桥头跳车成因分析及养护阶段处置措施.docx

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1、桥头跳车成因分析及养护阶段处置措施摘 要桥头跳车是指道路与桥梁台背的衔接区域出现的路面或搭板变形、断裂，甚至坑槽，从而使车辆行驶经过该区域受到冲击后发生明显跳跃、颠簸的现象。它是高速公路“八大”通病之一，如何减轻或者消除桥头跳车，己成为高速公路建设中亟待解决的课题。本文对高速公路桥头跳车的危害成因以及养护阶段的处置措施进行了研究，得出了一些研究成果。首先对桥头跳车的危害和成因进行了深入的分析，然后从三个方面对桥头跳车产生的机理进行了研究，分别是：设置搭板路段跳车机理分析；未设置搭板路段错台时跳车机理分析；高速运动车辆的轨迹方程。在这些工作的基础上，本文认为可以从三个方面入手来解决桥头跳车，分别

2、是：地基处理，路基处理和路面处理。关键词：桥头跳车；高速公路；防治措施AbstractBump is the road and bridge abutment interface of the regional road or slab there deformation, fracture, or pits, so that traffic through the area was under attack after jumping, thrashing phenomenon. It is the highway eight is one common problem, how to re

3、duce or eliminate Bump, highway construction has become urgent to resolve the issue. This paper causes harm to highway and bridge jumping phase of the disposal of the conservation measures the study found a number of research results. First, the harm and Bump-depth analysis of causes, and then jumpi

4、ng from the three producing mechanism on the bridge were studied, namely: Set jumping mechanism of slab sections; not set to take the board sections of dislocation when the mechanism of jumping; high-speed movement of vehicles locus equation. In these efforts, the paper that the three aspects can be

5、 solved from the Bump are: foundation treatment, handling and road subgrade treatment. Keywords: Bump; highway; control measures 目 录引 言11 绪 论21.1 国内外研究现状21.2 研究内容22 桥头跳车病害的危害及成因分析32.1 桥头跳车的危害32.2 桥头跳车的成因43 桥头跳车的机理分析73.1 设置搭板路段跳车机理分析73.2 未设搭板路段错台时跳车机理分析123.3 高速运动车辆的轨迹方程134 养护阶段解决桥头跳车的措施154.1 地基处理154.

6、2 路基处理164.3 路面处理17结论19参考文献20引 言桥头跳车是指道路与桥梁台背的衔接区域出现的路面或搭板变形、断裂，甚至坑槽，从而使车辆行驶经过该区域受到冲击后发生明显跳跃、颠簸的现象1。桥头跳车病害严重影响了行车舒适性，降低了车辆的行驶速度和道路的通行能力，是道路交通安全的重要隐患之一，损害了高速公路建设的社会效益和经济效益。2009年我国高速公路总里程已达到6.5万公里1。随着国家拉动内需政策的实施，基础设施建设的力度不断加大，未来几年内全国还有数千公里的高速公路逐步建成。随着大量高速公路投入使用，我国也逐渐从高速公路的大规模建设阶段进入了大规模养护阶段。与此同时，我国的汽车工业

7、也呈现出高档化、高速化的发展趋势。由于高速公路线型标准高，桥涵、通道等构造物较为密集，车辆行驶速度高，这样，高速公路桥头跳车问题就变得十分突出。桥头跳车成为公路建设与运营中普遍且复杂的问题，它涉及路堤沉降，引道填筑材料，桥台及其基础类型，桥梁的结构型式，桥梁与路基工程接缝段的处理，桥头搭板，路面以及施工方法等诸多因素的影响。在我国每年修筑的桥梁成千上万座，交通部门每年为解决桥头跳车的耗费巨大。因此，在大力发展高速公路的今天，如何有效地消除桥头跳车或将跳车减小到最低程度，已成为高速公路建设中堕待解决的问题。鉴于此，深入开展高速公路桥头跳车防治技术的研究，具有十分重要的现实意义。1 绪 论1.1

8、国内外研究现状桥头跳车问题己成为国内外公路工程界关注的重要课题之一。经过近几十年的研究，目前世界各国公路界对于桥头跳车问题的认识基本形成了共识。近年来，许多国家、地区和独立研究机构对高速公路桥头跳车问题进行了研究。美国国家公路合作研究计划委员会、国家公路及运输联合会、联邦公路管理委员会及国家研究委员会运输研究理事会等四家管理和研究机构联合对桥头跳车问题进行了研究，他们在查阅了现有的有关文献后，揭示了引起跳车的原因以及防治措施，但是并没有给出明确具体的设计方法，只是笼统地建议对桥头跳车作为一个独立的设计问题，并把预防其产生作为设计目标之一。欧洲、北美及日本等国也对桥头跳车问题进行了研究，他们广泛

