关于桥梁伸缩缝处跳车的防治-职业学院毕业论文

南京交通职业技术学院 毕业论文 题目关于桥梁伸缩缝处跳车的防治 学校南京交通职业技术学院 系部路桥工程系 专业道路桥梁施工技术 班级09212 学号0921229 姓名刘运哲 指导老师张文斌 二一年 5 月 13 号 1 目录 前言.2 1 桥头跳车原因分析.2 1.1 桥台和台后填方的差异变形 2 1.2 路基填料的影响.3 1.3 桥台及台后填方压实度的影响 3 1.4 桥台路面与台背路面在使用后结构上存在着差异4 1.5 台后填方渗水破坏.4 1.6 设计不周.5 1.7 伸缩缝处破坏.5 1.8 人为施工因素.6 2 公路桥头、桥梁伸缩缝跳车的危害 6 2.1 对车辆的行驶速度产生影响 6 2.2 增加养护成本、降低道路使用质量与使用寿命6 3 桥头跳车病害防治措施探讨.6 3.1 处理好台后地基.6 3.2 正确的选择桥头路堤的填料 7 3.3 减少人为因素的不利影响控制好压实度8 3.4 对接头处路面进行处理 8 3.5 加强桥头路基的排水设计 8 3.6 梁端特殊设计.9 3.7 合理选用伸缩装置.9 结束语.9 参考文献.9 2 关于桥梁伸缩缝处跳车的防治 摘要：随着我国公路的迅速发展，在工程建设中桥梁桥头、伸缩缝处出现的跳车现象，已成 为公路中的多发病害， 严重影响行车的安全性和舒适性。 本文主要阐述了公路桥头及桥梁伸 缩缝处跳车产生的原因、带来的危害、防治办法。 关键字：桥头跳车；伸缩缝；危害；防治 前言 造成桥头跳车的因素有设计问题，也有施工问题，但是主要的是路基压实度 不足引起的差异沉降和伸缩缝处破坏所造成的。公路投入营运后，在桥头处出现 破坏，接缝处下沉，路面损坏，形成错台。这些台阶，轻的使车辆通过时产生跳 动和冲击，从而对桥梁和路面造成附加的冲击荷载，造成行车不适或使通过的车 辆大幅度减速，严重时甚至造成行车事故，从而影响公路的正常营运。这种现象 在一些软土地基的地方更为严重，给养护部门带来了很大困难。在气温变化的影 响下桥梁梁体长度会发生变化从而使梁端发生位移， 为适应这种位移并保持行车 平顺， 就必须设置桥梁伸缩缝装置。桥梁伸缩缝装置是桥梁构造的一部分如果设 计不当、安装质量低劣、缺乏科学的和不及时的养护，大部分桥梁会在桥梁伸缩 缝处形成台阶，产生跳车。当跳车现象明显时，会极大影响车辆行驶速度，增加 车辆行驶时间，加大油耗。同时对车辆本身及路面和桥涵结构均会产生较大冲击 和破坏。因此，防治桥头跳车，提高桥梁使用寿命，已经成为我国桥梁工作者刻 不容缓的使命。 1 桥头跳车原因分析 桥头跳车形成桥头跳车台阶的因素是多方面的，其中包括地基地面条件、填 料、施工材料、伸缩缝处破坏以及设计、施工、监督、营运与养护管理诸多方面 的因素。 1.1 桥台和台后填方的差异变形 桥台及台后填方地基的地层在桥台及台后填方的作用下， 均要发生不同程度 的沉降或竖向固结变形， 所以对桥台及台后填方地基进行设计时都必须进行加固 处理设计，以确保地基的稳定性。但从目前设计情况看，设计部门一般仅对桥台 地基进行加固处理进行设计， 而对台后高填方路段下的地基一般都没有进行加固 3 处理设计。桥涵通常位于沟壑地方，地下水位较高，在南方地带多有软土，此类 土压缩性高，抗剪强度低，如果天然结构受到破坏，强度便显著降低。桥台及台 后填方地基如果在填土前处理不彻底或处理方法不当， 在路堤土的重力作力及车 辆荷载作用下，会造成工后沉降。且桥头路基填筑高度一般较大，产生基底应力 相对较大，在车辆荷载反复作用下，会引起地基沉陷，这种沉降由变形至稳定往 往历时很多年。