橋頭搭板結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

李洋、梁紹巍

（中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司，湖北 武漢 430014）

0 引言

在實(shí)際駕駛過程中，當(dāng)行駛到路橋相接段時，經(jīng)常會出現(xiàn)跳車現(xiàn)象，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路，影響行車舒適性，嚴(yán)重的甚至影響行車安全。對于出現(xiàn)跳車的路段，常見路面出現(xiàn)凹陷，縱坡局部陡變，引起車輛顛簸跳躍，究其原因均是由于路橋相接段出現(xiàn)不均勻沉降造成。

橋頭搭板在許多情況下為簡單實(shí)用且有效地治理橋頭跳車的辦法[1]。臺后沉降難以避免，為降低和減少橋臺填土工后沉降對行車帶來的影響，保證橋臺和路基很好地連接，而設(shè)置了搭板。

1 搭板主要布置型式

在實(shí)際設(shè)計過程中，搭板的布置型式多樣，行業(yè)之間未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。目前常見的布置型式主要從坡度和埋置深度的角度來劃分，有如下幾種。

1.1 按坡度劃分

按照搭板自身坡度的不同，主要分為平置和斜置兩種不同的型式[2]。

1.1.1 平置式搭板

道路設(shè)計坡與道路設(shè)計縱坡保持一致，搭板一端擱置于臺背牛腿上或背墻頂面，搭板頂面僅設(shè)有路面鋪裝層，平置式搭板如圖1所示。

圖1 平置式搭板示意

1.1.2 斜置式搭板

搭板末端設(shè)置于路面基層以下或路面面層和基層之間。常見于柔性路面結(jié)構(gòu)，通過搭板斜置提供從剛性橋面到柔性路堤的行車過度，斜置式搭板如圖2所示。

圖2 斜置式搭板示意

1.2 按埋置位置劃分

按照搭板設(shè)置位置的不同，主要分為高、中、低三種不同的布置型式[3]。

1.2.1 高置式搭板

搭板頂面與橋臺背墻頂同高，搭板頂面僅設(shè)有路面鋪裝層，是目前比較常見的搭板布置型式，高置式搭板如圖3所示。

圖3 高置式搭板示意

1.2.2 中置式搭板

搭板末端位于路面面層與基層之間，常見于路面鋪裝為瀝青混凝土的情況，中置式搭板如圖4所示。

圖4 中置式搭板示意

1.2.3 低置式搭板

搭板頂面在路面基層之下。對于瀝青混凝土路面，可采用低置式。低置式搭板可實(shí)現(xiàn)橋頭段路面和常規(guī)段路面連續(xù)攤鋪施工。低置式搭板如圖5所示。

圖5 低置式搭板示意

2 搭板設(shè)計計算與配筋

當(dāng)前搭板設(shè)計主要有兩種理論，即簡支梁理論和彈性地基梁理論。

2.1 簡支梁理論

搭板的計算模型按照一端支承于臺背耳墻，另一端支承于枕梁上的簡支梁考慮，搭板的計算長度取實(shí)際搭板長度的α 倍，考慮到搭板本身所占工程費(fèi)用不高，但是對于行車舒適性影響很大，建議計算長度按實(shí)際長度計取。簡支梁受力模型如圖6所示。

圖6 簡支梁受力模型

2.2 彈性地基梁理論

在實(shí)際中，搭板底部路面基層對搭板存在支承作用，設(shè)計時完全按照簡支梁或（板）進(jìn)行計算，會使搭板的剛度過大，形成二次跳車[4]。根據(jù)實(shí)際使用調(diào)查，橋頭搭板近臺端容易發(fā)生脫空，脫空范圍占搭板長度的30%～50%。

搭板與橋臺連接處簡支，考慮部分脫空和路面基層對搭板的支承作用，進(jìn)行搭板配筋設(shè)計，彈性地基梁的受力模型如圖7所示。

圖7 彈性地基梁受力模型

2.3 搭板設(shè)計配筋

橋頭搭板按局部構(gòu)件設(shè)計，汽車荷載考慮城-A級車輛荷載，針對兩種計算理論，按截面最大彎矩控制搭板承載能力設(shè)計，按普通鋼筋混凝土構(gòu)件控制搭板裂縫。以8m 長搭板為例，混凝土標(biāo)號C35，單位寬度取1m，裂縫寬度按0.2mm 控制，針對不同板厚，主要設(shè)計結(jié)果對比如表1所示。