9、应用土工格网的方法处治高速公路桥头跳车问题。国内也有很多学者对桥头跳车问题进行了研究，2006年，葛洲坝集团的贺朝阳，分析桥头跳车的原因及其对行车速度的影响,并结合南昌生米大桥施工实际提出解决桥头跳车的措施1。2008年，吉林高等级公路建设局的李劲松，通过对高速公路桥头跳车病害原因进行总结分析,有针对性地提出了防治措施及施工注意事项,旨在提高高速公路施工管理水平及运行质量2。2009年，吉林省洮南市公路管理段的姜文兴，提出了解决桥头跳车的几项具体措施，实验表明能从根本上缓解其现象的发生3。2007年，吉林省高速公路管理局的梁士军，介绍了产生桥头跳车的原因，并提出了几种防止方案4。 2009年，

10、中国路桥集团西安实业发展有限公司的李长林，从路桥过渡段路基产生跳车的原因出发，提出台背路堤填料压实不足以及路堤下地基承载力的不足是引起桥头跳车的主要原因；并结合工程实际， 针对目前常用的防治措施进行了技术分析5。1.2 研究内容笔者结合多年高速公路一线养护工作经验、相关理论知识及公开发表的相关资料，对高速公路桥头跳车的成因及养护阶段处置措施做简要的阐述。本文的主要研究内容如下：1）对桥头跳车的病害和成因进行了分析。2）对桥头跳车机理进行分析研究。3）对高速公路养护阶段，对桥头跳车处置措施进行了研究。2 桥头跳车病害的危害及成因分析2.1 桥头跳车的危害由于结构物与台背的不均匀沉降，致使路桥过渡

11、段出现不同程度的台阶，从而使路面平整度受损，严重影响了公路的使用功能，其危害性分述如下。（1）降低行车的速度 当车辆行至桥头搭板纵坡转折处，为防止车辆的剧烈冲击跳动，司机被迫刹车减速，同时车辆颠簸、跳动也影响了行车驱动力的传递，引起车辆减速，降低了道路的使用功能。车速降低幅度视桥面类型、台阶高度、车辆类型和行驶速度而定。根据调查，不均匀沉降引起的台阶对车速的影响呈如下规律。 较小台阶高度对于车辆行驶速度影响不大，只有当台阶达到一定高度时，对车速才有显著影响。台阶越大，特别是当达到4cm以上时，对车速影响很大6。 车速损失与车辆的行驶速度有关。以较小的车速(低于60km/h)行驶时，一般减速幅度

12、较小；中速(60-80km/h)行驶时减速幅度较大；而当以较高速度(高于80km/h)行驶时，减速幅度相对不大，但跳车比较严重6，同时这与司机行驶时看到台阶和做出反应有关。 台阶对不同类型车辆行驶的影响也不相同，如较高台阶对小汽车行驶的影响较小，而载重车对台阶不如空车敏感。其次，司机的心理状态、对道路的熟悉程度等都对通过台阶时速度的降低有不同程度的影响。（2） 影响行车安全 由于车辆通过桥头搭板区域产生的冲击和颠簸，引起司乘人员的严重不适，影响行车的舒适性，同时对驾驶人员产生相当不利的心理影响，严重时则会影响其对车辆的正常操作，造成车辆失控，引起行车事故。在国内曾多次发生因桥头跳车严重而造成的

13、翻车事故。（3）增加车辆运营成本 因跳车而不得不在桥头频繁减速，以减轻汽车的颠簸，无论减速行驶还是颠簸现象的发生，都对汽车机件造成不同程度的损坏和轮胎的磨耗;同时汽车行驶速度的不稳定，无形中既浪费了燃料，又增加了废气的排放；另外，还增加了车辆的行驶时间。因此，桥头跳车的出现，提高了车辆的运营成本。而车辆通过桥头时产生的跳动和冲击，也加剧了车辆机件、轮胎的等的磨损，降低了车辆的使用寿命。（4） 增加养护费用 台阶的存在使得车辆通过桥头时产生跳动和冲击，从而对桥梁和道路产生附加的冲击荷载，加速了桥台、桥头搭板、支座及伸缩缝的损坏，特别是支座和伸缩缝的破坏。为了维持良好的使用状况，对路桥过渡段出现的

