論路橋過渡段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

朱立來

摘 要：橋梁工程完工后，多數(shù)問題會(huì)出現(xiàn)在過渡段，因此文章將根據(jù)各種資料分析橋梁過渡段的設(shè)計(jì)與實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞：路橋過渡段；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

1 路橋過渡段概述

目前我國已經(jīng)開始進(jìn)行了一些關(guān)于路橋過渡段的研究，從理論上講，實(shí)現(xiàn)臺(tái)背回填的“剛?cè)徇^渡”有兩種方法：第一種方法是臺(tái)背回填范圍內(nèi)，使用能從路基土剛度漸變到臺(tái)墻剛度的變剛度材料，實(shí)際上這種可能性不大；第二種方法是使用介于路基土與臺(tái)墻材料之間的某種材料，但沿長度方向變化其厚度，也即使得臺(tái)背回填遠(yuǎn)薄近厚，從而實(shí)現(xiàn)臺(tái)背回填的“剛?cè)徇^渡”。

結(jié)構(gòu)突變影響巨大，而使兩種性質(zhì)不同的體系在抗垂直變形能力上平滑過渡，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上使路面面層下的結(jié)構(gòu)由間斷的對接形式變?yōu)檫^渡性的局部搭接形式，如設(shè)置搭板，從而增加鄰近橋臺(tái)處的路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高路面抗變形能力。

2 結(jié)構(gòu)組合

橋頭路基路面一般由土基、墊層、基層、底基層、搭板、面層等部分組成。

2.1 土基

由于橋頭過渡段的特殊性要求其土基的要求相對較高，性質(zhì)穩(wěn)定，密度均勻并偏高的土質(zhì)更符合要求，另一方面是土基的濕度，濕度較大的土質(zhì)是不適合直接使用的，必須經(jīng)過專業(yè)處理才能使用，臺(tái)北回填是橋梁建設(shè)的關(guān)鍵，所以在建筑過程中對土基必須經(jīng)過壓實(shí)處理，平衡壓實(shí)程度應(yīng)不低于95%。

2.2 墊層

墊層是為了緩解地下水和積水造成的土基破壞而設(shè)置的，有些橋頭土基的排水效果差或位置偏低與地下水線的位置會(huì)導(dǎo)致土基長期處于潮濕狀態(tài)，寒冷季節(jié)還會(huì)處于冰凍狀態(tài)，這樣就會(huì)導(dǎo)致土基的傾斜甚至坍塌，橋梁將遭受嚴(yán)重威脅。因此對于這類特殊位置的路基要增設(shè)墊層，而墊層的選材也要特殊考慮，粗糙的石屑煤渣和粗砂等排水性較好不易受潮濕和流水腐蝕的材料為佳，并且為了增加其硬度強(qiáng)度可添加水泥石灰粉等細(xì)小可凝固的材料作為混合材料。而土基和混合材料墊層之間也應(yīng)做相應(yīng)的隔離措施鋪設(shè)合成材料，防止軟路基侵入導(dǎo)致堅(jiān)固墊層被軟化，墊層的作用巨大，但給予成本和安全指數(shù)考慮墊層的厚度應(yīng)大于15cm，寬度應(yīng)與路基同寬。

2.3 基層和底基層

在橋梁中對基層和底基層的要求主要包括硬度、穩(wěn)定性、抗凍性和抗沖刷能力，基層、底基層材料原則上應(yīng)與正常路段所用材料相同，以方便設(shè)計(jì)和施工。基層材料一般可選用水泥穩(wěn)定集料、水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石、水泥穩(wěn)定砂礫、二灰穩(wěn)定集料、二灰穩(wěn)定碎石、二灰穩(wěn)定砂礫、水泥粉煤灰等綜合穩(wěn)定集料。底基層材料一般可選用石灰穩(wěn)定集料、水泥土、二灰土、石灰土、水泥石灰土、級(jí)配碎石、砂礫等。

2.4 搭板

搭板的設(shè)置要根據(jù)公路等級(jí)和使用要求來確定，包括搭板如何埋置，如何配筋，搭板是否枕梁等問題都要根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況來設(shè)計(jì)實(shí)施。

一般而言搭板下加強(qiáng)層的長度超過搭板1m，厚度不小于2m，加強(qiáng)層材料和底基層相同，高填方路堤則應(yīng)適當(dāng)提高。而且各種實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，土基和基層的壓實(shí)度等于95%時(shí)，既能保證路基強(qiáng)度也能有效防止沉降的產(chǎn)生。而對于不計(jì)劃設(shè)置搭板用混凝土或者瀝青制作的橋段應(yīng)更加注重臺(tái)后填筑，保證填筑質(zhì)量。

2.5 面層

面層為瀝青層，其主要作用是減少路面摩擦以及增加路段使用年限的，因此路橋過渡段對面層沒有特殊要求，與正常路面一致即可。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 控制變形狀況

