高速公路在促进经济发展和改善人们生活质量中发挥重要的作用。近年来,我国高等级公路无论在里程数还是建造质量上均取得了长足进展,但是仍有许多技术难题有待研究和解决,发生在软基路段的“桥头跳车”问题就是其中之一。本文结合湖北省公路局科技项目,以降低桥背工后沉降、防止“桥头跳车”为目标,在软基路段桥背部位采用轻质土填筑的新技术,开展沉降计算与轻质土填筑结构设计研究,并用于指导现场施工应用,主要研究工作与成果如下:(1)通过对“桥头跳车”现象的机理与成因分析,明确了桥台台背工后差异沉降与纵坡差是导致“桥头跳车”现象的根本原因。结合软基沉降固结机理,分析了总沉降、固结沉降、工期沉降、工后沉降之间的关系,探讨了软基路面工后沉降计算思路。(2)试验研究了不同原材料配比发泡轻质土的力学性能,分析并提出了发泡轻质土弹性模量与抗压强度之间的相关关系。通过对发泡轻质土试块断面的SEM形貌观察,分析了气泡微观结构与其力学性能的关系。(3)开展了发泡轻质土填筑桥背的沉降计算方法研究,分别建立了分层总和法和有限元法桥头台背沉降计算模型,对比分析了采用两种方法计算得到的桥背路面固结沉降曲线。结果表明,与分层总和法相比,有限元法沉降计算模型假设较少,且考虑了桥台、搭板、填筑体之间的接触及相互作用,因而其计算结果较为可靠,得到的桥背沉降曲线也较符合实际。(4)开展了用于桥背填筑工程的轻质土性能设计与填筑结构方案设计研究,通过对采用不同性能轻质土和不同填筑结构设计方案的桥背沉降数值计算,分析了轻质土抗压强度、容重、填筑区长度对桥背路面差异沉降的影响。结果表明,提高轻质土抗压强度等级或者降低容重等级都是改善台背差异沉降的有效措施。(5)介绍了发泡轻质土现场制作生产流程、工艺以及现场浇筑相关步骤与注意事项,并对填筑效果进行了分析与评价,总结了轻质土技术现场施工应用方面的成功经验。(6)结合现场应用实际情况,确定了轻质土的强度等级为CF1.5、容重等级为W7,填筑区底部和顶部纵向长度分别为7m和11m的桥背轻质土填筑设计方案。通过对其工后沉降以及纵坡差进行计算预测,桥背路面工后差异沉降以及纵坡差分别为2.17cm和0.38%,小于差异沉降控制标准,且搭板末端与填筑区过渡路面不会有“二次跳车”现象的发生。