论文部分内容阅读
【摘要】道路桥梁工程建设质量直接受到连接处设计影响，这种影响在行车安全等方面有着直观体现，相关理论研究和实践探索向来受到业界重视。基于此，本文简单分析道路与桥梁连接处设计要点，并结合实例深入探讨道路与桥梁连接处的具体设计，以供业内人士参考。
【关键词】道路;桥梁;连接处 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.
桥头“跳车”问题较为常见，该问题多源于道路与桥梁连接处设计不当。虽然近年来我国交通建设领域进步迅速，但路基沉降、钢筋锈蚀、路面裂缝、桥头引道设计不当等问题在道路与桥梁连接处设计中仍较为常见，为尽可能提升设计水平，正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在。
1、设计要点
1.1加固设计
结合各地道路桥梁工程建设经验进行分析可以发现，道路与桥梁连接处设计需要做好对路基软弱段的处理，同时关注桥梁加固情况和填料质量控制。道路与桥梁连接处存在的软弱路基处理可选择加固土桩或竖向排水体，路床和上路堤部分需要通过填料进行分层填筑压实处理，这一过程需优选水稳定性好、强度高的优质填料，结合规范要求控制压实度。对于长期运行的桥梁来说，道路与桥梁连接处很容易受到负面影响，此时可选用体外预应力加固法，通过监控桥梁承载力，在不对交通通行造成影响的前提下进行桥梁加固，保证桥梁受力可靠，辅以折线型体外索，桥体的抗剪和抗弯强度可同时大幅提升，这种对桥梁承载力的维护不仅操作简单，同时能够对道路与桥梁连接处的稳定提供支持[1]。
1.2地基处理设计
道路与桥梁连接处设计还需要关注地基处理，结合实际调研可以发现，桥台与路堤沉降差异很多时候源于软弱地基沉降，道路桥梁安全运行也会因此受到严重负面影响。在道路桥梁路基处理中，可使用复合地基法、排水固结法进行软土地基处理，粉喷桩、水泥搅拌桩、钢渣桩等属于典型的复合地基，塑料排水板、超载预压、真空堆载等则属于排水固接范畴。围绕两类软土地基处理方法进行分析可以发现，二者的特点和适应性不同，排水固结法存在较长的预压工期和较低的施工成本，但使用后仍存在较大沉降。复合地基法能够实现软土地基总沉降量在短时间内的大幅度降低，同时能够保证地基快速稳定，但具体施工存在较高成本。在道路与桥梁连接处的地基处理设计中，需结合工期、造价、规范等因素，如基于超载预压的软土地基处理需设法获取更长的实际固结沉降[2]。
1.3搭板法应用
搭板法在道路与桥梁连接处的应用较为广泛，如存在设置不合理的搭板，道路与桥梁连接处很容易威胁行车安全。为保证搭板法得到科学应用，具体设计需要充分结合实际情况，对桥梁与桥梁连接处的长度、坡度等因素进行充分考虑。在一般情况下，为保证过渡效果满足设计要求，需保证搭板长度合理，一般需要使用较长的搭板，如小型桥梁需使用5m左右长度的搭板，大型桥梁多使用9m左右长度的搭板，搭板长度在特殊情况下可适当延长，这能够实现路堤沉降的控制，进而减少或避免桥头“跳车”等问题。在设计搭板的过程中，需围绕受力情况开展深入研究并设法完成最佳搭板长度计算，搭板末端厚度可基于简支梁方式适当增加，道路与桥梁连接处可通过这种设计更具稳定性。
1.4土工格栅设计
土工格栅在道路与桥梁连接处的設计同样需要得到重视，土工隔栅可实现连接处压力的有效分散，通过对受力方向的改变，连接处的沉降、变形等问题能够有效预防和控制，更加安全顺畅的连接处过渡可由此实现。一般情况下，道路与桥梁连接处的变形可基于良好的土工隔栅弹性控制，这一过程需同时关注地基处理，软土地基处理属于其中关键，设计流程和标准的严格贯彻也不容忽视。如道路桥梁工程存在软土地基，考虑到土工格栅与土层间存在的相互作用，设计过程中可针对性开展二者接触面的错动、滑移、开裂等情况模拟，在先进的模拟软件支持下，节点联系的接触面间的弹簧所受力能够准确得出，土工格栅的压缩模量也能够同时明确。在模拟过程中，土工格栅可表示为二维薄膜单元，该单元仅受到张力影响，类似于土中薄膜，无需考虑变形和压力因素影响，由此开展针对性模拟，即可为道路与桥梁连接处土工格栅设计提供充足依据。
