“白改黑”工程中水泥桥面加铺可行性分析

“白改黑”工程中水泥桥面加铺可行性分析

谢志勇

广东和立土木工程有限公司  广东广州  511400

摘要：由于结构承载、护栏标高以及铺装层铣刨深度的制约,水泥桥面“白改黑”工程改造一直是公路养护的一项难题。目前大部分水泥桥面“白改黑”工程中，均采用超薄罩面进行改造。但是在一些养护项目中，由于桥梁只占项目的一部分，且体量较小，若再采用一种超薄磨耗层对桥面进行罩面，对项目的后续实施会带来不便。本文以广东某高速公路互通匝道桥加铺4cm厚橡胶复合改性沥青罩面养护为例，采用桥梁博士软件进行加铺结构验算，分析桥面罩面可行性。

关键词：“白改黑”工程；水泥桥面；结构验算

0 前言

广东某高速公路某互通由于位于珠三角繁华区域，连接两条重要干道，交通量较大，部分匝道水泥混凝土路面陆续出现面板破碎、贯穿型裂缝、板角断裂、错台脱空、路面沉降跳车等病害，严重影响了行车舒适性及路面美观性。现为改善匝道的路面使用状况，提升匝道行车舒适性及服务水平，延缓路面性能衰减速度，延长路面使用寿命，保障行车安全，对出入口匝道维修沥青罩面。为了延缓反射裂缝的出现时间以及从整体美观性出发，路基段拟采用10cm厚橡胶复合改性沥青ARHM-16进行罩面，匝道桥拟采用4cm ARHM-16进行罩面。

1 工程背景

匝道桥为4x21.96m预应力空心板梁，为简支桥面连续结构。原桥桥宽9.7m，由6片空心板梁组成，梁高0.9m。空心板梁采用C50砼，预应力钢绞线采用φs15.24高强度低松弛钢绞线，其标准强度Ryb=1860Mpa，采用后张法施工。

桥梁平面位于R=1000的圆曲线段上。桥梁全长88m，于2011年建成，桥梁按JTG D60-2004【1】、JTG D62-2004【2】等规范进行设计，设计荷载按公路-I级。

为了提升行车舒适性以及整体美观性，拟对桥面采用4cm ARHM-16进行罩面。

2 模型

模型采用单梁模型，在支点处采用杠杆法计算横向分布系数，在跨中处采用铰接板梁法计算横向分布系数，横向分布系数计取值如下表：

表1 横向分布系数取值

从横向分布系数计算结果可知，边板受力更为不利，因此本次选取边板进行验算。

结构计算利用桥梁博士软件V3.5进行，全桥分为25个单元，考虑施工阶段，分别采用04规范下验算加铺4cm沥青的工况，并且从持久状况承载能力极限状态、持久状况正常使用极限状态、持久状况应力三个方面进行验算，计算模型见图1。

图1 模型计算示意图

3 计算结果

（一）持久状况承载能力极限状态计算

根据规范JTG D62-2004【2】计算构件承载能力极限状态强度

承载能力极限状态下：跨中正弯矩弯矩最大值为3763KN*m，抗力值为4804KN*m，富余量21.7%，满足规范要求。

（二）持久状况正常使用极限状态计算

（1）正截面抗裂验算

根据04规范第6.3.1条规定，在使用荷载作用下， A类预应力混凝土构件的法向拉应力（扣除全部预应力损失）应符合下列规定：

A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下

但在荷载长期效应组合下

去除该部分奇异点后，在短期效应组合下，正截面上、下缘均未出现拉应力，满足规范要求。去除该部分奇异点后，在长期效应组合下，正截面上、下缘均未出现拉应力，满足规范要求。因此，主桥正截面抗裂满足规范要求。

（2）斜截面抗裂验算

A类和B类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下：

预制构件：

现场浇筑（包括预制拼装）构件：

去除该部分奇异点后，在短期效应组合下，斜截面最大主压应力为0，满足规范要求。因此，主桥斜截面抗裂满足规范要求。

（三）持久状况应力验算

（1） 正截面压应力验算

按JTG D62-2004【2】第7.1.5-1条公式，荷载取其标准值，汽车荷载考虑冲击系数。受压区混凝土的最大压应力：

在作用标准值和预加力作用下，上缘的最大混凝土法向压应力：15MPa<0.5 x32.4=16.2MPa；下缘的最大混凝土法向压应力：13MPa<0.5x32.4=16.2MPa；混凝土法向压应力满足规范要求。

（2）斜截面主压应力验算

按JTG D62-2004【2】 第 7.1.6 条公式，混凝土的主压应力应符合下式规定：σ cp≤0.6fck；

在作用标准值和预加力作用下，主桥混凝土最大主压应力15MPa<0.6x32.4=19.44MPa。混凝土最大主压应力满足规范要求。

（四）计算小结

表2承载能力极限状态计算结果汇总表（加铺4cm）

在原设计规范下此匝道桥加铺4cm沥青能满足原建设期相关规范要求。

4 结论

本文主要是通过采用桥梁博士软件计算来判断水泥桥面加铺4cmARHM-16后对桥梁整体结构的影响，分析水泥桥面4cm沥青罩面的可行性。另外，桥梁罩面情况下，应另外考虑其对桥梁现有护栏以及排水系统的影响。本工程中水泥桥面在结构验算满足，对护栏以及排水系统影响不大的情况下，对其可采用4cmARHM-16进行罩面。

参考文献：

[1] JTG D60-2004 公路桥涵设计通用规范[S].北京:人民交通出版社,2004

[2] JTG D62-2004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京:人民交通出版社,2004