高士紅　孔祥明

摘要：橋頭搭板是一端簡支在橋臺上，另一端擱置在橋頭引道路基或者路面結(jié)構(gòu)材料上的鋼筋混凝土板。在實際工程中也有在搭板下設(shè)置鋼筋混凝土枕梁的做法，依據(jù)搭板長度的不同，枕梁有位于搭板遠離臺端處和位于搭板中段下的不同位置；擬對高速公路通道橋兩端橋頭搭板進行了試驗與研究，其中靜載試驗荷載作用下搭板底面對路基產(chǎn)生壓力大小，以便判斷是否有脫空即脫空位置，動載試驗內(nèi)容動載試驗是對通道橋頭搭板的動力特性以及汽車荷載作用下的動力響應(yīng)進行試驗研究，并評價行車舒適性。本文通過對高速公路橋頭搭板靜載和動載試驗進行研究，對橋頭搭板的結(jié)構(gòu)形式的合理性，以及試驗橋頭的行車舒適性進行分析。

關(guān)鍵詞：橋頭搭板靜載試驗動載試驗行車舒適性

0引言

橋頭搭板做為過渡性措施，以緩解橋頭突變性跳車以及將橋頭差異沉降分散在一定距離范圍內(nèi)，有較好改善效果。

1舉例橋頭搭板試驗概況

1.1橋頭搭板的設(shè)置本試驗中采用20號混凝土的50°斜交鋼筋混凝土板，試驗板寬度11.05m，厚度0.3m，板長為4m，在高速公路全副范圍內(nèi)分別采用有枕梁和無枕梁設(shè)計，全部為連續(xù)構(gòu)造。

試驗搭板中縱向鋼筋為φ12螺紋鋼筋，橫向為φ8光圓鋼筋，搭板的二個鈍角處采用φ12鋼筋補強。

枕梁亦采用20#混凝土的鋼筋混凝土梁，其長度11.05m，寬度為1.00m，高度為0.8m。

1.2試驗橋搭板下填料與施工工藝為了對橋頭路堤沉降實行綜合防治措施，不僅采用搭板，而且對搭板下填料及基質(zhì)進行換填，并設(shè)置30m的過渡段。橋頭搭板4m長度范圍內(nèi)，在試驗路段全寬分別在兩個半幅上采用不同的路基結(jié)構(gòu)層。

1.2.1試驗搭板下填料組成北端：搭板以下，地基以上全部換填二灰土，配合比(重量比)：石灰：粉煤灰：砂土=7:23:70南端：搭板以下，地基以上全部換填天然砂礫

1.2.2基底處理臺背基坑全部換填天然級配砂礫，15cm一層，層層夯實，密實度>95％，過渡段基底挖去0.5m的表層耕植土，換填天然級配砂礫。

2橋頭搭板靜載試驗與分析

2.1橋頭搭板靜載試驗的測試系統(tǒng)、荷載工況及測點布置

2.1.1靜載試驗儀器與系統(tǒng)靜力試驗所用的電測式量測系統(tǒng)將結(jié)構(gòu)位移或應(yīng)變等機械量轉(zhuǎn)換成電訊號，通過放大和接受將電訊號又以機械量值給出的一種量測系統(tǒng)。搭板下土壓力值采用VW－1弦振讀數(shù)儀來測定。

2.1.2荷載工況

工況一：二臺超一20中線偏心加載，次數(shù)為3次；

工況二：三臺超一20中線中心加載，次數(shù)為3次。

試驗荷載采用裝滿瀝青混凝土車輛太脫拉重載汽車。

2.1.3測點布置為了測試在荷載作用下搭板底面對路基產(chǎn)生壓力大小，以便判斷是否有脫空即脫空位置，在搭板中心線縱向埋設(shè)四個土壓力盒，在枕梁下埋設(shè)了三個土壓力盒。

2.2試驗結(jié)果與初步分析

中心加載搭板下的土壓力盒讀數(shù)以及枕梁下土壓力和讀數(shù)值見表

測試結(jié)果表明，搭板下1#，2#土壓力盒變化值遠小于3#土壓力盒，顯示橋臺臺背路堤2米范圍內(nèi)有脫空的趨勢，枕梁301#土壓力盒在靠近中央分隔帶，303#在耳墻附近，303#變化值小于301#可知耳墻及錐坡附近路堤可能產(chǎn)生了一定數(shù)量的下陷。由此可見，橋頭下陷區(qū)域不僅發(fā)生在臺背，邊坡的下陷也是造成橋頭下沉的原因之一，它使得搭板受力不勻，甚至會使板邊緣發(fā)生裂隙。

