桥梁与道路论文.doc

郑州交通职业学院 毕 业 论 文论文题目：浅谈高等级公路桥头跳车的原因及解决措施 所属系别： 交通工程系 专业班级：07级道路桥梁工程技术1班姓 名： 刘 佳 学 号： 200708050410151 指导老师： 韩 娟 撰写日期 ： 2010 年 5 月摘 要改革开放以来，我国的经济在腾飞，我国公路交通建设也像雨后春笋般的迅速崛起，同时公路交通量的迅速增长，行车速度的不断提高，车辆荷载的逐渐增大，对公路路面的使用性能提出了更高的要求。桥头跳车问题是高速公路建设中的一大难题，已成为高速公路的三大质量通病之一。目前，已投入使用的高等级公路中，普遍存在一个问题：路面在台背回填处出现不同程度的沉降断裂，使车辆通过时产生跳跃和冲击，造成对桥涵和路面附加的冲击荷载，使司机和乘客感到颠簸不适，甚至造成车辆大幅度减速，严重的可导致交通事故。论文针对桥头路车病害的处治措施对近年来高等级公路桥头跳车的原因进行了总结，并据此对桥头跳车的处理措施从地基处理、路堤的压实度、合理选择路堤填料、设置桥头搭板和桥头路面作特殊结构处理等方面进行了论述，以减少高速公路运营中桥头跳车的现象。关键词：桥头跳车，沉降断裂，处理措施AbstractSince the reform and opening up, Chinas economic take-off, just like our highway transportation construction springing up like the rapid rise, while the rapid growth of road traffic, the continuous improvement of speed, vehicle load increases, the performance of the proposed use of road surface a higher demand. Bump highway construction problem is a difficult problem, has become one of quality defects of the three major highways. At present, the highway has been put into use, the common question: Back of pavement at different levels of settlement appears at fault, when the vehicle through the hopping and the impact, resulting in additional bridge and road impact load, the driver and the passenger dose not feel rough, or even result in a significant deceleration of vehicles, serious enough to cause traffic accidents. Thesis, bridge road vehicles disease treatment measures in recent years because the highway bridge jumping are summarized, and accordingly bump on treatment measures from the ground treatment, embankment compaction, reasonable choice of embankment fill, set Slab of the road and bridge structure for special treatment and so on were discussed to reduce highway operations Bump phenomenon. Key Words: Bump, settlement fracture, treatment measures 目 录1 引言12 桥头跳车的成因12.1桥头路堤及锥坡范围内地基处理不彻底12.2压实度达不到标准12.3路面渗水22.4台后填土含水量大23 桥头路车病害的处治措施23.1 地基处理23.1.1 一般地基23.1.2 软土地基23.1.3 湿陷性黄土地基33.1.4 