一、前 言
公路是國民經(jīng)濟的重要命脈，由于其特有的優(yōu)越性和靈活性，發(fā)揮著其他運輸方式所不可替代的作用。公路建設(shè)又是國家最主要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，公路交通事業(yè)的迅速發(fā)展，為經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展注入了強大的活力。
但是，從已投入使用的高等級公路特別是高速公路來看，存在著不少問題，其中比較常見的道路病害是：路面在臺背回填處出現(xiàn)沉陷或斷裂，車輛通過臺背回填處跳車。而且隨著高速公路的迅速發(fā)展，車輛快速、安全、經(jīng)濟和舒適的要求越來越高，這個問題越來越突出，影響公路使用性能和運輸效益的發(fā)揮。因此如何解決臺背回填處的跳車問題，已引起公路建設(shè)行業(yè)的重視，但并未獲得滿意的解決辦法。汽車駛過橋頭時，由于沉降差異的臺階會激起汽車的振動，使司乘人員處于振動環(huán)境之中。車輛振動會影響著人的舒適性、工作效能和身體健康。因此本文對路橋過渡段的差異沉降進行了分析，并提出一些處理措施。
二、過渡段沉降差異產(chǎn)生的原因分析
目前的路橋過渡段常采用設(shè)鋼筋混凝土搭板和不設(shè)搭板兩種情況。本文就這兩種情況下過渡段的沉降機理進行分析。
（一）設(shè)搭板時的沉降分析
對于使用鋼筋混凝土搭板的橋頭過渡段，橋頭搭板的一端擱置在橋臺背上，另一端通過枕梁設(shè)在引道土體上。為了便于分析沉降差產(chǎn)生的過程，我們做出如下假設(shè)：
（1）竣工時橋面和搭板面的縱坡相等，均為i1；
（2）橋頭沉降過程中，搭板繞簡支端轉(zhuǎn)動，且可以被視為平直的剛體；
（3）搭板上和橋面上的面層結(jié)構(gòu)和厚度相同，不產(chǎn)生沉降差。
1. 橋頭過渡段沉降差產(chǎn)生的過程
由于影響因素較多，為了便于分析問題，假設(shè)在沉降過程中存在橋面縱坡i2b等于搭板面縱坡i2a的情況，這樣可以將橋頭沉降過程分為以下兩個階段。
圖1設(shè)橋頭搭板時沉降差異示意圖
第一階段是竣工后至橋面縱坡i2b等于搭板面縱坡i2a時這一過程，主要是橋面由于墩臺產(chǎn)生沉降凡造成縱坡變化（Δ1 = i2a － i1）控制，其值不能過大，否則將造成橋面破壞，伸縮縫擠壞及支座條件變差。因此，各國的橋梁設(shè)計規(guī)范均有限制。
第二階段是橋臺沉降趨于穩(wěn)定后至整個引道土體趨于穩(wěn)定。此時的主要特點是橋面縱坡i2b與搭板縱坡i3不相等，兩者之間稱為縱坡差△2，即△2 = i3一i2b其大小對過渡段的行車舒適性影響很大。
2. 沉降差異的表示
為了進一步分析差異沉降的危害，需對沉降差異用某一數(shù)學(xué)表達式來表示。通過對沉降差異的形成過程的分析，我們可以將搭板遠臺端部沉降趨于穩(wěn)定時的總工后沉降量Sa分成兩個部分，即
Sa＝Sb+ △S
式中，Sb一橋臺基礎(chǔ)的預(yù)期工后沉降量；
△S一橋臺與搭板遠離臺端下土體之間的差異沉降量。
橋臺基礎(chǔ)預(yù)期工后沉降量可以用如下公式計算，即
Sb=α1α2L式中，α1一橋臺基礎(chǔ)工后沉降值占基礎(chǔ)總沉降值的比例系數(shù)，主要與地基土類型有關(guān)。對于低壓縮性飽和粘土，α1＝0.40；對于中壓縮性飽和粘土，α1＝0.70；對于高壓縮性飽和粘土，α1＝0.85.
α2一考慮橋臺基礎(chǔ)形式的系數(shù)，一般地，對于摩擦樁基礎(chǔ)，α2=1/500；對于擴大基礎(chǔ)，α2=1/300.
