¿La teoría y la construcción para resolver el problema del salto de vehículos en la cabecera del puente de una carretera de alta calidad?

En la actualidad, existe un problema común en las carreteras de alta calidad (incluidas las autopistas) que se han puesto en uso: aparecen grietas de asentamiento de diversos grados en la parte posterior del estribo del puente (el asentamiento El valor es generalmente de 10 ~ 30 cm (algunos incluso superan los 60 cm), lo que hace que los vehículos salten e impacten al pasar, lo que provoca cargas de impacto adicionales en puentes, alcantarillas y carreteras, lo que hace que los conductores y pasajeros se sientan incómodos y llenos de baches, e incluso hace que el vehículo se mueva. ralentizar mucho. En casos severos, puede causar. Por lo tanto, este artículo presenta algunos conocimientos y opiniones superficiales sobre cómo resolver el problema de los saltos de vehículos en la cabecera de puentes de carreteras de alta calidad, y lo analiza y analiza tanto desde el aspecto teórico como de la construcción.

2. Causas del salto de vehículos en los extremos de los puentes y su repercusión en la velocidad de conducción.

2.1 Razones por las que la cabeza del puente salta

2.1.1 Asentamiento causado por un suelo de cimentación deficiente Los puentes y alcantarillas suelen estar ubicados en barrancos, con altos niveles de agua subterránea y suelos mayoritariamente blandos. Dado que el suelo blando generalmente tiene las características de un alto contenido de agua natural, una gran proporción de huecos, una fuerte compresibilidad y una baja resistencia al corte, es fácil causar asentamiento (incluido el asentamiento instantáneo, el asentamiento de consolidación y el asentamiento de subconsolidación) cuando se rellena el lecho de la carretera en terrenos blandos. suelo. . Al mismo tiempo, la altura de relleno del lecho de la carretera de cabeza de puente es mayor que la de otras secciones de la carretera, lo que resulta en una tensión de base relativamente grande, que es más probable que cause el asentamiento de los cimientos, especialmente el asentamiento posterior a la construcción.

2.1.2 Asentamiento de la subrasante causado por la compresión del relleno en la parte posterior del pilar del puente; el relleno en la parte posterior del pilar del puente contiene humedad y tiene poros, y es difícil eliminarlos por completo. entre las partículas de relleno por cualquier medida tomada durante la construcción. Bajo la acción del propio peso de la carretera, la carga vertical del vehículo y la carga de vibración, la relación de vacíos disminuye gradualmente, el relleno se comprime gradualmente y la densidad aumenta gradualmente, por lo que la superficie de la carretera se asienta en un cierto período de tiempo. Por lo tanto, el asentamiento por compresión depende principalmente de las propiedades del relleno, las condiciones de construcción y la configuración de las obras de protección y drenaje detrás del estribo. Según la investigación y la investigación de información relevante, cuando el grado de compactación del terraplén del suelo es del 95%, el asentamiento por metro después del llenado es de aproximadamente 1 cm.

2.1.3 Hundimientos y golpes provocados por cambios bruscos de rigidez y flexibilidad. Diferentes pavimentos con diferente rigidez tienen diferentes efectos de vibración sobre los baches y los materiales flexibles absorben más energía que los materiales rígidos. Dado que los estribos de la estructura generalmente están hechos de mampostería de piedra dura u hormigón armado con alta rigidez, la rigidez general es muy alta y es un cuerpo rígido los caminos conectados a los estribos de la estructura tienen las características de menor rigidez y mayor; flexibilidad, y son cuerpo elástico-plástico. Obviamente, existe una gran diferencia de rigidez entre la superficie de la carretera y el estribo de la estructura. La existencia de esta diferencia de rigidez conducirá inevitablemente a una gran diferencia relativa en la deformación plástica y una gran rigidez entre la superficie de la carretera y el estribo de la estructura. Los cambios repentinos inevitablemente mejorarán el efecto de vibración del salto de cabeza de puente.

