论路桥过渡段路基路面结构设计及设计施工的探析论文_黄今栋

论路桥过渡段路基路面结构设计及设计施工的探析论文_黄今栋

清远市清新区城市综合管理局 520000

摘要:针对目前高速公路运营过程中存在的桥头跳车等病害,从路桥过渡段路基路面的设计与施工方面进行了论述,并提出减轻桥头跳车的有效措施,对提高公路行车的舒适性和安全性有着重要意义。

关键词:路桥路面设计;设计施工;结构设计

前言:随着我国经济的快速发展,我国高速公路建设取得了巨大的成就,公路里程不仅大大增加,同时道路的等级也得到了大幅度的提升。然而我国高速公路在运营的过程中还存在诸多问题,比如最为突出的桥头跳车。桥头跳车是由于引道路堤与路桥过渡段桥台两者的差异沉降所导致的,通常情况下,桥头跳车一方面影响了行车的舒适与安全,另一方面桥头跳车对桥梁所产生的冲击荷载会加速损坏,诸如桥头搭板及伸缩缝等。

1.桥头路基路面容许工后沉降值

理论上可以先根据公路等级及人的加速度最大瞬态振动值,确定路桥过渡段容许差异沉降,再根据桥台沉降等确定引道路堤的工后容许差 异沉降。由于理论计算还存在许多不确定因素,暂时可以根据调查结 果,建议当引道沉降基准期控制为三年时,桥堤衔接部位台阶控制在 2cm以内,对桥头路基容许工后沉降采用桥台沉降值+2cm,即2.0L+ 2cm。其中L为墩台间最小跨径长度(单位为m)。搭板容许纵坡变化值取 0.4%。

2.桥头设搭板时设计

2.1 搭板型式和埋置深度,搭板分为等厚、变厚度和台阶型三种型式。

搭板埋置深度可分为高置式、中置式和低置式。高置式时搭板顶面与桥台顶面齐平;低置式时搭板的远台端顶面在路面基层之下,有利于路面铺设;中置式时远台端搭板顶面在路面面层与基层之问。

2.2 搭板长度,搭板长度的确定考虑以下四个条件:①沉降后搭板纵坡变化值小于最大容许值;②搭板长度应跨越台后破坏棱体的长度;③搭板长度应跨越填土前预留缺口的上口长度;④搭板受力有效长度 必须保证。

2.3 搭板宽度,在日本、原联邦德国和加拿大等国,搭板的两侧与缘 石边缘相齐,并用柔性材料隔离。国内做得较窄,一般搭板边缘距缘石边缘约0.5m。由前面的搭板动力响应分析可知,随板宽的增加,位移虽略微增大,但两方向板底最大弯拉应力减小。另外,当搭板较 窄时,车轮有可能行驶在搭板的纵向边缘,对搭板的受力极为不利。因此,建议搭板宽度与桥面宽度相等。

2.4 搭板厚度,由前面的搭板动力响应分析可知,随着板厚的增大,位移略有减小,但两方向板底最大弯拉应力略有增大。具体地可以根据板顶的位移反算确定板厚,板底弯拉应力可由板底配筋解决。考虑 国内实际情况,推荐小桥搭板厚度为20~35cm,大、中桥搭板厚度为30~40cm,且板厚应与板长相协调,即随板长的增加,板厚亦相应加大,有条件应根据搭板顶面位移计算确定。

2.5 搭板与桥台连接。搭板的近台端置于桥台上,搭板与桥台通过锚 筋连接,并在搭板与桥台接缝中填人沥青玛蹄脂防止水分渗入。搭板 的远台端搁置在路基上,路基沉降后搭板会产生纵向滑移。因此,必 须在台顶与搭板之间设置锚栓,并对远台端处地基进行加强处理,减 小局部沉降。为了方便维修,在搭板的近台端设置检查孔和灌浆孔。

2.6 枕粱,对于是否设置枕梁,国内曾有人研究后认为枕梁布置在搭 板尾端对于搭板受力没有影响。但研究认为,枕梁设在搭板尾端对于控制板底弯拉应力是不利的,它可使板底最大弯拉应力增大约三分之一,如果板端枕梁附近一定范围内板下地基处理不当,将发生局部下 沉,造成二次跳车。但是,枕梁可以将搭板传递下来的荷载分布到较大面积的地基上,还可以增加搭板的横向抗弯刚度,故加设枕梁却是 有利的。

