鄂州市经纬公路规划设计研究院湖北鄂州436000
摘要:随着经济的快速发展,社会在不断的进步,人们的生活水平在不断的提高,在车辆以较高的速度通过桥头时,时常会出现车辆起伏,即桥头跳车。产生这一现象的原因为台后路堤沉降相对较大,致使路面标高于此处发生突变,导致车辆被迫减速,对公路及桥梁使用功能造成影响。而解决桥头跳车问题的关键在于设置桥头搭板,搭板结构设计决定了其作用的发挥,应予以重视。
关键词:道路桥梁;桥头搭板;结构设计
引言
为了避免路面和桥台之间出现错台,最常用的一种办法就是通过设置搭板,所以,借助于合理的设计桥头搭板的结构,对搭板的长宽厚和深埋进行科学合理的调整,可以能够更好地实现和体现优越的道路桥梁桥头搭板结构设计。
1设计桥头搭板结构之最基本的原则
1.1土基
位于桥头过渡段的土基,一定要均匀、密实并且稳定。对于对突击强度和稳定性产生负面影响的地面或者地下水,要及时的拦截或者排出。填土,情况正常的,要求干燥或者中湿,太湿的话,就会影响到稳定性或者强度,在压实度方面,填土也应该是足够的,也应该符合当前的规范性要求,建议为95%。
1.2对地基承载力的深度要求
路基在桥头的填土,高度一般较高,速度要求较快,在这样的作业模式下,就不能够很好的活着很顺利的将地基水排出去,地基承载力也有可能不足,进而埋下隐患,所以需要特殊处理地基,比如粉喷桩或换填土。
1.3垫层
对于垫层材料的选择,一个最基本的选取原则就是就地取材,为了尽可能的避免因为地基本身的软弱性对垫层或者基层产生污染,乃至将地下水隔断,需要铺设合成的材质作为隔离层到路基的顶面。一般对于垫层来讲,最小厚度应该是15厘米。垫层的宽度应该超越基层每侧25厘米,或者同宽与路基。
1.4搭板
连接桥梁和路面的地方,可以按照具体的公路等级、结合具体的建造经验,按照最终的要求,选择设置或者不设置搭板。一般来讲,位于搭板下面的加强层,其厚度在2米以上,长度会超越搭板1米左右,材料的选择应该与底基层相同,适当提高路堤。长期的实践告诉我们,为了有效的防止路基出现沉降,可以加固处理台背填方,作为本身的作者,有如下的建议,基层到土基之间的压实度符合95%的要求。如不进行搭板设置,可以铺筑沥青路面或者具有过渡性的由混凝土制成的块。
2台后沉降
避免桥头跳车的第一步是要有效减小桥头与台背的沉降差。通常而言,相比桥台,台后沉降量较大,在衔接位置上会出现一定高差。地基与填土沉降构成了台后沉降。通过调查得知,相比于普通地基,软基桥头沉降差较大。在对台后路堤实施设计的过程中,一般选择工后沉降差允许值指标,其不大于10cm视为合格。经调查,我国现行规范中没有对桥头路堤工后沉降允许值提出明确的规定。在软基上采取一定加固措施与搭板之后,可明显缩小桥头的实际沉降差,实现了对行车条件的优化改善。然而,国外的某些设计规范表明:“在软基上设立的桥台,由于地基存在很大残余下沉,同时此类残余下沉会在很长的时间内始终持续,所以很难取得等同于设立搭板的实际效果;此外,如果桥台高度在6m以内,且台背回填材料选用未筛砾石,即便进行碾压也难以使其细化,则可放弃设置搭板。”基于此,搭板设置与否还需进一步的讨论研究。在我国,通过对具体情况的分析得出,利用工后沉降差允许值这一指标对衔接位置进行控制是完全可行的。从工程建设与经济性的角度出发,将工后沉降差的允许值严格控制在10cm以内较为理想,如果其值较小,则会增大软基处理费用。另外,对搭板长度而言,在10m以内取值较为合理,但不能小于3.0m。
3搭板配筋设计
搭板的配筋在一定程度上决定了搭板受力,二者有着十分紧密的联系。对搭板受力而言,其分为正、负弯矩两种,而且受制于脱空长度。因搭板边、角的实际受力很大,所以在设计中要加强配筋。为使配筋更具科学性与针对性,应实行分区段配筋。对较宽的搭板,需在其钝角位置设置加强筋。无论搭板的尺寸,都要在分析了构造及受力之后,根据相关理论进行合理配筋。相比典型图配筋法,分区段配筋更为合理、准确。
4搭板构造设计
4.1埋深
