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[摘 要]桥头跳车是高速公路常见病害之一。目前,对桥台跳车现象的防治没有进行专项设计,规范也没有相应的控制指标。结合实际工程项目,浅谈搭板施工控制要求。
[关键词]桥头搭板 桥头跳车 台背回填 构造
中图分类号:U443.39文献标识码:A文章编号:1009-914X(2013)21-0000-01
目前,多数桥梁设计者注重于研究设计桥梁主体结构的受力特性,致力于桥梁的经济性和美观性,新型、大跨、轻质、灵敏和美观的桥梁将是21世纪桥梁发展的新目标,但一些附属结构如桥台搭板等重要性却被忽略了。
桥头跳车是目前我国高速公路常见的病害之一。桥头跳车不仅直接影响行车的舒适性,增加行车风险,同时车辆在桥头的频繁刹车、冲击也加剧了伸缩缝两侧路面的损坏,严重时还会引起交通事故。导致桥头跳车的主要因素是刚性桥台结构与柔性路堤在行车荷载反复作用下,由于台背回填土变形等因素产生的差异沉降所造成。因此,解决桥头跳车一直是高速公路建设的难题。
为防治桥头跳车,目前常用的设计方法就是设置桥台搭板,部分高速公路也设置枕梁,为车辆从柔性的路堤到刚性的桥台之间提供了一个良好的过渡段。设置桥台搭板的作用是为了防止桥头路基沉陷不均引起行车颠簸。
从设计角度上说,公路桥涵施工技术规范第22.8条中未规定桥台搭板的控制指标,仅对台背回填做了相关要求及处理,且枕梁设置与否也未明确,这就增大了二次跳车的风险。
从施工角度上说,由于路基和桥梁施工阶段的分离,无法使台后路堤与台背回填同步施工,造成台背回填施工空间狭窄,大型压实机具使用受到限制,特别是对于轻型桥台、高填土路堤、斜交桥梁更加难以操作。由此造成一个距台背1~2m的欠压实区,压路机无法作业,只能用汽夯夯实,要达到规定的压实度十分困难。为解决桥台台背牛腿下汽夯无法夯实的问题,有项目业主要求牛腿下用浆砌片石填充。
随着行车速度提高 ,国内很多高速公路均根据交通部公路规划设计院对搭板的推荐值,采用:大桥8~10m,中桥6~8m,小桥及明涵3m。但也不尽相同,有的则根据桥头填筑路堤高度,有的根据台背回填材料或破坏棱体长度及工后沉降量等来选定搭板长度。下面就结合实际项目阐述搭板的设计与施工。
1 桥台搭板一般构造
桥台搭板长6m,厚0.35m,混凝土标号为30号,搭板内配置直径22mm、20mm、16mm、12mm的Ⅱ级钢筋。搭板通过锚栓与桥台背墙连接在一起,锚栓为直径20mm的Ⅱ级钢筋,间距50cm。在背墙牛腿与搭板间铺沥青油毡以适应搭板的微小转动及防水。搭板与沥青混凝土路面采用拉杆连接,既能防止搭板与沥青混凝土路面之间产生错台,又能使搭板与沥青混凝土路面共同承受荷载作用,以减轻搭板内产生的应力。拉杆采用直径25mm的Ⅱ级钢筋,间距采用40cm。
在桥台搭板下面设置垫层,能给搭板提供均匀而稳定的支承,还能抵御冰冻作用,防止水渗入路基,从而保证搭板的整体强度,延长使用寿命。垫层材料采用4%水稳砂砾。桥台搭板一般构造见图1。
在桥台搭板上设置纵向施工缝,其施工缝的位置在半幅路基的中间处。施工缝采用平缝,在板厚中央设置拉杆,以保证混凝土板的整体性。拉杆采用直径20mm的Ⅱ级钢筋,间距采用50cm。
2 斜交桥的搭板构造
斜搭板的平面布置,在远台端常用阶梯式和齐平式,阶梯式布置是指斜交桥头搭板的尾端的纵向施工缝为界形成阶梯形,这种作法虽减小搭板的工程费用,降低一些工程造价,但不利于行车的稳定性;齐平式又可设置成与台背方向平行和与路线方向垂直的齐平式。以上两种方式比较,通常采用齐平式。