L一橋梁邊跨跨徑（m）
以L表示搭板長度，以△S表示橋臺基礎(chǔ)與搭板遠離臺端下土體的工后沉降差，α2表示橋面縱坡和搭板面縱坡的差異值。如圖1所示，得到以下關(guān)系式
△S＝（△1＋△2）×L
由此可見，橋臺與引道土體容許沉降差并不是一個常數(shù)，而是與縱坡差和搭板長度均有關(guān)系。
（二）未設(shè)橋頭搭板時的沉降分析
未設(shè)置橋頭搭板的水泥混凝土路面、瀝青混凝土路面，由于橋臺和引道土體沉降差異在橋頭形成一個陡坎或臺階。從行車安全和舒適性來看，臺階對行車的影響比設(shè)置搭板時的影響要大。
未設(shè)置橋頭搭板時，由于橋臺和引道土體沉降差異在橋頭形成一個陡坎或臺階。為了便于分析，也將工后引道土體沉降趨于穩(wěn)定時的總沉降量Sa分成兩個部分，即
Sa＝Sb+ △S
式中，Sb一橋臺基礎(chǔ)的預(yù)期工后沉降量；
△S一橋臺與引道土體之間的差異沉降值；
△S就是臺背產(chǎn)生的臺階高度，對行車舒適性的影響很大。
公路是國民經(jīng)濟的重要命脈，由于其特有的優(yōu)越性和靈活性，發(fā)揮著其他運輸方式所不可替代的作用。公路建設(shè)又是國家最主要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，公路交通事業(yè)的迅速發(fā)展，為經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展注入了強大的活力。
但是，從已投入使用的高等級公路特別是高速公路來看，存在著不少問題，其中比較常見的道路病害是：路面在臺背回填處出現(xiàn)沉陷或斷裂，車輛通過臺背回填處跳車。而且隨著高速公路的迅速發(fā)展，車輛快速、安全、經(jīng)濟和舒適的要求越來越高，這個問題越來越突出，影響公路使用性能和運輸效益的發(fā)揮。因此如何解決臺背回填處的跳車問題，已引起公路建設(shè)行業(yè)的重視，但并未獲得滿意的解決辦法。汽車駛過橋頭時，由于沉降差異的臺階會激起汽車的振動，使司乘人員處于振動環(huán)境之中。車輛振動會影響著人的舒適性、工作效能和身體健康。因此本文對路橋過渡段的差異沉降進行了分析，并提出一些處理措施。
二、過渡段沉降差異產(chǎn)生的原因分析
目前的路橋過渡段常采用設(shè)鋼筋混凝土搭板和不設(shè)搭板兩種情況。本文就這兩種情況下過渡段的沉降機理進行分析。
（一）設(shè)搭板時的沉降分析
對于使用鋼筋混凝土搭板的橋頭過渡段，橋頭搭板的一端擱置在橋臺背上，另一端通過枕梁設(shè)在引道土體上。為了便于分析沉降差產(chǎn)生的過程，我們做出如下假設(shè)：
（1）竣工時橋面和搭板面的縱坡相等，均為i1；
（2）橋頭沉降過程中，搭板繞簡支端轉(zhuǎn)動，且可以被視為平直的剛體；
（3）搭板上和橋面上的面層結(jié)構(gòu)和厚度相同，不產(chǎn)生沉降差。
1. 橋頭過渡段沉降差產(chǎn)生的過程
由于影響因素較多，為了便于分析問題，假設(shè)在沉降過程中存在橋面縱坡i2b等于搭板面縱坡i2a的情況，這樣可以將橋頭沉降過程分為以下兩個階段。
圖1設(shè)橋頭搭板時沉降差異示意圖
第一階段是竣工后至橋面縱坡i2b等于搭板面縱坡i2a時這一過程，主要是橋面由于墩臺產(chǎn)生沉降凡造成縱坡變化（Δ1 = i2a － i1）控制，其值不能過大，否則將造成橋面破壞，伸縮縫擠壞及支座條件變差。因此，各國的橋梁設(shè)計規(guī)范均有限制。
第二階段是橋臺沉降趨于穩(wěn)定后至整個引道土體趨于穩(wěn)定。此時的主要特點是橋面縱坡i2b與搭板縱坡i3不相等，兩者之間稱為縱坡差△2，即△2 = i3一i2b其大小對過渡段的行車舒適性影響很大。
2. 沉降差異的表示
為了進一步分析差異沉降的危害，需對沉降差異用某一數(shù)學(xué)表達式來表示。通過對沉降差異的形成過程的分析，我們可以將搭板遠臺端部沉降趨于穩(wěn)定時的總工后沉降量Sa分成兩個部分，即
Sa＝Sb+ △S
式中，Sb一橋臺基礎(chǔ)的預(yù)期工后沉降量；
△S一橋臺與搭板遠離臺端下土體之間的差異沉降量。
橋臺基礎(chǔ)預(yù)期工后沉降量可以用如下公式計算，即
Sb=α1α2L式中，α1一橋臺基礎(chǔ)工后沉降值占基礎(chǔ)總沉降值的比例系數(shù)，主要與地基土類型有關(guān)。對于低壓縮性飽和粘土，α1＝0.40；對于中壓縮性飽和粘土，α1＝0.70；對于高壓縮性飽和粘土，α1＝0.85.
α2一考慮橋臺基礎(chǔ)形式的系數(shù)，一般地，對于摩擦樁基礎(chǔ)，α2=1/500；對于擴大基礎(chǔ)，α2=1/300.
L一橋梁邊跨跨徑（m）
以L表示搭板長度，以△S表示橋臺基礎(chǔ)與搭板遠離臺端下土體的工后沉降差，α2表示橋面縱坡和搭板面縱坡的差異值。如圖1所示，得到以下關(guān)系式
△S＝（△1＋△2）×L
由此可見，橋臺與引道土體容許沉降差并不是一個常數(shù)，而是與縱坡差和搭板長度均有關(guān)系。
（二）未設(shè)橋頭搭板時的沉降分析
未設(shè)置橋頭搭板的水泥混凝土路面、瀝青混凝土路面，由于橋臺和引道土體沉降差異在橋頭形成一個陡坎或臺階。從行車安全和舒適性來看，臺階對行車的影響比設(shè)置搭板時的影響要大。
未設(shè)置橋頭搭板時，由于橋臺和引道土體沉降差異在橋頭形成一個陡坎或臺階。為了便于分析，也將工后引道土體沉降趨于穩(wěn)定時的總沉降量Sa分成兩個部分，即
Sa＝Sb+ △S
式中，Sb一橋臺基礎(chǔ)的預(yù)期工后沉降量；
△S一橋臺與引道土體之間的差異沉降值；
△S就是臺背產(chǎn)生的臺階高度，對行車舒適性的影響很大。