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2.7 搭板配筋设计,根据搭板底面的最大弯拉应力进行搭板配筋设计。考虑构造要求、搭板实际受力状况的复杂性、重载交通的作用及路基 的不均沉陷等因素,建议在实际设计中,应结合工程要求,适当加大 主筋的直径和减小主筋间距,并采用双层配筋。

3.路桥过渡段路基路面施工技术分析

3.1 搭板设置与不设置搭板时引道的施工,搭板设置的方法主要包括以下几种,即预留反向坡、路面厚度刚度渐变及搭板和面层顶面平行。为了保证搭板和桥台之间的有效连接,首先,需要在台背和搭板二者之间设置竖直与水平的锚栓,因为这样可以有效防止搭板纵向滑移,进而导致桥头处凹陷。其次,为了防止搭板因为扭动对路面所产生的影响,把搭板靠近牛腿上边边缘设计成倒角显得尤为必要,当使用橡胶支座时,支座的间距应当确保在80cm上下。此外,为了有效防止雨水渗入,一般要在搭板和桥台接缝的地方塞入填缝材料,比如,沥青麻絮及玻璃纤维类的物质等。

3.2 地基处理与台后填筑,有效处理桥背地基是减少桥头跳车的重要手段,目前,换土、超载预压、排水固结及振动碎石桩是处理软基的主要方法,在实际施工的过程中,需要灵活选用,尽可能地提升地基承载力,降低路堤和桥台之间的沉降差。对修筑在软土地基上的桥台来说,一般采用桩基础,为了防止异常的位移,一定要减轻回填材料,提高地基土的强度。当粘土层含水量及空隙较大时,需要进行换土处理,一般换土深度要依据软层厚度来进行,比如,当填土高度小于4m时,开挖的深度一般为0.6m,当填土高度大于4m时,开挖的深度要超过1m。此外,如果碰到梅雨季节,则需要全部采用石灰土,这样可以形成一个有效的渐变带。当然,在桥头采用桩板法及支撑连续板也是降低路基沉降的有效手段。

4.减轻桥头跳车的其他有效措施

4.1 轻型填料换填,轻型填料可以有效减轻软土地基上路堤的重量,进而减少地基的压缩变形及提高路堤的稳定性,然而轻型填料假如没有较好的刚度与强度,就会使地基性能降低。一般来说,轻型填料要有较好的耐霜性、良好的抗压碎及化学腐蚀能力及较高的弹性内摩擦角。

4.2 力学加固路堤,土工布、土工格栅、复合土工织物及土工薄膜是目前路堤加固的主要类型,一般来说,力学加固路堤一定要重点考虑内外部稳定性,内部稳定性要着重考虑土体与加固单元问传递荷载的发展及加筋的尺寸,外部稳定性的评价和传统挡墙与边坡分析有着一定的相似性,对加固的边坡要尽可能地分析表面滑坡的各种因素,对加筋的土挡墙,要重点考虑倾覆及侧滑等因素。

4.3 石灰加固土路基,在施工的过程中,要最大限度采用先填后挖的方法,且从以下几个方面控制石灰土的填筑质量,比如,台后填筑石灰土要采用集厂拌,充分拌和后再运到现场;台后填土和路堤接槎处要尽可能地开台阶,倒梯形一边坡度为1:1;通道和涵洞要最大限度提前安排施工,确保路基路面施工之前,台后填筑要较长时间的稳固过程。

结束语:桥头跳车是由于引道路堤与路桥过渡段桥台两者的差异沉降所导致的,桥头跳车影响了行车的舒适度与安全性。桥头路基设计包括设置搭板与不设置搭板设计两种类型,其中设置搭板可以有效降低桥头跳车,当不设置搭板时,对台后填筑进行精心设计与规范施工显得尤为重要。在路桥过渡段路基路面施工过程中,需要着重做好地基处理与台后填筑,此外,轻型填料换填、力学加固路堤及石灰加固土路基是减轻桥头跳车的其他有效措施。参考文献:

[1]郭长路.路桥过渡段路基沉降分析与处治措施研究{J}.西安长安大学,2008.

[2]冯忠居.高等级公路桥头跳车的危害及其机理的分析{J}.西安公路交通大学学报,1999(06)

[3]王虎.胡长顺.移动荷栽作用是连续配筋混凝土路面的动态响应{J}.工程力学,2000.

[4]吕建波.李超.公路桥头跳车成因及防治浅析{J}.山西建筑,2010(05)

论文作者:黄今栋

论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期

论文发表时间:2018/5/17

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