斜交桥的桥台搭板除了斜跨径方向的主弯矩,在钝角部分的钝角等分线相垂直的方向上,将产生接近于跨中弯矩值的相当大的负弯矩,这一弯矩随着斜角的增大而增加,但其分面范围不宽并迅速消减。因此,在斜板中除配置主钢筋和分布钢筋外,还需配置附加钢筋。附加钢筋布置在角隅的顶面和底面,通常配置方向与板的边缘平行的方格网。角隅钢筋采用直径为12mm、间距为10cm的单层钢筋网。斜交桥搭板钢筋布置方式如图2所示。
3 桥台搭板施工
3.1 施工工序
清表→压实原地面→台背3%水稳砂砾回填→4%水稳砂砾→清理杂物→铺设沥青油毡垫层→绑扎搭板钢筋→安装模板→混凝土摊铺与震捣→整修表面→养护
3.2 台背回填
实践证明,用于公路路基填筑材料的性质对路基的强度和稳定性有极大的影响,一般要求挖取方便,压实容易,强度高,水稳定性好。可以直接用的路基填料有石质土和砂性土,其水稳定性好、无塑性、强度高;砂土、粉质土等填料因水稳定性差需经过处理之后方可使用;轻、重黏土等由于透水性差,浸水后能较长时间地保持水分,因此承载力很小,作路基填料时应慎重采用;不能用的填料有泥炭、淤泥、冻土、有机质土、强膨胀土、含草皮土、生活垃圾、树根和含有腐殖物质的土。因此桥涵台背填土宜采用透水性填料,不得采用含有泥草、腐植物或冻土块的土。填筑前,应根据基底的土质采取相应的基底处理措施。当基底为耕地或松土时,应先清除有机土、种植土、草皮等,清除深度应达到设计要求,一般不小于15cm,平整后按規定要求压实报检合格后再填筑;当基底原状土的强度不符合要求时,应进行换填,换填深度应不小于30cm,并予以分层压实到规定要求。填土应在接近最佳含水量的情况下分层填筑和夯实,结合本项目实际情况,原设计要求桥涵台背填料根据相应路基填料选择,若路基填料为砂砾,台背应用3%水泥砂砾;若路基填料为石灰改良土,台背应用8%石灰改良土填筑,分层填筑,每层虚铺厚度不大于20cm,且台背回填压实度要求大于96%。
3.3 4%水稳砂砾
按照设计要求,4%水稳砂砾厚29cm,表面应平整,并具有设计要求的路拱和纵坡,表面凹凸不平将大大影响桥台搭板的强度。
3.4 搭板施工
搭板的混凝土施工一般采用整体式就地浇筑。为保证水泥混凝土具有足够的强度、耐久性及抗腐蚀性,应在施工前进行配合比设计及试验。混凝土施工方法有人工摊铺法和机械摊铺法,当具备机械条件时,宜采用机械摊铺法,因为机械化程度高,不但能加快施工进度,而且也能提高施工质量。
3.5 养生
混凝土养护覆盖物主要使用土工布、塑料薄膜等具有滞水作用的材料。洒水养护时间一般为7天,前3天的养护非常重要。实际养护时间根据气温等因素延长或缩短,以混凝土获得正常强度,停止养护后再不产生干缩裂纹为准。
4 桥头搭板的缺点
4.1 桥台背墙与搭板端之间存在一条横向贯通的硬接缝,虽然要求施工时在接缝中填充沥青麻絮作为隔水材料,但在实际使用中由于接缝处的胀缩变形、板端转动,极易造成沥青砼铺装层的破坏。这种破坏的结果是路面开裂,地表水沿接缝下渗直接冲蚀台背填土,使得台背填土松软变形或流失淘空,造成该处路基发生沉降,搭板下出现空洞。
4.2 搭板尾端的沉降将使前端产生转角和竖向变位,使接缝两边形成高度差,由于该缝与伸缩缝间距距离很短,汽车快速经过此处时,会出现两次连续跳车,路径越大,填土越高,搭板越长时跳车越明显,振动也就越大。
4.3 汽车在桥头处的反复刹车、制动及跳车造成的冲击荷载加剧了缝侧路面及伸缩装置的损坏。
5 结语
在经济飞速发展的今天,顾客至上的高速公路经营理念就要求行车快速、安全、舒适。为改善桥头存在跳车现象,设置桥头搭板无疑是一项有利措施,但搭板长度、厚度等尺寸的设计还未规范化,有待于进一步的实践和改进。
参考文献
[1] 公路桥涵设计手册——桥梁附属构造与支座,人民交通出版社,金吉寅.
[2] 桥梁工程 人民交通出版社,姚玲森.
