分析路桥过渡段差异沉降对搭板性能的影响

薛　锋（南通路桥工程有限公司,江苏　南通　226000）

分析路桥过渡段差异沉降对搭板性能的影响

薛锋
（南通路桥工程有限公司,江苏南通226000）

摘要：文章为分析路桥过渡段差异沉降对搭板性能的影响情况，利用有限元分析方法建立三维路桥过渡段计算模型，以搭板长度、搭板厚度作为假设条件，分析搭板性能的变化情况，得出结论为：从路桥过渡段差异沉降的角度上来说，在差异沉降一定的前提下，增加搭板厚度对于改善搭板受力以及变形情况均有重要意义，同时适当增加搭板长度能够改善其受力情况。

关键词：路桥过渡段；差异沉降；搭板性能；影响

桥台是一种非常典型的刚性结构物，由于其基础深度大，因此沉降量较低。同时，路桥工程中桥梁结构两端均为填方基础，路面沉降明显高于桥台沉降，故而导致过渡段出现非常明显的差异沉降问题。从施工角度上来说，为了能够使桥台过渡更加的稳定与可靠，多采取在桥台设置搭板的方法，以提高过渡段车辆行驶的舒适度与安全性。但已有的工程实践中证实：设置搭板过程当中，其性能参数不单单需要考虑搭板结构自身的问题，同时还需要综合对路基沉降、压实技术、以及路基结构等因素的考量。本文即从沉降的角度入手，分析路桥过渡段差异沉降对搭板性能的影响。

1　路桥过渡段搭板计算模型分析

在路桥过渡段设置搭板的情况下，搭板左端搭设于刚性桥台上，右端则为路基。由于刚性桥台在使用过程中的沉降量小，而路基所产生的沉降量大，故而搭板难以避免的存在差异沉降的问题，导致路基填土与搭板之间产生空隙。受到过渡段车辆行驶荷载作用力以及搭板自重的影响，导致搭板发生弯曲变形，与路基土也有明显的相互作用。本文中应用有限元分析方法展开研究，以路基沉降已知为假设条件，且沉降形式为线性沉降，给出了在有限元分析条件下的计算模型。该模型中搭板设置为水泥混凝土结构搭板，材料为线弹性材料，路基土体为压实性粘土，地基土体为淤泥质软弱土体，模型基本尺寸为：

（1）搭板宽度为3.5m；

（2）搭板厚度为0.3m；

（3）搭板长度为8.0m；

（4）过渡段路基土体厚度为4.0m；

（5）过渡段地基基础土体厚度为8.0m。

边界条件方面：由于对于实际意义上的路桥过渡段路面结构而言，搭板左端置于桥台上，因此竖直方向变形作用力受约束，在建模过程中应当针对桥台与搭板左端的连接位置采用销式连接，右端与路面连接位置则忽略枕梁影响，路基以及地基左右两侧为x方向约束，前后两侧为y方向约束，土基底部固定。接触条件为搭板与路基接触。

2　有限元计算结果分析

2.1搭板长度既定条件下，调整搭板厚度对搭板性能的影响

以搭板长度为8.0m作为恒定条件，通过对搭板厚度进行调整的方式（将搭板厚度取值分别设置为0.3m、0.35m、0.4m），分析过渡段搭板垂直变形以及应力情况。具体数据为：

（1）在搭板厚度为30.0cm的情况下，搭板所对应最大垂直变形作用力为5.18m，搭板顶部最大压应力水平取值为0.75MPa，搭板底部最大拉应力水平取值为0.67MPa；

（2）在搭板厚度为35.0cm的情况下，搭板所对应最大垂直变形作用力为4.87m，搭板顶部最大压应力水平取值为0.64MPa，搭板底部最大拉应力水平取值为0.54MPa；

（3）在搭板厚度为40.0cm的情况下，搭板所对应最大垂直变形作用力为4.69m，搭板顶部最大压应力水平取值为0.47MPa，搭板底部最大拉应力水平取值为0.39MPa。

2.2搭板厚度既定条件下，调整搭板长度对搭板性能的影响

当搭板厚度在0.3m状态下，搭板长度分别为6.0m、8.0m、以及10.0m所对应的最大垂直变形以及应力数据分别为：

（1）在搭板长度为6.0m的情况下，搭板坡度差为0.83%，搭板最大垂直变形参数为1.92m，搭板顶部最大压力取值为1.85*105Pa，搭板底部最大拉应力取值为1.30*1055Pa；

（2）在搭板长度为8.0m的情况下，搭板坡度差为0.63%，搭板最大垂直变形参数为2.59m，搭板顶部最大压力取值为1.29*105Pa，搭板底部最大拉应力取值为1.16*105Pa；

（3）在搭板长度为10.0m的情况下，搭板坡度差为0.50%，搭板最大垂直变形参数为3.03m，搭板顶部最大压力取值为0.38*105Pa，搭板底部最大拉应力取值为0.30*105Pa。

3　搭板性能影响情况分析

3.1搭板长度对搭板性能的影响

在路桥过渡段差异沉降量维持稳定状态的条件下，随着搭板长度的增加，搭板所对应的最大垂直变形作用力也有一定的提高趋势。结合前面有关有限元数据的分析结果来看，在过渡段路堤差异沉降量一定的情况下，通过对搭板长度的增加能够有效降低搭板应力水平，是改善搭板受力情况的重要途径之一，值得在设计施工中引起重视。

3.2搭板厚度对搭板性能的影响

当路桥过渡段差异沉降维持恒定状态时，所设置搭板厚度的增加将在一定程度上减少搭板所对应的垂直变形参数。除此以外，在过渡段差异沉降量维持恒定时，通过对搭板厚度的增加能够使搭板所对应的应力水平明显降低，其所起到的效果是非常确切。这也就意味着：适当提高搭板厚度能够改善搭板受力情况，提高过渡段车辆行驶的舒适度与平稳性。

4　结束语

有关桥头跳车的问题一直以来是路桥工程在设计施工过程当中所面临的最主要问题之一。目前，工程实践中尚未形成有关桥头搭板设计的统一标准。为了进一步研究路基差异沉降对搭板性能的影响情况，本研究中应用有限元分析方法展开对路桥过渡段路面搭板性能的分析，研究了在不同工况下搭板受力变形特性的变化情况。通过本文分析，得出以下结论：从路桥过渡段差异沉降的角度上来说，在差异沉降一定的前提下，增加搭板厚度对于改善搭板受力以及变形情况均有重要意义，同时适当增加搭板长度能够改善其受力情况。