公路与桥梁连接处及伸缩缝设计

浅谈公路与桥梁连接处及伸缩缝设计问题

摘要：随着我国改革开放的不断深入，我国的经济建设取得了重大成就，公路和桥梁是国家交通运输建设中的重点，然而在运输过程中往往出现桥头跳车现象，这主要是公路和桥梁连接处及伸缩缝的设计有问题。为了确保交通运输的安全和顺利，就必须对发生跳车现象的原因进行深入分析，找出解决问题的方法，对公路和桥梁连接处及伸缩缝进行科学合理地设计，并严格控制施工过程，从而提高公路桥梁的质量，减少跳车的发生。

关键词：公路与桥梁；连接处；伸缩缝；跳车现象

1.公路与桥梁连接处发生跳车现象的原因

对公路与桥梁连接处发生跳车的原因进行深入分析并找到解决办法，是提高道路桥梁通行状况，保证运输安全顺畅的重要途径。研究分析表明导致桥梁公路连接处跳车现象产生的原因主要包括路桥内部刚度突变、施工中的不均匀下沉以及车辆本身与车速的抗震性能等。经过对我国路桥状况的分析可知，刚性结构物与柔性道路连接处的不均匀下沉所致的错台是引起公路桥梁连接处发生跳车的主要因素。由于路桥建设施工中所用的材料不尽相同，所以为了避免由于错台引起跳车现象，就必须对设计进行相应的优化，包括施工方案和设计方案的调整。

2.减少连接处跳车现象发生的施工设计

公路路基、路面与刚性结构桥梁的强度、刚度、胀缩性以及组成材料等都有所不同，由于桥头连接处容易发生集中应力，受自然因素、结构自重以及车辆重量的影响，会导致公路与桥梁同时下沉，然而二者的下沉量差异很大，由于公路的下沉量远大于桥梁，所以容易形成错台，从而引发桥头跳车现象。为了避免桥头跳车现象，必须在建设的设计阶段对路基进行详细勘察，根据路基状况的不同选择合理的工程设计和施工方案。

2.1公路与桥梁的不均匀沉降问题

道路与桥梁的连接处为路堤和桥台，在施工中为了保证各自的质量，减小下沉量，对其都做了一定的加固处理。一般桥梁建成后桥台的下沉量很小，几乎不存在下沉，但是由于路堤自身的压缩续变性，就算路基已充分压实，也很难防止由于土基固结导致的下沉，必须等通车一段后才会趋于稳定。填土沉降和天然地基沉降是导致台后路堤沉降的主要原因。填土沉降是在车辆冲击振动载荷、垂直载荷及路堤自重的影响下，路基填料经不断压缩降低了孔隙率，使得密实度增大，从而导致填土沉降。因此为了避免路堤下沉就必须在桥涵构造物的设计中充分考察填方路基的填方高度、填料来源、路堤长度、地质情况及路堤沉降等因素，科学合理地确定桥涵的跨径、位置和桥台后部的防护措施，防止小跨径大河面桥涵的出现，从而从设计上减少桥头跳车现象的发生。

2.2填土流失及排水不畅导致的路基沉陷

当路堤和桥涵连接处出现缝隙时，一旦下雨就会导致雨水沿缝隙的下渗，导致桥台及土类填料被软化或浸蚀，由于填方体受侵蚀造成压实不够，进而导致强度下降，填方体变形。当桥头路基在受到车辆载荷冲击或振动影响时，就会发生沉陷现象。因此在项目建设的设计阶段，必须认真进行路堤勘察，科学设计公路的排水系统，防止填土流失，尽量避免路堤下沉，减少桥头跳车的发生。

2.3改进施工设计，减少桥头跳车发生

通过在桥台和路基之间设置搭板，能够将柔性路堤上的下沉量转移到刚性桥台上，搭板可大大减少桥头跳车现象的发生。为防止出现二次跳车现象，在桥台搭板设置施工中可在其尾端加设部分变厚式埋板，埋板长3~5 m，在搭板与水泥混凝土路面的连接处应用变厚式板替普通路面板。而在实际施工过程中，必须结合当地的具体地质情况以及其他影响路桥连接质量的因素，对设计进行调整和改进，从而减少桥头跳车的发生。