2.2 El impacto del vehículo que salta sobre la cabecera del puente sobre la velocidad de conducción Debido al hundimiento y fractura del respaldo del puente, la velocidad de conducción del vehículo se ve afectada en diversos grados. La reducción de la velocidad del vehículo está relacionada con la altura del escalón, el tipo de vía, la pendiente de la vía, el tipo de vehículo y la velocidad inicial. Según observaciones in situ y estudios de datos relacionados, cuando el escalón de la cabecera del puente alcanza los 1,5 cm, la velocidad se verá afectada significativamente. Por cada aumento de 1 cm en los escalones, la velocidad disminuirá en aproximadamente 3 km/h. Cuando el paso es de hasta 5 cm, el vehículo desacelera significativamente y el rango de desaceleración promedio puede alcanzar 9 ~ 13 km/h, lo que tiene un grave impacto en la conducción. El pavimento rígido tiene un mayor impacto en la velocidad del vehículo que el pavimento flexible; cuando se conduce a 60 ~ 80 km/h, la amplitud de desaceleración es mayor que cuando se conduce a menos de 60 km/h y los pasos más altos tienen un mayor impacto en la velocidad. la conducción de automóviles, y Un camión es menos sensible a los pasos que un camión vacío. Los vehículos con diferentes propiedades antivibración tendrán diferentes efectos de vibración cuando se conducen a la misma velocidad en la misma carretera. En términos generales, cuando un automóvil se encuentra con un escalón de un puente, debe reducir la velocidad entre 150 y 180 m antes y luego acelerar aproximadamente la misma distancia después de llegar al escalón para volver a la velocidad normal. Por supuesto, el estado psicológico del conductor y su familiaridad con la carretera también influyen en distintos grados en la desaceleración al adelantar.

3. Medidas para solucionar el problema del salto de vehículos en el extremo del puente.

3.1 Tratamiento de la base: Tratar la base blanda en la cabeza del puente es la clave para controlar el salto. En la actualidad, los métodos para tratar cimientos blandos en la cabecera del puente incluyen el método de pilotes de suelo reforzado, el método de pilotes de partículas de material, el método de precarga de drenaje vertical, el método de precarga de apilamiento y el método de tratamiento de capas poco profundas. A continuación se muestran algunos métodos comunes y eficaces.

El método de mezcla profunda 3.1.65438+ es una nueva tecnología de refuerzo de suelos blandos desarrollada en Japón y Suecia en la década de 1960. Generalmente, con la ayuda de aire comprimido y equipo mecánico especial de mezcla profunda, se rocía lechada o agente de curado en polvo (como cemento) desde el extremo del eje central que gira constantemente hacia el suelo suelto circundante. Después de ser agitado por las palas, se producen una serie de reacciones físicas y químicas en el suelo blando profundo reforzado, endureciendo el suelo blando hasta convertirlo en una base compuesta de alta calidad con integridad y cierta resistencia, mejorando así la cabeza del puente. Los principales procedimientos de construcción son los siguientes: nivelación del terreno → posicionamiento de la plataforma de perforación → hundimiento de la varilla de perforación → levantamiento y pulverización de polvo (o hormigón proyectado), agitación forzada → re-agitación → levantamiento de la varilla para sacarla del pozo → desplazamiento de la perforación aparejo. Durante el proceso de construcción, la tasa de llenado de la carretera no está restringida, no hay contaminación por vibraciones y no hay impacto adverso en el medio ambiente ni en los edificios circundantes. En los últimos 10 años, se ha utilizado ampliamente en autopistas de alta calidad como la autopista Guangzhou-Shenzhen-Zhuhai y la autopista Foshan-Kaifeng. Su mayor ventaja es el pequeño asentamiento posterior a la construcción, pero su desventaja es el alto costo.