14、台阶要进行及时的维修与养护。不断的维修养护不仅花费了大量的人力、物力和财力，而且也产生了不良的社会影响。 国内外资料表明，因桥头跳车而增加的道路维修费用大得惊人。如美国大约25%的桥涵（约150000座桥涵、通道等构造物）受到桥头跳车的影响，全国每年为此花费的维修费用预计高达1亿美元以上。同样，我国在桥头跳车的维修治理方面耗资巨大，若按湖北武汉一宜昌高速公路统计推算，全国高速公路年均维修治理过渡段的费用至少在1亿元以上5。由此可见，桥头跳车病害的发生使高等级公路不能达到高效运营、安全行驶、节省投资及舒适乘车的目的，在很大程度上降低了高等级公路的服务水平，损害了公路使用者的效益，从而严重影响了高

15、等级公路的经济效益和社会效益。因此，防治桥头跳车病害势在必行。2.2 桥头跳车的成因结合设计、施工及工程管理等方面的因素，可将路桥过渡段产生跳车病害的原因归结为以下几个方面：（1） 填筑材料的压缩 因桥台台后一般填土较高，而台后填料一般为渗透性材料，空隙率较大，且具有一定的含水量，按常规施工程序，都是在完成桥涵结构以后再填筑两端路堤，在施工中采取任何措施都很难将填料颗粒间的孔隙完全消除，加上台背填土施工时压路机碾压作业面小、压实机具不能完全靠近台背等原因，这样就在桥头形成一个填土较高、施工面狭窄、工期紧迫的作业段，大型机械很难进场操作，既使小型压路机，在台背碾压时也会有死角碾压不到，导致了台背

16、回填施工结束后紧靠台背的部分填料其孔隙率仍然很大，特别是埋置式轻型桥台(桩柱式、肋板式、后倾式等)，台帽周围一般压路机无法作业，这就导致桥头引道及锥坡的填土压实度达不到标准，并且在实际施工时，土方往往不能达到最佳含水量，而且台背一定范围内的土方往往辅以人工夯实，压实功较小，局部压实度很难达到工程质量要求。在行车荷载和填料自身重力作用下，填料产生压缩变形，其孔隙率降低而密实度逐渐增大。在工程实践中，即使施工时工序符合规定，压实度达到要求，但台后填土较高，随着时间的推移，也会不可避免地产生沉降。（2） 路堤下天然地基的沉降天然地基在自身重力作用下的沉降量一般早己完成(正常固结)，在其上修筑路堤后，

17、由于路堤填土重力作用，使地基承受附加荷载而成为欠固结土，从而产生沉降变形，且这种沉降变形的大小受路堤填土的土质与其填土高度影响，相同填土高度时，填土的容重越大，地基沉降变形也越大；相同填土容重时，填土高度越大，地基沉降变形也越大。地基沉降的原因主要有四个方面： 地基土承载力低，容易产生较大的沉降量。 地基土质压缩性大，固结时间长，当其受到上部路基填土的附加压力后，其应力扩散缓慢，孔隙水压力消散速度低下，在工程完工后其台后地基仍在继续下沉。 自沉降期短。随着经济的迅猛发展，人们对工期的要求越来越高，使得路基对地基的压实时间更加缩短，而地基需要稳定的时间并不随之改变，这就加重了竣工后台后地基的沉降

18、量。路基填土高、重量大。路基填土重量的大小直接影响地基的沉降量。（3） 排水不畅及填土流失 当雨季路面排水不畅时，雨水会沿着路面裂缝和台背连接部位的接缝渗入路基，致使路基填土产生冲刷和侵蚀，造成各种细粒土的流失。在外部气温循环变化和车辆荷载的冲击作用下，必然造成桥头路基沉陷，产生跳车现象。（4） 桥台与台后填土连接处的刚度差异 桥台与台后填土的刚度不同。由于桥涵结构物一般为坚石砌筑或者混凝土浇筑而成，具有较大的刚度，而台后路基和路面组成的道路属于半刚性或柔性结构。公路建成后，随着时间的推移，台后填土产生较大的压缩变形，与其相比，桥台基础产生的沉降变形相对小得多。这样，桥台两侧抗变形能力不同，相

19、对沉降差就不可避免出现，当二者的相对沉降差达到一定程度时，搭板出现沉降或断裂，在台后便出现跳车现象。（5） 桥台伸缩缝的破损桥台伸缩缝主要是用于调节由车辆荷载环境性和桥梁建筑材料的物理性能所引起的上部结构之间的位移和上部结构之间的联结，该部分若设置不当，安装质量低劣、缺乏科学和及时的养护，在桥台伸缩缝处形成台阶，从而引起桥头跳车。（6）台背回填存在的问题 台背回填施工中存在的问题是压实度达不到要求，一方面是每层填筑超厚，使得每层填土上密下疏；另一方面压实遍数不够及压实时含水量没有很好控制。事实上，台背回填位置的特殊性客观上使填土压实难度增大，但施工中承包商施工质量意识不强，使台背回填常出现压而