1.5台背回填设计
在进行台背回填设计前，设计人员需要围绕回填材料进行针对性的物理性质测评，同时需结合施工现场的气候、地质等多种因素影响，最大程度保证回填材料稳定性，配比方案需基于实际情况确定，一般选择压缩性较低、透水性较强、摩擦角度较大、强度较高的材料，如岩渣、砂砾、砂石等，应用这类材料的台背回填能够实现路面沉降的最大程度控制。在加固路基的设计中，可选择换填轻质材料法，通过应用质量合格的填料，即可保证施工质量和压实度满足设计要求，填料中不得存在杂质，聚苯乙烯材料、粉煤灰均属于常见的台背回填材料，如粉煤灰可有效降低路基负载，辅以加载法可最大程度发挥填换法效用，这一过程需做好竖井和点井设置，在地下水水位降低后完成地基事先沉降处理，完工后沉降带来的负面影响能够由此得到有效控制。对于承载力优势明显的聚苯乙烯材料来说，其在道路与桥梁连接处施工中的应用能够较好保障结构荷载及自重达标。具体设计过程需要检测土壤塑限、液限，结合检测结果进行材料优选，进一步提升结构稳定性，更好控制填料压实度。设计人员还需要考虑施工过程带来的影响，为更好保证台背处稳定，如设计选择刚度较高的回填材料，则材料中无需添加水泥，以此更好控制连接处刚度。此外，还需要关注道路与桥梁连接处斜坡的适当延长，保证连接处柔度及刚度的更好过渡，设计质量提升、行车安全保障均可由此实现[3]。
2、实例分析
2.1工程概况
以某全长11.2km的高速公路工程作为研究对象，该工程设置有10座特大桥了及1座互通立交，桥梁占工程总长度的31.4%，总长3.48km。案例工程涉及桥梁台背36个，相关设计属于工程难点所在。为保证工程安全，设计人员针对性分析道路与桥梁连接处特点并开展规范设计，最终工程的设计与建设质量得到保障。为直观展示案例高速公路工程的道路与桥梁连接处设计，本节主要围绕设计标准、搭板设计、边沟与急流槽设计、填料类型设计、台背回填及压实设计等内容开展深入探讨。 2.2设计标准
为避免缺乏统一标准，案例工程道路与桥梁连接处设计主要依据为《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTG/TD31-022013），该规范要求施工后的高速公路道路与桥梁连接处存在10cm内的最大沉降量，且施工后需要对道路与桥梁连接处进行连续观测，具体时间为2～3个月，观测期间需存在6mm内的月沉降量。结合案例工程特点，设计人员同时遵循《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2017）等规范进行设计，道路与桥梁连接处设计的规范性和指导性得以提升，设计质量得到源头层面保障。
2.3搭板设计
作为道路与桥梁连接处设计重点，科学的搭板设计可预防不均匀沉降问题，保证行车安全。具体设计主要考虑三方面内容：第一，长度设计。搭板长度通过简支梁计算，保证台背存在较大压实难度的部位可由搭板跨越;第二，变厚式埋板埋设。考虑到不均匀沉降可能在搭板设置后出现，通过受力状态分析，设计人员将变厚式埋板设置于搭板尾端，规格为3～5m，稳定的搭板受力状态得以获取;第三，桥台和搭板连接。台背和搭板间的处理需要设法强化，因此在该处设置竖直锚杆和水平锚杆，按照75cm控制间距。在防护搭板近台端方面，依次设置的间距控制为800mm，同时对牛腿上缘与搭板近台端上缘结构进行优化设计，避免路面结构层因搭板转动受损。
2.4边沟、急流槽设计
案例工程设置护坡道于路基下坡角外，具体宽度为1m，同时设置混凝土边沟于外侧，挡水埝設置在边沟外侧，具体宽度为50cm，沟底纵坡调整主要以护坡道高程为依据，高效排水得以通过设计实现。在边沟施工工艺的选择中，设计人员选择反开槽工艺，填土和碾压处理需要在开挖前完成，保证存在不低于90%的压实度。急流槽一定范围边沟的防护也不容忽视，具体范围为3m，防护采用加固处理方式，需设置砂砾垫层和浆砌片石，规格分别为10cm厚和M10。设计选择C30混凝土材料用于急流槽建设，急流槽的深度设计为30cm，宽度设计为30cm，壁厚设计为10cm。为保证滑移现象不会出现，需同时设置防滑平台于急流槽处，急流槽与防滑平台需要通过浇筑构成完整结构。
