搜索
摘要路基沉降特别是差异沉降是土力学中的重要研究课题，而由台背路基差异沉降引起的桥头跳车更是高速公路建设中需要解决的重要问题,因此,研究台背路基的沉降特点,分析差异沉降形成的原因,了解差异沉降的控制标准,这对有效选择解决桥头跳车的台背处理方法具有重要的理论意义和实际意义。关键词：高速公路；差异沉降；台背；桥头跳车-1-目录第一章绪论.......................................................11.1引言........................................................11.2桥头跳车产生原因研究现状....................................11.2.1路基本身的压缩.........................................11.2.2.地基的沉降............................................21.2.3地质分布不均匀.........................................21.2.4.支座和防护工程的移动..................................21.2.5.局部沉陷..............................................21.2.6.桥台与台后填土连接处的刚度差异........................21.2.7.不合理的施工和设计....................................31.3桥头跳车机理分析研究现状....................................31.3.1设搭板路桥过渡段跳车机理分析..........................31.3.2未设搭板路段错台时跳车机理分析........................51.4桥头跳车处理方法研究现状....................................61.4.1地基处理...............................................61.4.2填料处理...............................................71.4.3搭板缓坡处理...........................................71.4.4找平处理...............................................81.4.5排水处理...............................................81.4.6横向加筋处理...........................................91.5本文的研究对象和主要研究内容....................................9第二章台背路基的沉降变化规律及沉降预测方法研究...................102.1前言.......................................................102.2台背路基的应力特征及沉降计算方法...........................102.3台背路基的沉降变形规律.....................................122.3.1一般台背路基的沉降规律................................122.3.2台背路基与一般路基的沉降规律比较.....................132.3.3特殊条件下的台背路基与一般路基沉降规律比较...........132.4台背路基的沉降预测方法.....................................142.4.1Compertz曲线模型的建立...............................152.4.2Compertz模型参数的计算..............................162.4.3工程实例的比较与分析.................................182.4.3.1计算结果........................................18-2-2.4.3.2计算结果比较和分析.............................202.5小结.......................................................20第三章台背路基工后沉降取值标准的研究.............................223.1概述.......................................................223.2台背路基工后沉降的取值标准.................................223.2.1台背路基容许工后沉降..................................233.2.2沉降后桥面与搭板之间的容许坡差.......................243.2.4台背前后的沉降差(即台阶高度).........................253.3路基工后差异沉降值的取值标准...............................263.4台背路基工后沉降与结构层施工沉降速率关系的统计分析.........263.4.1路基沉降及稳定变化情况的统计分析.....................263.4.2路基工后沉降预测的统计分析...........................293.5小结.......