论路桥过渡段的结构设计

朱立来

摘 要：桥梁工程完工后，多数问题会出现在过渡段，因此文章将根据各种资料分析桥梁过渡段的设计与实施方案。

关键词：路桥过渡段；结构；设计

1 路桥过渡段概述

目前我国已经开始进行了一些关于路桥过渡段的研究，从理论上讲，实现台背回填的“刚柔过渡”有两种方法：第一种方法是台背回填范围内，使用能从路基土刚度渐变到台墙刚度的变刚度材料，实际上这种可能性不大；第二种方法是使用介于路基土与台墙材料之间的某种材料，但沿长度方向变化其厚度，也即使得台背回填远薄近厚，从而实现台背回填的“刚柔过渡”。

结构突变影响巨大，而使两种性质不同的体系在抗垂直变形能力上平滑过渡，在结构设计上使路面面层下的结构由间断的对接形式变为过渡性的局部搭接形式，如设置搭板，从而增加邻近桥台处的路面结构强度，提高路面抗变形能力。

2 结构组合

桥头路基路面一般由土基、垫层、基层、底基层、搭板、面层等部分组成。

2.1 土基

由于桥头过渡段的特殊性要求其土基的要求相对较高，性质稳定，密度均匀并偏高的土质更符合要求，另一方面是土基的湿度，湿度较大的土质是不适合直接使用的，必须经过专业处理才能使用，台北回填是桥梁建设的关键，所以在建筑过程中对土基必须经过压实处理，平衡压实程度应不低于95%。

2.2 垫层

垫层是为了缓解地下水和积水造成的土基破坏而设置的，有些桥头土基的排水效果差或位置偏低与地下水线的位置会导致土基长期处于潮湿状态，寒冷季节还会处于冰冻状态，这样就会导致土基的倾斜甚至坍塌，桥梁将遭受严重威胁。因此对于这类特殊位置的路基要增设垫层，而垫层的选材也要特殊考虑，粗糙的石屑煤渣和粗砂等排水性较好不易受潮湿和流水腐蚀的材料为佳，并且为了增加其硬度强度可添加水泥石灰粉等细小可凝固的材料作为混合材料。而土基和混合材料垫层之间也应做相应的隔离措施铺设合成材料，防止软路基侵入导致坚固垫层被软化，垫层的作用巨大，但给予成本和安全指数考虑垫层的厚度应大于15cm，宽度应与路基同宽。

2.3 基层和底基层

在桥梁中对基层和底基层的要求主要包括硬度、稳定性、抗冻性和抗冲刷能力，基层、底基层材料原则上应与正常路段所用材料相同，以方便设计和施工。基层材料一般可选用水泥稳定集料、水泥稳定级配碎石、水泥稳定砂砾、二灰稳定集料、二灰稳定碎石、二灰稳定砂砾、水泥粉煤灰等综合稳定集料。底基层材料一般可选用石灰稳定集料、水泥土、二灰土、石灰土、水泥石灰土、级配碎石、砂砾等。

2.4 搭板

搭板的设置要根据公路等级和使用要求来确定，包括搭板如何埋置，如何配筋，搭板是否枕梁等问题都要根据施工现场的具体情况来设计实施。

一般而言搭板下加强层的长度超过搭板1m，厚度不小于2m，加强层材料和底基层相同，高填方路堤则应适当提高。而且各种实践经验证明，土基和基层的压实度等于95%时，既能保证路基强度也能有效防止沉降的产生。而对于不计划设置搭板用混凝土或者沥青制作的桥段应更加注重台后填筑，保证填筑质量。

2.5 面层

面层为沥青层，其主要作用是减少路面摩擦以及增加路段使用年限的，因此路桥过渡段对面层没有特殊要求，与正常路面一致即可。

3 结构设计

3.1 控制变形状况

若想控制变形状况应先了解导致变形的原因所在，路基变形主要是由于沉降引起的，沉降分为以下两种：①施工后过渡段内路基的沉降；②过渡段倾斜度导致的沉降。能够更好的解决沉降问题既可以改善控制路基变形的状况。

3.2 设置合理的缓和过渡段

由于桥台和路基之间从混凝土到土路基的结构和强度差异较大，两者之间应建立适宜的过渡结构，从路基到路堤都应设置从强到弱的过渡段，世界银行贷款项目要求在刚性桥台和柔性路堤之间设置50m的强度渐变段，使用不同的级配填料，确保路堤强度过渡。如果设置50m渐变段有困难，建议渐变段长度不得小于30m。如果桥头引道不存在软土地基，若路桥过渡段的差异沉降控制标准为5cm，沉降坡差按0.4%控制，则强度渐变段长度应大于13m。

3.3 路桥过渡段的地基条件与路基条件

现今建造路桥过渡段产生一种误区，采用土工合成材料加筋路堤，这种方式既无法提高地基承载力，也不能有效阻止地基沉降。只有当地基具有足够的承载力，在路堤填土自重荷载与车辆荷载的联合作用下不致破坏而产生较大的沉降时，土工合成材料的加筋才会产生明显效果。因此，高等级公路路桥过渡段的地基条件应保证路基的工后沉降≤10cm，沉降差小于5cm，沉降坡差≤0.4%的控制标准，路基条件应满足文件要求。

3.4 路桥过渡段的结构型式

3.4.1 桥台台背路堤加铺土工格栅

土工格栅技术适用于路桥之间过渡部分，土工格栅搭配土体在承受重压的的情况下能够突出土体的抗剪强度，而且土工格栅具有约束土体的功能使之固定在原地不会向左右前后位移，使路基本身成为一个稳定的整体，即便路面有位移也成为一种整体的位移不会导致坍塌和崩溃的状态出现。土工格栅除了约束能力以外，还具有增强摩擦使路面承受的压力能够进一步进行分散，从而提高整个桥面的承压能力得到相当幅度的提升，摩擦力分配的过程也是路基内部介质重新分配承压力的过程，而这一重新分配过程会调动路基内部介质的活性减少时沉降问题导致的路基软弱。土工格栅还具有一定程度的弹性，可以减少垂直重压导致的路面壳体变形，基于以上多种优势我们可以根据实际情况在路桥过渡段增加土工格栅的高度密度等。

3.4.2 搭板长度和强度的确立

在工程设计过程中路桥搭板的设计并无惯例和固定格式，应根据施工现场的实际状况进行分析决策，一般而言搭板的设计和选用会遵循以下几点：（1）未出使用年限的路面搭板倾斜度在1/200～1/300范围内；（2）搭板的长度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；（3）根据搭板的受力状态，用弹性地基或简支梁计算搭板长度。根据规范要求，按上述方法计算的搭板长度为30m～20m。以此类推在实际建筑操作过程中可以根据工程属性选取适宜的长度，强度则需根据最差设想进行准备，并合理划分搭板的节段，考虑桥梁位置是否影响搭强度。路桥过渡段是较为敏感和关键的环节，但是只要高度警惕以上所述问题，施工前进行缜密设计，施工时严格遵守设计方案，选材注重质量把关，路桥过渡段就不再是工程的瓶颈，不拖整个工程的后腿，能够有效的延长其使用寿命，并保障其性能良好。

参考文献

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