20、不实甚至填而不压，有的甚至填土前对地基上的淤泥及其松散体不作处理，必然导致台背路堤常出现较大的下沉。同时，回填材料设计常要求粗粒料，但施工中常常难以按设计要求进行。（7） 工程施工及监理单位的质量意识不强 由于用地紧张、工期短，而施工单位从自身经济效益出发，往往将台后路基作为材料堆放场地和部分预制场地，不能与其它路基同步填土施工，施工单位盲目追求进度，台背填土速度过快，对地基造成扰动和破坏，使台后填土没有充分时间固结；更主要的原因还在于在进行台背回填时，没有按分层填筑、分层碾压、分层检测的“三分法”施工，对松铺厚度控制不严，施工用料没有把好质量关，没有严格按施工规程作业，加上台背的防排水措施不

21、完善，局部段落机械无法碾压时却没有采取人工补夯，使压实度不能达到要求。这些人为因素使高填土引道自身不稳定，沉降较大且不均匀，这是造成跳车现象的主要原因之一。（8） 设计因素对桥头跳车的影响根据对实桥的调查结果显示，设计方案的选择对桥头跳车有较大的影响，如设计路基穿越软土地基或采用高路堤方案，势必存在较大工后沉降的隐患；桥涵构造物选用桩基或扩大基础等不同型式，其工后沉降也差异很大；软土地基路段采用不同的处理方法、对路堤填筑速率和填筑材料的控制不同，其效果也大不一样。这些都是影响桥头跳车的设计因素之一。3 桥头跳车的机理分析桥头跳车在不同的路面类型及桥头连接情况下，表现为不同的跳车形式。高等级公路

22、中路面结构分水泥混凝土路面的刚性结构和沥青路面的柔性结构；桥头连接形式可分为钢筋混凝土搭板连接及无搭板连接。设置搭板路段由于沉降引起的行车线形为折线，搭板两端则因纵坡的变化而形成一个突变的纵坡转折；对未设置搭板路段其桥头形成台阶式跳坎。它们对行车的影响及车辆在桥头的跳车机理均不相同。3.1 设置搭板路段跳车机理分析高等级公路中桥头搭板的设计是根据桥头填土的高度来确定的，现行设计中一般搭板长度取值为3m， 5m， 6m， 8m。由于搭板两端路基沉降量的不同，必然在搭板两端形成一纵坡转折（如图3.1所示）。图3.1 桥台台背沉降后搭板和路面及桥面连接示意图本文以搭板长6m为例，若搭板A端沉降12c

23、m，那么搭板两端的纵坡改变为12/600=2% 。 对高速行驶的车辆来说，纵坡转折对车辆是很不利的。纵坡转折不仅会加剧汽车的颠簸，影响行车舒适，甚至会出现行车事故。汽车在桥头的行车机理是十分复杂的，不同搭板长度、不同沉降值及不同车型、车速，其影响程度均不相同。现可以把汽车轮胎经过桥头两个纵坡转折时的行车线形近似地按两个相切的反向竖曲线考虑(如图3.2所示)。图3.2 引起跳车的线型简化模式当车辆由桥面方向行驶通过桥头搭板时，车辆行驶的是A-C点间的折线路由于该区间纵坡变化一般很小，可以把该段区间近似看作一段凸型竖曲线路当汽车行驶通过时，则会在竖曲线上形成向心加速度，产生向心力，其值为： (3.

24、1)其中：F汽车产生的向心力(N)；M汽车质量(kg)；V汽车通过时的行驶速度(m/s )；R凸型竖曲线半径(m)。向心力F会使人、车产生部分失重，在行驶过桥头搭板至连接搭板的路面后，向心力即消失，实际上人、车在此瞬间会受到等于向心力F的反作用力，据有关资料研究表明，当人体受到自身重量10%左右的外部力量突然冲击时即会产生稍感不适的感觉，但基本上还比较满意；当人体受到自身重量20%左右的外部力量冲击时，车辆也会形成不同程度的颠簸或跳动，乘客己感到明显的不舒适，但基本上还可以接受。向心力越大，感觉越明显;当向心力大于自重时，汽车就会腾空飞跃，可能出现汽车冲出行车道，甚至翻车事故。这里把向心力F=