季节性冻融地区33.2严格控制桥头路堤的压实度33.3 合理选择路堤填料33.4 设置桥头搭板43.5 严格控制填料质量及填筑施工43.6 桥头路面作特殊结构处理53.6.2设置变厚式埋板53.6.3路面类型过渡64 防止产生桥头跳车对策实例74.1 上海龙阳路立交桥防止桥头跳车实例74.2 (北)京石(家庄)公路某立交桥74.3 宁波外环线城西路某桥梁84.4 宁波丹孟路宁兴桥85 总结8参考文献:9致 谢101 引言桥头跳车问题一直是困扰桥梁工程技术人员的难题之一，特别是近几年来随着我国高等级公路的迅速发展，桥头跳车现象较为普遍，它直接影响行车速度，也影响了行车的舒适与安全，甚至造成行车事故，同时由于车辆的高速行驶在桥头产生跳动和冲击，对路面和桥梁产生附加的冲击荷载加速桥台、桥头路面及桥梁伸缩装置的破坏，也加快了车辆本身的损坏，直接影响了公路的使用寿命和社会效益，因此如何解决高等级公路桥头跳车问题已成为刻不容缓的大事，本文对几种有代表性的处治方法进行了探讨。2 桥头跳车的成因桥头跳车产生的根本原因是构造物与其两端接线路堤间的沉降差，事实上完全消灭沉降差几乎是不可能的，我们采取防治措施的目的是减少沉降差，使其控制在设计行车速度下，以满足使用要求。 沉降差产生的具体原因主要有以下几个方面：2.1桥头路堤及锥坡范围内地基处理不彻底桥头路堤及锥坡一般位于天然地基上，如果在填土前不做处理或处理不彻底，在路堤土的重力作力下其将产生极大变形，而桥梁构造物多采用桩基础或经地基处理的扩大基础等，其沉降量很小，若桥头路堤土重力产生的变形不能在桥头路面铺筑时基本完成，将产生桥不沉而路沉的现象，造成跳车。2.2压实度达不到标准由于引道填土在压路机碾压时工作面小，特别是埋置式柱式桥台台帽周围一般压路机无法作业，这就导致桥头引道及锥坡的填土压实度达不到标准，造成这部分填土下沉，引起跳车。2.3路面渗水路面水渗入路基或路面积水沿台背渗入路基，造成路基土软化、水土流失，引起桥头引道路基下沉，造成跳车。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，引起沉降和跳车。2.4台后填土含水量大河北省京深高速公路北拒马河桥北桥头引道是在春夏之交填筑的，路基土的含水量适中，桥头跳车不明显，而南桥头是在雨季用未经彻底晾晒的含水量高的粘性土填筑的，虽然在填土中也掺入了石灰，并设置桥头搭板，但最终还是因填土达不到压实度标准引起较大的变形，通车一两年就出现非常明显的跳车现象。造成桥头跳车的原因还有设计上的不足（如特殊地基、路基处理）、施工质量问题和施工管理问题等等。3 桥头路车病害的处治措施3.1 地基处理3.1.1 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，对基底进行压实，压实度不小于85%，另加2个百分点，回填土应分层压实，压实度也按规范提高2个百分点。3.1.2 软土地基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，换填颗粒较粗的填料，如天然砂砾、碎石、工业废渣等，压实度要求同一般地基。当软土层较厚全部挖除有困难时，应采用粉喷桩、旋喷桩、碎石桩、排水板等方法进行处治并设置砂砾垫层，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。路基土填筑时还应控制其填土速率(按规范要求)。3.1.3 湿陷性黄土地基对桥头路堤边坡和锥坡坡脚外2m范围内的地基(明挖扩大基础桥台的基底)进行强夯处理，压实度不低于85%，另加2个百分点，同时满足桥台基底承载力的要求，处理后的基底标高在桥台、桥头路堤范围内应在同一水平面上，并用石灰土或水泥土封闭，防止地基浸水。对湿陷性黄土地基还应做好防水、排水工程，防止地表水渗入路基，造成沉陷。3.1.4 季节性冻融地区对季节性冻融地区的桥头地基遇有饱和细粒土或含水土层时，应全部挖除换填透水性土压实后再填路基。3.2严格控制桥头路堤的压实度桥头路堤及锥坡应用小型振动式压路机分层碾压(江苏省交通系统开发的小型振动式压路机为5.15kN，重量1.1t)，每层碾压厚度不超过20cm，或用强夯机夯实(方法同前)。对台背及柱式、肋板式桥台的台身周围和桥头引道填土的压实度按设计规范再提高2个百分点，分层取样测定其压实度，并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(如自然沉降、预留变 位值等)，以便于桥头搭板长度所适应的工后沉降差相一致。