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摘要:经济的高速发展使得我国对路桥建设工程的资金投入量越来越大,路桥工程在数目、质量以及规模上都有很大的提高,然而在实际建设或者应用过程中,还存有或多或少的问题。过渡段作为路桥的关键部位之一,其设计对整个路桥工程质量有着重要的影响。本文在分析路桥过度阶段沉降因素的基础上,从中找出改进其结构的设计方案,以免出现路桥施工中沉降问题的产生,从而对我国整体公路质量有所提高。
关键词:路桥沉降段;沉降因素;结构分析;设计方案
中图分类号:[U24] 文献标识码:A 文章编号:
一、导致沉降的因素
桥台完成之后出现的沉降不同于路基的沉降现象,路桥过渡段出现的沉降对整个公路结构的稳定性以及持久能力有着很大的影响作用,一旦相邻路段发生沉降超过界限值的情形,就会出现路桥跳车严重问题,这样造成车辆在路桥行使时不稳,甚至对车身造成损害,危及相关人员的安全。
地基的沉陷
路桥地基的沉陷是过渡段出现不规律沉降现象重要影响因素之一,是由整个路面结构的重量和行驶车辆的重量综合作用的结果而形成的。地基种类的多样性、土质成分的差别、所受承载力的大小等等方面都是引起地基沉陷的因素。
路面的沉陷
目前我国高等级公路建设工程越来越多,不少路面策划所用的结构层厚度在0.6m以上。如果辗压设备与路桥台身不能接触,造成部分路面密实度很难达到预先设计的要求,这样在垫层以及基层的工程施工中就会产生路面的沉陷问题。还有,在公路通行之后,路面受到车辆的重力和振动作用的影响,使路基与路面间的密室程度增加,整个公路机构层就会因变形出现较弱沉陷问题。
刚度之间的差别
公路与桥梁有所不同,其本身具有柔性,而桥梁属于刚性结构,由于公路刚度值远远低于桥梁,因此公路路基会在内外双重作用下,出现永久性的变形现象,引起路面沉陷,严重时可造成路面断板。
(四)设计本身
在设计中没有对桥台的种类、辗压方式、搭板等设施进行合理科学的改善,就有可能引起沉陷现象的产生。例如,如果搭板辗压密实之后在开展铺筑工作,就会对路桥过渡段的雅士工作造成阻碍。此外,有关排水系统的设计也相当重要。
二、沉降带来的损伤
路桥过渡段发生的沉降引起公路路面的不平,其导致的因素如下:路面上会形成折角,这种折角的存在让整个路面不平顺;由刚度差别引起结构上不同的抗变形能力。公路路面不平带给车辆交通行驶安全风险,其路面间沉降差值使车辆行驶的时候对路面产生一个附加摩擦力,这种摩擦力对路桥过渡段的沉降起着催化作用,周而复始,产生恶性循环,大大降低了公路的使用寿命。沉降造成路面的坑坑洼洼,碰到下雨天就会有积水存留,如果不及时进行排除就会渗透到路基结构层,改变其土质结构,从而引起更大的路面沉陷。
对于车辆在桥台的行驶情况,做出以下分析:当车辆朝路桥桥台下方行驶时,产生的冲击力一直在路基方面,速度越快,冲击力就越大,导致过渡段的沉降更加剧;当车辆向桥台行驶时,形成的冲击力引起桥台、路基支座、伸缩裂缝之间相互作用,对过渡段的沉降有促进作用。此外,行驶车辆的各项结构对路面或多或少地造成磨损。这些都使公路相应的维修费用增加。
三、路桥过渡段的结构设计方案
(一)路基的设计
考虑到路桥桥台为混凝土结构,具有有很大的刚度,因此在路基结构设计方案中可采用刚度较小的沥青混凝土结构,二者联合使用可有效控制过渡段到路基的作用力,对沉降现象有所缓和。通常可采取架设高强度过渡段设施对软土的地籍进行处理,路堤的设计也可采用此种措施。一般情况下,我们在桥台与路基间制定一条50m左右地带,要求此地带有逐步变大的强度。对此地带用不同的配料进行填充处理,保证路堤的过渡连接。在此过程中,如果采取土工合成土堤的方式,那么在加强地基承载力方面并不明显,并不能有效对过渡段的沉降问题进行预防。因此,只有让地基有足够的承载力,才能保證路基在填充和相关车辆的重量作用下不会出现太大的沉降,让土工合成材料发挥巨大的作用。注意要点是,保证路基的沉降差值在5cm之内,其沉降的坡度应在0.4%以内。
(二)结构类型