25、10%汽车重量时的状态称为临界跳车状态，把向心力F=20%汽车重量时的状态称为极限跳车状态。由定义可知，临界跳车状态基本上属于比较舒适状态，而极限跳车状态属于可接受状态，超过这个状态汽车不适合长期运行。汽车在不同车速情况下，分别对应有不同的临界跳车和极限跳车竖曲线半径，由公式（3.1）可得： (3.2)式中F为不同跳车状态下的向心力，且，则： (3.3)对于高速公路或一级公路，取设计行车速度V=100km/h(即27.78m/s )，当=10%时，即汽车处于临界跳车状态，此时的竖曲线半径为：当 =20%时，即汽车处于极限跳车状态，此时的竖曲线半径为:由公式(3.2 )以及上例分析可知，临界跳车

26、竖曲线半径为极限跳车竖曲线半径的2倍。因此，在下述分析中仅取 =10%，即仅对临界跳车状态予以讨论。如图3.3所示，搭板长度为L，搭板两端A, B点的纵坡变化率为i时的近似竖曲线半径R为： (3.3)式中：搭板AB的边坡角度： 由于角实际很小，也就是说，当搭板长度L为6m，桥头枕梁处沉降为12cm，即纵坡变化率为2%时的近似竖曲线半径为；R=6/0.02=300m。这种情况下若引车速度达到100km/h时，一定会出现跳车现象。目前高速公路上行驶车辆的实际行车速度一般小型车辆都在120km/h(即33.33m/s)以上，这样其对应的汽车临界跳车曲线半径应为：汽车临界跳车状态在不同的行车速度情况下

27、分别对应有不同的临界跳车竖曲线半径，而由公式(3.3)可知，竖曲线半径与桥头搭板长度和该区间纵坡变坡率有关，也就是说，不同的行车速度，不同的搭板长度，对应有不同的临界跳车竖曲线半径和临界跳车变坡率i，i计算方法如下:由公式（3.3）可得：将代入上式得： (3.4)式中：-临界跳车纵变坡率（%）；L-桥头搭板长度（m）；-临界跳车坚曲线半径（m）。考虑不同的行车速度、不同搭板长度，由公式(3.3)和(3.4)可得临界跳车竖曲线半径及纵坡变坡率，结果如表3.1所示。 临界跳车竖曲线半径及纵坡变坡率 表3.1行车速度（km/h）搭板长度（m）临界跳车坚曲线半径（m）临界跳车纵变坡变坡率（%）4061

28、264.766062832.128065041.1910067870.76120611340.53另外，高速公路水泥混凝土路面尚有以下两个更为不利的因素，使跳车现象更加显著。 （1）一般汽车前后轮间轮距4m左右不等，实际行驶下桥时，前轮进入凸曲AC段时，后轮仍在桥面直线段；前轮进入凹曲线CB段，后轮在凸曲线AC段；前轮进入路面直线段时，后轮在凹曲线CB段。由此可见，汽车前后轮运动的线条件不相同，即汽车重心运行轨迹与前后轮运行轨迹不同。汽车上桥时，运行轨迹则相反。 （2）图3.3中A点为两直线交点，A点不能下切，在AC段也无所谓真正竖曲线的形成；实际上，车辆的运行轨迹与车型、行车速度、桥头沉降值

29、、桥头搭板长度等因素都有很大关系。 由于软基路段及高填土路段沉降可达几十厘米，纵坡转折可达5%甚至更大，这些对实际行车条件更为不利，也加剧桥头跳车及颠簸。 （3）汽车通过桥头搭板纵坡转折路段时车辆行驶速度及安全舒适性的影响 当汽车行驶至桥头搭板过渡路段时，其受力情况如图3.4所示。图3.4 行车经板时受力分析图图中：A点处纵坡转折角度(rad )；汽车运动方向与路面间夹角(rad )；t车辆前轮经过桥头搭板纵坡转折点A行驶至C点的时间(s)；v汽车行驶速度(m/s )；，汽车前、后轮承重(N)；汽车前后轮重量在CD连线即行车方向的分力(N)； d前后轮轮距(m)，即CD；L搭板长度(m)，即A

30、B；M汽车质量(kg )。则： (3.5)由于车辆从路面行驶至桥面过程中，前后轮经过AB段因纵坡转折造成一定的动能损失，从而降低行车速度。汽车前轮经过A点到后轮经过B点时的动能损失为: (3.6)式中由于a角很小，可以近似认为。由上式不难计算出，汽车经过桥头两端纵坡转折时汽车的动能损失很小，对行车速度的影响几乎可以忽略不计。但据采用桑塔纳轿车和东风-140载重汽车两种典型车辆以60-140km/h的时速实地测试，实际行车速度降低值远远大于理论分析值，以小轿车的减速更为明显，其主要原因为:（1）汽车经过纵坡转折时引起轮跳动，车辆特别是大型货和挂车驱动力传递受到影响，从而降低行驶速度。（2）由于汽

