柔性搭板技術(shù)在路橋工程中設(shè)計(jì)和應(yīng)用

1、柔性搭板技術(shù)在路橋工程中設(shè)計(jì)和應(yīng)用摘 要：柔性搭板技術(shù)利用土工格室獨(dú)特的加固機(jī) 理，通過(guò)將土工格室復(fù)合體一端錨固于橋臺(tái)，另一端伸入路 基中在路橋過(guò)渡段設(shè)置楔形加固區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)剛性橋臺(tái)與柔 性路基模量的平穩(wěn)過(guò)渡。本文對(duì)路橋過(guò)渡段柔性搭板相關(guān)處 理方法的原理進(jìn)行分析，以供參考。關(guān)鍵字：路橋工程；柔性搭板；設(shè)計(jì)應(yīng)用中圖分類(lèi)號(hào)：tb21上世紀(jì)八十年代，世界上推出了一種新型的土工合成材 料，即土工格室，由于該材料的結(jié)構(gòu)是三維網(wǎng)狀，可以在格 室中添加黏土、碎石以及砂等原材料，進(jìn)而形成具有較大側(cè) 向限制以及剛度的柔性結(jié)構(gòu)層。因?yàn)樵摳袷揖哂泻芎玫墓こ?特性，所以該材料在建筑及路橋工程中的使用極為廣泛。1關(guān)于柔

2、性搭板的處理原理在柔性搭板中，以土工格室作為載體，能夠發(fā)揮分散路 基應(yīng)力、降低路基壓縮變形以及對(duì)路基填料側(cè)向的位移進(jìn)行 限制等作用，并且還具備極強(qiáng)的抗剪強(qiáng)度以及抗拉強(qiáng)度。依 據(jù)倒梯形的分層安排，可以將路基對(duì)地基的附加應(yīng)力起到逐 層消退的作用，進(jìn)而使得地基由于附加應(yīng)力所帶來(lái)的固結(jié)沉 降量降低，且對(duì)路堤和過(guò)渡橋臺(tái)中的沉降差起到柔性作用， 最終實(shí)現(xiàn)橋頭跳車(chē)現(xiàn)象被消除的目標(biāo)。土工格室和填料所構(gòu)成的復(fù)合體模量與柔性搭板中的 處理情況之間存在極大的關(guān)聯(lián)。通常情況下，填料的模量與 復(fù)合體的模量之間是呈正比關(guān)系，所以，在對(duì)填筑的填料進(jìn) 行選擇時(shí)，應(yīng)該盡可能的選取一些模量比較大的。2關(guān)于柔性搭板的布置方式為了使

3、搭板不但能發(fā)揮剛?cè)徇^(guò)渡的效果，還能節(jié)約原材 料，應(yīng)該盡量選取上長(zhǎng)下短的楔形柔性搭板布置方式，這種 方式相對(duì)而言比較的理想。對(duì)路橋過(guò)渡段中加固體拓?fù)鋬?yōu)化 進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加固面積處在某種狀況下時(shí)，最佳的布置 為從下向上且斜率緩于1: 1的楔形加固體布置，并且該結(jié) 構(gòu)對(duì)于路橋過(guò)渡段模量的逐步過(guò)渡有一定的積極影響。此 外，由于柔性搭板擁有極強(qiáng)的限制土體側(cè)向變形作用，可以 有效的減輕路堤的變形程度。通過(guò)分層鋪設(shè)的結(jié)構(gòu)方式，可 以使路堤對(duì)地基所造成的附加荷載得到有效的降低，最終使 得地基由于附加荷載所造成的壓縮變形情況得到有效的減 輕。并且，土工格室在變形之后，將會(huì)形成一種網(wǎng)兜支撐效 應(yīng)，特別是在路基頂

4、面中的幾層上，它能夠?qū)⑵?chē)所帶來(lái)的 荷載作用力進(jìn)行有效地分散，從而均勻的分布荷載。所以， 在對(duì)路橋過(guò)渡段經(jīng)濟(jì)性以及車(chē)輛穩(wěn)定行駛進(jìn)行全方位的考 慮之后，在地基條件處在比較惡劣的情況下，應(yīng)該建議其柔 性的搭板采取從下而上的方式，其斜率是1： 1,底層長(zhǎng)度在 4m以上，頂層長(zhǎng)度在1012m。使用特定的構(gòu)件將柔性搭板錨固在橋臺(tái)，具體見(jiàn)圖1所示。3.關(guān)于柔性搭板的參數(shù) 3. 1攤鋪的長(zhǎng)、寬假使所處治的路橋過(guò)渡段比較長(zhǎng)，那么將會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上 的損失，且技術(shù)難度比較大。筆者對(duì)我國(guó)各省市的高速公路 進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大約在橋臺(tái)臺(tái)背10m處是路橋過(guò)渡段出現(xiàn)沉 降不均勻的主要部位，可見(jiàn)，1012m是最佳的路橋過(guò)渡段 長(zhǎng)

