[实用新型]一种基于软土地基上的桥头结构

说明书

技术领域

本实用新型属于桥梁工程和路基工程衔接技术领域，具体涉及一种基于软土地基上的桥头结构。

背景技术

桥头跳车几乎是世界各国公路桥梁上较普遍存在的一种现象，因此，评价一条高速公路的使用质量和服务水平，最直观的标准就是车辆在上面行驶时是否舒适，桥头跳车的问题是否严重。目前大多数桥梁在设置桥头搭板和采取软基加固措施后，明显地减少了桥头沉降差，改善了行车条件。但是，也有相当一部分桥梁由于软基处治不当、压实达不到标准、搭板设置太高与沉降纵坡太大，而出现了不同程度的跳车病害。

从目前已建成的高速公路运营情况看，软土地基上桥头地段的工后差异沉降较大，常造成桥头跳车现象。桥头跳车会对桥梁结构的工作状况产生不利影响，据统计中国大约有25%的桥梁受到桥头跳车的影响，全国每年为此花费的修理费用预计高达8亿元以上；另一方面桥头跳车将增加行车的风险，造成交通事故，影响行车的舒适性；同时由于车辆在桥头加速或减速，必将增加车辆的能耗和废气排放，尤其是城市桥梁更应给以重视。

桥头跳车成为公路建设与运营中复杂且难以解决的问题，它涉及地基沉降、路基填土沉降或沉陷（水土流失）、桥头搭板、桥台及其基础类型、桥梁伸缩缝、桥梁与路基工程接缝段的处理、桥梁与路基的刚度差异、路面以及地基处理施工方法和质量等诸多因素的影响。

解决桥头跳车的方法很多，如超载预压法、台后回填轻质材料法、路堤加筋（土工格栅）法、设置搭板法、采用加筋柔性桥台、真空预压法、水泥搅拌法、渐变桩基法等，而设置搭板是最普遍的做法。

目前高速公路桥头搭板的一般设计如图1所示。对于这种设计，大量调查资料显示其长期效果并不理想，并且对于差异沉降的桥头不适用，特别是对于软土地基上的桥头存在不少问题，其主要表现如下：

(1)桥头搭板布设在沥青混凝土面层的下面或平路面基层顶面，车辆荷载很快传压在路床上，加上在桥台与搭板的连接处存在两条接缝，如图1中的a和d所示，a和d点往往存在高差，路面铺装层易开裂，在a接缝中一般填充沥青麻絮作为隔水，但在实际使用中这种接缝容易由于沥青材料的老化、接缝涨缩而使得接缝架空，使地表水沿接缝下渗直接冲刷台背填土，导致台背填土变形或者流失，最终使得该处路基土发生沉陷，搭板下面出现空洞；如果桥头软土地基工后沉降较大，路基整体下沉，也会造成搭板下面出现脱空的现象，搭板变为弯拉结构，严重地会使搭板开裂或断裂。

(2)由图1可知，搭板的a、b两端以及支点c构成一个杠杆，由于杠杆效应，b端的沉降会在a端产生竖向位移，这种位移使接缝两边形成高度差，造成路面破坏和引起跳车，这与设计桥头搭板的初衷相矛盾。

(3)由图1可知，d是桥梁的伸缩缝，a是搭板与桥台的接缝，两缝之间距离很小，汽车快速经过此处时，会出现连续的2次跳车，这使得行车很不舒适也不利于驾驶员的操作。

(4)在d和a接缝之间有一层桥面铺装层，该铺装层沿路线纵向尺寸很小，铺装层与桥台的粘接整体性较差，汽车在桥头处频繁的加速、减速、制动等冲击作用下，如图1所示，加上两边接缝引起的跳动形成的冲击荷载很容易使这一小段混凝土破坏，它的破坏自然又会引起相邻两缝的破坏，造成两缝处跳车。

(5)为防止搭板沿纵向滑移，通常在搭板与牛腿之间布设垂直锚栓或水平拉杆，当纵坡>3%时，垂直锚栓造成搭板或牛腿被拉裂破坏，水平拉杆使桥台背墙变形产生裂缝。

(6)设假铰多段式搭板，在相应假铰顶上的路面出现裂缝；有的搭板预制安装，由于不易置平，路面则出现纵向裂缝；有的将搭板按混凝土路面合二而一的方式设置，温升过程中刚性路面能对桥台产生推力，同时胀缝处治欠佳而开裂渗水，近台搭板下面出现脱空等，形成混凝土路面板出现局部折角断裂等现象。

(7)如图1中所示的伸缩缝d由于设置在梁端构造薄弱部位，很难与后浇的桥面铺装层混凝土有效的连接，且设在路面表层直接承受车轮荷载的反复冲击作用，长期暴露在大自然中，运营期间伸缩缝往往过早破损，因此，成为桥梁结构最易遭到破坏而又较难修复的部位。桥梁伸缩结构一旦破坏，可引起很大的车辆冲击荷载，进一步加重桥头跳车，恶化行车状况，桥面漏水还会对桥梁下部的钢筋混凝土结构产生腐蚀与损害，降低桥梁使用寿命。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种基于软土地基上的桥头结构，能够消除近台端搭板下方路基脱空现象，能有效调节路基与桥梁之间的不均匀沉降，可解决桥台与路堤衔接处的跳车、搭板远端二次跳车、路面开裂隆起和伸缩缝过早破损等问题。