首先在策划路桥过阶段路基结构时,可采取土工格栅技术,其可以最大可能地发挥土体结构的抗剪强度,足够承受车辆负载以及自身重量双重作用力而不引起过大侧向变形,从而对填土方面的侧向推动有着很好的控制作用,提升了路基结构的稳定性。还有采用此技术,降低路面台背的垂直作用力,达到减缓沉降程度的效果;让土工格栅按照水平方向进行铺筑,在车辆重复行驶作用下经久而不变形。
其次,有关搭板的长度以及强度方面应该开展合理科学的策划。搭板长度的策划一般要按照三种原则来处理分析:一是在不超过公路的使用年限,由路面沉陷引起的纵坡,在路堤出现沉降问题之后,设置搭板的倾角在1/200与1/300间;二是确保其长度超过桥台台背,其在一定时期内难以被辗压,或者是超过桥台台背与预留的缺口相连;三是根据搭板本身受力状态,选取具有弹性的低级测量长度。确定搭板的强度,要根据搭板与桥台台背填土产生脱空现象的可能性来策划,还要在搭板的等级分类的基础上来对搭板强度进行确定,例如楔形柔性搭板,在过渡段建立楔形的加固区域,保持柔性结构的一端在桥台上,一端与路基连在一起,保证桥台到路基间过渡平稳,去掉因刚度差别引起的沉降问题,从而有效预防桥头跳车现象产生。
最后,要考虑到路基与搭板间可能出现的工程施工裂缝,在下雨时会引起路基漏水,导致其土质结构软化出现沉降,从而造成桥头跳车。针对这一问题,工程施工设计方案做出以下改进措施:采取适合的台背填料,于桥台5至10m之间用强度高、易于压实、透水性能好的材料进行填充作业,也可以选用在桥头进行打桩或者台背塔板加固方法解决问题。
四、结论
基于以上分析,路桥工程建设的迅速发展带动了社会经济的提高,而其中也存在不少问题,随着社会对公路建设质量的进一步要求,公路是否安全平稳是人们讨论的人们话题,因为在设计方面的不足或者施工中相关错误造成路桥过渡段的沉降问题出现,严重阻碍车辆的正常运行,增加了公路维修的难度,所以,要对路桥过渡段的沉降因素进行分析,从中找到改善公路结构设计思路,让设计方案更加科学合理,尽可能预防过渡段产生的沉降现象,对路桥过渡段的结构设计以及施工质量有所提升,全面推动我国公路路桥工程建设的发展。
参考文献
[1]吴晓.路桥过渡段沉降因素分析与结构设计研究[J].中外建筑,2013(1)
[2]王晓奇.路基沉降因素与处理措施探讨[J].科技资讯,2012(17)
[3]葛建亭,刘绍健.高等级公路路堤沉降因素有限元分析[J].华东公路,2011(2)
[4]张亮.浅析建筑沉降因素分析与测量技术[J].中国科技纵横,2011(13)
关键词:路桥沉降段;沉降因素;结构分析;设计方案
中图分类号:[U24] 文献标识码:A 文章编号:
一、导致沉降的因素
桥台完成之后出现的沉降不同于路基的沉降现象,路桥过渡段出现的沉降对整个公路结构的稳定性以及持久能力有着很大的影响作用,一旦相邻路段发生沉降超过界限值的情形,就会出现路桥跳车严重问题,这样造成车辆在路桥行使时不稳,甚至对车身造成损害,危及相关人员的安全。
地基的沉陷
路桥地基的沉陷是过渡段出现不规律沉降现象重要影响因素之一,是由整个路面结构的重量和行驶车辆的重量综合作用的结果而形成的。地基种类的多样性、土质成分的差别、所受承载力的大小等等方面都是引起地基沉陷的因素。
路面的沉陷
目前我国高等级公路建设工程越来越多,不少路面策划所用的结构层厚度在0.6m以上。如果辗压设备与路桥台身不能接触,造成部分路面密实度很难达到预先设计的要求,这样在垫层以及基层的工程施工中就会产生路面的沉陷问题。还有,在公路通行之后,路面受到车辆的重力和振动作用的影响,使路基与路面间的密室程度增加,整个公路机构层就会因变形出现较弱沉陷问题。
刚度之间的差别
公路与桥梁有所不同,其本身具有柔性,而桥梁属于刚性结构,由于公路刚度值远远低于桥梁,因此公路路基会在内外双重作用下,出现永久性的变形现象,引起路面沉陷,严重时可造成路面断板。
(四)设计本身
在设计中没有对桥台的种类、辗压方式、搭板等设施进行合理科学的改善,就有可能引起沉陷现象的产生。例如,如果搭板辗压密实之后在开展铺筑工作,就会对路桥过渡段的雅士工作造成阻碍。此外,有关排水系统的设计也相当重要。
二、沉降带来的损伤