2.5填料类型设计
在设计道路与桥梁连接处填料的过程中，设计人员围绕地质情况开展深入分析，案例工程主要选择无机结合料、轻质材料、透水性材料进行回填，通过系统分析材料的级配、粒径、含水量等指标，工程建设需要得到较好满足。
2.6台背回填、压实设计
在台背回填、压实设计中，案例工程设计人员主要关注以下几方面要点：第一，材料选择。基于材料因素，设计人员选择容易压实且存在良好透水性的材料，具体的回填设计遵循“刚柔过渡”原则;第二，设备选择。在选择压路机规格和型号的过程中，为保证作业的连续性和灵活性，工程主要使用小型压实设备;第三，回填厚度设计。设计过程严格控制回填原料厚度，后续施工需要得到较好满足;第四，压实设计。充分考虑道路与桥梁连接处受到的压实作业影响，预防结构断裂、裂缝等问题，同时科学设计人工辅助压实方式，保证压路机难以碾压处能够得到有效处理;第五，具体指标设计。案例工程道路与桥梁连接处选择填料的最大粒径控制在5cm内，同时设计2m以上的回填底长和20cm内的回填厚度，需同时保证存在93%以上的整体压实度。此外，还需要保证回填土和路基土对接比例控制为1.5：1。
结论：
综上所述，道路与桥梁连接处设计需要综合考虑多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的搭板设计、填料类型设计、台背回填及压实设计等内容，则直观展示了连接处设计方法。为更好开展连接处设计，设计人员还应关注复合地基设计、施工技术优选、新型材料应用等方面内容。
参考文献：
[1]徐泽恒.浅谈道路与桥梁连接处的设计及施工[J].中国新技术新产品，2021（12）：67-69.
[2]门立涛.道路与桥梁连接处设计及施工技术[J].建筑技术开发，2021，48（09）：111-112.
[3]陈梦圆.道路与桥梁连接处的设计及施工[J].中国高新科技，2021（08）：57-58.
作者简介：
韩越，女，籍贯：江西南昌，汉族，1987年1月出生，学历：本科，研究方向：道路与桥梁设计。
王华伟，男，籍贯：江苏盐城，汉族，1988年1月出生，学历：本科，研究方向：道路与桥梁设计。
【关键词】道路;桥梁;连接处 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.
桥头“跳车”问题较为常见，该问题多源于道路与桥梁连接处设计不当。虽然近年来我国交通建设领域进步迅速，但路基沉降、钢筋锈蚀、路面裂缝、桥头引道设计不当等问题在道路与桥梁连接处设计中仍较为常见，为尽可能提升设计水平，正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在。
1、设计要点
1.1加固设计
结合各地道路桥梁工程建设经验进行分析可以发现，道路与桥梁连接处设计需要做好对路基软弱段的处理，同时关注桥梁加固情况和填料质量控制。道路与桥梁连接处存在的软弱路基处理可选择加固土桩或竖向排水体，路床和上路堤部分需要通过填料进行分层填筑压实处理，这一过程需优选水稳定性好、强度高的优质填料，结合规范要求控制压实度。对于长期运行的桥梁来说，道路与桥梁连接处很容易受到负面影响，此时可选用体外预应力加固法，通过监控桥梁承载力，在不对交通通行造成影响的前提下进行桥梁加固，保证桥梁受力可靠，辅以折线型体外索，桥体的抗剪和抗弯强度可同时大幅提升，这种对桥梁承载力的维护不仅操作简单，同时能够对道路与桥梁连接处的稳定提供支持[1]。
1.2地基处理设计
道路与桥梁连接处设计还需要关注地基处理，结合实际调研可以发现，桥台与路堤沉降差异很多时候源于软弱地基沉降，道路桥梁安全运行也会因此受到严重负面影响。在道路桥梁路基处理中，可使用复合地基法、排水固结法进行软土地基处理，粉喷桩、水泥搅拌桩、钢渣桩等属于典型的复合地基，塑料排水板、超载预压、真空堆载等则属于排水固接范畴。围绕两类软土地基处理方法进行分析可以发现，二者的特点和适应性不同，排水固结法存在较长的预压工期和较低的施工成本，但使用后仍存在较大沉降。复合地基法能够实现软土地基总沉降量在短时间内的大幅度降低，同时能够保证地基快速稳定，但具体施工存在较高成本。在道路与桥梁连接处的地基处理设计中，需结合工期、造价、规范等因素，如基于超载预压的软土地基处理需设法获取更长的实际固结沉降[2]。