31、车通过路桥过渡段引起的振动颠簸，驾驶人员考虑方向盘的控制、避免发生行车事故、司乘人员的舒适以及路况不熟等心理原因，会自觉减小油门或刹车，这是影响行车速度的主要原因。（3）桥梁长度也是影响车速的一个因素，一般对小于10m的小桥，当汽车刚经过桥梁一端搭板处的纵坡转折行驶上桥时，又紧接着下桥经过另一个桥头搭板两端的纵坡转折，这样引起连接飞跃或颠簸，降低行车速度。3.2 未设搭板路段错台时跳车机理分析未设置桥头搭板的水泥混凝土、沥青混凝土路段，由于路基沉降在桥头形成一个陡坎或台阶(如图3.5所示)。从行车的实际情况看，台阶对行车的影响比设置搭板路段的纵坡转折对行车的影响更大，其一是降低行车速度，二是造

32、成司乘人员更严重不适或行车事故。图3.5桥头未设置搭板沉降示意图经过试验研究与理论分析，车辆经过台阶后，行车速度降低值v与台阶高度h及行车速度v的关系为: (3.7) 式中: 行车速度降低值(km/h) ； h台阶高度(cm)； v行车速度(km/h ) 经采用桑塔纳轿车、东风-140载重车等典型车辆在二级以上公路桥头台阶路段实地行驶测试，结果表明:车速在60-140km/h范围，台阶高度1.5cm以下，对车辆行驶无明显影响；台阶高度在1.5-3.5cm范围内，车辆行驶速度将受到一定影响，同时产生较明显的颠簸；台阶高度大于3.5-5.0cm范围内，车速将明显降低，同时产生明显颠簸；台阶高度大于

33、5.0cm，当行车速度超过80km/h时，则不仅减速与颠簸现象更明显，驾驶人员开始有掌握方向盘困难的感觉，对行车安全也将造成不利影响，尤其是两端均有台阶的小桥(总长5-8m)情况更为明显。由以上分析可以看出，桥头跳车对行车的影响既涉及道路(包括桥头)线型，又涉及车型、车速，同时也与司机心理因素有关，因此，在解决桥头跳车这一技术性难题时，必须同时考虑相关因素，研究的技术路线才是合理的，由此方可提出切实可行的治理桥头跳车病害的方法。3.3 高速运动车辆的轨迹方程假定车辆运行的阻力为，速度为v, 与v成正比，则车辆运动的轨迹方程为: (3.8) (3.9) (3.10)由式（3.9）可得： (3.1

34、1)设，则 (3.12)由式（3.12）积分可得 (3.13)式中:n阻力系数； 初始速度； a桥头搭板变坡角度。同样由式3.10可得 (3.14)最后得到： (3.15)令=0，即式3.15为零，整理得 (3.16)当铅垂方向速度为零时，跳车达到最低水平距离的一半时而跳车高度达到最高点，因此，跳车最大水平距离: (3.17)跳车最大高度: (3.18)过度长度采用以下的方法求得：假定一般路堤沉降允许值为30cm，从这时进入过渡路段，当车速为120km/h,过渡长度为5m, 10m, 15m时，计算结果如下，见表3.2。过度路段长度计算表 表3.2L=5mL=10mL=15m805.8492.

35、9521.9711009.12144.643.07212013.1206.6154.422由上述计算可知，当车速为120km/h，过渡段为15m时，跳车大水平距离为4.42m，车辆跳高为2cm。如果过渡段为20m，车辆跳出水平距离为3.30m，跳高小于2cm，如果过渡段设计为30米时，跳出的最大水平距离为2.20m，跳高小于l.5cm。为此建议采用过渡段为20-30m。4 养护阶段解决桥头跳车的措施4.1 地基处理（1）深层搅拌法加固桥头软基该法属加固土桩类型，主要适应于软弱粘性土。该项软土加固技术借助于压缩空气，采用专门深层搅拌机械设备，从不断回转的中心轴端向四周被搅松的土中喷出浆体或粉体固

