第一章 緒論
1.1 橋面壓實研究背景及意義
橋面鋪裝層壓實度不足是造成橋面結構過早損壞的重要原因之一，鋪裝層壓實度不足，導致路表水下滲，滲入橋面板內，造成橋面板混凝土的過早損壞或是鋼板的過早鏽蝕，嚴重影響橋面板的正常工作，大大縮短橋樑的正常使用年限[1]，更甚者，橋樑結構發生坍塌造成慘重的人員傷亡，嚴重影響人們的生命財產安全，因此提高橋面壓實工作質量的任務刻不容緩。橋樑作為懸空結構，其壓實工作顯然不同於路面的壓實，其工作環境比路面壓實更為惡劣，對壓實工作的要求更加嚴格[2]。橋面壓實工作不僅僅是質量要求的提高，更為重要的是在施工過程中不能對橋樑結構造成安全性影響。如果在橋面壓實施工過程中只注重橋面壓實質量的提高而對於施工荷載對橋樑結構的影響全然不加考慮，如此一來造成的結果只能是得不償失。工欲善其事，必先利其器，對橋面壓實工作來說更是如此，配置合理的壓實機械不僅能節省勞動力，更重要的是在施工質量方面的有效提高，因此在壓實工作中，合理的機械配置也是一個值得注意的方面。目前，由於我國在橋面壓實方面的規範較為缺乏，多數依靠的是施工經驗方面的積累，因此，在高速公路建設事業日益繁榮的今天，作為公路交通的樞紐工程，還有大量的橋樑工程需要建設，改進記住，提高橋面壓實質量顯得尤為迫切，橋面壓實方法和合理機械配置的相關研究工作亟待得到進一步的開展。
1.2 國內外橋面壓實的研究現狀
1.2.1 瀝青混合料壓實特性的研究現狀
瀝青混合料在設計時不僅要求具有良好的使用性能，還必須要求具備良好的可施工性能。美國多名學者利用旋轉壓實曲線分析了瀝青混合料的可壓實性，認為壓實曲線斜率等指標與瀝青混合料的可壓實性有很好的相關性(BraytonTodd（2001），ForsbergAI（2001）)。JmaS（2003）發現某些瀝青混合料在某一個特定的溫度區間（大約 90℃~115℃）較難壓實，並將該溫度區間稱為混合料壓實的“軟弱區”，在高溫（160℃/140℃至 115℃）和低溫區間（低至 70℃）壓實路面則不會出現類似的問題。美國學者針對如何合理確定改性瀝青的壓實溫度提出了自己的方法，Desoinbre 等用摩爾一庫侖原理來解釋混合料的剪應力，提出了一種確定混合料壓實溫度範圍的方法，通過對不同壓實溫度的混合料試件剪應力的分析，認為對於大部分的混合料來說，都存在著一個最小的剪應力，最小剪應力所對應的溫度即為混合料的最佳壓實溫度[3]。國內張爭齊教授進行了旋轉壓實分析，提出了採用初始壓實狀態到設計壓實次數階段的壓實曲線的密實曲線的密實能量指數評價瀝青混合料的可壓實性[4]。在混合料壓實溫度方面，侯曙光、黃曉明在不同的擊實溫度成型不同瀝青混合料的馬歇爾試件，分析擊實溫度和混合料物理力學參數之間的相關性，研究結果表明擊實溫度對瀝青混合料穩定性及抗變形能力有明顯影響[16]，在瀝青混合料的壓實施工過程中，對於不同的混合料應採用不同的壓實溫度，而不能片面的採用統一標準[3]。
1.2.2 瀝青混合料橋面壓實工藝的研究現狀
國外的很多學者認為按 Superpave 規範設計的有些瀝青混合料表現出“軟弱”的壓實特性[3]，在橋面壓實過程中容易出現縱橫向的裂縫和推移，可採用膠輪壓路機消除，但在是壓實過程中粘輪現象嚴重，輪跡難消除。壓實過程中的結構裂縫也稱為“微裂縫”，其原因是下承層穩定性差，現場施工操作不當或混合料本身的性能存在缺陷，這些裂縫難以察覺，但可以使路面的疲勞壽命縮短超過 50%，對路面橋面的長期性能造成嚴重的影響。