談橋頭搭板型式及設(shè)計(jì)參數(shù)

詹 超

(同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司，上海 200092)

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)道路事業(yè)特別是高等級(jí)道路的蓬勃發(fā)展，道路運(yùn)行過(guò)程中所出現(xiàn)的各種病害也越來(lái)越多，橋頭跳車(chē)就是一個(gè)比較普遍的現(xiàn)象。橋頭跳車(chē)產(chǎn)生的主要原因在于橋梁結(jié)構(gòu)、路基及路橋過(guò)渡段的剛度不匹配而出現(xiàn)差異沉降。因而其處治方法主要在于減少不均勻沉降，而搭板作為設(shè)置在橋臺(tái)與路基之間的連接結(jié)構(gòu)，其設(shè)置位置、長(zhǎng)度、厚度等參數(shù)是否合理，對(duì)減少不均勻沉降、降低橋頭跳車(chē)的不利影響具有重要的意義。

1 搭板埋置深度

搭板按其埋置深度，可分為路面式引道搭板、半埋式引道搭板、深埋式引道搭板三類。路面式引道搭板埋設(shè)于路面表層，主要用于混凝土路面;半埋式引道搭板在搭板上方鋪設(shè)一定厚度的瀝青面層，該型式搭板埋置深度較路面式的埋置深度更深，主要用于瀝青混凝土路面;深埋式引道搭板埋置于路基下，該類搭板耐久性好，不易損壞。

半埋式引道搭板、深埋式引道搭板適用于瀝青混凝土路面。深埋式引道搭板因其埋置較深，其耐久性較好，但路基填料壓實(shí)度難以得到保證，且該型式搭板對(duì)施工操作要求較高，一旦損壞后，修理較困難，因而國(guó)內(nèi)較少采用該形式搭板。綜合上述各類搭板特點(diǎn)，瀝青混凝土路面中應(yīng)采用半埋式引道搭板。

半埋式引道搭板上鋪瀝青面層厚度可同道路面層(如10 cm)，搭板的坡度應(yīng)與道路縱坡坡度保持一致。

2 搭板長(zhǎng)度的確定

合理的搭板長(zhǎng)度主要受以下兩個(gè)條件控制:

1)搭板縱坡變化值不超過(guò)最大容許值;

2)搭板長(zhǎng)度應(yīng)大于臺(tái)后破壞棱體的長(zhǎng)度。

搭板的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，將降低搭板縱坡變化值。同時(shí)搭板對(duì)地基沉降的適應(yīng)性分析研究表明:地基沉降過(guò)大，將逐步反應(yīng)至搭板結(jié)構(gòu)，引起搭板縱坡變化率的增大，嚴(yán)重時(shí)甚至可能出現(xiàn)折角，因而臺(tái)后填土應(yīng)滿足路基壓實(shí)度要求，另一方面設(shè)置6 m～10 m的搭板，可適用于處理地基沉降在3 cm～5 cm以內(nèi)的橋頭路段。

橋臺(tái)后土體產(chǎn)生沉降時(shí)，臺(tái)背土體將形成滑裂面，根據(jù)土壓力理論，臺(tái)后破壞棱體長(zhǎng)度即為滑裂面長(zhǎng)度，其主要影響因素為路基填土高度、路堤破壞棱體的破裂面與豎直線的夾角;臺(tái)后土體填筑高度越差，填土力學(xué)性質(zhì)越差，臺(tái)后破壞棱體長(zhǎng)度越長(zhǎng)。因而在滬嘉高速公路的建設(shè)中，根據(jù)路基的高度不同采取不同的搭板長(zhǎng)度:臺(tái)后填土高度H＜4 m時(shí)，選用L=6 m長(zhǎng)的搭板，臺(tái)后填土高度H＞4 m時(shí)，選用L=8 m長(zhǎng)的搭板。

目前國(guó)內(nèi)橋頭搭板的設(shè)計(jì)中，搭板長(zhǎng)度的選取趨于統(tǒng)一，主要根據(jù)橋梁跨度的差異來(lái)選取不同長(zhǎng)度的搭板，以同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院為例，大橋通常選用8 m～10 m長(zhǎng)的搭板，中橋一般選用6 m～8 m長(zhǎng)的搭板，小橋及涵洞由于跨徑較小，一般可采用3 m。

