桥头搭板的设计

3 桥头搭板的设计

3.1 搭板类型选择根据桥梁基本情况及路基与桥梁结构物之间差异沉降的容许值,选择合适的搭板类型.

(1)单段式搭板.单段式搭板是指台背只设置一段搭板,板的近台端搁置在背墙顶面或从它外伸的牛腿上,板的远台端则分成两类.一是设置枕粱,枕梁用来传递搭板上的部分荷载于地基之上,同时又能增加搭板的横向抗弯刚度.通常枕梁置于搭板远台端的下面,但有时因为搭板较长,可将枕梁向台背方向作适当移动,形成悬臂状态、这样做既可以减少搭板厚度,还可以使路堤与搭板之间得到较好的过渡.二是不设置枕梁、通常是将搭板的远台端增厚.搭板下面铺设素混凝土和碎石垫层,搭板的顶部可铺垫层,然后在它上面铺筑沥青混合料面层.

(2)多段式搭板.当搭板的设计长度超过8~

10 m时,宜将搭板设计成多段式的,并在板段间的接头下面设置拉杆和枕梁、这样可以使板厚减小,沉降平顺.国内目前采用两段式的居多,也有的采用

三段的[4.按照板段间的连接方式又分为:假铰的多段式搭板与带埋板的搭板.假铰的做法是将板段的分界截面处上下开一个浅槽,其间塞填缝材料.带埋板的搭板是在搭板的尾部加设一段浅埋的变厚度板.

(3)可抬升式搭板.可抬式搭板的构造比较简单,只须在枕梁下采用预制板做预留工作井.井底设30 cm厚的混凝土基础.工作井的空间应充分考虑安放千斤顶进行操作的需要、平时用砂填充.需要抬升搭板时,将工作井里的砂掏出、安放台座式千斤顶抬升枕梁和搭板,然后从预留孔或板侧将水泥浆压入板下.

(4)桩板结构.在软土地段,可加大桥头搭板的长度,并将搭板支承于桩上.美国某公路采用一块长度为45.7m的桥头搭板,并支承于桩上.桩长自台后向远端逐渐减小,以使到远端搭板与路面板达到同步沉降.

3.2 搭板的埋置方式(1)平置式.搭板的纵坡与路面设计纵坡平行、搭板的近台端搁置在台帽背墙的牛腿上或桥台前墙顶面,远台端则搁置在枕梁上,这种方式适用于引道是刚性路面的情况.

(2)斜置式.搭板的纵坡一般不大于5 % ,和上述的不同点的是远离台背端深埋在路面基层以下或者置于路面面层与基层之间.这种埋置方式适用于引道是柔性路面,有利于行车从刚性桥面到柔性路堤过渡.为预防搭板下沉、也可在搭板上先铺设一层沥青面层,通车后搭板若下沉时,则在其上加铺沥青混凝土或沥青沙.

(3)加设变厚式埋板.为避免二次跳车,常在搭板的尾端加设一段浅埋的变厚式埋板,其长度一般取3~6m,对于水泥混凝土路面,也可将与搭板连接处的路面板改为变厚式板.在搭板,埋板或变厚式板的下层,为保证与桥台连接部位的刚柔性层次在水平和垂直方向均能渐次变化,应采用强度及回弹模量均高于其它路段对应的路面结构层材料,以提高该部位的整体受荷的抗冲能力、使路面刚度向路堤方向渐变,从而避免二次跳车的现象.

3.3 桥头搭板的长度及截面尺寸

高等级公路中桥头搭板长度的选择一般采用:大桥8~10m,中桥6~8m,小桥及明涵4 m.合理确定桥头搭板长度要根据实际工程具体情况,从以

下几个方面考虑:(1)搭板的长度应与填土高度或桥头路基容许沉降成正比.(2)桥头引道的容许纵向沉降坡度与搭板的长度有直接的关系.工程中容许的纵向坡度一般为4‰~6‰.(3)搭板的长度应能跨越桥台台背难以压实的土体,或跨越按计划在台背预留的土方缺口长度,或跨越台背后破坏棱体的长度,或跨越填土前预留缺口的上口宽度;(4)以汽车荷载作为板的计算荷载,并在布置荷载时考虑对纵横板条产生最大内力时的最不利荷载位置.用文克尔弹性地基梁的计算方法计算搭板内力、在确保搭板受力有效长度的情况下,合理确定搭板长度.桥头搭板宽度的确定,主要是考虑车辆压于搭板纵向边缘时,对搭板受力状况的不利影响.根据

搭板受力状况,将搭板做得宽些较为合理.许多工程的搭板边缘在缘石内约0.5m.国外一些工程的搭板宽度做到两侧与缘石边缘相齐,并用柔性材料隔离.桥头搭板厚度是影响搭板强度和刚度的主要因素.搭板厚度的确定应充分考虑到板长,板宽,脱空长度,斜搭板的斜度,荷载等级以及支承条件等.其中的力学要求,分为强度要求和变形要求.搭板的配筋量既要满足强度要求,又要满足变形要求,变形

要求直接影响到行车的舒适性.一般建议:4m长的桥头搭板可以采用0. 25 m的板厚;6 m长的桥头搭板可以采用0. 35 m的板厚;10 m长的桥头搭板可以采用0. 40 m的板厚.

