薛　鋒（南通路橋工程有限公司,江蘇　南通　226000）

分析路橋過渡段差異沉降對搭板性能的影響

薛鋒
（南通路橋工程有限公司,江蘇南通226000）

摘要：文章為分析路橋過渡段差異沉降對搭板性能的影響情況，利用有限元分析方法建立三維路橋過渡段計算模型，以搭板長度、搭板厚度作為假設(shè)條件，分析搭板性能的變化情況，得出結(jié)論為：從路橋過渡段差異沉降的角度上來說，在差異沉降一定的前提下，增加搭板厚度對于改善搭板受力以及變形情況均有重要意義，同時適當(dāng)增加搭板長度能夠改善其受力情況。

關(guān)鍵詞：路橋過渡段；差異沉降；搭板性能；影響

橋臺是一種非常典型的剛性結(jié)構(gòu)物，由于其基礎(chǔ)深度大，因此沉降量較低。同時，路橋工程中橋梁結(jié)構(gòu)兩端均為填方基礎(chǔ)，路面沉降明顯高于橋臺沉降，故而導(dǎo)致過渡段出現(xiàn)非常明顯的差異沉降問題。從施工角度上來說，為了能夠使橋臺過渡更加的穩(wěn)定與可靠，多采取在橋臺設(shè)置搭板的方法，以提高過渡段車輛行駛的舒適度與安全性。但已有的工程實踐中證實：設(shè)置搭板過程當(dāng)中，其性能參數(shù)不單單需要考慮搭板結(jié)構(gòu)自身的問題，同時還需要綜合對路基沉降、壓實技術(shù)、以及路基結(jié)構(gòu)等因素的考量。本文即從沉降的角度入手，分析路橋過渡段差異沉降對搭板性能的影響。

1　路橋過渡段搭板計算模型分析

在路橋過渡段設(shè)置搭板的情況下，搭板左端搭設(shè)于剛性橋臺上，右端則為路基。由于剛性橋臺在使用過程中的沉降量小，而路基所產(chǎn)生的沉降量大，故而搭板難以避免的存在差異沉降的問題，導(dǎo)致路基填土與搭板之間產(chǎn)生空隙。受到過渡段車輛行駛荷載作用力以及搭板自重的影響，導(dǎo)致搭板發(fā)生彎曲變形，與路基土也有明顯的相互作用。本文中應(yīng)用有限元分析方法展開研究，以路基沉降已知為假設(shè)條件，且沉降形式為線性沉降，給出了在有限元分析條件下的計算模型。該模型中搭板設(shè)置為水泥混凝土結(jié)構(gòu)搭板，材料為線彈性材料，路基土體為壓實性粘土，地基土體為淤泥質(zhì)軟弱土體，模型基本尺寸為：

（1）搭板寬度為3.5m；

（2）搭板厚度為0.3m；

（3）搭板長度為8.0m；

（4）過渡段路基土體厚度為4.0m；

（5）過渡段地基基礎(chǔ)土體厚度為8.0m。

邊界條件方面：由于對于實際意義上的路橋過渡段路面結(jié)構(gòu)而言，搭板左端置于橋臺上，因此豎直方向變形作用力受約束，在建模過程中應(yīng)當(dāng)針對橋臺與搭板左端的連接位置采用銷式連接，右端與路面連接位置則忽略枕梁影響，路基以及地基左右兩側(cè)為x方向約束，前后兩側(cè)為y方向約束，土基底部固定。接觸條件為搭板與路基接觸。

2　有限元計算結(jié)果分析

2.1搭板長度既定條件下，調(diào)整搭板厚度對搭板性能的影響

以搭板長度為8.0m作為恒定條件，通過對搭板厚度進行調(diào)整的方式（將搭板厚度取值分別設(shè)置為0.3m、0.35m、0.4m），分析過渡段搭板垂直變形以及應(yīng)力情況。具體數(shù)據(jù)為：

