浅谈桥头跳车的处理方法

魏国安 时萍 王鲲

摘要：在利用《公路土工合成材料应用技术规范》计算桥头跳车中的加固段长度时，常出现较大的偏差，原因是规范只考虑土工合成材料对台后填土的加筋作用，而未考虑到加固段在道路正常使用时还起到了对正常路基与桥台差异沉降的过渡作用。故在设计中应综合考虑土工合成材料对台后填土的加筋和加固段对差异沉降的过渡这两方面的作用，更为合理的进行设计。

关键词：土工合成材料；桥头跳车；差异沉降

Abstract: in the use of the highway geosynthetic materials application technology norms of bridge reinforcement of calculation vehicle jump length, often appear larger deviation, the reason is specification only consider geosynthetic materials of solutions of the filled soil reinforcement effect, and did not consider reinforced part way in normal use has also played on the abutment and normal roadbed the transition of the differential settlement role. It should be taken into account in the design of geosynthetic materials of solutions of the filled soil reinforcement and reinforced part of the transition of the differential settlement of the two aspects of the role, the more reasonable design.

Keywords: geosynthetic materials; The bridge jumped; Different subsidence of

中图文分类号： U416.1 文献标识码： A

1 引言

随着高速公路的迅速发展，在公路建设中，桥头出现的跳车现象，已成为高速公路的多发常见病害，严重影响行车的平稳性和安全性。桥头产生跳车的主要原因是桥头与路基的沉降差所致。国内外的科研院所就该问题提出了很多的解决办法，其中利用土工合成材料解决桥头跳车是一种较新的方法。由于土工格栅具有抗拉强度的特点，而无纺针刺类土工布具有排水效果较好的特点。因此，桥接坡处都普遍使用土工布和土工格栅。合理设置土工合成材料，既可以减少路堤填筑后的地基不均匀沉降，又可以提高地基承载能力，同时也不影响排水。我国1999年2月开始实施的《公路土工合成材料应用技术规范》中给出了设计方法，但该设计方法只着眼与土工合成材料对于台后填土的加筋作用，即通过加筋来提高该处路基的回弹模量，改善桥（涵）台台背填土扩散荷载和降低沉降的能力。而实际上，台后加固段还有对正常路基与桥台差异沉降的过渡作用，所以在设计中应综合考虑土工合成材料对台后填土的加筋和加固段对差异沉降的过渡这两方面的作用，更为合理的进行设计。

2《公路土工合成材料应用技术规范》的确定方法

《公路土工合成材料应用技术规范》（JTJ/T 019—98）中规定用土工合成材料加固台背路基填土时，土工合成材料的纵向铺设宜上长下短，可采用缓于或等于1∶1的坡度自下而上逐层增大纵向铺设长度，最下一层的铺设长度应不小于最小纵向铺设长度Lmin，且最下一层宜铺设于构造物基础的顶面。Lmin按式（1）计算。

（1）

式中，Lmin为土工合成材料的最小铺设长度（m）；CGS 为土工合成材料与土体交界面上的界面粘聚力（Pa）；φGS为土工合成材料与土体交界面上的界面摩擦角（°），CGS和φGS 可由土工实验测得；Hm为路基顶面与构造物基础顶面之间的高差（m），γm为填料压实后的重度（N/m3）。

从《公路土工合成材料应用技术规范》土工合成材料纵向铺设长度的确定方法可以看出，它是采用了经验方式来进行了处理，而并没有充分考虑在路基使用过程中加固段还起到了对正常路基与桥（涵）台差异沉降的过渡作用。

3 考虑加固段对正常路基与桥台差异沉降的确定方法

[作者简介] 魏国安（1981－），男，河南郑州人，硕士，主要从事建设工程设计、施工、管理及相关工作。

通常在桥（涵）台后填土设计过程中只考慮由于台后填土的压实度不够或该处出现软土地基等原因而造成的路基下沉的加固设计，对台后易产生沉降的路基进行加固，从而提高其承载能力，减小该处路基的沉降量。而实际上，正常路基在运营后也将产生沉降，而该沉降是由于土的逐渐固结而逐渐产生，整个过程会延续许多年。由于桥（涵）台的承重大，所以在设计中常常采用桩等这些承载能力大的基础，因而其沉降量较小，如将桩打到基岩上，则其沉降量几乎为零，这样便造成桥（涵）台和正常路基产生了较大的差异沉降，所以桥头的加固段也起到了从桥（涵）台到正常路基的过渡作用，因而在设计加固段的长度时必须考虑过渡段需要的最短长度。

为了研究方便，通常做如下规定：假设桥端部刚度为k,加固段刚度为k,当k／k﹤0.1时，

则可不考虑桥台沉降，反之，应与考虑。设计控制桥台基础工后的沉降量一般为 2cm～3cm，一般路基容许工后产生的沉降量为30cm（高速公路和一级公路）或50cm（二级公路），所以正常路基与桥（涵）台的最大容许沉降差△h＝27cm或△h＝47cm。

当汽车跳起瞬间，车辆受到的竖直方向的力有空气阻力、滚动阻力和重力。由于空气阻力在竖向车辆速度不大且运动轨迹长度较小时影响小，所以忽略不计。则车辆在竖直方向运动的轨迹方程为：

(2)

式中，v为汽车与空气的相对速度，可取汽车的行驶速度（m/s）；G为车辆总重力；f为滚动阻力系数，沥青混凝土路面可取0.01～0.02；θ为道路翘起坡角，由于θ很小，可将其近似等于道路纵坡度i，此处为桥头过渡段的坡度，为正常路基与桥（涵）台的最大容许沉降差△h与过渡段长度L的比值。

由式（2）积分并代入初始条件（t=0时vy=v0sinθ，v0为设计车速），可得：

(3)

由式（3）积分并代入初始条件（t=0时X＝Y＝0），可得：

(4)

当vy=0这一时刻，汽车跳起的高度最大，则令vy=0，由式（3）可得：

（5）

将式（5）代入式（4）可得：

（6）

式（6）即为不同设计车速、坡度的道路汽车行驶时跳跃的高度。由于θ很小，所以可取，故式（6）可简化为：

（7）

一般认为当Y＞2cm时乘客有明显的颠簸感，故以Y＝2cm来控制道路坡度。

由上面的推导过程易知，桥头跳车的跳跃高度与加固段长度和设计车速有密切关系，所以在确定加固段长度时应从限制车辆跳跃高度入手，依据不同设计车速和桥（涵）台与普通路基的差异沉降△h来确定，同时考虑规范规定的最短加固长度的限制，两者结合来完成最终的加固长度的确定。

4结论

由以上分析可知，在利用土工合成材料加固台后填土解决桥头跳车的问题时，应综合考虑土工合成材料对台后填土的加固作用和加固段对正常路基与结构物差异沉降的过渡作用这两个方面。若只按规范计算，则可能会出现算例中的加固段偏小的情况。所以在设计中应将结合以上两个方面考虑，这样得到的确定利用土工合成材料加固路基的长度的方法才较为合理。

参考文献

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［2］王晓谋，袁怀宇.高等级公路软土地基路堤设计与施工技术［M］.北京：人民交通出版社，2001.

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