3.1.2 Utilice pilotes de arena para reforzar la base blanda en la cabeza del puente. Este método pertenece al tipo de pilotes sueltos. Es adecuado para bases de arena sueltas, suelos de relleno diversos o suelos blandos. Las funciones de desplazamiento, drenaje vertical y compactación del suelo de base sólida. Se originó en Europa en la década de 1930. El principal proceso constructivo es: nivelar el sitio → colocar la maquinaria y herramientas en su lugar → hundir el tubo del pilote → cargar y compactar → sacar el tubo → mover la maquinaria y herramientas.

Para acelerar la consolidación de los cimientos y reducir el asentamiento posterior, generalmente se combina con precarga de pilotes o construcción de sobrepresión de acuerdo con las condiciones reales para aumentar significativamente la resistencia de los cimientos y mejorar la estabilidad general de los cimientos. El método de precarga con pilotes de arena se ha utilizado en autopistas como la autopista Shenzhen-Shantou y el acceso norte del puente de la bahía de Shantou. Su costo se encuentra entre el método de mezcla profunda y el método de precarga.

3.1.3 Método de precarga de la placa plástica de drenaje. Este método pertenece al tipo de precarga de drenaje vertical y es principalmente adecuado para suelos arcillosos blandos con baja permeabilidad. Las placas de drenaje de plástico son materiales compuestos que se componen de un núcleo y un manguito filtrante o tiras de tubos porosos de un solo material. Desde la exitosa prueba de construcción en el nuevo puerto de Tanggu, Tianjin, en 1983, se ha utilizado ampliamente en el tratamiento de cimientos blandos de carreteras en todo el país. Los principales procedimientos de construcción son: nivelar el terreno plano → colocar el cojín de arena inferior → colocar la máquina en su lugar → tabla de drenaje de plástico → ponerse botas → insertar la carcasa → sacar la carcasa → cortar la tabla de drenaje de plástico → mover la máquina. Para acelerar la consolidación del drenaje y reducir el asentamiento posterior, generalmente se utiliza la construcción con precarga o sobrepresión para aumentar la tensión efectiva, la resistencia al corte, la capacidad de carga y la estabilidad del suelo de cimentación. Se caracteriza por una construcción simple y rápida y un bajo costo, pero el efecto es ligeramente peor que los dos anteriores y todavía hay una pequeña cantidad de asentamientos posteriores a la construcción.

3.2 Tratamiento de subrasante

3.2.1 El uso de materiales ultraligeros como materiales livianos para pavimentar terraplenes puede reducir el peso propio del terraplén, reducir efectivamente la tensión de los cimientos, reducir el asentamiento y aumentar el factor de estabilidad y seguridad. Materiales ligeros de uso común como cenizas volantes, etc. Un nuevo tipo de material ultraligero que actualmente se está probando y promoviendo en Guangdong y otros lugares: los bloques de poliestireno expandido, tiene una densidad extremadamente baja (alrededor de 30 kg/m3), una resistencia a la compresión de aproximadamente 0,25 MPa, una higroscopicidad mínima y una buena resistencia al agua. Por lo tanto, el uso de bloques de poliestireno espumado puede reducir en gran medida el peso del terraplén y puede suprimir con éxito el asentamiento de transición del terraplén de conexión puente-alcantarilla, evitando así la dislocación vertical, además, también tiene las ventajas de una construcción simple, no; contaminación al medio ambiente y acortamiento del período de construcción. Al mismo tiempo, también puede reducir la presión del suelo y la presión lateral de estructuras como los estribos de puentes, reduciendo así el movimiento y desplazamiento de la estructura y mejorando la estabilidad de la estructura. Las especificaciones de los bloques de poliestireno son generalmente de 0,5 mx 1 mx 5 m (espesor x ancho x largo). Su desventaja es que se disuelve fácilmente bajo la acción de la gasolina o el diésel, por lo que hay que protegerlo. Generalmente, se vierte una capa de losa de hormigón armado de 10 cm sobre el bloque de poliestireno para reducir el espesor total de la superficie de la carretera y evitar la corrosión química, y se proporciona tierra envolvente en ambos lados del poliestireno expandido para reducir el impacto de los rayos ultravioleta y la gasolina. o diésel. Al construir un terraplén de poliestireno, se debe colocar una capa niveladora de arena de 10 cm de espesor antes de colocar los bloques para garantizar la suavidad de la base. Al colocar bloques, los bloques deben colocarse desde la línea central de la carretera hacia ambos lados, cada capa debe ser vertical, las juntas deben estar escalonadas y se deben usar clavos para fijar los bloques para evitar el movimiento.