大量的研究表明：瀝青路面發生的早期損害和路面的壓實度有著直接的關係，壓實度不足的路面極易出現車轍、滲水、疲勞等病害，而過壓會使路面出現泛油和失穩現象。因此，瀝青路面施工中必須重視壓實質量的控制，選擇合理的碾壓工藝，文獻[48]提出了改性瀝混合料壓實的適宜溫度，文獻[49]經過對瀝青混合料冷冷卻規律的研究，提出有效地壓實時間的預估方法，以期在施工中能夠對混合料的溫度進行有效控制，文獻[50]研究了影響瀝青路面橋面壓實質量的因素，並提出改進措施，文獻[51、52]研究了機械等對瀝青路面壓實的影響。國內很多學者也對混合料壓實的施工工藝進行了研究，吳永欽(2003)、李闖民（2002）、汪浩（2003）等對嵌擠密實級配瀝青混合料的壓實工藝進行了研究[5、6、7]，周進川（2005）、王捷（2002）、李宇持（2005）等對改性瀝青混合料路面的壓實工藝進行了分析[8、9、10]，顯然，對瀝青混合料路面橋面壓實工藝、壓實設備的問題仍需開展進一步的研究。
第二章 國內外橋面壓實調查分析
2.1 現行規範對瀝青路面橋面壓實的規定
在進行橋面鋪裝的過程中，由於瀝青鋪裝材料的高溫效應，導致箱梁頂板產生局部高溫。在溫度梯度的作用下，支點截面產生的拉應力接近規範規定的限制，這種情況下，支點截面的混凝土極易在溫差的作用下出現裂縫。因此為減小裂縫出現的機率，在考慮鋼束欲加力作用及其他施工荷載組合作用的情況下，應使支點截面上下翼緣均處於受壓狀態，減小裂縫出現的機率，保證結構物的正常使用。在壓路機、攤鋪機及混凝土運料車等施工機械荷載作用下，主梁中跨跨中截面下翼緣的拉應力已經超過了規範中所規定的施工階段混凝土拉應力的限值，因此壓路機、攤鋪機及混凝土運料車等施工機械荷載的大小已經對橋樑施工階段的結構安全造成一定影響。因此，與以上兩種情況相同，為減小裂縫出現的機率，在考慮鋼束欲加力的荷載組合作用下，應控制中跨跨中截面上下翼緣均處於受壓狀態，保證結構物的安全。
第三章 施工荷載對橋樑結構安全性影響........... 24-45
3.1 橋樑施工荷載分類 ...........24-25
3.2 施工荷載對梁式橋結構安全性影響 ...........25-31
3.3 施工荷載對斜拉橋結構........... 31-35
3.3.1 斜拉橋 ...........31-32
3.3.2 斜拉橋受力特性分析........... 32-33
3.3.3 施工荷載對斜拉橋的結構........... 33-35
3.4 施工荷載對鋼橋結構安全性影響分析........... 35-42
3.5 本章小結........... 42-45
第四章 橋面壓實方法及合理機械配置........... 45-66
4.1 橋面壓實方法對比分析研究........... 45-46
4.1.1 概論........... 45
4.1.2 壓實方法及其壓實機理........... 45-46
4.2 常用橋面壓實機械及其壓實機理分析........... 46-49
4.2.1 橋面壓實常用機械及壓實原理........... 46-48
4.2.2 關於壓路機工作的幾個問題........... 48-49
4.3 振動壓實與振蕩壓實對橋樑結構........... 49-52
4.4 振蕩壓路機在橋面壓實中的應用研究........... 52-64
4.5 本章小結 ...........64-66
第五章 澆築式瀝青混合料在橋面鋪裝...........66-74
5.1 澆築式瀝青混凝土簡介 ...........66-67
