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路桥的发展标志着我国经济迅速发展的势头,它可以有效的缓解与日俱增的陆地运输的压力。怎样增加路桥过渡段构造的合理性,成为了一个重要的研究课题。
路桥 设计 过渡段结构
一、路桥过渡段沉降的危害
所谓的路桥过渡段就是指路桥过渡段作为刚性桥台与柔性路堤的结合部位,在结构上是塑性变形和刚度的突变体。
在实际的设计和施工中我们可以知道,路桥过渡段的沉降会造成公路路面的不平整,而引起路面不平整的原因有两点,第一是路桥过渡段的沉降使道面形成一个折角,让线路的几何不平顺; 第二是由于路桥的刚度差异,其结构的抗变形能力也不一致。
路桥过渡段沉降的危害是非常大的,如果其沉降值超出了一定的范围,那么就会造成路面折角过大,让线路不平顺,给行车安全带来相当大的隐患; 而路桥过渡段的沉降差值让车辆在行驶通过后对路面产生一种很大的附加应力,而这种力的作用会加速过渡段的沉降,这样恶性循环最终降低路基和路面的使用寿命; 此外,过渡段的沉降还会在一定程度上引起路基积水,积水如果不能及时的排除就会渗透到路基中,让路基下的土体强度下降,从而导致沉降度加大,甚至会出现路面塌陷或坑槽的情况。
当车辆行驶至桥台之下,由沉降度形成的最大冲击力始终处于路基一侧,行驶的车辆速度越快,这种冲击力与桥台的距离就越远,而这样的冲击力往往会让路桥过渡段的路基更加下沉; 当车辆朝桥台方向行驶时,车辆驶过桥头形成的冲击力会对桥梁或路面产生一种冲击荷载,让桥台、支座、伸缩缝的破坏加剧,与此同时对车辆各种机件、轮轨的磨损程度也随之增加,无形中产生了更多的维护费用。
二、路桥过渡段的结构设计原则
在对路桥过渡段的结构进行设计时,有一些原则是必须要遵循的,只有这样才能更好的保证路桥过渡段车辆的行驶安全,降低事故发生的概率。归结起来,主要有土基、垫层、基层和底基层以及面层等几个方面。首先,土基。土基是在对路桥过渡段进行结构设计时必须加以特别注意的环节。从总体上来看,路桥过渡段的土基必须是密实的、稳定的和均质的,只有这样才能更好的保证路桥过渡段的质量与行车安全。根据有关标准与规定,基层的压实度必须与填土的压实度保持一致,即均为95%;其次,垫层。对于垫层来说,关键在于材料的选择,比如粗砂、碎石、砂粒、煤渣以及水泥、石灰粗粒土等都是对路桥过渡段进行结构设计时必须首先考虑的材料。除此之外,为了防止软弱地基受到地下水的影响,还可以在路基表面适当铺设一层材料隔离层,以加强路基的强度;第三,基层和底基层。基层和底基层必须具有足够的强度和稳定性,这也是在设计时必须要考虑到的因素。在一些较为寒冷的地区,还必须充分考虑到基层和底基层的抗冻性能。基层材料一般选择那些水泥稳定集料、水泥稳定级配碎石以及二灰稳定集料等,底基层的材料选择范围相对广泛,比如水泥土、水泥石灰土、砂粒以及石灰稳定集料等,这些材料的选择都可以在不同程度上为后续的施工提供极大方便;最后,面层。对于面层的设计比较简单,只需充分考虑到沥青层在平顺路与磨耗层之间的不同作用即可,尽量保持面层与正常路段的结构是相同的。
三、路桥过渡段的结构形式
对桥台桥背路堤进行土工格栅的铺设。在路桥过渡段对路基进行施工时,采用土工格 栅技术,通过车辆荷载及土体自身荷载的作用下,土工格栅与土的功能主要表现在以下几个方面:
①土工格栅促使土体的抗剪强度得到有效发挥,对土体的侧向变形进行约束,并对路基填土的侧向位移进行控制,促使路基的整体稳定性得到增强,进一步加大路基的变形模量。
②通过土工格栅与路基填土的摩擦,促使路基中上部荷载进行重新分配,从而在局部范围 内对桥台台背中的垂直应力得到降低,提升路基土体的承载力度,导致沉降减少。