1.3搭板法应用
搭板法在道路与桥梁连接处的应用较为广泛，如存在设置不合理的搭板，道路与桥梁连接处很容易威胁行车安全。为保证搭板法得到科学应用，具体设计需要充分结合实际情况，对桥梁与桥梁连接处的长度、坡度等因素进行充分考虑。在一般情况下，为保证过渡效果满足设计要求，需保证搭板长度合理，一般需要使用较长的搭板，如小型桥梁需使用5m左右长度的搭板，大型桥梁多使用9m左右长度的搭板，搭板长度在特殊情况下可适当延长，这能够实现路堤沉降的控制，进而减少或避免桥头“跳车”等问题。在设计搭板的过程中，需围绕受力情况开展深入研究并设法完成最佳搭板长度计算，搭板末端厚度可基于简支梁方式适当增加，道路与桥梁连接处可通过这种设计更具稳定性。
1.4土工格栅设计
土工格栅在道路与桥梁连接处的設计同样需要得到重视，土工隔栅可实现连接处压力的有效分散，通过对受力方向的改变，连接处的沉降、变形等问题能够有效预防和控制，更加安全顺畅的连接处过渡可由此实现。一般情况下，道路与桥梁连接处的变形可基于良好的土工隔栅弹性控制，这一过程需同时关注地基处理，软土地基处理属于其中关键，设计流程和标准的严格贯彻也不容忽视。如道路桥梁工程存在软土地基，考虑到土工格栅与土层间存在的相互作用，设计过程中可针对性开展二者接触面的错动、滑移、开裂等情况模拟，在先进的模拟软件支持下，节点联系的接触面间的弹簧所受力能够准确得出，土工格栅的压缩模量也能够同时明确。在模拟过程中，土工格栅可表示为二维薄膜单元，该单元仅受到张力影响，类似于土中薄膜，无需考虑变形和压力因素影响，由此开展针对性模拟，即可为道路与桥梁连接处土工格栅设计提供充足依据。
1.5台背回填设计
在进行台背回填设计前，设计人员需要围绕回填材料进行针对性的物理性质测评，同时需结合施工现场的气候、地质等多种因素影响，最大程度保证回填材料稳定性，配比方案需基于实际情况确定，一般选择压缩性较低、透水性较强、摩擦角度较大、强度较高的材料，如岩渣、砂砾、砂石等，应用这类材料的台背回填能够实现路面沉降的最大程度控制。在加固路基的设计中，可选择换填轻质材料法，通过应用质量合格的填料，即可保证施工质量和压实度满足设计要求，填料中不得存在杂质，聚苯乙烯材料、粉煤灰均属于常见的台背回填材料，如粉煤灰可有效降低路基负载，辅以加载法可最大程度发挥填换法效用，这一过程需做好竖井和点井设置，在地下水水位降低后完成地基事先沉降处理，完工后沉降带来的负面影响能够由此得到有效控制。对于承载力优势明显的聚苯乙烯材料来说，其在道路与桥梁连接处施工中的应用能够较好保障结构荷载及自重达标。具体设计过程需要检测土壤塑限、液限，结合检测结果进行材料优选，进一步提升结构稳定性，更好控制填料压实度。设计人员还需要考虑施工过程带来的影响，为更好保证台背处稳定，如设计选择刚度较高的回填材料，则材料中无需添加水泥，以此更好控制连接处刚度。此外，还需要关注道路与桥梁连接处斜坡的适当延长，保证连接处柔度及刚度的更好过渡，设计质量提升、行车安全保障均可由此实现[3]。
2、实例分析
2.1工程概况
以某全长11.2km的高速公路工程作为研究对象，该工程设置有10座特大桥了及1座互通立交，桥梁占工程总长度的31.4%，总长3.48km。案例工程涉及桥梁台背36个，相关设计属于工程难点所在。为保证工程安全，设计人员针对性分析道路与桥梁连接处特点并开展规范设计，最终工程的设计与建设质量得到保障。为直观展示案例高速公路工程的道路与桥梁连接处设计，本节主要围绕设计标准、搭板设计、边沟与急流槽设计、填料类型设计、台背回填及压实设计等内容开展深入探讨。 2.2设计标准