3橋頭搭板動載試驗與分析

3.1橋頭搭板動載試驗測試系統(tǒng)，荷載工況及測點布置

3.1.1動載試驗儀器與系統(tǒng)動載測試儀器由YJ－3-1型加速度傳感器；2635型電荷放大器CD-7-C型速度傳感器；GZ－2型六線測振儀，2034型動態(tài)分析儀及2313型圖表記錄儀等組成。

3.1.2荷載工況振動試驗(跑車試驗)，以東風140汽車(半重載75KN)沿橋中心分別以不同速度通過橋位及搭板聯(lián)接部位，使上部結(jié)構(gòu)及搭板產(chǎn)生不同程度的強迫振動。

沖擊試驗(跳車試驗)，以75KN重的太脫拉后輪越過位于跨中斷面高20cm三角墊木，使突加的瞬時沖擊力作用于橋梁結(jié)構(gòu)和搭板上，從而引起具有附加質(zhì)量的自由振動。沖擊試驗分別在橋孔跨中，普通搭板和試驗搭板上進行。

行車舒適性試驗，采用狀態(tài)良好的標致轎車，以不同速度勻速通過試驗橋，產(chǎn)生不同的振動加速度。標致轎車以40～120km／h，每次遞增10km／h。

3.1.3測點布置①振動試驗和沖擊荷載試驗的測點布置動應(yīng)變測點利用試驗橋頭搭板設(shè)置三個豎向位移傳感器，以此推求結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)和動力特性。在路面上，沿線路方向在普通搭板，試驗搭板和橋上，分別布置CD-7-C，CD-7-S速度計，YEl4015加速度計，測取橋面垂直、縱向和水平振動信號。②汽車舒適性試驗測點布置汽車舒適性試驗是將加速度傳感器分別布置在汽車前橋、后橋、司機座椅和車架上。

3.2試驗結(jié)果與分析

3.2.1跳車、跑車試驗確定結(jié)構(gòu)自振頻率，結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的分析

根據(jù)測試結(jié)果，試驗段路面振動固有頻率為4.1312HZ，普通搭板在工作(約束)條件下，固有頻率為5.750HZ，試驗橋固有頻率為9.00～9.25HZ，試驗搭板在工作(約束)條件下固有頻率為11.062HZ，試驗結(jié)果表明，普通板固有頻率為5.750，介于橋梁固有頻率與路面固有頻率之間，形成搭板的剛度階梯形變化，而試驗板固有頻率過大，甚至大干橋梁的固有頻率，說明試驗板剛度過大，分析造成該部分剛度過大的原因是由于搭板擱置在枕梁上，由于施工時，將搭板與橋梁澆筑在一起，使遠臺方向的搭板端部形成一個很大的截面，剛度有一個突然的增大，當車輛駛過這個搭板邊緣時，振動頻率差值增大，長期作用后，會使枕梁處產(chǎn)生二次跳車。

與此同時，搭板下的臺背填料一般選用顆粒材料，剛度大，密實度好的材料，加上搭板的厚度和結(jié)構(gòu)配筋也增加橋頭剛度。

3.2.2行車舒適性分析對于車輛駛過試驗橋頭的舒適性分析，主要參考了國際標準ISO2631《人體承受整體振動的評價標準》。根據(jù)不同工況下的振動加速度az的時間歷程，按照ISO2631中規(guī)定的人體承受振動能力的評價指標“降低舒適界限”，通過差值計算求得測點處乘員舒適界限的Tcd值。

試驗結(jié)果表明，轎車以40～80km／h，以及120km／h時速通過試驗段，在該工作狀況下可持續(xù)4～16小時不感到疲勞，時速為90，100km／h時，工作時間為1～2.5小時，故路面行車的舒適性較好。

通過現(xiàn)場靜、動載試驗，對搭板受力狀態(tài)下的變形形態(tài)，結(jié)構(gòu)振動特性和行車舒適性進行了分析研究，得出如下結(jié)論，

搭板下的脫空現(xiàn)象普遍存在，并隨時間逐漸增加。它不僅與臺背基底固結(jié)和填料壓縮有關(guān)，同時還受到邊坡及錐坡穩(wěn)定性的影響；枕梁的作用是調(diào)整搭板內(nèi)力，做為車輛從路堤駛上搭板的緩沖。當路堤橫向沉降不均勻時，由于枕梁增加了搭板的橫向抗彎剛度對減少搭板的橫向變形有重要的作用，但是，由于路堤整體穩(wěn)定性較好時，就不采用枕梁，以免增加搭板剛度，使路面到橋面形成剛度的梯度變化：對于橋頭跳車一般采用綜合防治措施，當橋臺臺背填料采用顆粒材料或者半剛性材料(如二灰土)時，這時可考慮在保住搭板良好的使用性能的同時適當減少搭板的厚度或減少配筋量。