高温致上海高架路面拱起正常吗?伸缩缝为何没起作用?土木专家详解

2024-07-12 17:57:08 - 东方网

和人长时间暴露于高温会中暑生病一样,道路也会出现病害。

最近,相关部门已对上海“申”字型高架4处路面拱起进行了完全修复。由于路面状况影响行车安全,市民非常关注这一问题。东方网·纵相新闻就路面拱起的原因、气温对路面的影响以及颇受热议的伸缩缝等问题,采访了上海理工大学环境与建筑学院土木工程系李秀君教授。

高温致上海高架路面拱起正常吗?伸缩缝为何没起作用?土木专家详解

纵相新闻:气温与路面温度的差异?

李秀君:这方面很多学者都做过研究,包括我一直也从事路面材料的研究。我们测量过,当气温38℃的时候,黑色沥青路面的路表温度可以达到55至60℃;40°气温时,路表温度在65℃左右。

沥青是一种非晶体,没有固定的熔点或凝固点,它的变形是慢慢产生。实验室测量时一般用条件温度作为它的软化点。普通沥青软化点相对较低,连50℃都不到。我记得小时候夏天走在柏油路上,气温稍微高一些,鞋子踩上去路面都会有一个坑,而且黏脚,现在不会再一踩一个坑了。因为生产沥青的工艺提高了很多,而且会通过添加橡胶、塑料、高聚物等改性剂来提高其路用性能。

纵相新闻:路面拱起的原因有哪些?

李秀君:你说的路面范围太广了,根据其所处的环境温度不同可以分为三种,分别是地面、高架桥的路面以及隧道里的路面。

我们主要介绍地面与高架桥面的差异。例如都是黑色的沥青路面,地面和高架桥面拱起发生的频率、出现的状态是不一样的。

地面下的温度是稳定的,它只受到路表面的高温酷晒。但高架是上下“受敌”,气温达到38℃时,黑色沥青路面的温度可以达到55至60℃,而桥下也是在38℃的热浪中,因此它的环境更加恶劣。到了冬天,桥面上与桥面下受到冷空气影响又容易结冰。

目前高架出现的拱起,主要原因:一是气温过高导致沥青混合料的模量大大降低,高温稳定性明显削弱,从而容易变形;二是高架水泥混凝土板热胀变形,若变形受阻,即会拱起。

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沥青路面变形在城市道路的十字路口、公交车站台、汽车经常加速、减速的区域,以及上匝道、下匝道同行处等比较常见。

尤其是下坡时车辆需要减速,司机踩刹车后,轮胎对路面有一个水平剪切力。夏天沥青变软,抗剪强度降低,产生的水平剪力超出其抗剪强度即会导致路面变形。譬如在一些高架道路下匝道位置,夏天路面容易出现波浪或推移病害。

纵相新闻:伸缩缝有什么作用?

李秀君:混凝土路面是一定要有伸缩缝的,因为水泥混凝土会热胀冷缩。工程中一般4米至5米都有一条横向的缝,这种缝根据其作用可分成三种,分别是胀缝、缩缝和施工缝。

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伸缩缝其主要功能是允许路面在温度变化时进行伸缩,从而减少因温度变化引起的应力集中和结构损坏。施工缝是指混凝土浇筑过程中浇筑的先、后过程,因为建设工程不可能一下子全部完成。

对于高架桥而言,一般50至100米都会设置一条伸缩缝,这就保证桥面不会出现不规则的开裂。但是,当气温突然升高,板块的膨胀程度仍会超出伸缩缝的可承受范围,导致路面出现拱起开裂的问题。在沥青路面上,持续的高温会导致沥青面层温度过高,再加上重载车辆同一方向、高频率的反复碾压,沥青会像“擀面皮”一样顺着压力方向慢慢堆积,最终拱起形成“鼓包”。

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此外,伸缩缝也是道路后期最容易出现问题的薄弱点。如果伸缩缝出现老化、松动、或者被垃圾填充等现象,路面受热膨胀时受限无法再膨胀了,也容易拱起。

夏季炎热及冬季寒冷期间是路面病害问题大量发生的季节,路和桥都暴露在自然界中。高温、阳光紫外线、雨水及冰雪对材料性能都会有显著影响。高架上伸缩装置因直接承受车轮荷载的反复冲击作用,长期暴露在大气中,使用环境比较恶劣,同时又要适应桥梁各种复杂的变位运动,是桥梁结构易遭到破坏,而又难以修补的部位之一,也是交通建设管理方面的一个 “老大难”问题。因此道路的预防性养护非常重要,一线养护工作人员也比较辛苦。

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