3.3 合理选择路堤填料(1)对软土地段采用粉煤灰等轻质材料填筑路堤。(2)选用透水性良好、易压实、沉降完成快、后期变形小的砂砾填筑路堤或用石灰稳定土处理桥头路堤，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。(3)不准采用高塑性粘土填筑桥头路段。(4)在桥头路堤任一高度的平面内不应采用不同填料填筑(不同层次可用不同的填料)。(5)季节性冻融地区的桥头路基上部采用水稳性好冻融性好强度高的粗粒土填筑，填筑深度应不小于最大冻深(包括路面结构层厚度)，以防冻胀时路面产生有害变形冻融时路床承载力下降。易受地表水、地下水影响的矮路基地段，除做好路基、路面排水进行路基全防护外，还应将路侧边沟远离路基，以减少水对路基的影响。3.4 设置桥头搭板在桥头设置搭板是防治桥头跳车的一项主要辅助措施。搭板的一端支承在台背上，用锚栓固定，另一端、可直接置于石灰稳定土或路面基层上，不设枕梁。搭板长度依据设计行车速度、路堤填土高度及预计的桥台与台后填土的工后沉降差的大小来确定，可选用4m、6m、8m、10m、12m几种长度。搭板的受力形式多种多样，在顶、底面配置足够数量的受力钢筋，搭板的下面设不小于2m厚的石灰稳定土或碎砾石垫层，石灰稳定土或碎砾石垫层应在两则铺至边坡面处，并顺路方向铺至搭板外23m。路径3m的明涵和暗式涵洞通道可不设桥头搭板，但台背填料应选用砂砾或石灰土，由挖除表土后的地面起进行填筑至路基顶，可选用小型振动式压路机碾压，压实度同前。3.5 严格控制填料质量及填筑施工众所周知，桥头跳车原因主要是路基压缩沉降和地基沉降，由于填土的内摩擦角较小，加之压实质量的影响，所填路基的压缩沉降一般较大，因此桥台后宜填筑内摩擦角较大的透水性材料，如岩渣、碎石等。同时，选用内摩擦角较大的填料也有利于从台背缝隙中渗入的雨水沿盲沟或泄水管顺利排到路基外。台背填筑透水性材料，还应满足一定长度和宽度的要求，通常情况下基底处长度42.0m，与路基衔接处一般应留11的斜坡或台阶形式。填筑透水性材料，施工应掌握以下几点：(1)控制填料质量，其细料含量不宜过大。(2)台背填筑前，在地基处理后的土拱上须设置泄水管或盲沟。(3)台背填筑透水性材料前，应完成台前防护工程及桥梁上部结构。(4)应注意结构物两端对称填筑施工。(5)严格按有关规程作业，控制每层填筑厚度和碾压遍数，并对每层填筑质量实施检测，透水性材料采用孔隙率控制其施工压实质量，其一般不宜大于15%。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。在桥涵施工中，注意桥台砌筑与路基填高相结合并分层压实到路基处理高度，要达到压实度标准。3.6 桥头路面作特殊结构处理考虑桥台与台背路面在结构、材料、刚柔、胀缩等方面存在的差异，为了在其纵、横向都能平顺逐渐过渡，可采取以下措施：3.6.1设置枕梁和搭板枕梁和搭板根据不同情况应采取不同的布设方式：(1)桥梁为正交时，搭板预制安装，板顶浇6cm厚30号钢筋或钢纤维砼铺装层，在搭板与砼路面相接处设置胀缝，在与搭板邻近的23块路面的板缝连续设置胀缝。(2)桥梁为斜交时，除用钢筋砼搭板和铺装层整体现浇完成以外，还另设钢筋砼渐变板。 渐变板的块数视桥梁斜交角度大小而定，大于70 、7045和小于45时分别设1、2、3块板或以上，并考虑受力关系，其短边应5m，长边应10m，搭板按简支计算配筋，渐变板按构造钢筋位于板面下1/31/2板厚范围。实践证明采用此措施还应考虑到：搭板的长度确定至关重要，一般采用5m长搭板为佳，且其长度与路堤填高成正比，并与土基状况有关。搭板按简支板进行内力优化并配筋，面层按构造钢筋配筋，但在荷载作用于搭板时，板下路基会起到一定的支承作用，尤其当枕梁下沉时，部分搭板更受到路基支撑，使板顶产生局部拉应力，对这种复杂的受力过程 ，设计时难以确定，故配筋与实际会有出入，枕梁按弹性地基梁计算，其关键问题在于确定地基(路基)反力 的分布规律，而截止到目前关于弹性地基结构计算的各种理论都只是部分地、不同程度地反映地基的实际性质，只在一定范围内比较符合实际，故对于不同计算方法的适用范围应予特别注意。搭板顶面设置何种铺装层，设计时应考虑当其出现沉陷时需要使用的修补材料、修补方法，并结合实际情况及相关问题，进行处理以达到满意效果。3.6.2设置变厚式埋板对沥青砼路面，在桥台连接处增设变厚式水泥砼埋板，对水泥砼路面，则将连接处的路面板改为变厚式。