3.4 桥头搭板的计算桥头搭板一般采用简化的计算方法[ 5~6 ,即将板分割成相互垂直的单位宽板条,以汽车荷载作为板的计算荷载,并在布置荷载时考虑对纵横板条产生最大内力时的最不利荷载位置.每一条块分别按文克尔弹性地基梁方法进行计算,为考虑相邻板条间的剪力传递影响、在计算结果中乘以影响系数加以修正.内力计算中所使用的基床反力系数K 可由承压板边长为30 cm的平板载荷试验确定.按文克尔弹性地基梁的方法计算搭板弯矩分布后,再确定搭板的配筋.值得指出、上述方法是以假设搭板下路基均匀沉降为前提的.如果搭板下局部脱空、土对搭板的土反力进行重分布、搭板底部局部承受土反力、搭板内力将发生较大变化,这时,应按搭板下局部脱空时的力学模型计算搭板弯矩和应力.计算配筋时也要考虑搭板底部脱空的影响、此时应提高搭板的抗弯强度,加强配筋,确保搭板在使用过程中不发生断裂.搭板或枕梁按弹性地基梁计算时,确定地基反力的分布规律是问题的关键.各种有关的计算方法的正确与否,均取决于对地基反力的认识程度.有时搭板也按两端支承的简支梁进行内力和配筋计算,其面层按构造配筋.在实际运行中、当荷载作用在搭板上时,板下路基可能并没有全部与搭板底面相脱离,尚对搭板起到一定的支承作用,尤其是在枕梁下沉时,搭板的中部可能受到地基的局部支撑作用,板顶有可能出现局部拉应力、这种复杂的受力状态、设计时往往难以全面考虑,因此有必要加强在公路运行期间对搭板进行监测和观察.

4 桥头搭板的施工一般搭板为整体浇筑而不设纵缝、只是在桥面较宽(如大于12 m)时再设纵缝、这样整体性好.为防止裂缝、在搭板与混凝土路面相接处设胀缝、并在邻近搭板2~3块混凝土路面的板缝也连续设胀缝.

4.1 选材与施工桥台台背填料填筑处理质量的好坏对台背沉降起着举足轻重的作用.材料选择上,应选择渗水性好,强度高,压实快的材料.另外,在北方冰冻地区还应选择抗冻胀强的材料,如砂砾,碎石砂,工业废渣,碎石土等.在填筑方法上,要分层填筑,分层碾压,分层检测,分层厚度要小于30 cm.斜坡或台阶填筑至搭板底面.台背填筑的时间是一个很关键的问题.大多数施工是构造物和路基土方同时进行的台背填筑及桥头很长一段距离内都是先空下,待桥台完工后再填筑桥头部分.这样,一般是台背与路面在同一时期完成,所以台背部分的地基和路堤没有充足的时间固结下沉、工后沉降比较明显.因此,在施工安排时,最好先安排构造物施工,路基和台背同时填筑,并进行超载预压处理,路面施工则等到路基沉降稳定后进行.搭板垫层材料采用石屑,砂砾,水泥或石灰等混合材料.这些材料凝固后在搭板下形成刚度和强度较大的稳定层.垫层施工要分层填筑,碾压,压实密实度要达到95 % ,其平整度在5 mm以内.枕梁的施工在垫层后进行、依据设计图进行放线,然后支模板,复核枕梁高度,在此同时,将在钢筋加工区加工好枕梁的钢筋笼放在模板之内、预留好保护层并固定钢筋笼,浇筑混凝土振捣密实,并梳平枕梁顶部混凝土,枕梁施工完后再施工搭板,同样支模,绑扎钢筋,浇筑混凝土,并进行养护等等.若搭板需设置纵缝或横缝、应及时用切割机切割,并用填缝材料填塞.枕梁和搭板浇筑完毕后,混凝土需进行养护.在夏季高温期,混凝土一旦终凝便要进行湿水养护,保证混凝土始终处在浸水状态、并盖上防晒透气材料.若搭板有纵缝、需进行切缝处理,并用油淋麻丝填塞缝隙.

4.2 搭板与桥台的连接在施工过程中、往往采用一定的方式,使搭板能与桥台较好地结合在一起,主要有以下几种方式: