一、前 言
公路是國民經濟的重要命脈,由于其特有的優(yōu)越性和靈活性,發(fā)揮著其他運輸方式所不可替代的作用。公路建設又是國家最主要的基礎產業(yè)之一,公路交通事業(yè)的迅速發(fā)展,為經濟的持續(xù)發(fā)展注入了強大的活力。
但是,從已投入使用的高等級公路特別是高速公路來看,存在著不少問題,其中比較常見的道路病害是:路面在臺背回填處出現沉陷或斷裂,車輛通過臺背回填處跳車。而且隨著高速公路的迅速發(fā)展,車輛快速、安全、經濟和舒適的要求越來越高,這個問題越來越突出,影響公路使用性能和運輸效益的發(fā)揮。因此如何解決臺背回填處的跳車問題,已引起公路建設行業(yè)的重視,但并未獲得滿意的解決辦法。汽車駛過橋頭時,由于沉降差異的臺階會激起汽車的振動,使司乘人員處于振動環(huán)境之中。車輛振動會影響著人的舒適性、工作效能和身體健康。因此本文對路橋過渡段的差異沉降進行了分析,并提出一些處理措施。
二、過渡段沉降差異產生的原因分析
目前的路橋過渡段常采用設鋼筋混凝土搭板和不設搭板兩種情況。本文就這兩種情況下過渡段的沉降機理進行分析。
?。ㄒ唬┰O搭板時的沉降分析
對于使用鋼筋混凝土搭板的橋頭過渡段,橋頭搭板的一端擱置在橋臺背上,另一端通過枕梁設在引道土體上。為了便于分析沉降差產生的過程,我們做出如下假設:
?。?)竣工時橋面和搭板面的縱坡相等,均為i1;
?。?)橋頭沉降過程中,搭板繞簡支端轉動,且可以被視為平直的剛體;
?。?)搭板上和橋面上的面層結構和厚度相同,不產生沉降差。
1. 橋頭過渡段沉降差產生的過程
由于影響因素較多,為了便于分析問題,假設在沉降過程中存在橋面縱坡i2b等于搭板面縱坡i2a的情況(如圖1),這樣可以將橋頭沉降過程分為以下兩個階段。
圖1設橋頭搭板時沉降差異示意圖
第一階段是竣工后至橋面縱坡i2b等于搭板面縱坡i2a時這一過程,主要是橋面由于墩臺產生沉降凡造成縱坡變化(Δ1 = i2a - i1)控制,其值不能過大,否則將造成橋面破壞,伸縮縫擠壞及支座條件變差。因此,各國的橋梁設計規(guī)范均有限制。
第二階段是橋臺沉降趨于穩(wěn)定后至整個引道土體趨于穩(wěn)定。此時的主要特點是橋面縱坡i2b與搭板縱坡i3不相等,兩者之間稱為縱坡差△2,即△2 = i3一i2b其大小對過渡段的行車舒適性影響很大。
2. 沉降差異的表示
為了進一步分析差異沉降的危害,需對沉降差異用某一數學表達式來表示。通過對沉降差異的形成過程的分析,我們可以將搭板遠臺端部沉降趨于穩(wěn)定時的總工后沉降量Sa分成兩個部分,即
Sa=Sb+ △S
式中,Sb一橋臺基礎的預期工后沉降量;
△S一橋臺與搭板遠離臺端下土體之間的差異沉降量。
橋臺基礎預期工后沉降量可以用如下公式計算,即
Sb=α1α2L"
式中,α1一橋臺基礎工后沉降值占基礎總沉降值的比例系數,主要與地基土類型有關。對于低壓縮性飽和粘土,α1=0.40;對于中壓縮性飽和粘土,α1=0.70;對于高壓縮性飽和粘土,α1=0.85。