5.2 澆築式瀝青混凝土在橋面鋪裝........... 67-69
5.2.1 國外應用及研究情況........... 67-68
5.2.2 國內應用及研究情況........... 68-69
5.3 澆築式瀝青混凝土鋪裝技術........... 69-72
5.4 本章小結 ...........72-74
結論
1、系統調查了國內現有的各類施工規範、相關指南，以及各瀝青橋面鋪裝的實際工程情況，分析其各自壓實的特點。
2、在全面研究各橋型受力特點及施工荷載對其結構安全性影響的基礎上，得出各橋型不適合使用振動壓實的部位，結論如下：①對於簡支 T 梁橋，相鄰 T 梁翼緣板交界處不宜使用振動壓實。由於此部位為整個橋樑結構承載能力最弱處，振動壓實不僅會造成該部位橋麵攤鋪層破壞，而且由於壓路機較高的振頻及振幅，導致梁肋部位的彎矩較大，出現開裂，因此該部位不宜採用振動壓實；②對於懸臂樑橋，掛梁部位不宜採用振動壓實。在相鄰兩片主梁交接處採用掛梁連接，該部位承載能力一般低於橋樑其他部位承載能力，因此不宜採用振動壓實。③對於箱梁橋，由於一般採用由簡支轉為連續的施工工藝，這一過程是藉助中橫樑（負彎矩處）完成的，一般採用現場澆築，因此此部位橋樑的整體性較差，振動壓實對整個橋樑結構的影響較大，一般不推薦振動壓實方法。對於斜拉橋，斜拉索與主梁一般採用錨固的方式連接，振動壓路機高頻率強集中的振動導致錨固構件出現損壞的幾率增大，進而對整個橋樑結構的安全造成破壞性的影響，因此此部位不宜採用振動壓實。對於鋼構橋，由於橋面板肋處承載能力較弱，高頻率的振動會導致該部位裂縫出現的幾率增大，對橋樑結構影響較大，因此不宜採用振動壓實，另外，由於焊縫處承載能力及整體性較差，所以此部位亦不推薦使用振動壓實。
3、對比分析振動壓實和振蕩壓實對橋樑結構的影響，在對使用效果和經濟效益兩方面進行分析後得出振蕩壓實是一種既經濟又合理的橋面壓實方法。結論如下：
（1）振蕩壓實可以達到 98%的密實度，且壓實表面平整，完全達到工程質量要求。
（2）振蕩壓實對混合料的溫度要求較低，出料溫度可有原來的 174℃降低到 163℃，且經過經濟分析，出料溫度降低 9.4~12.2℃時，一年後節省下來的錢就可以購置一台振蕩壓路機。在提高壓實質量的同時，還有效地降低了工程成本。
參考文獻
[1] 王芳,王選倉. 高等級瀝青路面使用性能評價指標與標準研究[J],路基工程 2009（5）
[2] 楊育生,穆柯,王選倉,王朝輝.瀝青路面雙層攤鋪層間效果研究[J].公路交通技術,2012
[3] 王選倉,穆柯,王朝輝,石鑫 瀝青路面雙層攤鋪技術研究[J].築路機械與施工機械化 2012
[4] 谷曉旭,王選倉,李芳.公路路面質量控制檢測現狀及評價[J].華東公路 2007
[5] 武彥林,王選倉,王朝輝 瀝青路面結構層平整度控制標準與措施[J].築路機械及施工機械化 2008
[6] 李愛國,王選倉,尹敏 瀝青路面雙層一次性攤鋪施工組織與關鍵施工技術[J].公路交通科技 2012
[7] 黃衛. 大跨徑橋樑鋼橋面鋪裝設計[J].土木工程學報,2007（9）
[8] 李繼果.環氧瀝青混合料及其在橋面鋪裝上的應用研究[D].長安大學碩士論文.2008
[9] 董剛.瀝青混合料壓實特性與壓實工藝研究[D].長安大學碩士論文.2010
[10] 張爭奇 , 袁迎捷 , 王秉綱 . 瀝青混合料旋轉壓實密實曲線信息及其應用 [J]. 中國公路學報,2005,18(3):1-6
1.1 橋面壓實研究背景及意義