桥台和台后填方是两个性质不同的结构体，虽然桥台作用在地基 上的压力大于台后填方，但由于桥台基础一般都进行了加固处理，所以它一般不 发生竖向沉降变形。而台后填方的地基一般都没有加固设计和严格的加固措施， 其竖向沉降变形都远大于桥台下的地基变形， 地基的这种差异变形反映到上部路 面，就出现了桥台和台后填方段的差异沉降变形。 1.2 路基填料的影响 路堤填料在汽车荷载反复作用下因台后填土较高，随着时间推移，都产生不 可避免沉降。 有时台后填土荷载对基底产生附加压力， 严重时会使桥台向后倾斜， 发生不均匀沉降危及行车安全。 桥台一般由浆砌片石和钢筋混凝土构筑， 在桥台和台后填方之间或者锥坡部 位，大气降水易沿路面或锥坡体（锥坡体的压实度较难达到要求）下渗，下渗水 对桥台一般不产生破坏作用，但是对填土类，易产生侵蚀和软化作用，尤其对于 压实不够的填方土体，更容易产生侵蚀和软化，使其强度降低，从而导致填方土 体产生包括塑性和弹性的变形，其中主要是塑性变形。这种不可恢复的塑性变形 是内部土颗粒间的蠕变和侧向变形造成的，相同作用不同填料的塑性变形量不 同，且这种塑性变形在车辆荷载反复作用下会不断积累，填料塑性变形大的，形 成桥头的沉降差就大，也就导致了桥头跳车。对砂砾石类填料，从填方横断面看 一般填方土体中部为砂砾石，两侧为土类，这种结构只利于水的下渗，而不利于 水的横向排泄。对不加固的地基来讲，填方土体中部压力大，向两侧边坡压力逐 渐减小，从而使地基产生凹形沉降变形，当水沿砂砾石下渗到地基后，下渗水不 易快速排泄，从而软化地基，并加速地基的变形。 1.3 桥台及台后填方压实度的影响 桥台背后施工空间狭窄，工作面小，大型压实机具的使用受到限制。所以越 靠近桥台处填方体的压实度越难达到设计规范要求， 这也是一直困绕设计和施工 4 的难点。目前，在设计上和施工中更多采用强夯、人工夯实、填筑砂料等方法和 措施。对于轻型桥台，重型压路机靠近桥台进行压实，特别是振动压路机可能破 坏桥台的结构；而对于“U”型桥台，重型压路机难以靠近，从而使靠近桥台部 位的填方土体不易达到设计和压实度要求，造成桥台与台后填方差异沉降变形。 路基填土在最佳含水量下压实能达到最佳压实效果，即干容重最大。 下图是 填土干容量含水量关系（曲线 1）和填土压缩模量含水量关系（曲线 2）的 叠合图。从以下图可以看出，两条曲线并不重合，在最佳含水量（0）下压实 的填土尽管干容重最大，但相应的压缩模量相对要小，也就是受荷载作用后变形 就比较大。这种较大的变形也对桥台与路堤衔接处产生不利影响。 1.4 桥台路面与台背路面在使用后结构上存在着差异 在车辆荷载作用下，铺设在桥台台背路堤上的路面垫层、基层密实度迅速增 加，结构层压缩；而铺设在桥台顶的路面因路面下层由桥台组成，而桥台为巨大 建筑结构，加上基础处理严格，相对于路基而言，沉降可视为零。这样，不同路 面结构层两侧抗变形能力不同，相对沉降就不可避免出现，使路面结构破坏，造 成跳车。 1.5 台后填方渗水破坏 桥头的差异沉降容易造成路面开裂，路面水渗入路基，受浸泡的路基强度指 标下降，基土软化，造成引道路基下沉，导致跳车。同时还易发生唧泥、喷浆等 破坏，而跳车又加大了车辆荷载对路面和路基的冲击力。如养护维修不及时，这 5 种恶性循环会使破坏程度加剧发展。桥头路基两侧排水不畅、防水工程不完善也 极易引起路基土的流失，引起桥头引道的沉降和跳车。 1.6 设计不周 有些设计没有充分考虑桥台台背回填沉降的长期性、 不良地基处理方案不适 宜、梁与引道路面的接缝损坏而造成跳车。梁与引道路面接缝设计处理不当等， 造成通车后两侧引道沉降大。 