淺談日本橋梁橋面連續(xù)的設(shè)計及施工

于仁全

大連市市政設(shè)計研究院有限責(zé)任公司第一分院道橋四所，遼寧 大連 116000

0 引言

橋梁的伸縮裝置會使行車舒適性顯著降低，并且伸縮裝置本身以及它附近的構(gòu)造容易發(fā)生破壞。此外，伴隨伸縮裝置維修作業(yè)產(chǎn)生的噪音、振動會給橋梁管理帶來很大麻煩。解決此問題的方法就是把伸縮裝置撤去、設(shè)置讓路面連續(xù)化的無縫裝置，即橋面無縫化。

橋面無縫化技術(shù)主要分4大類：主梁連續(xù)、橋面板連續(xù)、橫梁連續(xù)、橋面連續(xù)。

1 橋面連續(xù)簡介

在實(shí)際工程中橋面連續(xù)的經(jīng)濟(jì)性和施工性更為可行，因此應(yīng)用最為廣泛，以下對橋面連續(xù)進(jìn)行介紹。

由于橋面連續(xù)處產(chǎn)生的變形主要由鋪裝材料吸收，而鋪裝材料并沒有吸收較大變形的性能，所以本法適用于梁長較短以及梁高較低的已建橋梁。特別是梁長較短的預(yù)應(yīng)力及鋼筋混凝土橋，伸縮量小，梁端部產(chǎn)生的變形小，因此適合設(shè)置橋面連續(xù)。

伸縮處的變形類型有4種：1）主梁溫度變化引起的伸縮變形；2）由于活荷載產(chǎn)生的應(yīng)變在主梁端部產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)變形；3）直接作用于伸縮處的車輪荷載產(chǎn)生的變形；4）主梁干燥收縮及徐變產(chǎn)生的變形。

橋面連續(xù)吸收變形的機(jī)能主要有：1）伸縮吸收型；2）伸縮分散型；3）伸縮誘導(dǎo)型。橋面連續(xù)吸收變形的機(jī)能及概念圖如下表：

表1 橋面連續(xù)吸收變形的機(jī)能

2 橋面連續(xù)設(shè)計施工

橋面連續(xù)的設(shè)計施工主要可分為調(diào)查、設(shè)計、施工和檢查維修4個環(huán)節(jié)：

1）調(diào)查

橋面連續(xù)的設(shè)計及施工需要明確的構(gòu)造條件，僅僅通過設(shè)計資料和檢修報告難以把握橋梁的現(xiàn)狀，因此必須進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查。

（1）設(shè)計需要調(diào)查的內(nèi)容：①主梁構(gòu)造；②斜橋的斜角；③曲線橋的線形要素；④設(shè)計伸縮量；⑤路面的縱坡橫坡；⑥支座形式及拘束條件；

（2）施工需要調(diào)查的內(nèi)容：①已建橋梁伸縮縫構(gòu)造形式；②橋梁端部的預(yù)應(yīng)力鋼線及補(bǔ)強(qiáng)鋼筋的配置情況；③伸縮縫處的排水情況；④施工范圍及數(shù)量；⑤施工時間制約；

（3）交通條件需要調(diào)查的內(nèi)容：道路等級、交通量、大型車交通量、壓車情況等。

2）設(shè)計

根據(jù)橋梁構(gòu)造條件、交通條件及施工條件選定橋面連續(xù)的形式，然后決定構(gòu)造尺寸。

（1）橋面連續(xù)形式選擇：①大型車輛增加，以及發(fā)生壓車情況，會使橋面連續(xù)部位有很大損傷，特別是伸縮吸收型會產(chǎn)生很大變形，這是因為使用了柔軟的特殊材料后，橋面連續(xù)部位會和前后鋪裝部位產(chǎn)生車轍，經(jīng)過這里的汽車的沖擊會使橋面連續(xù)產(chǎn)生更大的變形；②伸縮量較大的時候，伸縮吸收型的損害程度會比伸縮分散型小。這是因為伸縮吸收型的鋪裝全體使用軟質(zhì)材料，而伸縮分散型鋪裝體表層使用較硬材料；③從施工性觀點(diǎn)來看，伸縮吸收型在伸縮處使用特殊的材料，主要是人力施工。伸縮分散型表層材料和前后鋪裝材料相同，和通常的鋪裝一樣采用機(jī)械施工；

（2）設(shè)計伸縮量的計算：設(shè)計伸縮量的計算主要考慮溫度變化引起的伸縮量和活荷載應(yīng)變使主梁端部發(fā)生回轉(zhuǎn)引起的水平變位量。因為是面向已建橋梁，所以計算伸縮量時干燥收縮和徐變的影響可以不考慮；

表2 溫度變化引起的伸縮量（單位：mm）

表3 活荷載引起的梁端變位量（單位：mm）

翹曲豎向位移：+表示向上方向位移。

（3）伸縮縫的處理：在橋面連續(xù)設(shè)置處需要對伸縮縫進(jìn)行加強(qiáng)。在伸縮縫上端加墊蓋板，再用防水材填充伸縮縫。

3）施工

橋面連續(xù)的耐久性和機(jī)能與施工質(zhì)量密切相關(guān)，因此施工的時期、方法必須要充分檢討：

（1）一般要求：橋面連續(xù)和在工廠制作的伸縮裝置不同，它在現(xiàn)場制作施工，因此必須對施工現(xiàn)場進(jìn)行勘察，制定出適宜的施工方案并加強(qiáng)現(xiàn)場管理來保證橋面連續(xù)的質(zhì)量。新舊鋪裝交接處經(jīng)過車輪反復(fù)碾壓，容易產(chǎn)生塌陷，在經(jīng)過車輪反復(fù)碾壓沖擊會產(chǎn)生裂縫繼而破壞。因此在橋面連續(xù)范圍內(nèi)鋪裝要同時鋪設(shè)，表層盡量不留接縫；

