刚柔过渡型处理措施预防桥涵台背跳车病害研究

DOI：10.16661/ki.1672-3791.2016.24.045

摘 要：跳车病害影响了车辆的速度，公路的通行能力降低，主要原因是桥涵台回填土体本身的刚度与桥涵台混凝土刚度不同，引起的变形沉降差引起的。基于桥台和基础与台背回填土及其地基的刚度差异以及台背回填与路堤的刚度差异，该文采取刚柔过渡结构从设计上达到减少沉降差的目的。

关键词：桥涵台背 刚柔过渡结构 变形控制

中图分类号：U448.14 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）08（c）-0045-02

“跳车”就为其中一个不能避免的病害，桥涵台背处经常出现跳车等现象，这种病害影响了车辆的速度，公路的通行能力降低，进而缩短车辆的运行寿命，最终影响到道路的使用年限[1]。

西南山区由于自身区域地质背景，桥涵处发生跳车的可能性大[2]，按照前人提出的“刚柔过渡”理论方法，通过对回填材料的处理，主要是实现桥台、回填材料、路堤刚度差异的减少，提高回填材料的强度，减少路堤和桥台刚柔性差异[3-4]。

1 刚柔过渡型基本处理措施

按照桥涵台背的特点、回填材料特点，主要采取了以下方案[5]。

1.1 填料+土工格栅分层加筋结构

这种结构主要是利用土工格栅的加筋作用，桥涵台背在回填碎石的同时，分层铺设土工格栅，土工格栅从桥涵台背底部向上铺设，铺设长度依据桥涵台背处的宽度增加。主要将土工格栅一端锚固于桥台背，另一端向向路基水平展铺，最下一层铺设在构造物基础的顶面，最上一层铺设在路基的顶面，增加回填材料强度，见图1。

1.2 填料+过渡台阶结构

回填土体强度和刚度与桥涵台处差距较大，主要是回填土体的强度与桥涵台处混凝土的强度、刚度差距较大，在车辆动荷载的作用下，回填材料的变形远大于在桥涵台边缘处变形，形成位移突降，行车荷载在此产生的冲击力较大，采取填料+过渡台阶结构，可以增强该部位的刚度，减少路堤过渡段与桥涵段的沉降差。

该方案主要为在桥涵台背底部用浆砌片石砌成过渡台阶，台阶从桥涵底部逐渐向桥台处修，增加桥涵台背边缘回填料的强度，进而使刚度渐变，图2为填料+过渡台阶设计示意图。

1.3 填料+搭板结构

回填材料甚至使路堤的刚度和桥涵台相比刚度相对较小，车辆冲击力在桥涵台背处易产生应力集中现象，进而使桥涵台背后路基沉降较大，为了控制路堤路段在桥涵台背两侧之间产生沉降差，设置搭扳在桥台与路堤连接处作为过渡性措施，进而相对沉降分散在搭板长度内，如图3所示。

2 效果监测与评价

该文采用刚柔过渡结构，在西南某高速公路上使用，通过现场沉降监测，采用的刚柔过渡结构很好地起到了控制变形的作用。

2.1 土工格栅+碎石回填沉降观测

按照回填结束后230 d的监测数据分析，初始的前40 d监测点的沉降数据较大，斜率较陡，40 d以后沉降曲线较均匀，最大值基本在35 mm附近，主要在回填区边缘，整体上变形较稳定，总体上沉降量都达到了规范的要求，如图4所示。

2.2 片石台阶+碎石+搭板回填沉降观测

片石台阶+碎石+搭板回填沉降监测开始时间是在回填结束后开始，从图5沉降曲线上看，沉降值较小，最大值为27 mm，从数据结果看，沉降较小，数据曲线在监测后期较平缓，沉降曲线整体上趋于稳定。总体上沉降量都达到了规范的要求。

按照沉降观测的曲线分析，采取的刚柔过渡形式能够很好地起到控制回填材料变形的作用，采取刚柔过渡形式的桥涵台变形量小，未发生跳车病害，而未采取该形式的桥涵台背发生跳车病害的较多。另一方面在采取刚柔过渡形式的小桥涵台处治效果相对大的桥涵台处治效果好，而对于大的桥涵台，由于回填高度较高，回填材料的自身压缩变形较大，产生的沉降差也比其他小的桥台较大，所以在设计这些桥涵台时，除了对施工工艺严格要求外，可采取几种刚柔过渡结构组合形式。

3 结语

该文采用的刚柔过渡结果，很好地起到了减少回填材料变形的作用，但由于上述方案仅处于摸索阶段，采取的方案仅在一条高速公路上使用，方案的优化和适应性还需进一步论证，如哪种方案适应于哪种结构的桥涵台背，哪种方案更符合哪个地区的公路回填措施。

参考文献

[1] 赤峰市公路勘察设计院，东南大学，内蒙古工业大学.公路三背回填材料及稳定性国内外调研总报告[R].

[2] 方贻立.高等级公路桥头跳车病害综合防治技术研究[D].西安：长安大学，2001.

[3] 刘然.刚柔过渡解决桥头跳车的理论和应用研究[J].科学之友，2006（4）：39-40.

[4] 顾维国.桥头跳车的危害性与常规处理措施[J].市政与路桥，2007（4）：166.

[5] 薛伟.桥涵台背刚柔过渡型处理措施及变形控制研究[D].成都理工大学，2009.