在搭板、埋板或变厚式板下，为保证连接部位的刚柔层次在水平和垂直方向均渐次变化，宜采用强度及回到弹模量均高于土基的路面结构层材料，以提高该部位的整体受荷和抗冲能力，利于减小错台幅度，调整不均匀沉陷。3.6.3路面类型过渡桥头不均匀沉降原因多，且难于根除，为此应根据桥涵的长度和接线填方长度在桥头一定长度范围内铺刚性过渡层或沥青过渡层。对桥头路面接缝进行处理：(1)桥梁与水泥砼路面间的接缝处理不好常形成错台，产生桥头跳车，使板局部遭到破坏，采用图1所示形式连接处理。其可基本消除面板因温度应力挠曲变形而产生局部应力，进而减小板底结构的不均匀沉陷导致的错台，并实现板底由半刚性向桥台刚性过渡的设计要求，避免了因局部薄弱而产生的病害。图3-1 桥梁与水泥混凝土路面接缝处理(2)桥梁与沥青路面的接缝，往往由于该处沥青路面难以碾压密实产生沉陷、错台或沥青路面受推移造成拥包，可采取图2所示处理措施加以解决。图3-2 桥梁与沥青路面的接缝处理(3)水泥路面与沥青路面间的接缝，亦可采用类似处理措施得到解决。(4)严格质量管理，确保合格工程。严格质量管理，关键在于建设单位及其主管部门，特别是设计施工单位的协调努力，共同遵照设计施工规范、施工程序、技术标准和操作规程以及严格的质量和监理，以确保合格工程才能避免桥头跳车病害发生。4 防止产生桥头跳车对策实例4.1 上海龙阳路立交桥防止桥头跳车实例该立交桥桥头地段，地表1.6m以下有厚约20m的淤泥质粉质粘土，故采取以下处理措施，以避免桥头跳车。(1)在路面底至地面垂直距离H1.5m处，采用粉煤灰填筑路堤。因粉煤灰质轻，透水性好，后期强度高，可有效降低地基应力，减少软土地基沉降。同时路堤竣工后沉降量小，使桥头的沉降差减小 。(2)在3m的桥头高路堤地基中做水泥加固粉喷桩。根据地基强度及路堤(或挡墙)完工后容许的剩余沉降量要求，确定桩长915m，间距1.5m。(3)桥头设置搭板，桥头路堤剩余沉降量虽控制在10cm内，但仍出现与桥头错台，因此经在桥头设5.5m长钢筋混凝土搭板通车三年后营运情况良好。4.2 (北)京石(家庄)公路某立交桥该桥为桩基重力式桥台，摩擦桩长25m，台后路堤设计高度5.5m。施工时台后预留底宽9m，顶宽15m的缺口，架桥后用级配砂砾石填料并经振动碾压回填，其路堤先于缺口56个月填筑完成。当台后路基将填筑到设计高度时，离台面12m处出现有若干0.51.5cm宽、贯通路基并继续发展的横向裂缝。原因是在其地表1.0m以下有新近沉积厚约2.5m的高压缩性淤泥质粘土。因其变形量大，沉降持续时间长，缺口处路堤完工后沉降将超过10cm，遂决定采取处理措施。基于靠近路基下卧软土层的厚度相对不大，填料系属透水性材料，采用超载预压。(1)根据地基、路堤稳定性允许的堆载时间，超载比取50%。(2)由确定的超载比反算地基和路堤的稳定性，得出最小安全系数K=1.18。(3)超载预压设边桩、沉降板进行观测，15h后测得路基堆载总沉降量1213cm，因此采用措施产生了效果。(4)分格计算沉降观测数据，得出剩余沉降量约为2.1cm，确定桥台背设置8m长搭板，可以调整沉降差异。通过上述处理措施该桥通车至今无跳车现象。4.3 宁波外环线城西路某桥梁该桥与路线正交，原设计桥台背采用5m钢筋混凝土搭板一端置于桥台盖梁，另端搁置路基枕梁与水泥路面相接的处理方法，但效果不理想，仍存在跳车。为此先后考虑采用以下方案进行补救。(1)预设枕梁处计算沉降量，抬高枕梁标高、施工，以待其下沉回复，但竣工运营一年未能如愿。分析原因在于沉陷数据计算难于与施工实际中质量控制因素相吻合。(2)拟在枕梁下预设安放千斤顶的空间，搭板按设计标高施工，待其完成后在日后沉陷时将千斤顶置入枕梁下的预留空间顶起填塞，使梁恢复设计标高，但如此实施难度较大，且预计处理后的路面平整度较差。(3)仍按设计标高完成搭板施工，在其上铺筑沥青面层，如此若日后枕梁下沉，只需加铺沥青混凝土或沥青砂，简单易行，利于养护。4.4 宁波丹孟路宁兴桥在该桥与路相接处，铺设80号块石凿制的尺寸为252540cm的条石(或混凝土预制块)，以利于出现沉陷时用人工翻修，直至过渡段沉陷稳定后，拆除安装搭板。设计时，为使搭板届时能妥善安装，在桥台一端的盖梁上预留支承口，另端铺设10m长过渡段，以利架设枕梁承放搭板而不破除混凝土路面，经此处置投入运营三年，车辆都能平稳通过而不跳车，成效显著。5 总结本论文针对桥头路车病害的处治措施对近年来高等级公路桥头跳车的原因进行了总结，并据此对桥头跳车的处理措施从地基处理、路堤的压实度、合理选择路堤填料、设置桥头搭板和桥头路面作特殊结构处理等方面进行了论述，以减少高速公路运营中桥头跳车的现象。参考文献:1