四、路桥过渡段的结构型式设计
(1) 在对路桥过渡段的路基进行施工设计时,可以优先考虑使用土工格栅技术,土工格栅可以在一定程度上将土体自身的抗剪强度更有效的发挥出来,它能够和土体同时承受车辆以及土体自身的荷载力,让土体不会产生很大的侧向变形,对路基填土的侧向位移起到控制作用,从而让路基的稳定性得到提高。另一方面,土工格栅可以和路基的填土产生摩擦作用,大大的减少了桥台台背的一部分垂直应力,让路桥过渡段的路基承载能力相应提升,以起到降低沉降度的作用; 而将土工格栅用水平方式进行摊铺,可以让其在车辆荷载力的反复作用下也不会或减少变形。
(2)要对搭板的长度与强度进行合理的设计。
搭板长度的设计通常根据三种原则来确定: 首先是在路面使用年限之内,因为道路沉降而导致的路面纵坡,搭板应该在路堤发生沉降现象之后倾角在 1/200 到 1/300 之间; 其次是要保证搭板的长度可以跨越桥台台背一段范围内难以被碾压的土体,或是能够跨越桥台台背预留的土方缺口; 最后是应该结合搭板自身的受力情况,采用弹性地基来计算其长度。例如在路桥过渡段沉降情况发生在台背 10m 左右范围内,此时应该将其长度设计为 10 ~ 12 m 左右较为合适。而搭板强度的确定,可以结合搭板和桥台台背填土可能出现脱空情况来进行处理,同时还应该根据搭板的阶段划分和枕梁位置对搭板强度的影响来设计,如楔形柔性搭板,在路桥过渡段设置楔形加固区,柔性结构层一端固定于桥台,另一端与路基相连,让刚性桥台与柔性路基模量的平稳过渡,消除差异性沉降,达到防治桥台跳车的目的。柔性搭板的设置根据桥台的类型可以分为中三种形式。
(3)路基与桥头搭板之间可能存在的施工缝,如果遇到阴雨天气容易引起渗水,从而让路基结构层软化产生沉降,导致桥头跳车现象的发生。因此在进行施工设计时要选择合适的台背填料,在桥台5~10m的范围内选择高强度、容易压实、透水性好的填筑材料,或者可以采取桥头打桩或台后搭板的双重加固措施进行解决。另外也可以采取设置柔性桥台的方式来进行处理。
路桥 设计 过渡段结构
一、路桥过渡段沉降的危害
所谓的路桥过渡段就是指路桥过渡段作为刚性桥台与柔性路堤的结合部位,在结构上是塑性变形和刚度的突变体。
在实际的设计和施工中我们可以知道,路桥过渡段的沉降会造成公路路面的不平整,而引起路面不平整的原因有两点,第一是路桥过渡段的沉降使道面形成一个折角,让线路的几何不平顺; 第二是由于路桥的刚度差异,其结构的抗变形能力也不一致。
路桥过渡段沉降的危害是非常大的,如果其沉降值超出了一定的范围,那么就会造成路面折角过大,让线路不平顺,给行车安全带来相当大的隐患; 而路桥过渡段的沉降差值让车辆在行驶通过后对路面产生一种很大的附加应力,而这种力的作用会加速过渡段的沉降,这样恶性循环最终降低路基和路面的使用寿命; 此外,过渡段的沉降还会在一定程度上引起路基积水,积水如果不能及时的排除就会渗透到路基中,让路基下的土体强度下降,从而导致沉降度加大,甚至会出现路面塌陷或坑槽的情况。
当车辆行驶至桥台之下,由沉降度形成的最大冲击力始终处于路基一侧,行驶的车辆速度越快,这种冲击力与桥台的距离就越远,而这样的冲击力往往会让路桥过渡段的路基更加下沉; 当车辆朝桥台方向行驶时,车辆驶过桥头形成的冲击力会对桥梁或路面产生一种冲击荷载,让桥台、支座、伸缩缝的破坏加剧,与此同时对车辆各种机件、轮轨的磨损程度也随之增加,无形中产生了更多的维护费用。
二、路桥过渡段的结构设计原则