若想控制變形狀況應(yīng)先了解導(dǎo)致變形的原因所在，路基變形主要是由于沉降引起的，沉降分為以下兩種：①施工后過渡段內(nèi)路基的沉降；②過渡段傾斜度導(dǎo)致的沉降。能夠更好的解決沉降問題既可以改善控制路基變形的狀況。

3.2 設(shè)置合理的緩和過渡段

由于橋臺(tái)和路基之間從混凝土到土路基的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度差異較大，兩者之間應(yīng)建立適宜的過渡結(jié)構(gòu)，從路基到路堤都應(yīng)設(shè)置從強(qiáng)到弱的過渡段，世界銀行貸款項(xiàng)目要求在剛性橋臺(tái)和柔性路堤之間設(shè)置50m的強(qiáng)度漸變段，使用不同的級(jí)配填料，確保路堤強(qiáng)度過渡。如果設(shè)置50m漸變段有困難，建議漸變段長度不得小于30m。如果橋頭引道不存在軟土地基，若路橋過渡段的差異沉降控制標(biāo)準(zhǔn)為5cm，沉降坡差按0.4%控制，則強(qiáng)度漸變段長度應(yīng)大于13m。

3.3 路橋過渡段的地基條件與路基條件

現(xiàn)今建造路橋過渡段產(chǎn)生一種誤區(qū)，采用土工合成材料加筋路堤，這種方式既無法提高地基承載力，也不能有效阻止地基沉降。只有當(dāng)?shù)鼗哂凶銐虻某休d力，在路堤填土自重荷載與車輛荷載的聯(lián)合作用下不致破壞而產(chǎn)生較大的沉降時(shí)，土工合成材料的加筋才會(huì)產(chǎn)生明顯效果。因此，高等級(jí)公路路橋過渡段的地基條件應(yīng)保證路基的工后沉降≤10cm，沉降差小于5cm，沉降坡差≤0.4%的控制標(biāo)準(zhǔn)，路基條件應(yīng)滿足文件要求。

3.4 路橋過渡段的結(jié)構(gòu)型式

3.4.1 橋臺(tái)臺(tái)背路堤加鋪土工格柵

土工格柵技術(shù)適用于路橋之間過渡部分，土工格柵搭配土體在承受重壓的的情況下能夠突出土體的抗剪強(qiáng)度，而且土工格柵具有約束土體的功能使之固定在原地不會(huì)向左右前后位移，使路基本身成為一個(gè)穩(wěn)定的整體，即便路面有位移也成為一種整體的位移不會(huì)導(dǎo)致坍塌和崩潰的狀態(tài)出現(xiàn)。土工格柵除了約束能力以外，還具有增強(qiáng)摩擦使路面承受的壓力能夠進(jìn)一步進(jìn)行分散，從而提高整個(gè)橋面的承壓能力得到相當(dāng)幅度的提升，摩擦力分配的過程也是路基內(nèi)部介質(zhì)重新分配承壓力的過程，而這一重新分配過程會(huì)調(diào)動(dòng)路基內(nèi)部介質(zhì)的活性減少時(shí)沉降問題導(dǎo)致的路基軟弱。土工格柵還具有一定程度的彈性，可以減少垂直重壓導(dǎo)致的路面殼體變形，基于以上多種優(yōu)勢我們可以根據(jù)實(shí)際情況在路橋過渡段增加土工格柵的高度密度等。

3.4.2 搭板長度和強(qiáng)度的確立

在工程設(shè)計(jì)過程中路橋搭板的設(shè)計(jì)并無慣例和固定格式，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際狀況進(jìn)行分析決策，一般而言搭板的設(shè)計(jì)和選用會(huì)遵循以下幾點(diǎn)：（1）未出使用年限的路面搭板傾斜度在1/200～1/300范圍內(nèi)；（2）搭板的長度能跨越橋臺(tái)臺(tái)背難以壓實(shí)的土體，或跨越按計(jì)劃在臺(tái)背預(yù)留的土方缺口長度；（3）根據(jù)搭板的受力狀態(tài)，用彈性地基或簡支梁計(jì)算搭板長度。根據(jù)規(guī)范要求，按上述方法計(jì)算的搭板長度為30m～20m。以此類推在實(shí)際建筑操作過程中可以根據(jù)工程屬性選取適宜的長度，強(qiáng)度則需根據(jù)最差設(shè)想進(jìn)行準(zhǔn)備，并合理劃分搭板的節(jié)段，考慮橋梁位置是否影響搭強(qiáng)度。路橋過渡段是較為敏感和關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，但是只要高度警惕以上所述問題，施工前進(jìn)行縝密設(shè)計(jì)，施工時(shí)嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)方案，選材注重質(zhì)量把關(guān)，路橋過渡段就不再是工程的瓶頸，不拖整個(gè)工程的后腿，能夠有效的延長其使用壽命，并保障其性能良好。

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