3.2.2 Método de tratamiento de relleno Los estribos de puentes deben utilizar rellenos con grandes ángulos de fricción, alta resistencia, rápida compactación y buena permeabilidad al agua, como grava, grava, grava, etc. Al mismo tiempo, elegir un relleno con un gran ángulo de fricción interna también ayudará a que el agua de lluvia salga suavemente de la calzada a lo largo de zanjas ciegas o tuberías de drenaje desde los huecos en la parte posterior de la plataforma, mitigando así el daño del agua de lluvia y mejorando el rendimiento de compactación. , lo que facilita que la plataforma cumpla con los requisitos de diseño. El relleno generalmente se coloca a lo largo de la longitud longitudinal de la calzada a una distancia de no menos de 2 m desde la parte trasera del estribo del puente, y la pendiente o escalón en el cruce con la calzada no es mayor que 1:1. La altura del relleno depende de la altura del terraplén, generalmente de 2 a 4 m. Otra forma de rellenar la cabeza del puente es colocar una capa de mejora del suelo estabilizada con cemento en la parte superior de la plataforma (aproximadamente 50 cm) para mejorar la rigidez del terraplén. La estructura de la capa estabilizadora está generalmente a unos 10 m de la parte trasera del pilar longitudinalmente a lo largo del terraplén y se estabiliza con una cierta cantidad de cemento (como 4% ~ 6%). y la calzada con una pendiente de 1:1. Los dos métodos de procesamiento anteriores pueden reducir la deformación vertical y la mutación rígido-blando. Si se consideran ambos métodos al mismo tiempo, el efecto será mejor.

3.2.3 El propósito del relleno y compactación del relleno es reducir el asentamiento posterior a la construcción de los terraplenes en ambos extremos del puente y la alcantarilla, de modo que el asentamiento relativo entre los terraplenes en ambos extremos del el puente y la alcantarilla y la estructura en la parte trasera de la plataforma es lo más pequeña posible. Generalmente la precarga del terraplén es opcional para que la subrasante pueda drenarse y consolidarse. Una vez que se haya completado básicamente el asentamiento del terraplén, se puede excavar el movimiento de tierras en la alcantarilla o el lugar del estribo, y luego se puede llevar a cabo la construcción del puente y la alcantarilla. Antes de rellenar la parte trasera de la plataforma, es aconsejable instalar tuberías de drenaje transversales o zanjas ciegas en la superficie superior de la base tratada. El relleno del estribo debe realizarse después de que se completen los trabajos de protección frente al estribo y el izado del puente y la superestructura de la alcantarilla. Al mismo tiempo, se debe prestar atención a la construcción de relleno simétrica en ambos extremos de la estructura. . La calidad de compactación del relleno es el principal factor que afecta el asentamiento del relleno. El relleno del estribo del puente se ubica en un lugar especial donde se conectan la plataforma de la carretera y el estribo del puente, convirtiéndose en un eslabón débil en la compactación por rodadura. Es difícil para la apisonadora aplastar el puente en su lugar, y cuando la fuerza de vibración de la maquinaria de gran tonelaje es demasiado grande, afectará el estribo del puente. Por lo tanto, se debe utilizar un compactador pequeño para el relleno y la maquinaria de compactación cerca del pilar del puente. Se debe controlar estrictamente el número de pasadas de compactación para cada capa de espesor de relleno (entre 10 y 15 cm) y la calidad de cada capa de relleno. ser inspeccionado para lograr un grado de compactación de 96 por encima del %. Para áreas que no se pueden compactar mecánicamente, se debe utilizar la compensación manual de manera oportuna.