綜上所述，橋頭搭板長(zhǎng)度的選擇可采用:大橋8 m～10 m，中橋6 m～8 m，小橋及涵洞3 m～4 m。

3 搭板寬度的確定

相對(duì)于搭板長(zhǎng)度，影響搭板寬度的因素相對(duì)較少。根據(jù)受力機(jī)理的不同，板體可分為單向板和雙向板，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使搭板的長(zhǎng)短邊之比大于2，此時(shí)搭板為單向板受力，受力變形主要發(fā)生在短邊方向暨行車(chē)方向，否則搭板易產(chǎn)生翹曲，不利于行車(chē)安全。

由于高等級(jí)道路行車(chē)寬度一般較寬，上述條件一般能夠滿足，由于搭板為路、橋結(jié)構(gòu)間提供了剛度過(guò)渡段，故搭板寬度不應(yīng)小于行車(chē)道寬度;從受力角度分析，當(dāng)車(chē)輪直接壓在搭板縱向邊緣時(shí)，于搭板受力不利，應(yīng)盡量避免，可將搭板適當(dāng)做寬，建議橋頭搭板寬度取為行車(chē)道寬度與路緣石寬度之和，最小不應(yīng)小于橋梁行車(chē)道寬度。

4 搭板厚度的確定

相對(duì)于搭板的寬度，搭板的厚度因直接影響其結(jié)構(gòu)剛度，因而對(duì)其抵抗彎拉和變形能力的影響較大。當(dāng)搭板厚度相對(duì)較薄時(shí)，隨著板厚的增加，剛度增加較大，因而搭板產(chǎn)生的沉降值也就相應(yīng)較小，數(shù)值分析結(jié)果表明，當(dāng)搭板厚從20 cm增到30 cm時(shí)，搭板板底最大彎拉應(yīng)力減小約30%，豎向位移減小約20%～35%，搭板厚度增加的效果明顯;但當(dāng)搭板厚度超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，其位移沉降的變化值會(huì)相應(yīng)的減少直至近似相等，通過(guò)整理搭板厚度與沉降數(shù)值之間的關(guān)系曲線，當(dāng)搭板厚度從30 cm增加到40 cm時(shí)，搭板沉降數(shù)值降低幅度很小。另一方面，若板厚過(guò)大，配筋過(guò)多，造成搭板剛度過(guò)大，不但起不到應(yīng)有的作用，反而浪費(fèi)材料。

數(shù)值分析計(jì)算結(jié)果表明，搭板長(zhǎng)度在6.0 m～8.0 m時(shí)，搭板的經(jīng)濟(jì)厚度為35 cm，此時(shí)的沉降數(shù)據(jù)趨向穩(wěn)定值，產(chǎn)生的沉降變化較小，乘客的舒適度感覺(jué)良好。同時(shí)，搭板厚度的選擇應(yīng)與搭板長(zhǎng)度相協(xié)調(diào)，隨著搭板長(zhǎng)度增加，搭板厚度也應(yīng)相應(yīng)加大。綜合目前國(guó)內(nèi)搭板的實(shí)際使用情況，小橋搭板厚度可定為20 cm～30 cm，大、中橋搭板厚度為30 cm～40 cm，推薦采用35 cm。

5 枕梁

枕梁可以調(diào)整搭板內(nèi)力，由于枕梁增加了搭板的橫向抗彎剛度，當(dāng)路基填料性質(zhì)較差或壓實(shí)度達(dá)不到要求時(shí)，枕梁的設(shè)置可顯著減少搭板的橫向變形;但枕梁的設(shè)置使搭板多了一個(gè)支點(diǎn)，容易在枕梁處產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而引起枕梁至路基段的“二次跳車(chē)”現(xiàn)象，不利于行車(chē)安全。隨著近年來(lái)施工機(jī)械、施工工藝得到顯著發(fā)展，路基填料壓實(shí)度一般能夠得到滿足，枕梁的橫向抗彎的作用不明顯，在設(shè)計(jì)中，已很少設(shè)置枕梁。

6 結(jié)語(yǔ)

搭板的合理設(shè)置，對(duì)減緩橋頭跳車(chē)具有非常積極的作用，建議搭板的設(shè)置可參考以下參數(shù):

埋深:瀝青混凝土路面中應(yīng)采用半埋式引道搭板。長(zhǎng)度:橋頭搭板長(zhǎng)度的選擇可采用:大橋8 m～10 m，中橋6 m～8 m，小橋及明涵4 m。寬度:橋頭搭板寬度不應(yīng)小于橋梁行車(chē)道寬度，建議取為行車(chē)道寬度加路緣石寬度之和。厚度:搭板厚度一般為30 cm～40 cm，推薦采用35 cm。枕梁:鑒于目前設(shè)計(jì)對(duì)路基強(qiáng)度要求較高，建議不設(shè)置枕梁。

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