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0.引言
桥面铺装即行车道铺装,是桥面的保护层,它不仅直接承受车辆荷载的作用,而且还要承受各种环境的考验,保证桥上全天候通车。因此要求桥面铺装有足够的强度、稳定性、平整度、抗滑性和不透水性。由于铺装层是在主题工程结束后进行的,且工程量较小,往往在设计和施工中得不到应有的重视,从而造成了在使用过程中桥面铺装出现诸多弊病:如平整度造成行车不舒适、表面粗糙度差和耐磨性差导致车轮打滑酿成事故等等。为了提高桥面铺装的抗滑能力,减少滑移事故,增加桥上行车的安全性,非常有必要对其抗滑性能进行研究。现分析产生滑移的原因,并提出了一些行之有效的预防、改进措施。
1.影响桥面铺装抗滑性能的因素
目前,在公路桥梁中,桥面一般采用水泥混凝土和沥青混凝土两种铺装,无论哪种铺装形式其抗滑性能主要取决于车轮与铺装层间摩擦系数的大小。
1.1水泥混凝土桥面铺装
1.1.1温度对摩擦系数的影响
通过交通事故的调查结果分析表明:交通事故(尤其是恶性交通事故)大多发生在下雨和潮湿得得天气,此时附着于铺装层集料表面的水膜使道路的摩擦系数降低。
1.1.2路面粗糙度对摩擦系数的影响
大量实验证明,轮胎和铺装层之间摩擦系数的大小取决于铺装表面的粗糙度。粗糙度决定于铺装层的微观构造和宏观构造。微观构造是指铺装层石料本身的微观粗糙度,宏观构造是指铺装层集料凹凸形成的宏观粗糙度。前者提供抗滑力,后者则是通过迅速排除轮胎与铺装层界面的积水而增大附着力,使微观构造所形成的抗滑力在高车速下得以保持。
1.1.3其他因素的影响
铺装层的滑移性污染,也是不容忽视的因素。气候长期干燥开始下雨时,积聚在铺装层面的尘土、车轮橡胶磨损下来的粉末、漏油点与工业粉尘间形成的天然润滑剂薄层,均会大大减少轮胎与铺装层间的摩擦力。另外,冬季桥上的冰雪、运输车辆撒砂等附着物使桥面铺装的抗滑性能明显降低。桥梁横坡度大、坡陡、弯急、超高不足等都易产生滑移的问题。
1.2沥青混合料桥面铺装
影响沥青混合料桥面铺装抗滑能力的因素除上述潮湿状态、粗糙度和滑移污染等外,还有一个不容忽视的关键因素—沥青面层材料。
沥青混合料面层因使用沥青结合料,增强了矿料间的粘结力,提高了混合料的强度和稳定,若沥青材料选择不当,沥青用量过多,铺装层就会出现泛油现象,形成光面,降低路面抗滑能力。
沥青混合料铺装层的矿料,若采用碱性的石灰岩,它与沥青的粘附性能好,但它的硬度低、耐磨性差,在长期车轮荷载作用下,抗滑性能较差,若选用玄武岩、石英岩等酸性材料,虽其强度和耐磨性都优于碱性石料,不如碱性石料,易产生剥落,游离的沥青将导致抗滑能力的降低。
2.预防、改善措施
2.1水泥混凝土桥面铺装
提高水泥混凝土桥面铺装抗滑能力的主要途径有两个,(1)合理选择材料,确保集料的抗磨光和抗磨耗能力。由于砂砾的硬度对抗滑起着重要的作用,因此要求硅质砂或石英砂的含量不少于30%~40%,水泥砂浆磨光值PMV??45。对混凝土的配合比,应选用低水灰比,并在满足水泥混凝土强度的前提下,尽可能采用较低的水泥用量,以提高水泥砂浆抗磨光的能力。(2)通过有效的表面处理工艺,形成粗糙耐久的宏观构造。常采用的措施有:a拉毛。拉毛是在摊铺混凝土后,用麻袋或重扫帚将桥面铺装表面拉毛,这种做法工艺简单、耗能少,但耐久性差,只适用于交通量不大的道路桥梁。b塑性刻槽。塑性刻槽就是在混凝土处于塑性状态时,用齿靶、滚压器等工具,在铺装层表面上拉(压)成槽。塑性刻槽深度一般为3~7mm,槽宽3~5mm,槽间距为15~30mm。
沟槽可采用横向和纵向两种方案。横向沟槽可迅速排水,具有较好的纵向抗滑能力,但滚动噪音较大。纵向沟槽可提高行车方向控制性,防止高速行车的漂滑,是减少事故(尤其是发生在曲线桥上)的有效措施,但排水性能不如横行沟槽。具体施工时,在人口密度高、交通量大以及曲线桥上应采用纵向沟槽,在雨量充沛地区应采用横向沟槽。
