路桥过渡段结构突变对路面结构受力的影响分析

发布时间：2020-05-10 21:16

【摘要】：近二十年来,我国基础设施建设行业快速发展,进行了大量的道路建设。路桥过渡段一般指桥梁与路基相接的位置附近,在结构上包含了柔性基础和刚性基础的突变,病害相对于普通路段更加严重,造成行车安全的隐患。为此,本文对路桥过渡段结构突变对路面结构造成的影响进行了分析,对今后的设计和施工具有参考意义。首先,考虑与混凝土桥路桥过渡段和钢桥过渡段这两种典型路桥过渡段结构,通过文献调研总结了常用的过渡段结构形式,并分别以最常用的倒梯形路桥过渡段和双箱单室结构作为建立有限元模型的基础;另外总结了两种典型过渡段的常见非差异沉降类病害形式,分析了其产生的原因,明确了后续分析的相关力学指标。后在ABAQUS有限元软件中建立了两种典型过渡段的三维有限元模型。对于混凝土桥过渡段,沥青层层底拉应力、搭板层底拉应力、路基顶面压应变和沥青层层顶压应力等指标的最不利荷载位置分别在路基与桥台相接处、距桥台2m处、距桥台8m处和距桥台1m处;对车辆轴载比较敏感的是搭板层底拉应力、路基顶面压应变和AC-20层的层顶压应力指标的极值;沥青层层底拉应力和路基顶面压应变极值对土基回弹模量变化比较敏感;沥青层层底拉应力与搭板层底拉应力极值对搭板的弹性模量变化比较敏感;不同的过渡段结构形式各有利弊。据此提出了优化措施,包括搭板底部配置钢筋、过渡段土基的压实度达95%以上、对过渡段土基多层加筋、选择倒梯形或正梯形过渡段结构、使用SBS改性沥青和偏细的混合料级配、使用密级配混合料、控制土基回弹模量在120MPa~160MPa之间、在C20~C35之间选择搭板的水泥混凝土标号、禁止超重车辆经过过渡段结构等。对于钢桥过渡段,两个沥青层最大主应力的最不利荷载位置分别在距钢桥端部8m和10m处;沥青层沿道路横、纵向的剪应力的最不利荷载位置分别在距钢桥端部8m和端部位置;各个指标对车辆轴载均比较敏感,但对车速均不敏感;对铺装层弹性模量最为敏感的是环氧沥青层的最大主应力和其沿道路纵向的剪应力极值;当横隔板间距变化时,沥青层最大主应力极值变化最大,且存在一个最小值;结构突变会导致距钢桥端部3.5m范围内桥面铺装响应极值的增加,增幅最高可达40%。提出的优化措施包括在结构层之间添加粘结层和横隔板间距控制在3.5m~4.5m之间;在距钢桥端部3.5m范围以内的沥青混合料中掺入钢纤维、在粘结层上撒布一定量的碎石、在钢桥面板上加焊构造钢筋或钢丝网;使用SBS改性沥青和偏细的混合料级配、选择富有棱角和耐磨损的碎石作为集料、选择合适的环氧沥青和混合料级配使其弹性模量低于3000MPa以及禁止超重车辆经过过渡段结构等。
【图文】：

路桥过渡段,因素

第一章绪论桥过渡段的病害情况做了比较详尽的调查，对出现的各类病害进行了详细分析；整理了差异沉降的计算方法，分析了各类沉降的原因。在国外，David J. White 等[8]对爱荷华州的 74 座桥梁进行了实地调查，认为因唧泥和填土流失等因素造成的路桥过渡段板底脱空是造成其破坏的主要因素，并对板底脱空这一现象进行了研究，通过一系列的室内试验得出了一些结论，并对台背填土的材料选择、施工含水量控制等提出了一些建议[9]。AnandJ.Puppala 等[10]较为全面地分析了路桥过渡段经常产生桥头跳车的一些原因，包括填土的固结情况、台背填土的压缩和固结性能、路基排水性能和抗腐蚀性能、桥台种类、交通量、桥头搭板的设计和年限、桥梁的偏斜程度以及季节性气候引起的气温变化等。Briaud J. L.[11]总结了路桥过渡段可能破坏的因素，，如图 1-1 所示。

桥头搭板,路桥过渡段,结构形式,搭板

12（b）胡晓旭提出的改进形式图 2-1 不设桥头搭板与改进的路桥过渡段结构形式前，在过渡段范围内路基填土上现浇一块钢筋混凝土厚板，并使板的一台上，利用钢筋混凝土厚板的抗弯刚度来增大过渡段结构的刚度和消除设置桥头搭板的方法，在公路中得到了最为广泛的应用，也取得了较好头搭板不能根除差异沉降，需要后续持续不断的维护工作以减缓路桥过宏等[40]总结了目前国内桥头搭板的设计方法，将搭板的型式分为等厚、三种，搭板埋置深度可分为高置式、中置式和低置式。搭板厚度按桥型0cm 之间，长度在 6m~12m 左右。晓[3]给出了目前我国公路混凝土桥过渡段最为常用的一种结构形式，除，在台背填土中倒梯形的部分使用了土工格栅，其结构形式如图 2-2 所
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U416.2

【参考文献】