[3] 公路桥涵施工技术规范JTG/T F50-2011人民交通出版社.
[关键词]桥头搭板 桥头跳车 台背回填 构造
中图分类号:U443.39文献标识码:A文章编号:1009-914X(2013)21-0000-01
目前,多数桥梁设计者注重于研究设计桥梁主体结构的受力特性,致力于桥梁的经济性和美观性,新型、大跨、轻质、灵敏和美观的桥梁将是21世纪桥梁发展的新目标,但一些附属结构如桥台搭板等重要性却被忽略了。
桥头跳车是目前我国高速公路常见的病害之一。桥头跳车不仅直接影响行车的舒适性,增加行车风险,同时车辆在桥头的频繁刹车、冲击也加剧了伸缩缝两侧路面的损坏,严重时还会引起交通事故。导致桥头跳车的主要因素是刚性桥台结构与柔性路堤在行车荷载反复作用下,由于台背回填土变形等因素产生的差异沉降所造成。因此,解决桥头跳车一直是高速公路建设的难题。
为防治桥头跳车,目前常用的设计方法就是设置桥台搭板,部分高速公路也设置枕梁,为车辆从柔性的路堤到刚性的桥台之间提供了一个良好的过渡段。设置桥台搭板的作用是为了防止桥头路基沉陷不均引起行车颠簸。
从设计角度上说,公路桥涵施工技术规范第22.8条中未规定桥台搭板的控制指标,仅对台背回填做了相关要求及处理,且枕梁设置与否也未明确,这就增大了二次跳车的风险。
从施工角度上说,由于路基和桥梁施工阶段的分离,无法使台后路堤与台背回填同步施工,造成台背回填施工空间狭窄,大型压实机具使用受到限制,特别是对于轻型桥台、高填土路堤、斜交桥梁更加难以操作。由此造成一个距台背1~2m的欠压实区,压路机无法作业,只能用汽夯夯实,要达到规定的压实度十分困难。为解决桥台台背牛腿下汽夯无法夯实的问题,有项目业主要求牛腿下用浆砌片石填充。
随着行车速度提高 ,国内很多高速公路均根据交通部公路规划设计院对搭板的推荐值,采用:大桥8~10m,中桥6~8m,小桥及明涵3m。但也不尽相同,有的则根据桥头填筑路堤高度,有的根据台背回填材料或破坏棱体长度及工后沉降量等来选定搭板长度。下面就结合实际项目阐述搭板的设计与施工。
1 桥台搭板一般构造
桥台搭板长6m,厚0.35m,混凝土标号为30号,搭板内配置直径22mm、20mm、16mm、12mm的Ⅱ级钢筋。搭板通过锚栓与桥台背墙连接在一起,锚栓为直径20mm的Ⅱ级钢筋,间距50cm。在背墙牛腿与搭板间铺沥青油毡以适应搭板的微小转动及防水。搭板与沥青混凝土路面采用拉杆连接,既能防止搭板与沥青混凝土路面之间产生错台,又能使搭板与沥青混凝土路面共同承受荷载作用,以减轻搭板内产生的应力。拉杆采用直径25mm的Ⅱ级钢筋,间距采用40cm。
在桥台搭板下面设置垫层,能给搭板提供均匀而稳定的支承,还能抵御冰冻作用,防止水渗入路基,从而保证搭板的整体强度,延长使用寿命。垫层材料采用4%水稳砂砾。桥台搭板一般构造见图1。
在桥台搭板上设置纵向施工缝,其施工缝的位置在半幅路基的中间处。施工缝采用平缝,在板厚中央设置拉杆,以保证混凝土板的整体性。拉杆采用直径20mm的Ⅱ级钢筋,间距采用50cm。
2 斜交桥的搭板构造
斜搭板的平面布置,在远台端常用阶梯式和齐平式,阶梯式布置是指斜交桥头搭板的尾端的纵向施工缝为界形成阶梯形,这种作法虽减小搭板的工程费用,降低一些工程造价,但不利于行车的稳定性;齐平式又可设置成与台背方向平行和与路线方向垂直的齐平式。以上两种方式比较,通常采用齐平式。
斜交桥的桥台搭板除了斜跨径方向的主弯矩,在钝角部分的钝角等分线相垂直的方向上,将产生接近于跨中弯矩值的相当大的负弯矩,这一弯矩随着斜角的增大而增加,但其分面范围不宽并迅速消减。因此,在斜板中除配置主钢筋和分布钢筋外,还需配置附加钢筋。附加钢筋布置在角隅的顶面和底面,通常配置方向与板的边缘平行的方格网。角隅钢筋采用直径为12mm、间距为10cm的单层钢筋网。斜交桥搭板钢筋布置方式如图2所示。