（1）在搭板厚度為30.0cm的情況下，搭板所對應(yīng)最大垂直變形作用力為5.18m，搭板頂部最大壓應(yīng)力水平取值為0.75MPa，搭板底部最大拉應(yīng)力水平取值為0.67MPa；

（2）在搭板厚度為35.0cm的情況下，搭板所對應(yīng)最大垂直變形作用力為4.87m，搭板頂部最大壓應(yīng)力水平取值為0.64MPa，搭板底部最大拉應(yīng)力水平取值為0.54MPa；

（3）在搭板厚度為40.0cm的情況下，搭板所對應(yīng)最大垂直變形作用力為4.69m，搭板頂部最大壓應(yīng)力水平取值為0.47MPa，搭板底部最大拉應(yīng)力水平取值為0.39MPa。

2.2搭板厚度既定條件下，調(diào)整搭板長度對搭板性能的影響

當(dāng)搭板厚度在0.3m狀態(tài)下，搭板長度分別為6.0m、8.0m、以及10.0m所對應(yīng)的最大垂直變形以及應(yīng)力數(shù)據(jù)分別為：

（1）在搭板長度為6.0m的情況下，搭板坡度差為0.83%，搭板最大垂直變形參數(shù)為1.92m，搭板頂部最大壓力取值為1.85*105Pa，搭板底部最大拉應(yīng)力取值為1.30*1055Pa；

（2）在搭板長度為8.0m的情況下，搭板坡度差為0.63%，搭板最大垂直變形參數(shù)為2.59m，搭板頂部最大壓力取值為1.29*105Pa，搭板底部最大拉應(yīng)力取值為1.16*105Pa；

（3）在搭板長度為10.0m的情況下，搭板坡度差為0.50%，搭板最大垂直變形參數(shù)為3.03m，搭板頂部最大壓力取值為0.38*105Pa，搭板底部最大拉應(yīng)力取值為0.30*105Pa。

3　搭板性能影響情況分析

3.1搭板長度對搭板性能的影響

在路橋過渡段差異沉降量維持穩(wěn)定狀態(tài)的條件下，隨著搭板長度的增加，搭板所對應(yīng)的最大垂直變形作用力也有一定的提高趨勢。結(jié)合前面有關(guān)有限元數(shù)據(jù)的分析結(jié)果來看，在過渡段路堤差異沉降量一定的情況下，通過對搭板長度的增加能夠有效降低搭板應(yīng)力水平，是改善搭板受力情況的重要途徑之一，值得在設(shè)計施工中引起重視。

3.2搭板厚度對搭板性能的影響

當(dāng)路橋過渡段差異沉降維持恒定狀態(tài)時，所設(shè)置搭板厚度的增加將在一定程度上減少搭板所對應(yīng)的垂直變形參數(shù)。除此以外，在過渡段差異沉降量維持恒定時，通過對搭板厚度的增加能夠使搭板所對應(yīng)的應(yīng)力水平明顯降低，其所起到的效果是非常確切。這也就意味著：適當(dāng)提高搭板厚度能夠改善搭板受力情況，提高過渡段車輛行駛的舒適度與平穩(wěn)性。

4　結(jié)束語

有關(guān)橋頭跳車的問題一直以來是路橋工程在設(shè)計施工過程當(dāng)中所面臨的最主要問題之一。目前，工程實踐中尚未形成有關(guān)橋頭搭板設(shè)計的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。為了進一步研究路基差異沉降對搭板性能的影響情況，本研究中應(yīng)用有限元分析方法展開對路橋過渡段路面搭板性能的分析，研究了在不同工況下搭板受力變形特性的變化情況。通過本文分析，得出以下結(jié)論：從路橋過渡段差異沉降的角度上來說，在差異沉降一定的前提下，增加搭板厚度對于改善搭板受力以及變形情況均有重要意義，同時適當(dāng)增加搭板長度能夠改善其受力情況。