3.3 Tratamiento del pavimento

3.3.1 El ajuste de la placa de apoyo puede hacer que gradualmente el mayor asentamiento producido en el terraplén flexible pase al estribo rígido, reduciendo en gran medida el fenómeno de salto de vehículos cuando pasando por. La longitud de la losa de cabecera del puente debe calcularse y determinarse en función del valor de asentamiento permisible de la base de la carretera después de la construcción, que generalmente es de 3 a 15 m (cuando excede los 8 m, debe diseñarse en dos o tres secciones). El extremo del pilar proximal de la correa normalmente se coloca en la superficie superior de la pared del pilar o su soporte.

Cuando el camino de acceso en la cabecera del puente es una superficie de camino rígida, la pendiente longitudinal de la losa puede ser paralela a la pendiente longitudinal de diseño de la superficie de la carretera (llamada losa cuando el camino de acceso es flexible, el extremo más alejado de la plataforma); la losa de aproximación suele estar situada entre la superficie de la carretera y la capa base (llamada losa para la placa de aproximación inclinada). Para evitar que la losa se hunda, primero se puede colocar una capa de superficie asfáltica sobre la losa. Si la losa se hunde después de abrirla al tráfico, se puede colocar concreto asfáltico o arena asfáltica encima.

3.3.2 Instale una placa enterrada de espesor variable Para evitar tropiezos secundarios, a menudo se agrega una placa enterrada de espesor variable poco profunda al extremo de la placa. Su longitud es generalmente de 3 a 5 m. Para pavimentos de hormigón de cemento, la losa de pavimento en la unión con la losa también se puede cambiar a una losa de espesor variable. En la losa inferior, losa empotrada o losa de espesor variable, para asegurar que las capas rígidas y flexibles en la conexión con el estribo puedan cambiarse gradualmente tanto en dirección horizontal como vertical, se recomienda adoptar una estructura de pavimento con mayor resistencia. y módulo elástico que otras secciones de la carretera. El material de la capa se utiliza para mejorar la resistencia general a la carga y al impacto de esta parte, lo que es beneficioso para reducir la amplitud de la desalineación, ajustar el asentamiento desigual y mejorar el fenómeno del salto del vehículo o del salto secundario del vehículo. en la cabecera del puente.

3.3.3 Utilice pavimento de capa filtrante y coloque pavimento de transición dentro de una cierta longitud de la cabecera del puente según el cálculo de la longitud del puente y la alcantarilla y el valor de asentamiento permisible de la base de la carretera después de la construcción. . Una vez que se haya completado básicamente el asentamiento del terraplén (generalmente de 3 a 5 años), se pavimentará la superficie de la carretera permanente diseñada originalmente. Los tipos de pavimento de transición comúnmente utilizados incluyen bloques hexagonales de hormigón prefabricado de cemento (longitud lateral 34,6 cm, espesor 20 cm), adoquines de piedra (25 cm × 25 cm × 40 cm), capa de transición semirrígida o capa de transición de superficie asfáltica, etc. Entre ellos, el adoquín de bloques hexagonales de cemento y tiras de piedra solo es adecuado para pavimentos de cemento y concreto. La mayor ventaja es que se puede renovar rápidamente, sin embargo, no es fácil pavimentarlo suavemente y todavía hay una sensación de temblor al conducir; , y las juntas deberán ser de materiales impermeables para evitar que el agua de lluvia penetre en la calzada. Un método simple y eficaz digno de promoción es el tipo de capa de transición de superficie asfáltica. Su ventaja es que cuando se produce un gran asentamiento, se puede agregar rápidamente una capa de hormigón asfáltico o arena asfáltica para garantizar un tráfico fluido y evitar eficazmente los golpes de los vehículos.

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