在对路桥过渡段的结构进行设计时,有一些原则是必须要遵循的,只有这样才能更好的保证路桥过渡段车辆的行驶安全,降低事故发生的概率。归结起来,主要有土基、垫层、基层和底基层以及面层等几个方面。首先,土基。土基是在对路桥过渡段进行结构设计时必须加以特别注意的环节。从总体上来看,路桥过渡段的土基必须是密实的、稳定的和均质的,只有这样才能更好的保证路桥过渡段的质量与行车安全。根据有关标准与规定,基层的压实度必须与填土的压实度保持一致,即均为95%;其次,垫层。对于垫层来说,关键在于材料的选择,比如粗砂、碎石、砂粒、煤渣以及水泥、石灰粗粒土等都是对路桥过渡段进行结构设计时必须首先考虑的材料。除此之外,为了防止软弱地基受到地下水的影响,还可以在路基表面适当铺设一层材料隔离层,以加强路基的强度;第三,基层和底基层。基层和底基层必须具有足够的强度和稳定性,这也是在设计时必须要考虑到的因素。在一些较为寒冷的地区,还必须充分考虑到基层和底基层的抗冻性能。基层材料一般选择那些水泥稳定集料、水泥稳定级配碎石以及二灰稳定集料等,底基层的材料选择范围相对广泛,比如水泥土、水泥石灰土、砂粒以及石灰稳定集料等,这些材料的选择都可以在不同程度上为后续的施工提供极大方便;最后,面层。对于面层的设计比较简单,只需充分考虑到沥青层在平顺路与磨耗层之间的不同作用即可,尽量保持面层与正常路段的结构是相同的。
三、路桥过渡段的结构形式
对桥台桥背路堤进行土工格栅的铺设。在路桥过渡段对路基进行施工时,采用土工格 栅技术,通过车辆荷载及土体自身荷载的作用下,土工格栅与土的功能主要表现在以下几个方面:
①土工格栅促使土体的抗剪强度得到有效发挥,对土体的侧向变形进行约束,并对路基填土的侧向位移进行控制,促使路基的整体稳定性得到增强,进一步加大路基的变形模量。
②通过土工格栅与路基填土的摩擦,促使路基中上部荷载进行重新分配,从而在局部范围 内对桥台台背中的垂直应力得到降低,提升路基土体的承载力度,导致沉降减少。
四、路桥过渡段的结构型式设计
(1) 在对路桥过渡段的路基进行施工设计时,可以优先考虑使用土工格栅技术,土工格栅可以在一定程度上将土体自身的抗剪强度更有效的发挥出来,它能够和土体同时承受车辆以及土体自身的荷载力,让土体不会产生很大的侧向变形,对路基填土的侧向位移起到控制作用,从而让路基的稳定性得到提高。另一方面,土工格栅可以和路基的填土产生摩擦作用,大大的减少了桥台台背的一部分垂直应力,让路桥过渡段的路基承载能力相应提升,以起到降低沉降度的作用; 而将土工格栅用水平方式进行摊铺,可以让其在车辆荷载力的反复作用下也不会或减少变形。
(2)要对搭板的长度与强度进行合理的设计。
搭板长度的设计通常根据三种原则来确定: 首先是在路面使用年限之内,因为道路沉降而导致的路面纵坡,搭板应该在路堤发生沉降现象之后倾角在 1/200 到 1/300 之间; 其次是要保证搭板的长度可以跨越桥台台背一段范围内难以被碾压的土体,或是能够跨越桥台台背预留的土方缺口; 最后是应该结合搭板自身的受力情况,采用弹性地基来计算其长度。例如在路桥过渡段沉降情况发生在台背 10m 左右范围内,此时应该将其长度设计为 10 ~ 12 m 左右较为合适。而搭板强度的确定,可以结合搭板和桥台台背填土可能出现脱空情况来进行处理,同时还应该根据搭板的阶段划分和枕梁位置对搭板强度的影响来设计,如楔形柔性搭板,在路桥过渡段设置楔形加固区,柔性结构层一端固定于桥台,另一端与路基相连,让刚性桥台与柔性路基模量的平稳过渡,消除差异性沉降,达到防治桥台跳车的目的。柔性搭板的设置根据桥台的类型可以分为中三种形式。
(3)路基与桥头搭板之间可能存在的施工缝,如果遇到阴雨天气容易引起渗水,从而让路基结构层软化产生沉降,导致桥头跳车现象的发生。因此在进行施工设计时要选择合适的台背填料,在桥台5~10m的范围内选择高强度、容易压实、透水性好的填筑材料,或者可以采取桥头打桩或台后搭板的双重加固措施进行解决。另外也可以采取设置柔性桥台的方式来进行处理。