2.4路桥连接处的设计指标

为了减少路桥连接处跳车现象的发生，必须针对路桥建设制定详细的施工标准。按照《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》的标准，规定一级公路以及高速公路建成后的允许下沉量为：普通路段不大于30cm，路堤与桥台连接处不大于10cm。在设计初期应详细勘察桥下的地基地质情况，桥台基础设置在承载力高的土层上，通过扩大基础或布桩对基础作加固处理，这样可以明显减小路基下沉量。然而由于台后填方段的地基未作加固处理，容易导致土基固结压缩，造成沉降差异。根据调查显示，当高速路上的错台大于1.5cm时，就可能引发跳车。所以必须认真分析两者的差异，尽量避免在连接处发生跳车。

2.5桥头连接处的修复设计

针对已经发生桥头跳车现象路段，要对其作修复设计。修复施工虽不能改变路桥的整体设计，但是可以通过一定的施工手段，比如对回填材料、台背回填压实的方式、台背回填处理施工方法的设计和选择，可以有效提高路基刚度、减少路基下沉，减少桥头跳车的发生。因此有关部门应该加强对修复施工的设计方案的关注，已达到最佳的修复效果。在当前的工程中，混凝土注浆加固台背填土快速修复技术是一种常用的路桥修复技术，它是利用水泥加高分子聚合物搅拌形成的浆液，种方式不仅操作简便，还能够有效的加强路基和桥基处的地基承载力。从距桥头跳车50~70m处开始，每隔1.5~2.0m，打上直径7.5cm、深度10~25m 不等的梅花桩式孔，然后将浆液注入孔中，这样可以增强土质，增加地基承载力，梅花桩孔的大小、深度和间隔要根据路面的实际沉降和勘查结果进行设计。

3.路桥伸缩缝的设计问题

3.1桥梁伸缩缝的功能和种类

伸缩缝（又称桥梁伸缩装置）包括位移控制体系和传力支承体系，能通过支承结构实现车辆水平和垂直荷载向梁体的传递，同时可以适应桥梁梁端翘曲的转角变化以及纵、横位移变化。伸缩缝依据所用材料和用途不同可分为：组合式、板式、纯橡胶式以及模数式伸缩缝。组合式伸缩缝由钢托板和橡胶板组成，可用于伸缩量≤120mm的普通桥梁；板式伸缩缝由橡胶、角钢或钢板构成，可用于伸缩缝<60mm的普通桥梁；模数式组件较多，可按一定模数进行任意组拼，广泛应用于各种宽、斜、坡、弯桥梁。

3.2影响伸缩缝设计的因素

影响桥梁伸缩缝设计的因素主要包括桥梁的位置、结构形式和荷载等级，伸缩缝的平整度、适用范围、防水性能以及结构特点，伸缩缝的经济性和可维修性，施工环境及质量控制措施。

3.3影响伸缩量的基本因素

（1）纵向坡度。桥梁支座位移时，其伸缩缝会发生水平变位和垂直错位，大小为纵坡乘以水平位移值。

（2）混凝土徐变和收缩

混凝土徐变和收缩是一种随机现象，是混凝土自身的一种特性。混凝土的徐变和收缩受温度、水泥种类、水灰比、相对湿度、塌落度、配合比以及混凝土的强度、加载龄期和持续时间等因素影响较大。针对预应力和钢筋混凝土桥，要考虑其徐变和收缩。伸缩缝在安装的过程中已经发生徐变和收缩，所以必须按照安装起始时间开始计算，以此加减混凝土的徐变和收缩量。

（3）饶度。桥梁受各种载荷的影响，会导致端部出现角变位，导致伸缩缝发生水平、垂直和角变位，当梁体较高时还会引发震动。

（4）温度。桥梁伸缩量的主要因素来自于温度的变化，温度变化包括线性和非线性的，其中影响伸缩量的主要因素为线性温度变化。在特定的外界温度条件下，桥梁的内部温度会不均匀分布，由于材料热性能的变动会导致梁体端部发生角变位。一般跨径L≤8m的桥梁，