为避免缺乏统一标准，案例工程道路与桥梁连接处设计主要依据为《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTG/TD31-022013），该规范要求施工后的高速公路道路与桥梁连接处存在10cm内的最大沉降量，且施工后需要对道路与桥梁连接处进行连续观测，具体时间为2～3个月，观测期间需存在6mm内的月沉降量。结合案例工程特点，设计人员同时遵循《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2017）等规范进行设计，道路与桥梁连接处设计的规范性和指导性得以提升，设计质量得到源头层面保障。
2.3搭板设计
作为道路与桥梁连接处设计重点，科学的搭板设计可预防不均匀沉降问题，保证行车安全。具体设计主要考虑三方面内容：第一，长度设计。搭板长度通过简支梁计算，保证台背存在较大压实难度的部位可由搭板跨越;第二，变厚式埋板埋设。考虑到不均匀沉降可能在搭板设置后出现，通过受力状态分析，设计人员将变厚式埋板设置于搭板尾端，规格为3～5m，稳定的搭板受力状态得以获取;第三，桥台和搭板连接。台背和搭板间的处理需要设法强化，因此在该处设置竖直锚杆和水平锚杆，按照75cm控制间距。在防护搭板近台端方面，依次设置的间距控制为800mm，同时对牛腿上缘与搭板近台端上缘结构进行优化设计，避免路面结构层因搭板转动受损。
2.4边沟、急流槽设计
案例工程设置护坡道于路基下坡角外，具体宽度为1m，同时设置混凝土边沟于外侧，挡水埝設置在边沟外侧，具体宽度为50cm，沟底纵坡调整主要以护坡道高程为依据，高效排水得以通过设计实现。在边沟施工工艺的选择中，设计人员选择反开槽工艺，填土和碾压处理需要在开挖前完成，保证存在不低于90%的压实度。急流槽一定范围边沟的防护也不容忽视，具体范围为3m，防护采用加固处理方式，需设置砂砾垫层和浆砌片石，规格分别为10cm厚和M10。设计选择C30混凝土材料用于急流槽建设，急流槽的深度设计为30cm，宽度设计为30cm，壁厚设计为10cm。为保证滑移现象不会出现，需同时设置防滑平台于急流槽处，急流槽与防滑平台需要通过浇筑构成完整结构。
2.5填料类型设计
在设计道路与桥梁连接处填料的过程中，设计人员围绕地质情况开展深入分析，案例工程主要选择无机结合料、轻质材料、透水性材料进行回填，通过系统分析材料的级配、粒径、含水量等指标，工程建设需要得到较好满足。
2.6台背回填、压实设计
在台背回填、压实设计中，案例工程设计人员主要关注以下几方面要点：第一，材料选择。基于材料因素，设计人员选择容易压实且存在良好透水性的材料，具体的回填设计遵循“刚柔过渡”原则;第二，设备选择。在选择压路机规格和型号的过程中，为保证作业的连续性和灵活性，工程主要使用小型压实设备;第三，回填厚度设计。设计过程严格控制回填原料厚度，后续施工需要得到较好满足;第四，压实设计。充分考虑道路与桥梁连接处受到的压实作业影响，预防结构断裂、裂缝等问题，同时科学设计人工辅助压实方式，保证压路机难以碾压处能够得到有效处理;第五，具体指标设计。案例工程道路与桥梁连接处选择填料的最大粒径控制在5cm内，同时设计2m以上的回填底长和20cm内的回填厚度，需同时保证存在93%以上的整体压实度。此外，还需要保证回填土和路基土对接比例控制为1.5：1。
结论：
综上所述，道路与桥梁连接处设计需要综合考虑多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的搭板设计、填料类型设计、台背回填及压实设计等内容，则直观展示了连接处设计方法。为更好开展连接处设计，设计人员还应关注复合地基设计、施工技术优选、新型材料应用等方面内容。
参考文献：
[1]徐泽恒.浅谈道路与桥梁连接处的设计及施工[J].中国新技术新产品，2021（12）：67-69.
[2]门立涛.道路与桥梁连接处设计及施工技术[J].建筑技术开发，2021，48（09）：111-112.
[3]陈梦圆.道路与桥梁连接处的设计及施工[J].中国高新科技，2021（08）：57-58.
作者简介：
韩越，女，籍贯：江西南昌，汉族，1987年1月出生，学历：本科，研究方向：道路与桥梁设计。
王华伟，男，籍贯：江苏盐城，汉族，1988年1月出生，学历：本科，研究方向：道路与桥梁设计。