桥头跳车原因及处治技术.doc

桥头跳车原因及处治技术 胡佳佳 （湖南省韶山高速公路建设开发有限公司，湖南湘潭411202 ) 摘 要:分析了桥头跳车产生的危害及原因，综述了近年来桥头跳车防治工程实践中采取的治理措施。 关键词:桥头跳车;原因分析;防治措施;新思路 中图分类号：U 416.1 文献标识码：B 随着我国国民经济的持续稳定增长，高速公路建设也步入快速发展时期。高速公路的建成和使用，为促进国家的经济建设、减缓其他交通运输的压力等起到了重要作用。但也应该看到，随着使用时 间的延长、交通量的不断增长、载重量的增加，高速公路在营运过程中也出现了不少问题，桥头跳车就是最为普遍的问题之一。由于刚性桥台结构物与柔性路堤之间存在刚度差异，致使路桥过渡段在行车 荷载的反复作用下，连接处两边发生了不均匀沉降，较大的沉降差形成台阶，从而引发桥头跳车病害。 大量的实践证明，设置搭板并加设搭板下支撑以提高地基刚度是较为有效而又经济的防治桥头跳车综合处理方法，但目前的桥梁设计规范对搭板涉及的较少，没有专项设计，其尺寸和配筋也大都是经 验性的，因此，搭板在车辆荷载作用下的实际受力性能特别是变形性能很难确定，这不利于有针对性地采取措施来防治桥头跳车。而且，对于不同支撑条件下的搭板的使用效果与受力变形性能也缺乏系统 深入的研究。 1 桥头跳车的危害 桥头跳车是公路行业中一个全球性病害，最近几年，随着我高速公路的快速发展，这个问题越来越突出。桥头跳车会带来一系列意想不到的危害。 1. 1 制约高效率运营 桥头跳车会造成对车速的影响。当发生错台时，不设搭板的路桥过渡段由于路基沉降在桥头形一个陡坎或台阶，见图1。 从行车的实际情况看，台阶对行车的影响比设置搭板路段的纵坡转折对行车的影响要大，根据黑龙江省几条高等级公路的观测统计，得出减速幅度和台阶高度相关方程式如下: V=1. 875 h1.12 (1) 式中:V为速度的降低值，km/h；h为台阶的高度，cm 分析表明:台阶高度不大时，对车速影响较小。但当台阶高度超过4cm时，速度减幅将会随台阶高度的增加而有显著增大。由公式很明显可得出台阶每增加1cm行车速度就会降低2 ~ 3km/h尽管减速幅度还受车型、载重情况、初始速度等因素的影响，但以上统计规律具有理论意义。其次，高等级公路为防止横向干扰而影响交通，除设置一定数量过水结构物外，还需要设置相当数量的通道桥(涵)，因此由于桥头路堤沉降，沿线路会形成许多高低不同的桥头台阶，汽车遇到台阶，一般提前150一200 m减速，驶过之后，还要在大约相同距离加速，以恢复正常的行驶速度，从而使速度减幅更大，制约高效率运营。 1. 2 使司乘人员感觉不适 当车辆驶过跳车点时产生跳跃和冲击，使司乘人员感到颠簸不适、精神紧张，容易疲劳和晕车等。因纵坡变化最终也会造成桥台与引道之间的错台，故路桥过渡段会发生纵坡变化、错台和凹陷3种型式。 无论设搭板的路桥过渡段，还是发生纵坡变化和凹陷的不设搭板的路桥过渡段，必然在搭板两端形成一转折纵坡。现把汽车轮胎经过桥头两个纵坡转折时的行车线形近似地按两个相切的反向竖曲线考虑，见图2 当车辆由桥面方向行驶通过桥头搭板时，车辆行驶的是B→C点间的折线路段，由于该区间纵坡变化一般很小，可以把该段区间近似看作一段凸型竖曲线路段，当汽车行驶通过时，则会在竖曲线上形 成向心加速度，产生向心力，其值为: F=mv2/R (2) 式中:F为汽车产生的向心力;m为汽车质量，包括车身自重及所载货物与人的质量，kg； v为汽车通过时的行驶速度，m /s； R为凸型竖曲线半径，m。 向心力F会使人、车产生部分失重，当车辆行驶经过桥头搭板至连接搭板的路面后，向心力消失，实际上，在此瞬间人、车会受到大小等于向心力F的反作用力。据有关资料研究表明，当人体受到相当于自身重量10%左右的外部力量突然冲击时，乘客稍感到不适;当人体受到相当于自身重量20%左右的外部力量冲击时，车辆会形成不同程度的颠簸或跳动，乘客己感到明显的不舒适。向心力越大，乘客感觉越明显。当向心力大于自重时，汽车就会腾空飞跃，可能出现汽车冲出行车道甚至造成翻车事故。 1. 3 对桥梁和道路产生附加力，形成恶性循环 桥头跳车现象将使路面受力发生显著变化，研究者通过建立简化的车辆运动双轴动力模型，得出在桥头跳车过程中车辆的动力振动方程—四阶非齐次线性微分方程，进而考虑桥头跳车现象中车辆运动的各种边界条件得到其解析解，并由此给出了车辆驶向和驶离桥面时车轮对路面作用力的变化情况，见图3。从图中可看出当车辆在路桥之间运动时，无论是驶向还是驶离桥面，车轮对路面的作用力都有较大