36、化剂(如水泥等)，经叶片搅拌,并吸收周围水份，在加固的深层软土中进行一系列物理、化学反应，使软土硬结成具有整体性和一定强度的优质复合地基,从而提高桥头软土地基承载力，减少沉降量(特别是工后沉降),缩短固结期,提高边坡稳定性。其主要施工工艺程序:整平原地面钻机定位钻杆下沉钻进上提喷粉(或喷浆)、强制搅拌复拌提杆出孔钻机移位。施工过程中路基填土速率不受限制，且无振动、无污染，对周围环境及建筑物无不良影响，近10年来已在广深珠高速公路和佛开高速公路等高等级公路得以广泛应用。其最大优点是工后沉降小，缺点是造价较高。（2）砂桩加固桥头软基该法属料粒桩类型,适用于松砂地基、杂填土或软土,对地基土起置换、竖

37、向排水和挤密作用。主要施工工艺程序:整平原地面机具定位桩管沉入加料压密拔管机具移位。为加速地基固结，减少后期沉降,一般根据实际情况，配合堆载预压或超压施工，使地基强度显著提高，同时改善地基的整体稳定性。砂桩堆载预压法在深汕高速公路、汕头海湾大桥北引道等高速公路都应用过,其造价在深层搅拌法与堆载预压法之间。（3） 塑料排水板堆载预压法该法属竖向排水体预压类型,主要适用于透水性低的软弱粘性土。塑料排水板是由芯体和滤套组成的复合体,或是由单一材料制成的多孔管道板带。其主要施工工艺程序:整平原地面摊铺下层砂垫层机具就位塑料排水板穿靴插入套管拔出套管割断塑料排水板机具移位摊铺上层砂垫层。为加速排水固结，

38、减少后期沉降，一般都配合堆载预压或超压施工，使地基土的有效应力增大、抗剪强度和承载力及稳定性都得以提高。其特点是施工简便快捷，造价较低，但效果比上述两种类型略差，仍存在少量工后沉降。4.2 路基处理（1） 采用超轻质材料作路堤铺设轻质材料可以减轻路堤自重，有效降低地基应力，减少沉降并增大稳定安全系数,常用的轻质材料如粉煤灰等。现在广东等地开始试验推广的新型超轻质材料-泡沫聚苯乙烯块，其密度很小(约30 kg/m3左右),抗压强度约为0.25MPa,且吸湿性极小，耐水性能很好。所以使用泡沫聚苯乙烯块,可大大减轻路堤体的重量，能成功地遏止桥涵连接路堤的过渡沉陷，从而避免垂直错位；另外还具有施工简便

39、,不污染环境，能缩短工期等优点；同时还可以减少桥台等构筑物的土压力及侧向压力,从而减少构筑物的移动变位，改善结构物的稳定性。聚苯乙烯块规格一般为0.5 m1 m5m(厚宽长)，其缺点是在汽油或柴油作用下有溶解倾向，所以有必要加以保护。一般在聚苯乙烯块上面浇注一层10 cm的钢筋混凝土板，以减少路面总厚度和防止化学腐蚀，并在泡沫聚苯乙烯两侧设置包边土，减少紫外线、汽油或柴油的影响。修建泡沫聚苯乙烯路堤,在铺筑块件之前，为确保地基的平整性,应铺上一层10 cm厚的砂整平层。铺设块件时，从路中线向两边铺设，各层成垂直状态，接缝注意错开，块件之间采用马钉固定，防止移动。（2） 台背回填处理桥台后宜选用

40、摩擦角大、强度高、压实快、透水性好的填料，如岩渣、砾石、砂砾等。同时，选用内摩擦角较大的填料也有利于从台背缝隙中渗入的雨水沿盲沟或泄水管顺利排到路基外，从而减缓雨水的危害，而且也有利于改善压实性能,使路基容易达到设计要求的密实度。填料的铺筑一般在基底处沿路堤纵向长度距桥台背不小于2 m、且与路基相接处按不大于11设置斜坡或台阶,回填高度视路堤高度而定,一般取2-4 m。桥头回填处理的另一方式是在路基上部(约50cm范围内)设置水泥稳定料改善层次，使路堤体的刚度有所提高。一般稳定层结构是沿路堤纵向距桥台背约10m长,用一定剂量(如4%-6% )的水泥进行稳定，并且远桥台端与路基相衔接处，采用11

41、设置斜坡。上述两种处理方式均能达到减少竖向变形和刚柔突变的成效。两种方式同时考虑,则效果更佳。我们在生米大桥施工中采取砾石回填，分层重碾、洒水处理。设置盲沟、挡墙欲留孔口滤水，合理与路基段衔接，达到要求规范。为减少桥涵两端路堤的工后沉降，从而使桥涵两端路堤与桥台结构物的相对沉降尽量小一些,一般可选填筑路堤预压，让路基排水固结，待路堤沉降基本完成以后再开挖涵洞或桥台位置土方，然后再施工桥涵。台背填筑前，宜在处理后的基底顶面上设置横向泄水管或盲沟。台背回填宜在完成台前防护工程及桥涵上部结构吊装之后进行，同时注意结构物两端对称填筑施工。台背回填的压实质量是影响台背回填沉降的一个主要因素。由于台背回填