搭板埋深可分成以下三种形式:高置、中置与低置。其中,高置是指使搭板和其桥台的顶面保持齐平;低置是指将搭板远台端的顶面置于路面以下,以便铺设施工;中置是指将搭板远台端的顶面置于基层和面层的中间。这三种搭板埋深需要根据实际的路面结构妥善选定,如刚性路面建议选择高置搭板,柔性路面建议选择低置搭板或者是中置搭板。另外,因中置搭板的施工较为简单,所以在实际情况中普遍采用。
4.2坡度
因桥头引道大多设置纵坡与横坡,所以搭板坡度必须与其相匹配。另外,在桥头路堤发生沉降之后,会使纵坡出现一定变化,遵循刚度过渡及排水的原则,搭板必须设置纵坡与横坡。设计上搭板的纵坡与横坡需要和路面保持一致,部分情况下搭板的坡度应略大些,但不能超过5%。
4.3连接
在桥台上放置搭板近台端,采取小跨径简支板等方法。远台端的实际下沉量通常较大,容易使桥台上板端发生转动。在土基上放置搭板远台端,当路基发生沉降之后,搭板会向纵向不断滑移,应设置锚栓进行固定。对高置搭板而言,温升时路面会对桥台施加一定推力。过去因为搭板构造不科学,时常会出现一些病害,如路面隆起、牛腿损坏和近台端裂缝等。为防止病害,应采取以下措施进行搭板连接的细部处理:(1)按75-80cm的间距设置Φ22钢筋锚栓;(2)在台帽或者是牛腿的边缘位置设置倒角,以便进行转动;(3)在近台端的上部边缘设置倒角,避免搭板发生转动后造成路面隆起;(4)对地基施以加强处理,或在远台端位置设置枕梁,因此减小或避免局部沉降;(5)在近台端位置设置灌浆孔及检查孔;(6)对设置在桥台上的搭板支座,其垫层若使用油毛毡,则厚度应控制在1~2cm范围内;若使用板式橡胶,则尺寸应控制在150mm×150mm×(21~38)mm范围内。相邻两个搭板支座间的距离为75~80cm[4];(7)对于斜搭板布置,通常使用齐平式与阶梯式设置搭板远台端。其中,利用阶梯式能降低工程成本,但是在与路面进行衔接时会造成不便。经综合对比,建议选用齐平式。
5搭板枕梁设计
由于现阶段对于枕梁的实际设置效果与分析还未形成统一的认识,所以很多道路桥梁工程都根据自身经验对枕梁进行布置。枕梁主要作用在于将搭板传递荷载均匀分布至面积更大的地基,同时增大搭板横向抗弯刚度。如果枕梁的位置发生变化将使搭板内力改变。在搭板的末尾端设置枕梁,可避免对搭板受力造成影响,这已得到试验及实测的证实。若采用整体现浇式搭板,则可不设置枕梁,但是在搭板作用范围之内,需对地基进行强化,避免出现下沉,引发跳车。若考虑将枕梁设置于搭板的跨间,则可布置在非脱空区域和脱空区域的分割线周边。在设计过程中,应尽可能使用无需枕梁的现浇式搭板,若必须使用装配式搭板,则要在适当的位置设立枕梁,以达到提高搭板整体性的效果。
6搭板尺寸设计
6.1长度
搭板长度取决于以下要素:(1)沉降发生后纵坡实际变化值需限制在允许的范围之内;(2)搭板的长度不能小于台后破坏棱体实际长度;(3)搭板的长度不能小于用于填土的预留口宽度;(4)应保证有足够的受力有效长度。6.2宽度参考国外的施工经验,他们习惯于将搭板的宽度确定为可使缘石边缘和两侧保持平齐,同时由柔性材料进行隔离。国内的做法搭板宽度要窄很多,其边缘在缘石的边缘内部不超过0.5m。根据搭板的受力特点,尽量增宽搭板对受力有利。因此,搭板要与桥面等宽。
6.3厚度
搭板的厚度是决定其刚度与强度的关键指标,而厚度又与长度、宽度、斜度、荷载、支承与脱空长度等密切相关。根据调查与计算结果,在设计过程中可根据表1选定搭板厚度。
结语
总而言之,对于桥头跳车问题的解决,搭板本身的长宽高以及埋置的深度都发挥着至关重要的作用,其有助于更好的实现搭板、路面与路基之间的合理有效组合,有助于桥头跳车现象更好的、更高水平的预防,并且最终科学高效的解决这一现象。
参考文献
[1]沈细展,荣银奎.关于道路桥梁桥头搭板的结构设计方法[J].价值工程,2012,31(15):107.
[2]刘润星,崔俊平.高等级公路桥头搭板配筋设计研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2012,36(5):1021-1024.