5、度。對(duì)于頂層的土工格室，其攤鋪的長(zhǎng)度應(yīng)該比路橋過(guò)渡 段的處治長(zhǎng)度要長(zhǎng)，筆者認(rèn)為實(shí)際的攤鋪長(zhǎng)度應(yīng)該為10 12m,而其攤鋪寬度應(yīng)該和路基的設(shè)計(jì)寬度相一致。3. 2關(guān)于布設(shè)間距的計(jì)算公式在對(duì)布設(shè)間距進(jìn)行計(jì)算之前，先進(jìn)行假設(shè)，具體為：第一，當(dāng)處在一定的處理范中，柔性搭板的下部土體出現(xiàn)的松動(dòng)現(xiàn)象，而柔性搭板受到自重荷載作用的只有上部土。第二，各個(gè)部分的柔性搭板只出現(xiàn)了豎向的位移，并且 其垂直方向的位移按照路線(xiàn)縱向所產(chǎn)生的變化值低于lo第三，處在正常的工作情況下，柔性搭板保持彈性。第四，在進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，可以將抗彎性簡(jiǎn)化，使其 成為一個(gè)平面受拉情況；可以這樣做主要是因?yàn)榭箯澬缘膶?shí) 現(xiàn)是由于填料構(gòu)成的復(fù)

6、合材料和土工格室受拉而產(chǎn)生的。第五，在橋臺(tái)上固定柔性搭板的一側(cè)，而另一側(cè)將其以 水平狀況插入土中，柔性中的上部荷載依照路線(xiàn)縱向是均勻 分布的荷載，在變形之后，其縱向的曲線(xiàn)類(lèi)似于半邊的懸鏈 線(xiàn)，該曲線(xiàn)可以用以下公式表示：其中3表示距錨固端距離處在1位置的沉降量，1表示距錨固端的距離，10表示柔性搭板的實(shí)際長(zhǎng)度，ko表示沉 降曲線(xiàn)的形狀參數(shù)，并且只是和最大的沉降量以及10相關(guān) 的一個(gè)常數(shù)。在進(jìn)行比例比較大的沉降臺(tái)試驗(yàn)當(dāng)中，其柔性搭板的實(shí) 測(cè)攤鋪長(zhǎng)度為9. 36m和12. 07m時(shí)，那么將處在11.7cm的地基沉降變形曲線(xiàn)和按照計(jì)算公式(1)所得到的曲線(xiàn)相比, 具體情況見(jiàn)圖2。3. 3計(jì)算過(guò)程確定實(shí)

7、際長(zhǎng)度10： 10是實(shí)際的有效長(zhǎng)度，通過(guò)沉降臺(tái) 試驗(yàn)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，處在柔性搭板的412m攤鋪長(zhǎng)度，松動(dòng) 位置大約在攤鋪長(zhǎng)度的1/4,因此，10的計(jì)算可以依照公式 (2)進(jìn)行。其中10i表示在第i層中的實(shí)際有效長(zhǎng)度，11表示在第 i層中的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，表示實(shí)際有效長(zhǎng)度的系數(shù)，通常情況下 其取值是0. 260. 3o計(jì)算路堤施工之后的沉降量：計(jì)算路橋過(guò)渡段沉降包含 兩個(gè)方面，分別是路基沉降、地基，通常使用分層總和的方 法進(jìn)行計(jì)算。具體公式是：其中n表示壓縮層中的土層數(shù)量，eoi表示處在自重應(yīng) 力基礎(chǔ)上的各個(gè)分層穩(wěn)定空隙比值，eli表示處在附加應(yīng)力 以及自重應(yīng)力作用之下各個(gè)分層的穩(wěn)定空隙比值，hi表示各

8、個(gè)分層中原始厚度值?？梢詫max分成兩個(gè)方面，分別是31：地基由于附 加應(yīng)力所產(chǎn)生的沉降量，32：路基填土所產(chǎn)生的壓縮沉降 量。關(guān)于土工格室處理中對(duì)地基的要求為，地基施工之后其 最大的沉降量應(yīng)小于10cm。如果計(jì)算所得的沉降量在10cm 以上時(shí)，那么就必須采取有效措施，使地基達(dá)到相關(guān)要求。求解k0：如果1=10, o = wmax,那么通過(guò)公式（1）可 以得到公式（4）：求出錨固端參數(shù)：處在正常的工作環(huán)境下的柔性搭板是 保持在線(xiàn)性彈性情況下，當(dāng)其在直角坐標(biāo)系當(dāng)中時(shí)，那么其 變形曲線(xiàn)的表示為：其中0表示變形曲線(xiàn)處在x位置處的距錨固端切線(xiàn)和 水平方向之間的夾角。當(dāng)6等于0時(shí)，那么水平方向和錨端處

9、切線(xiàn)之間的夾 角是：而曲線(xiàn)處在x位置的距錨固端距離中的線(xiàn)應(yīng)變是：在通過(guò)上述假設(shè)中的第二條可以了解，公式（7）中， 因此，其中，e表示填料與土工格室構(gòu)成的復(fù)合體的彈性模量,t表示在單位寬度內(nèi)土工格室符合體所承受的拉力值。當(dāng)x等于0時(shí)，求的的錨固端部位的單位寬度所承受的 拉力值是：計(jì)算出布設(shè)的間距：柔性搭板的上部荷載是其中y表示填料壓實(shí)濕重度。最大的布設(shè)間距如下：把層間距的計(jì)算公式是由公式(6)、(9)代到公式(11) 中得到的，具體表示如下：4.施工的注意要點(diǎn)在進(jìn)場(chǎng)之前，應(yīng)該對(duì)土工格室材料進(jìn)行檢查，在其各個(gè) 指標(biāo)都達(dá)到相關(guān)要求之后才能進(jìn)行施工；在進(jìn)行土工格室的 攤鋪之前，必須對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行檢查，確定其平整度，如不合要 求，就必須對(duì)其重新整理。應(yīng)該采取人工攤鋪的方式進(jìn)行土工格室的攤鋪，從而保 證土工格室張開(kāi)，并使其抗拉性得到最大限度的發(fā)