工程设计人员有时对施工过程如何便于碾压往往只 从理论层面考虑，对于填料的要求不严格，台背排水考虑欠佳。桥涵结构物两端 的路堤，由于过水、跨线或通道的要求，一般填土都较高，低的3 m左右，高的 可达l0 m或更高，除了过水的桥涵两侧路堤往往受水浸淹，地基条件也较差，设 计上对路基断面结构和边坡防护上有所考虑外， 其他多数情况对高路堤设计上并 无特别的要求，如压实度等指标均与一般路堤无异。但由于路堤较高，在填筑以 后受到自重和行车荷载的作用，路堤填土必然要产生竖向变形值，且路堤填土越 高变形越大。 1.7 伸缩缝处破坏 （1) 交通量增大，重型车辆不断增多，随之车辆的冲击作用也明显变大， 因此设计、施工即使稍有缺陷也会成为破坏的原因。 （2) 梁端在反复荷载作用下，梁端破损引起伸缩装置失灵。另外，有时变 形量计算不恰当，采用了过大的伸缩间距，导致伸缩装置破损。 （3) 桥面铺装层的裂缝：接缝处桥面凹凸不平，桥面铺装层老化等均可引 起伸缩装置破损。目前常用桥梁结构，伸缩装置的锚固系统一般很难准确地预埋 在梁体中，大部分锚固在铺装层混凝土中。由于混凝土厚度太薄、体积太小，加 上预埋件的位置干扰，施工难度大，过渡段混凝土的锚固作用实际上大打折扣， 预埋件的锚固质量也大受影响。 （4) 桥面通常采用沥青混凝土料铺装，往往伸缩装置安装在先，桥面铺装 在后，沥青面层和过渡段混凝土之间很难铺平，加上刚柔相接，容易产生台阶。 车辆通行振动产生的冲击使伸缩装置锚固系统和过渡段混凝土受力瞬时加大， 而 由此产生的振动又是高频振动，在反复的车辆动荷载作用下，伸缩装置锚固混凝 土会因不能保持弹性而破坏， 锚固装置在反复动载震动下产生变形并与混凝土剥 离，最终全部破坏。养护不到位：桥梁在营运过程中，后浇压填材料养护管理不 6 善，桥面没有经常进行清扫与养护，导致伸缩装置逐渐破损。 1.8 人为施工因素 在施工时有台背填土速度过快，施工时没有按分层填筑、分层碾压、分层检 测“三分法”施工，排水措施没有做好，压实度达不到标准。这些人为因素使高 填土引道不稳定，工后沉降大，且不均匀，也会造成跳车。 2 公路桥头、桥梁伸缩缝跳车的危害 2.1 对车辆的行驶速度产生影响 (1)较小的台阶对车辆行驶影响不明显，只是当台阶达到一定高度时，对车 速才有显著的影响。一般情况下，台阶越高(特别是达到4 cm以上时)，对车速影 响越大。 (2)车速的损失与车辆的行驶速度有关。以较小的车速(80 kmh)行驶时减速幅度则相对不大，这与司机行驶时第一时问内看到台 阶和作出反应有关。 (3)台阶对不同类型车辆行驶的影响也是不同的，如较高台阶对小汽车行驶 的影响就较大，而载重货车对台阶不如空车敏感。其次，司机的心理状态、对道 路的熟悉程度等都对通过台阶时的速度降低有不同程度的影响。 2.2 增加养护成本、降低道路使用质量与使用寿命 目前，我国高等级公路的修建每公里造价均不少于几百万元至几千万元，建 成以后为了维持良好的使用状态， 对桥涵两端的台阶和桥梁伸缩缝均要进行及时 的维修与养护。不断的维修养护花费了大量的人力、物力和财力，产生了极为不 良的社会影响。汽车遇到台阶，一般要提前减速，驶过台阶以后还需要大约相同 的距离加速以恢复正常行驶速度。这样，既增加车辆的行驶时问，加大油耗，又 对车辆本身及路面和桥涵结构产生较大冲击及破坏， 既降低道路使用质量又缩短 了路桥使用寿命。 3 桥头跳车病害防治措施探讨 3.1 处理好台后地基 处理好台后地基是控制桥头跳车重要措施。 应根据实际情况选择对应的地基 处理方案，将工后沉降控制在允许围内，根据沉降的实际完成情况来确定开始铺 7 筑路面的时间。