路桥过渡段发生的沉降引起公路路面的不平,其导致的因素如下:路面上会形成折角,这种折角的存在让整个路面不平顺;由刚度差别引起结构上不同的抗变形能力。公路路面不平带给车辆交通行驶安全风险,其路面间沉降差值使车辆行驶的时候对路面产生一个附加摩擦力,这种摩擦力对路桥过渡段的沉降起着催化作用,周而复始,产生恶性循环,大大降低了公路的使用寿命。沉降造成路面的坑坑洼洼,碰到下雨天就会有积水存留,如果不及时进行排除就会渗透到路基结构层,改变其土质结构,从而引起更大的路面沉陷。
对于车辆在桥台的行驶情况,做出以下分析:当车辆朝路桥桥台下方行驶时,产生的冲击力一直在路基方面,速度越快,冲击力就越大,导致过渡段的沉降更加剧;当车辆向桥台行驶时,形成的冲击力引起桥台、路基支座、伸缩裂缝之间相互作用,对过渡段的沉降有促进作用。此外,行驶车辆的各项结构对路面或多或少地造成磨损。这些都使公路相应的维修费用增加。
三、路桥过渡段的结构设计方案
(一)路基的设计
考虑到路桥桥台为混凝土结构,具有有很大的刚度,因此在路基结构设计方案中可采用刚度较小的沥青混凝土结构,二者联合使用可有效控制过渡段到路基的作用力,对沉降现象有所缓和。通常可采取架设高强度过渡段设施对软土的地籍进行处理,路堤的设计也可采用此种措施。一般情况下,我们在桥台与路基间制定一条50m左右地带,要求此地带有逐步变大的强度。对此地带用不同的配料进行填充处理,保证路堤的过渡连接。在此过程中,如果采取土工合成土堤的方式,那么在加强地基承载力方面并不明显,并不能有效对过渡段的沉降问题进行预防。因此,只有让地基有足够的承载力,才能保證路基在填充和相关车辆的重量作用下不会出现太大的沉降,让土工合成材料发挥巨大的作用。注意要点是,保证路基的沉降差值在5cm之内,其沉降的坡度应在0.4%以内。
(二)结构类型
首先在策划路桥过阶段路基结构时,可采取土工格栅技术,其可以最大可能地发挥土体结构的抗剪强度,足够承受车辆负载以及自身重量双重作用力而不引起过大侧向变形,从而对填土方面的侧向推动有着很好的控制作用,提升了路基结构的稳定性。还有采用此技术,降低路面台背的垂直作用力,达到减缓沉降程度的效果;让土工格栅按照水平方向进行铺筑,在车辆重复行驶作用下经久而不变形。
其次,有关搭板的长度以及强度方面应该开展合理科学的策划。搭板长度的策划一般要按照三种原则来处理分析:一是在不超过公路的使用年限,由路面沉陷引起的纵坡,在路堤出现沉降问题之后,设置搭板的倾角在1/200与1/300间;二是确保其长度超过桥台台背,其在一定时期内难以被辗压,或者是超过桥台台背与预留的缺口相连;三是根据搭板本身受力状态,选取具有弹性的低级测量长度。确定搭板的强度,要根据搭板与桥台台背填土产生脱空现象的可能性来策划,还要在搭板的等级分类的基础上来对搭板强度进行确定,例如楔形柔性搭板,在过渡段建立楔形的加固区域,保持柔性结构的一端在桥台上,一端与路基连在一起,保证桥台到路基间过渡平稳,去掉因刚度差别引起的沉降问题,从而有效预防桥头跳车现象产生。
最后,要考虑到路基与搭板间可能出现的工程施工裂缝,在下雨时会引起路基漏水,导致其土质结构软化出现沉降,从而造成桥头跳车。针对这一问题,工程施工设计方案做出以下改进措施:采取适合的台背填料,于桥台5至10m之间用强度高、易于压实、透水性能好的材料进行填充作业,也可以选用在桥头进行打桩或者台背塔板加固方法解决问题。
四、结论
基于以上分析,路桥工程建设的迅速发展带动了社会经济的提高,而其中也存在不少问题,随着社会对公路建设质量的进一步要求,公路是否安全平稳是人们讨论的人们话题,因为在设计方面的不足或者施工中相关错误造成路桥过渡段的沉降问题出现,严重阻碍车辆的正常运行,增加了公路维修的难度,所以,要对路桥过渡段的沉降因素进行分析,从中找到改善公路结构设计思路,让设计方案更加科学合理,尽可能预防过渡段产生的沉降现象,对路桥过渡段的结构设计以及施工质量有所提升,全面推动我国公路路桥工程建设的发展。
参考文献
[1]吴晓.路桥过渡段沉降因素分析与结构设计研究[J].中外建筑,2013(1)
[2]王晓奇.路基沉降因素与处理措施探讨[J].科技资讯,2012(17)
[3]葛建亭,刘绍健.高等级公路路堤沉降因素有限元分析[J].华东公路,2011(2)
[4]张亮.浅析建筑沉降因素分析与测量技术[J].中国科技纵横,2011(13)