橋面鋪裝層壓實度不足是造成橋面結構過早損壞的重要原因之一，鋪裝層壓實度不足，導致路表水下滲，滲入橋面板內，造成橋面板混凝土的過早損壞或是鋼板的過早鏽蝕，嚴重影響橋面板的正常工作，大大縮短橋樑的正常使用年限[1]，更甚者，橋樑結構發生坍塌造成慘重的人員傷亡，嚴重影響人們的生命財產安全，因此提高橋面壓實工作質量的任務刻不容緩。橋樑作為懸空結構，其壓實工作顯然不同於路面的壓實，其工作環境比路面壓實更為惡劣，對壓實工作的要求更加嚴格[2]。橋面壓實工作不僅僅是質量要求的提高，更為重要的是在施工過程中不能對橋樑結構造成安全性影響。如果在橋面壓實施工過程中只注重橋面壓實質量的提高而對於施工荷載對橋樑結構的影響全然不加考慮，如此一來造成的結果只能是得不償失。工欲善其事，必先利其器，對橋面壓實工作來說更是如此，配置合理的壓實機械不僅能節省勞動力，更重要的是在施工質量方面的有效提高，因此在壓實工作中，合理的機械配置也是一個值得注意的方面。目前，由於我國在橋面壓實方面的規範較為缺乏，多數依靠的是施工經驗方面的積累，因此，在高速公路建設事業日益繁榮的今天，作為公路交通的樞紐工程，還有大量的橋樑工程需要建設，改進記住，提高橋面壓實質量顯得尤為迫切，橋面壓實方法和合理機械配置的相關研究工作亟待得到進一步的開展。
1.2 國內外橋面壓實的研究現狀
1.2.1 瀝青混合料壓實特性的研究現狀
瀝青混合料在設計時不僅要求具有良好的使用性能，還必須要求具備良好的可施工性能。美國多名學者利用旋轉壓實曲線分析了瀝青混合料的可壓實性，認為壓實曲線斜率等指標與瀝青混合料的可壓實性有很好的相關性(BraytonTodd（2001），ForsbergAI（2001）)。JmaS（2003）發現某些瀝青混合料在某一個特定的溫度區間（大約 90℃~115℃）較難壓實，並將該溫度區間稱為混合料壓實的“軟弱區”，在高溫（160℃/140℃至 115℃）和低溫區間（低至 70℃）壓實路面則不會出現類似的問題。美國學者針對如何合理確定改性瀝青的壓實溫度提出了自己的方法，Desoinbre 等用摩爾一庫侖原理來解釋混合料的剪應力，提出了一種確定混合料壓實溫度範圍的方法，通過對不同壓實溫度的混合料試件剪應力的分析，認為對於大部分的混合料來說，都存在著一個最小的剪應力，最小剪應力所對應的溫度即為混合料的最佳壓實溫度[3]。國內張爭齊教授進行了旋轉壓實分析，提出了採用初始壓實狀態到設計壓實次數階段的壓實曲線的密實曲線的密實能量指數評價瀝青混合料的可壓實性[4]。在混合料壓實溫度方面，侯曙光、黃曉明在不同的擊實溫度成型不同瀝青混合料的馬歇爾試件，分析擊實溫度和混合料物理力學參數之間的相關性，研究結果表明擊實溫度對瀝青混合料穩定性及抗變形能力有明顯影響[16]，在瀝青混合料的壓實施工過程中，對於不同的混合料應採用不同的壓實溫度，而不能片面的採用統一標準[3]。
1.2.2 瀝青混合料橋面壓實工藝的研究現狀
國外的很多學者認為按 Superpave 規範設計的有些瀝青混合料表現出“軟弱”的壓實特性[3]，在橋面壓實過程中容易出現縱橫向的裂縫和推移，可採用膠輪壓路機消除，但在是壓實過程中粘輪現象嚴重，輪跡難消除。壓實過程中的結構裂縫也稱為“微裂縫”，其原因是下承層穩定性差，現場施工操作不當或混合料本身的性能存在缺陷，這些裂縫難以察覺，但可以使路面的疲勞壽命縮短超過 50%，對路面橋面的長期性能造成嚴重的影響。大量的研究表明：瀝青路面發生的早期損害和路面的壓實度有著直接的關係，壓實度不足的路面極易出現車轍、滲水、疲勞等病害，而過壓會使路面出現泛油和失穩現象。