首先必须保证桥头路基有足够的压实度原地面压实度不应小于 85 ，下路堤压实度不应小于 90 ；上路堤压实度不应小于 93 ，路床部分 压实度不应小于 95。 公路软土地基设计规范JTJ017-96 中对桥梁、通道、涵洞等构筑物与路 堤相接处的工后沉降规定见下表： （1）一般地基。挖除桥头路堤边坡及锥坡（护坡）坡脚外 2m 范围内的腐植 土、耕植土、淤泥等非适用土，对基底进行压实，至达规定压实度。 （2）软弱地基。对软弱地基处理，现在国内有换填法、超载预压、塑料排 水板、 粉喷桩复合地基等常用方法。桥头路堤地基要针对软土层的厚度和软弱程 度采用不同的处治方法。当浅层软土厚度小于 2m 时宜全部挖除，再进行基底压 实，换填颗粒较粗的透水性填料，压实度要求同一般地基。地基挖除或处理后， 视情况设置砂砾垫层，在垫层顶面铺设土工布，坡脚处设排水盲沟及时将路基水 排除。对于湿陷性黄土地基，除了进行强夯处理压实度、承载力达要求外，处理 后的基底标高在桥台、桥头路堤范围内还应在同一水平面上，并用石灰土或水泥 土封闭，防止地基浸水。同时做好防水、排水工程，防止地表水渗入路基，造成 沉陷。 3.2 正确的选择桥头路堤的填料 对桥头路堤， 特别是在桥台以外台背后 5-10m 范围内的填料应选择内摩擦角 大、透水性良好、易压实、沉降完成快、后期变形小、填筑工程力学性质良好的 土，如砂性土、砂砾土等。这些土渗水性好无孔隙水压、抗压强度高，易压实， 且有效地排除土中的自由水，且其细料含量不宜过大。或用物理力学性能比较高 的流态粉煤灰水泥混合料作为桥台回填料。不能采用高塑性粘土填筑桥头路段。 8 若透水性材料来源困难，可采用细粒土填筑，并执行有关规定，土质不好、含水 量高的必要时可掺小剂量石灰、水泥或土壤离子稳定剂等进行处理。还有采用泡 沫混凝土、陶土颗粒以及泡沫乙烯等工程塑料作为桥头填料的，这些材料具有材 质轻、对地基作用小、且排水性能好，使用效果也很好的优点，可以大大减少地 基沉降和变形，这将是有潜力的桥台填筑材料。 在桥头路堤任一高度的平面内不应采用不同填料填筑。 在桥高头路堤中使用 土工合成材料（如设土工格栅加筋层），利用其抗拉强度，通过加筋与土体之间 的摩擦作用约束土体的侧向变形，从而达到提高土体承载力和抗剪强度的目的。 经试验证明土工格栅加筋层间距越小，则路堤沉降越小。 3.3 减少人为因素的不利影响控制好压实度 填筑施工严格按规范进行，遵循“早开工，工期长一点”原则，按“三分法” 施工，分层填筑、分层碾压、分层检测，控制好压实度和含水量，此外还要按规 范要求控制好填土速率，做好相应排水措施。桥头路堤及锥坡应用小型振动式压 路机或用强夯机分层碾压夯实，每层碾压厚度为 15cm。由试验得出桥头路堤的 工后沉降量，以此来确定以后工序所应采取的措施。 3.4 对接头处路面进行处理 为使两个对接性质不同路面体系在抗垂直形变上能平顺过渡， 对连接沥青路 面，则在桥台处增设增变厚式水泥混凝土埋板，对连接水泥混凝上路面，则将连 接处路面板改为变厚式。采用钢筋混凝土搭板是一种比较常见的处治办法。搭板 一端放在桥台上，并加设防滑锚固钢筋，如为斜交桥，则应设置钢筋混凝土渐变 板。 其原理是将桥台与路堤衔接处因较大差异沉降引起的路面纵坡突变，通过设 置桥头搭板进行缓和过渡，将路面纵坡变化控制在容许范围内。 3.5 加强桥头路基的排水设计 水对于地基和填土的强度具有非常重要的影响，水可以使土体含水量增加， 使地基承载力下降，使边坡土方饱和而坍塌。因此，桥头填方路基应比区间路基 更加注重排水设计，要保持桥头排水通畅无积水。在有地下或地表水渗入时，要 设置排、截地下水的渗沟或排水沟。 9 3.6 梁端特殊