（2）施工計劃：橋面連續(xù)的施工通常都限定在一定的時間范圍內(nèi)完成，因此必須進(jìn)行對伸縮縫、梁端的現(xiàn)狀調(diào)查，并通過施工時間縮略圖對施工順序進(jìn)行檢討，各工種充分配合，加強(qiáng)施工管理；

（3）施工順序：①施工計劃；②準(zhǔn)備工作；③已建橋梁的伸縮裝置及鋪裝的撤去；④橋面板端部加強(qiáng)及伸縮縫調(diào)整；⑤伸縮縫處防水材料充填；⑥伸縮縫處防水墊材的設(shè)置；⑦抗剪層的設(shè)置；⑧鋪裝的設(shè)置；

（4）已建橋梁的鋪裝及伸縮裝置的撤去：橋面板的不平整以及兩側(cè)產(chǎn)生的高差會大幅影響橋面連續(xù)的質(zhì)量，因此清除完鋪裝必須留意橋面板。如果是用機(jī)械清除鋪裝的話，必須檢查鋪裝是否清理干凈；

（5）橋面板端部補(bǔ)修及伸縮縫調(diào)整：在撤去伸縮裝置和鋪裝時盡量避免損傷主體構(gòu)造，當(dāng)橋面板不平整及兩側(cè)有高差的時候需要進(jìn)行修補(bǔ)使其平整，沒高差。已建橋梁的干燥收縮和徐變都已完成，伸縮縫或許會比必要伸縮量大，這時候在對端部進(jìn)行修補(bǔ)加強(qiáng)的同時對伸縮縫進(jìn)行調(diào)整。必須注意的是，施工時的伸縮縫寬度必須是標(biāo)準(zhǔn)溫度下的基準(zhǔn)縫寬；

（6）伸縮縫防水材的設(shè)置：路面的水如果滲透至伸縮縫中，會影響主梁和橋面板的耐久性，因此必須設(shè)置防水材料，而且不能只在橋面板上面設(shè)置防水層；

（7）防水墊材設(shè)置：設(shè)置防水墊材時需要用粘合劑粘合在伸縮縫處，并使其在主梁最大程度收縮的時候也不產(chǎn)生拉應(yīng)力，因此必須對其預(yù)加壓縮力，使其和防水材不脫落；

（8）抗剪層及防水層：抗剪層和防水層在施工時必須保證橋面板表面清潔干燥，使其和橋面板結(jié)合緊密。抗剪層和防水層在橫橋向的搭接寬度標(biāo)準(zhǔn)是10cm，在路肩側(cè)要沿路肩向上彎折來保證防水嚴(yán)密性；

（9）瀝青混合物的攪拌：施工現(xiàn)場臨時設(shè)置的瀝青混合物攪拌站很難保證混合物的均勻性，因此通常要使用攪拌機(jī)。但是，施工中一次用到瀝青混合物的量不會太多，用攪拌機(jī)明顯不夠經(jīng)濟(jì)合理，也可以人工攪拌，但是要確保混合均勻性；

（10）瀝青混合物的鋪設(shè)：瀝青混合物的鋪設(shè)需要保證足夠的溫度，并且要充分壓實(shí)。因此不適宜在氣溫低于5℃以及雨天和強(qiáng)風(fēng)天氣時施工。新舊鋪裝在結(jié)合面處容易剝離，在鋪裝鋪設(shè)之前應(yīng)該先在結(jié)合面上充分涂抹粘合劑使其完全接合。

4）檢查維修

（1）檢查：橋面連續(xù)在使用過程中容易損壞，因此需要定期檢查，如果需要維修的要盡快維修，防止橋面連續(xù)的進(jìn)一步損壞；

（2）維修：對應(yīng)檢查結(jié)果，采取如下表的處理方法。

表4 橋面連續(xù)損傷維修

以上方法是日本道路公團(tuán)、首都高速道路公團(tuán)、阪神高速道路公團(tuán)等，為了使短支間橋梁維護(hù)管理簡單化，減少行車噪音及振動而開發(fā)并實(shí)施的一種設(shè)計施工技術(shù)。日本是地震多發(fā)國家，橋梁設(shè)計技術(shù)在世界上比較先進(jìn)，值得國內(nèi)橋梁設(shè)計工作者借鑒。

[1]社團(tuán)法人.道路橋示方書·同解説(H14).日本道路協(xié)會，2002.

[2]社團(tuán)法人.Design Data Book.日本橋梁建設(shè)協(xié)會，2006.

[3]社團(tuán)法人.設(shè)計基準(zhǔn)(第二部).阪神高速道路公団，2000.

[4]社團(tuán)法人.橋梁保全編.日本道路公団，1997.

[5]C.L.Loveall.Joint less Bridge Decks.Civil Engineering，1985.

[6]道路保全技術(shù)センター. 既設(shè)橋梁のノージョイント工法の設(shè)計施工手引き，1995，1.

[7]東京都建設(shè)局道路管理部. 既設(shè)橋梁落橋防止システム強(qiáng)化要領(lǐng)（案），1998，3.