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）

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、搭板厚度作為假設條件，分析搭板性能的變化情況，得出結論為：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，同時適當增加搭板長度能夠改善其受力情況。

關鍵詞：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構物，由于其基礎深度大，因此沉降量較低。同時，路橋工程中橋梁結構兩端均為填方基礎，路面沉降明顯高于橋臺沉降，故而導致過渡段出現(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：設置搭板過程當中，其性能參數(shù)不單單需要考慮搭板結構自身的問題，同時還需要綜合對路基沉降、壓實技術、以及路基結構等因素的考量。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

在路橋過渡段設置搭板的情況下，搭板左端搭設于剛性橋臺上，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，導致路基填土與搭板之間產生空隙。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。本文中應用有限元分析方法展開研究，以路基沉降已知為假設條件，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。該模型中搭板設置為水泥混凝土結構搭板，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構而言，搭板左端置于橋臺上，因此豎直方向變形作用力受約束，在建模過程中應當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為x方向約束，前后兩側為y方向約束，土基底部固定。接觸條件為搭板與路基接觸。

2　有限元計算結果分析

2.1搭板長度既定條件下，調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整的方式（將搭板厚度取值分別設置為0.3m、0.35m、0.4m），分析過渡段搭板垂直變形以及應力情況。具體數(shù)據(jù)為：

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

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

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

2.2搭板厚度既定條件下，調整搭板長度對搭板性能的影響

當搭板厚度在0.3m狀態(tài)下，搭板長度分別為6.0m、8.0m、以及10.0m所對應的最大垂直變形以及應力數(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，搭板所對應的最大垂直變形作用力也有一定的提高趨勢。結合前面有關有限元數(shù)據(jù)的分析結果來看，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力水平，是改善搭板受力情況的重要途徑之一，值得在設計施工中引起重視。

3.2搭板厚度對搭板性能的影響

當路橋過渡段差異沉降維持恒定狀態(tài)時，所設置搭板厚度的增加將在一定程度上減少搭板所對應的垂直變形參數(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的應力水平明顯降低，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　結束語

有關橋頭跳車的問題一直以來是路橋工程在設計施工過程當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橋頭搭板設計的統(tǒng)一標準。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，同時適當增加搭板長度能夠改善其受力情況。