................................................31第四章结论.......................................................324.1结论.......................................................324.2有待进一步研究的问题.......................................32参考文献..........................................................34致谢..........................................................361第一章绪论1.1引言随着我国国民经济的快速发展，公路修建里程不断增加，道路等级也不断提高，特别近几年，为了拉动经济的发展，我国在公路建设上投入了大量资金，高等级公路发展迅速。但是，从高等级公路特别是高速公路的运营状况来看，还存在着不少问题，其中较为普遍的是桥头跳车问题。桥头跳车是指道路与桥梁台背的衔接区域出现的路面或搭板变形、断裂，甚至坑槽，从而使车辆行驶经过该区域受到冲击后发生明显跳跃、颠簸的现象[1,2]。桥头跳车不仅会降低行车舒适性，迫使车辆减速，还会对桥梁和道路造成附加的冲击荷载，从而加速了桥台、桥头搭板、支座及伸缩缝的损坏。桥面与引道路面之间过大的不均匀沉降还会造成行车失控，诱发交通事故。这与高速公路要求车辆行驶快速、安全和舒适严重相悖。同时，随着公路等级的提高，涵洞、通道、桥梁等构造物在公路里程中所占比例越来越大，平均每公里有3座之多，甚至个别线路达4～5座。因此，桥头跳车已经造成了严重的问题。为了防止桥头跳车，必须不断地对桥梁两端出现的沉陷、断裂等进行及时的维修处理。修补养护难度大，要花费大量的人力、物力和财力。更为重要的是，维修后不久问题就会继续出现，长期的修补又会导致更为严重的问题，最后只能采取结构性修筑来解决，而且经常在两三年内又需要重新修补，但是仍然很难使路况恢复得完好如初。因此，桥头跳车己成为高等级公路运营中急待解决的问题。1.2桥头跳车产生原因研究现状桥头跳车主要是由于桥台和引道路堤之间的差异沉降引起的。一般地桥台的沉降很小，而引道路堤沉降较大，从而在两者之间造成差异沉降。造成引道路堤沉降的原因主要有:1.2.1路基本身的压缩桥头路基的施工一般在桥台工程完成和一般路段的大部分路基成型以后才进行，因此在桥涵两端的作业段填方较高、工期紧迫、土方量集中而施工面比较狭窄，给施工带来很多困难。由于作业面狭窄和靠近桥台涵洞端墙的这部分填土平面形状不规则，大型压实机械很难作业。当缺乏适宜的压实机具时，常常采用人工夯实，密实度往往达不到要求。同时，由于过水、跨线或通道的要求，桥头2路基一般较高，路堤除承受行车荷载外，还承受较大的自重应力(特别是路基下部土体)，当路基的压实度不足时，路基就会发生较大的固结变形。此外，在桥台与引道之间发生差异沉降以后，路堤顶部还受到车辆的冲击荷载作用，导致路基发生动力固结。1.2.2.地基的沉降桥涵通常位于沟壑地段，与其它路段相比，桥台背后地物地貌相对较差，通常其地下水位较高，孔隙比大，含水量高，强度低，压缩性大，多属软弱地基。在其上填筑路基肯定会产生较大变形。同时，桥头路基填筑高度一般较大，产生的基底附加应力相对较大。因此，台后的地基沉降比一般路段要大。1.2.3地质分布不均匀在工程地质勘察中，大约每隔100m进行一次钻孔取样。而修建高等级公路时，路基宽度很大，通常双向四车道路堤顶面都在26m以上，坡脚在40m以上；同时，引桥路堤的长度也可达到上百米甚至更长。所以在如此大的范围内都按照一个点的地质勘察报告进行统一的设计和施工，必然会使桥头路堤产生不均匀沉降。从另外一个方面看，邻近桥涵路段地基差且不均匀，地基处理不可能在该路段采用很多不同的处理方法，这样必然会产生路堤的不均匀沉降。1.2.4.支座和防护工程的移动在台后土压力的作用下，支座和台前防护工程将或多或少地发生水平位移，从而造成土体发生侧向变形。1.2.5.局部沉陷路堤与桥涵构造物的连接部位有的设计了接缝，但经长时间使用由于行车荷载和自然因素的影响极易发生损坏；有的是连续铺装，但在使用中经常产生裂缝。接缝和裂缝在竖向往往很深，雨水和融雪水容易沿缝渗漏，对路面结构层和土基产生冲刷和浸蚀，造成各种细料的流失以及增加结构层与土基的含水量，从而造成局部沉陷。1.2.6.桥台与台后填土连接处的刚度差异桥台与台后填土连接刚度不同。由于桥涵结构物具有较大的刚性，而台后路基和路面组成的道路属于半刚性或柔性结构；公路建成后，随着时间的推移，台后填土产生较大的压缩变形，与其相比，桥台基础产生的沉降变形相对小得多。当二者的相对沉降差达到一定程度时，搭板出现沉降或断裂，在台后便出现跳车现象。31.2.7.不合理的施工和设计(1)软弱地基没有进行必要的处理，或在基底顶面未设置适当的排水设施，从而使路堤在通车后沉降过大。(2)填料选择不当，填料的压实度（特别是邻近桥台部分）不符合要求。(3)施工工序不当。比如在没有完成桥台和挡土墙之前就填土，填筑速度过快等。(4)在桥台路堤的连接处设计不合理，致使在车辆及雨水作用下产生裂缝，并使该处下部填料及基层受损，形成跳车。除了桥头处的差异沉降外，桥台与引道之间的构造差异也会造成桥头跳车。桥与路的分界处前后一是刚性体，一是柔性体，在结构刚度上差异很大。柔性材料对能量的吸收要比刚性材料大，故在刚柔突变处必然引起振动的突变，即引起跳车。1.3桥头跳车机理分析研究现状桥头跳车在不同的路面类型及桥头连接情况下，表现为不同的跳车形式。高等级公路中路面结构分水泥混凝土路面的刚性结构和沥青混凝土路面的柔性结构，桥头连接形式可分为搭板连接及无搭板连接。设置搭板路段由于沉降引起的行车线形为折线，搭板两端则因纵坡的变化