因此，瀝青路面施工中必須重視壓實質量的控制，選擇合理的碾壓工藝，文獻[48]提出了改性瀝混合料壓實的適宜溫度，文獻[49]經過對瀝青混合料冷冷卻規律的研究，提出有效地壓實時間的預估方法，以期在施工中能夠對混合料的溫度進行有效控制，文獻[50]研究了影響瀝青路面橋面壓實質量的因素，並提出改進措施，文獻[51、52]研究了機械等對瀝青路面壓實的影響。國內很多學者也對混合料壓實的施工工藝進行了研究，吳永欽(2003)、李闖民（2002）、汪浩（2003）等對嵌擠密實級配瀝青混合料的壓實工藝進行了研究[5、6、7]，周進川（2005）、王捷（2002）、李宇持（2005）等對改性瀝青混合料路面的壓實工藝進行了分析[8、9、10]，顯然，對瀝青混合料路面橋面壓實工藝、壓實設備的問題仍需開展進一步的研究。
第二章 國內外橋面壓實調查分析
2.1 現行規範對瀝青路面橋面壓實的規定
在進行橋面鋪裝的過程中，由於瀝青鋪裝材料的高溫效應，導致箱梁頂板產生局部高溫。在溫度梯度的作用下，支點截面產生的拉應力接近規範規定的限制，這種情況下，支點截面的混凝土極易在溫差的作用下出現裂縫。因此為減小裂縫出現的機率，在考慮鋼束欲加力作用及其他施工荷載組合作用的情況下，應使支點截面上下翼緣均處於受壓狀態，減小裂縫出現的機率，保證結構物的正常使用。在壓路機、攤鋪機及混凝土運料車等施工機械荷載作用下，主梁中跨跨中截面下翼緣的拉應力已經超過了規範中所規定的施工階段混凝土拉應力的限值，因此壓路機、攤鋪機及混凝土運料車等施工機械荷載的大小已經對橋樑施工階段的結構安全造成一定影響。因此，與以上兩種情況相同，為減小裂縫出現的機率，在考慮鋼束欲加力的荷載組合作用下，應控制中跨跨中截面上下翼緣均處於受壓狀態，保證結構物的安全。
第三章 施工荷載對橋樑結構安全性影響........... 24-45
3.1 橋樑施工荷載分類 ...........24-25
3.2 施工荷載對梁式橋結構安全性影響 ...........25-31
3.3 施工荷載對斜拉橋結構........... 31-35
3.3.1 斜拉橋 ...........31-32
3.3.2 斜拉橋受力特性分析........... 32-33
3.3.3 施工荷載對斜拉橋的結構........... 33-35
3.4 施工荷載對鋼橋結構安全性影響分析........... 35-42
3.5 本章小結........... 42-45
第四章 橋面壓實方法及合理機械配置........... 45-66
4.1 橋面壓實方法對比分析研究........... 45-46
4.1.1 概論........... 45
4.1.2 壓實方法及其壓實機理........... 45-46
4.2 常用橋面壓實機械及其壓實機理分析........... 46-49
4.2.1 橋面壓實常用機械及壓實原理........... 46-48
4.2.2 關於壓路機工作的幾個問題........... 48-49
4.3 振動壓實與振蕩壓實對橋樑結構........... 49-52
4.4 振蕩壓路機在橋面壓實中的應用研究........... 52-64
4.5 本章小結 ...........64-66
第五章 澆築式瀝青混合料在橋面鋪裝...........66-74
5.1 澆築式瀝青混凝土簡介 ...........66-67
5.2 澆築式瀝青混凝土在橋面鋪裝........... 67-69