2.2沥青类桥面铺装
桥面铺装层的集料直接承受车轮荷载的冲击和磨损作用,集料的抗磨光和抗磨耗以及抗冲击能力,是影响抗滑能力及其耐久性的关键因素,设计是要采用砂岩、玄武岩、石英岩等酸性石料,其抗磨耗性和抗冲击性都较好。同时还应注意以下问题。
(1)在设计和施工中都要严格控制规定的油石比,不得随意改变用油量的标准。(2)加入适量的抗剥离剂。抗滑性能好的集料大多数属于酸性石料,同沥青的粘附力不如碱性石料,为提高沥青和石料间的抗剥离性能,应添加一定数量的抗剥离剂:a用干燥的磨细的消石灰或生石灰作为填料的一部分,其用量为矿料的1%~2%。b在沥青中加入表面活性剂(阳离子型),一般掺加沥青用量的0.4%。c将集料用石灰浆处理后在使用。
另外,无论是水泥混凝土还是沥青混合料桥面铺装,施工中要严格按规范要求进行操作,进行养护工作。在使用过程中,水泥混凝土铺装层不满足抗滑要求时,可采取锯槽和沥青表面处治,恢复其抗滑性能;沥青混合料桥面铺装可采用乳化沥青稀浆封层法,这种封层法不仅表面色泽均匀,不产生泛油现象,而且还能形成较好的粗糙度。
3.结束语
桥面铺装抗滑是实现重交通道路桥梁安全、舒适、高速行驶的关键技术问题之一。因此,必须认真分析产生滑移的原因,找出对策。从设计、施工和养护等方面着手,确保桥面铺装具有良好的抗滑性能。 [科]
【参考文献】
[1]公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004).中华人民共和国交通部发布行业标准.
[2]公路工程集料试验规程(JTG E42-2005).中华人民共和国交通部发布行业标准.
[3]公路工程沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004).中华人民共和国交通部发布行业标准.
[4]公路桥涵施工技术规范(JTJ 41-2000).中华人民共和国交通部发布行业标准.
桥面铺装即行车道铺装,是桥面的保护层,它不仅直接承受车辆荷载的作用,而且还要承受各种环境的考验,保证桥上全天候通车。因此要求桥面铺装有足够的强度、稳定性、平整度、抗滑性和不透水性。由于铺装层是在主题工程结束后进行的,且工程量较小,往往在设计和施工中得不到应有的重视,从而造成了在使用过程中桥面铺装出现诸多弊病:如平整度造成行车不舒适、表面粗糙度差和耐磨性差导致车轮打滑酿成事故等等。为了提高桥面铺装的抗滑能力,减少滑移事故,增加桥上行车的安全性,非常有必要对其抗滑性能进行研究。现分析产生滑移的原因,并提出了一些行之有效的预防、改进措施。
1.影响桥面铺装抗滑性能的因素
目前,在公路桥梁中,桥面一般采用水泥混凝土和沥青混凝土两种铺装,无论哪种铺装形式其抗滑性能主要取决于车轮与铺装层间摩擦系数的大小。
1.1水泥混凝土桥面铺装
1.1.1温度对摩擦系数的影响
通过交通事故的调查结果分析表明:交通事故(尤其是恶性交通事故)大多发生在下雨和潮湿得得天气,此时附着于铺装层集料表面的水膜使道路的摩擦系数降低。
1.1.2路面粗糙度对摩擦系数的影响
大量实验证明,轮胎和铺装层之间摩擦系数的大小取决于铺装表面的粗糙度。粗糙度决定于铺装层的微观构造和宏观构造。微观构造是指铺装层石料本身的微观粗糙度,宏观构造是指铺装层集料凹凸形成的宏观粗糙度。前者提供抗滑力,后者则是通过迅速排除轮胎与铺装层界面的积水而增大附着力,使微观构造所形成的抗滑力在高车速下得以保持。
1.1.3其他因素的影响
铺装层的滑移性污染,也是不容忽视的因素。气候长期干燥开始下雨时,积聚在铺装层面的尘土、车轮橡胶磨损下来的粉末、漏油点与工业粉尘间形成的天然润滑剂薄层,均会大大减少轮胎与铺装层间的摩擦力。另外,冬季桥上的冰雪、运输车辆撒砂等附着物使桥面铺装的抗滑性能明显降低。桥梁横坡度大、坡陡、弯急、超高不足等都易产生滑移的问题。