3 桥台搭板施工
3.1 施工工序
清表→压实原地面→台背3%水稳砂砾回填→4%水稳砂砾→清理杂物→铺设沥青油毡垫层→绑扎搭板钢筋→安装模板→混凝土摊铺与震捣→整修表面→养护
3.2 台背回填
实践证明,用于公路路基填筑材料的性质对路基的强度和稳定性有极大的影响,一般要求挖取方便,压实容易,强度高,水稳定性好。可以直接用的路基填料有石质土和砂性土,其水稳定性好、无塑性、强度高;砂土、粉质土等填料因水稳定性差需经过处理之后方可使用;轻、重黏土等由于透水性差,浸水后能较长时间地保持水分,因此承载力很小,作路基填料时应慎重采用;不能用的填料有泥炭、淤泥、冻土、有机质土、强膨胀土、含草皮土、生活垃圾、树根和含有腐殖物质的土。因此桥涵台背填土宜采用透水性填料,不得采用含有泥草、腐植物或冻土块的土。填筑前,应根据基底的土质采取相应的基底处理措施。当基底为耕地或松土时,应先清除有机土、种植土、草皮等,清除深度应达到设计要求,一般不小于15cm,平整后按規定要求压实报检合格后再填筑;当基底原状土的强度不符合要求时,应进行换填,换填深度应不小于30cm,并予以分层压实到规定要求。填土应在接近最佳含水量的情况下分层填筑和夯实,结合本项目实际情况,原设计要求桥涵台背填料根据相应路基填料选择,若路基填料为砂砾,台背应用3%水泥砂砾;若路基填料为石灰改良土,台背应用8%石灰改良土填筑,分层填筑,每层虚铺厚度不大于20cm,且台背回填压实度要求大于96%。
3.3 4%水稳砂砾
按照设计要求,4%水稳砂砾厚29cm,表面应平整,并具有设计要求的路拱和纵坡,表面凹凸不平将大大影响桥台搭板的强度。
3.4 搭板施工
搭板的混凝土施工一般采用整体式就地浇筑。为保证水泥混凝土具有足够的强度、耐久性及抗腐蚀性,应在施工前进行配合比设计及试验。混凝土施工方法有人工摊铺法和机械摊铺法,当具备机械条件时,宜采用机械摊铺法,因为机械化程度高,不但能加快施工进度,而且也能提高施工质量。
3.5 养生
混凝土养护覆盖物主要使用土工布、塑料薄膜等具有滞水作用的材料。洒水养护时间一般为7天,前3天的养护非常重要。实际养护时间根据气温等因素延长或缩短,以混凝土获得正常强度,停止养护后再不产生干缩裂纹为准。
4 桥头搭板的缺点
4.1 桥台背墙与搭板端之间存在一条横向贯通的硬接缝,虽然要求施工时在接缝中填充沥青麻絮作为隔水材料,但在实际使用中由于接缝处的胀缩变形、板端转动,极易造成沥青砼铺装层的破坏。这种破坏的结果是路面开裂,地表水沿接缝下渗直接冲蚀台背填土,使得台背填土松软变形或流失淘空,造成该处路基发生沉降,搭板下出现空洞。
4.2 搭板尾端的沉降将使前端产生转角和竖向变位,使接缝两边形成高度差,由于该缝与伸缩缝间距距离很短,汽车快速经过此处时,会出现两次连续跳车,路径越大,填土越高,搭板越长时跳车越明显,振动也就越大。
4.3 汽车在桥头处的反复刹车、制动及跳车造成的冲击荷载加剧了缝侧路面及伸缩装置的损坏。
5 结语
在经济飞速发展的今天,顾客至上的高速公路经营理念就要求行车快速、安全、舒适。为改善桥头存在跳车现象,设置桥头搭板无疑是一项有利措施,但搭板长度、厚度等尺寸的设计还未规范化,有待于进一步的实践和改进。
参考文献
[1] 公路桥涵设计手册——桥梁附属构造与支座,人民交通出版社,金吉寅.
[2] 桥梁工程 人民交通出版社,姚玲森.
[3] 公路桥涵施工技术规范JTG/T F50-2011人民交通出版社.