5.2.1 國外應用及研究情況........... 67-68
5.2.2 國內應用及研究情況........... 68-69
5.3 澆築式瀝青混凝土鋪裝技術........... 69-72
5.4 本章小結 ...........72-74
結論
1、系統調查了國內現有的各類施工規範、相關指南，以及各瀝青橋面鋪裝的實際工程情況，分析其各自壓實的特點。
2、在全面研究各橋型受力特點及施工荷載對其結構安全性影響的基礎上，得出各橋型不適合使用振動壓實的部位，結論如下：①對於簡支 T 梁橋，相鄰 T 梁翼緣板交界處不宜使用振動壓實。由於此部位為整個橋樑結構承載能力最弱處，振動壓實不僅會造成該部位橋麵攤鋪層破壞，而且由於壓路機較高的振頻及振幅，導致梁肋部位的彎矩較大，出現開裂，因此該部位不宜採用振動壓實；②對於懸臂樑橋，掛梁部位不宜採用振動壓實。在相鄰兩片主梁交接處採用掛梁連接，該部位承載能力一般低於橋樑其他部位承載能力，因此不宜採用振動壓實。③對於箱梁橋，由於一般採用由簡支轉為連續的施工工藝，這一過程是藉助中橫樑（負彎矩處）完成的，一般採用現場澆築，因此此部位橋樑的整體性較差，振動壓實對整個橋樑結構的影響較大，一般不推薦振動壓實方法。對於斜拉橋，斜拉索與主梁一般採用錨固的方式連接，振動壓路機高頻率強集中的振動導致錨固構件出現損壞的幾率增大，進而對整個橋樑結構的安全造成破壞性的影響，因此此部位不宜採用振動壓實。對於鋼構橋，由於橋面板肋處承載能力較弱，高頻率的振動會導致該部位裂縫出現的幾率增大，對橋樑結構影響較大，因此不宜採用振動壓實，另外，由於焊縫處承載能力及整體性較差，所以此部位亦不推薦使用振動壓實。
3、對比分析振動壓實和振蕩壓實對橋樑結構的影響，在對使用效果和經濟效益兩方面進行分析後得出振蕩壓實是一種既經濟又合理的橋面壓實方法。結論如下：
（1）振蕩壓實可以達到 98%的密實度，且壓實表面平整，完全達到工程質量要求。
（2）振蕩壓實對混合料的溫度要求較低，出料溫度可有原來的 174℃降低到 163℃，且經過經濟分析，出料溫度降低 9.4~12.2℃時，一年後節省下來的錢就可以購置一台振蕩壓路機。在提高壓實質量的同時，還有效地降低了工程成本。
參考文獻
[1] 王芳,王選倉. 高等級瀝青路面使用性能評價指標與標準研究[J],路基工程 2009（5）
[2] 楊育生,穆柯,王選倉,王朝輝.瀝青路面雙層攤鋪層間效果研究[J].公路交通技術,2012
[3] 王選倉,穆柯,王朝輝,石鑫 瀝青路面雙層攤鋪技術研究[J].築路機械與施工機械化 2012
[4] 谷曉旭,王選倉,李芳.公路路面質量控制檢測現狀及評價[J].華東公路 2007
[5] 武彥林,王選倉,王朝輝 瀝青路面結構層平整度控制標準與措施[J].築路機械及施工機械化 2008
[6] 李愛國,王選倉,尹敏 瀝青路面雙層一次性攤鋪施工組織與關鍵施工技術[J].公路交通科技 2012
[7] 黃衛. 大跨徑橋樑鋼橋面鋪裝設計[J].土木工程學報,2007（9）
[8] 李繼果.環氧瀝青混合料及其在橋面鋪裝上的應用研究[D].長安大學碩士論文.2008
[9] 董剛.瀝青混合料壓實特性與壓實工藝研究[D].長安大學碩士論文.2010
[10] 張爭奇 , 袁迎捷 , 王秉綱 . 瀝青混合料旋轉壓實密實曲線信息及其應用 [J]. 中國公路學報,2005,18(3):1-6
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