发展，
桥面将出现纵向沟槽。
2.2桥面沥青层推移
某高速公路桥梁，桥面铺装维修通车后不到2个月再次出现沥青层严重推移，大面积水
泥混凝土裸露、开裂破碎，如图1所示。现场发现水泥混凝土铺装表面极为光滑，沥青层与
混凝土铺装间的防水层失效。沥青层推移不仅严重影响行车的舒适性，还增大了汽车对桥梁
的冲击，加速了桥面水泥铺装和主体结构的破坏。

图1沥青层推移情况图
出现上述病害有如下原因：
⑴材料性能差异：沥青混凝土和水泥混凝土材料力学性质的巨大差异，特别是弹性模
量相差很大（沥青混凝土的弹性模量1500MPa，水泥混凝土弹性模量为3×104MPa），沥青
混凝土为柔性结构，而水泥混凝土为刚性，在行车荷载的作用下两者间必然形成较大的界面
应力。此外，沥青层的吸热性和上下两层热变形的不一致，使得两者间也存在因温度引起的
剪力。
⑵两者间的粘结措施处理不佳。一般防水层的设置降低了水泥混凝土和沥青混凝土间
的粘结性能，水泥混凝土表面的粗糙度不足也降低两者之间的粘结性。图4-7是某桥沥青层
严重推移后铲除沥青层后水泥混凝土铺装的情景，水泥混凝土铺装表面极为平顺光滑，影响
了沥青层与混凝土层间的接合，高速行驶车辆产生巨大的层间剪力，导致该桥沥青混凝土铺
装出现了剪切破坏和推移现象。
⑶沥青混合料配比不合理抗剪强度低也是导致推移、引起不确定破坏面的剪切变形的
重要原因。
⑷超载：以上是内因，如果加上外部的超载因素，桥面铺装的破坏将加速，特别是纵
坡较大的桥梁，在上坡段，由于车辆自重产生的下滑分力加大了桥面铺装的剪切力，也成为
桥面铺装破坏的重要因素。
⑸设计理论欠缺
在以往高等级的桥面铺装设计中，沥青层的厚度大都为6cm，研究表明，在其它条件相
同的情况下，沥青与水泥混凝土层间剪应力与沥青层的厚度呈反相关关系，即沥青层越厚，
层间剪应力越小。
长安大学张占军等人以弹性层状体系为理论基础，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[8]。通过对沥青类桥面铺装层的破坏现象的分
析，即以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。
用有限元的方法对设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间