42、位于路基与桥台相衔接这个特殊位置,成为碾压的一个薄弱环节，压路机难以碾压到位，且大吨位机械振动力太大时，对桥台有影响。因此，台背回填近桥台处的压实机械宜选用小型压实机具，且严格控制每层填筑厚度(宜取10-15 cm内)碾压遍数，并对每层填筑质量实施检测，力求压实度达到96%以上；对于机械夯实碾压不到之处，应及时采用人工补充夯实。生米大桥8条匝道桥按此要求施工与处理均达到施工规范的标准和图纸要求的技术参数。4.3 路面处理（1）设置桥台搭板搭板设置可以使在柔性路堤产生的较大沉降逐渐过渡至刚性桥台上，使车辆通过时跳跃现象大为减少。桥头搭板长度设计应根据路基的容许工后沉降值计算确定,常取3-15 m

43、(当超8 m时,宜设计成两段式或三段式搭板)。搭板的近台端一般搁置在桥台前墙顶面或其牛腿上。当桥头引道为刚性路面时，搭板的纵坡可采用与路面设计纵坡平行方式(称平置式搭板)；断缝处设外伸预埋粗螺纹钢筋。而当引道为柔性路面时，则搭板的远台端常置于路面面层与基层之间(称斜置式搭板)。为预防搭板下沉，也可在搭板上先铺设一层沥青面层，通车后搭板若下沉，则在其上加铺沥青混凝土或沥青砂。生米大桥采取这种方法有效地避免了超规工后沉降，取得了业主的认可和好评。为避免二次跳车,常在搭板的尾端加设一段浅埋的变厚式埋板，其长度一般取3-5 m,对于水泥混凝土路面，也可将与搭板连接处的路面板改为变厚式板。在搭板、埋板或

44、变厚式板的下层，为保证与桥台连接部位的刚柔层次在水平和垂直方向均能渐次变化，建议采用强度及回弹模量均高于其他路段相对应的路面结构层材料，以提高该部位的整体受荷和抗冲能力，有利于减少错台幅度，调整不均匀沉陷，改善桥头跳车或二次跳车现象。（2）采用过滤性路面根据桥涵的长度和路基的容许工后沉降值计算等情况，在桥头一定长度范围内铺设过渡性路面,待路堤沉降基本完成(一般为3-5年)后，再改铺原设计永久性路面。常用的过渡性路面类型有预制水泥混凝土六棱块(边长34.6 cm、厚20cm)、条石铺砌(25 cm25 cm40 cm)、半刚性过渡层或沥青表处过渡层等。其中水泥混凝土六棱块和条石铺砌仅适应于水泥混

45、凝土路面，最大优点是翻修处理速度快,但不易铺砌平整,行车仍有抖动感觉，且其砌缝应采用防水材料，以防渗入雨水损害路基。值得推广的简便有效方法是沥青表面处过渡层类型，其优点是当出现较大沉降时，及时补充铺设一层沥青混凝土或沥青砂，以能确保行车畅顺，有效避免跳车现象。结论通过对高速公路桥头跳车的研究，得出如下一些主要结论：（1）在查阅了大量国内外文献基础上，分析了桥头跳车的危害性。桥头跳车严重影响了高等级公路高速、安全、舒适和经济的运营，造成了巨大经济损失和不良的社会影响。（2）对桥头跳车的成因进行了分析，认为以下几种现象造成了桥头跳车，分别是：填筑材料的压缩；路堤下天然地基的沉降；排水不畅及填土流失；桥台与台后填土连接处的刚度差异；桥台伸缩缝的破损；台背回填存在的问题；工程施工及监理单位的质量意识不强；设计因素对桥头跳车的影响。（3）从三个方面对桥头跳车产生的机理进行了研究，分别是：设置搭板路段跳车机理分析；未设置搭板路段错台时跳车机理分析；高速运动车辆的轨迹方程。（4）最后从三个方面入手来解决桥头跳车，分别是：地基处理，路基处理和路面处理。参考文献1 贺朝阳. 桥头跳车的原因及处理措施. 葛洲坝集团科技. 1999，6:40-42.2 李劲松. 高速公路桥头跳车问题探讨. 吉林交通科技. 2008，3:19-213 姜文兴