表1 搭板控制配筋設(shè)計對比

3 橋頭搭板尺寸

結(jié)合規(guī)范規(guī)定和實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，搭板的尺寸規(guī)定主要有以下幾個方面。

3.1 搭板長度和厚度

規(guī)范規(guī)定：搭板長度不宜小于5m；當(dāng)臺背填土高度不小于5m 時，搭板最小長度8m。搭板厚度不宜小于0.25m；當(dāng)搭板長度不小于6m 時，搭板最小厚度0.3m。

確定搭板長度，主要考慮以下幾點(diǎn)：

第一，搭板的工后沉降坡差應(yīng)小于容許值；

第二，搭板長度應(yīng)大于臺后土體破壞棱體的長度；

第三，保證搭板長度稍大于臺后填土缺口的上口寬度；

第四，規(guī)范按簡支板的方法計算搭板厚度，確定搭板厚度一般為長度的1/16～1/24。

3.2 搭板寬度

規(guī)范規(guī)定：搭板最小寬度不應(yīng)小于車道寬度，實(shí)踐中一般將寬度做到兩側(cè)與路緣石邊緣平齊，并用柔性材料隔離。

搭板寬度影響因素較少，主要考慮以下幾點(diǎn)：

第一，當(dāng)車輪直接壓在搭板縱向邊緣時，對搭板受力是不利的，因此搭板宜做寬；

第二，保證搭板單邊支撐在橋臺上，另外三邊支撐在彈性地基上的約束條件不變；

第三，為避免車道范圍內(nèi)因搭板寬度不足造成沉降差異，影響行車安全，要求搭板寬度不應(yīng)小于行車道寬度。

3.3 搭板橫向分塊

第一，早期道路橫斷面寬度有限，考慮到設(shè)計與施工的方便以及增強(qiáng)搭板的整體剛度，橋頭搭板常整塊布置；

第二，使用過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)搭板下出現(xiàn)脫空時，容易出現(xiàn)斷板，整板維修更換不便；

第三，推薦分塊布置，考慮與行車道寬度和硬路肩寬度匹配，橫向用粗鋼筋連接；

第四，參考混凝土路面設(shè)計規(guī)范，按車道線設(shè)置縱向接縫，接縫間距（即板寬）可考慮車道和路緣帶寬度確定，宜在3.0～4.5m 范圍內(nèi)[5]；

第五，一般情況，對于車行道（含機(jī)動車與非機(jī)動車）下應(yīng)設(shè)置搭板，人群荷載數(shù)值小，人行道下不設(shè)置搭板。

4 搭板構(gòu)造細(xì)節(jié)

4.1 搭板與橋臺的連接構(gòu)造

一直以來，搭板與橋臺均采用錨筋作為連接，錨筋的設(shè)置方式有豎直和水平兩種。結(jié)合《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》（JTG/T 3310—2019）中關(guān)于橋臺構(gòu)造示例，如圖8所示，建議錨筋的設(shè)置方式采用水平布置，抵抗搭板尾端下沉造成的滑移，錨筋直徑22～25mm，橫向間距60～80cm[6]。

圖8 規(guī)范橋臺構(gòu)造示例

4.2 枕梁

關(guān)于是否設(shè)置枕梁，一直存在不同意見。設(shè)置枕梁，則搭板的受力應(yīng)按照簡支梁模式考慮，容易造成搭板剛度過大。同時枕梁處反力集中，局部應(yīng)力過大，進(jìn)而引起設(shè)置枕梁的搭板造價偏大。因此，不推薦設(shè)置枕梁。

4.3 拉桿

對于橫向分塊的多車道搭板，應(yīng)設(shè)置縱向接縫，縫寬2cm；參考混凝土路面設(shè)計規(guī)范，在板厚中部設(shè)計直徑為16mm 的螺紋鋼筋作為拉桿，長80cm，間距60～80cm。

5 結(jié)語

首先，從搭板的主要功能出發(fā)，總結(jié)現(xiàn)狀搭板的主要布置型式，并比較了不用搭板設(shè)計理論的結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計。

其次，推薦搭板采用低置式，路基壓實(shí)完成后施工搭板，方便路面結(jié)構(gòu)整體攤鋪。

再次，搭板底面設(shè)置2cm 厚油毛氈作為底模，保證搭板混凝土施工質(zhì)量。

最后，結(jié)合規(guī)范尺寸規(guī)定及構(gòu)造細(xì)節(jié)要求，推薦的搭板構(gòu)造型式如圖9所示。

圖9 推薦搭板構(gòu)造型式