1.2沥青混合料桥面铺装
影响沥青混合料桥面铺装抗滑能力的因素除上述潮湿状态、粗糙度和滑移污染等外,还有一个不容忽视的关键因素—沥青面层材料。
沥青混合料面层因使用沥青结合料,增强了矿料间的粘结力,提高了混合料的强度和稳定,若沥青材料选择不当,沥青用量过多,铺装层就会出现泛油现象,形成光面,降低路面抗滑能力。
沥青混合料铺装层的矿料,若采用碱性的石灰岩,它与沥青的粘附性能好,但它的硬度低、耐磨性差,在长期车轮荷载作用下,抗滑性能较差,若选用玄武岩、石英岩等酸性材料,虽其强度和耐磨性都优于碱性石料,不如碱性石料,易产生剥落,游离的沥青将导致抗滑能力的降低。
2.预防、改善措施
2.1水泥混凝土桥面铺装
提高水泥混凝土桥面铺装抗滑能力的主要途径有两个,(1)合理选择材料,确保集料的抗磨光和抗磨耗能力。由于砂砾的硬度对抗滑起着重要的作用,因此要求硅质砂或石英砂的含量不少于30%~40%,水泥砂浆磨光值PMV??45。对混凝土的配合比,应选用低水灰比,并在满足水泥混凝土强度的前提下,尽可能采用较低的水泥用量,以提高水泥砂浆抗磨光的能力。(2)通过有效的表面处理工艺,形成粗糙耐久的宏观构造。常采用的措施有:a拉毛。拉毛是在摊铺混凝土后,用麻袋或重扫帚将桥面铺装表面拉毛,这种做法工艺简单、耗能少,但耐久性差,只适用于交通量不大的道路桥梁。b塑性刻槽。塑性刻槽就是在混凝土处于塑性状态时,用齿靶、滚压器等工具,在铺装层表面上拉(压)成槽。塑性刻槽深度一般为3~7mm,槽宽3~5mm,槽间距为15~30mm。
沟槽可采用横向和纵向两种方案。横向沟槽可迅速排水,具有较好的纵向抗滑能力,但滚动噪音较大。纵向沟槽可提高行车方向控制性,防止高速行车的漂滑,是减少事故(尤其是发生在曲线桥上)的有效措施,但排水性能不如横行沟槽。具体施工时,在人口密度高、交通量大以及曲线桥上应采用纵向沟槽,在雨量充沛地区应采用横向沟槽。
2.2沥青类桥面铺装
桥面铺装层的集料直接承受车轮荷载的冲击和磨损作用,集料的抗磨光和抗磨耗以及抗冲击能力,是影响抗滑能力及其耐久性的关键因素,设计是要采用砂岩、玄武岩、石英岩等酸性石料,其抗磨耗性和抗冲击性都较好。同时还应注意以下问题。
(1)在设计和施工中都要严格控制规定的油石比,不得随意改变用油量的标准。(2)加入适量的抗剥离剂。抗滑性能好的集料大多数属于酸性石料,同沥青的粘附力不如碱性石料,为提高沥青和石料间的抗剥离性能,应添加一定数量的抗剥离剂:a用干燥的磨细的消石灰或生石灰作为填料的一部分,其用量为矿料的1%~2%。b在沥青中加入表面活性剂(阳离子型),一般掺加沥青用量的0.4%。c将集料用石灰浆处理后在使用。
另外,无论是水泥混凝土还是沥青混合料桥面铺装,施工中要严格按规范要求进行操作,进行养护工作。在使用过程中,水泥混凝土铺装层不满足抗滑要求时,可采取锯槽和沥青表面处治,恢复其抗滑性能;沥青混合料桥面铺装可采用乳化沥青稀浆封层法,这种封层法不仅表面色泽均匀,不产生泛油现象,而且还能形成较好的粗糙度。
3.结束语
桥面铺装抗滑是实现重交通道路桥梁安全、舒适、高速行驶的关键技术问题之一。因此,必须认真分析产生滑移的原因,找出对策。从设计、施工和养护等方面着手,确保桥面铺装具有良好的抗滑性能。 [科]
【参考文献】
[1]公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004).中华人民共和国交通部发布行业标准.
[2]公路工程集料试验规程(JTG E42-2005).中华人民共和国交通部发布行业标准.
[3]公路工程沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004).中华人民共和国交通部发布行业标准.
[4]公路桥涵施工技术规范(JTJ 41-2000).中华人民共和国交通部发布行业标准.