西部黄土地区公路桥涵的特性和规律研究.pdfVIP

西部黄土地区公路桥涵的特性与规律研究 雷俊卿 西安公路交通大学 摘要本文沦述了西部黄土地区公路设计、施工、运营养护的成就及固有的特殊性，并对 一些规律进行初步认识和研究，以利于国家中西部开发交通先行方针的贯彻执行。 关健词西部黄土桥梁特性规律研究 、 黄土在我国分布面积很广，总面积占国土面积的6％以上，连续分布面积达44万k井。 主要分布在北纬3妒一490，东经7P～1的大陆中西部干旱和半干旱地区，其中以秦岭以 北，长城以南，太行山以西、明山以东的黄河中游地区的陕西、宁夏、豫西、陇东及陇中的 黄土高原的黄土最为典型，具有分布连续，土层厚度大等特点，且主要为风成黄土。黄土构 成以粉粒为主，孔隙较大，为33％一64％，天然含水量小，具有低密度，低含水量和高孔 隙的特点，在外荷载和自重作用下受水缦湿后产生湿陷变形。分布在黄河中下游地区的湿陷 性黄土，按温陷的程度分为五种湿陷类型。为了摸清西部黄土地区公路桥涵的建设与运营规 律，交通部原科技司立项了黄土地区公路修筑技术的科研课题，笔者1999年参加了宁夏黄 土地区公路桥涵修筑技术与病害防治研究课题的工作，有了一些初步认识和研究，特作以下 阐述。 一、黄土地区桥涵建设的成就 新中国成立以前，据1949年的调查统计资料．全国较大的永久式公路桥梁只有1如余 座，而全长5400多公里的黄河上，只有一座位于兰州市由德国人承包修建的黄河公路铁桥。 自1950年后，打破了此种局面，中国人自己在西部的黄河主流上已修建了50多座公路桥 梁。在西部黄土地区修建的桥涵则有几万座。截止1998年，全国实际公路通车里程达127|8 万公里，公路桥粱总数已达22万座，总长745万余延米。西部地区公路实际通车里程达38 万公里，占垒国的29．7％。各种各样的桥型结构均在西部黄土地区建成。如钢筋混凝土和 预应力混凝土简支梁桥、连续梁桥、连续刚构、拱桥、斜拉桥、悬索桥等。但与全国交通和 桥梁建设的成就比，西部黄土地区仍有明显的差距和不足，且有其黄土地区的特殊性，仍需 在西部太开发和发展中进行研究和提高。 二、西部黄土地区桥涵设计、施工与运营养护的特点 1．黄土地区的地形、地貌、气候、水文地质等自然条件对墩台基础的要求。西部黄土 地区属第四纪山地新生黄土土层，土色灰黄，土质疏松多孔．土壤岩性松散，碳酸钙含量较 大，雨水渗透之后，造成土壤颗粒和钙质分离，土质流失，湿陷性太，易被冲刷。大量试验 结果表明：黄土湿陷性的变形特点为：突变性，变形较大和速率侠；非连续性，不仅有黄土 195 小囊粒问的相对滑移，还有小颗粒落人架空孔骧和大孔廉的跃迁；不可逆性，黄土湿陷变形 本质上属于塑性变形。加之桥涵等构造物的两端桥头等附近土层中溶洞纵横交错分布，对水 害极为敏感，易造成桥头填土冲刷和下沉。如309线宜兰公路K469+982m处的黄家河太桥， 从其西岸腹拱桥台基础回填土中做实验后，可知其土的物理性质为：表层土的含水量过大， 使基底原填土稠度，工1．O，因此基底处于软弱状态，造成基础土层承载力降低，加之土中 有溶洞，渗水增多，使桥头沉陷越来越严重。 2．桥涵勘测设计时，应重视对区域径流和汇水面积的计算，避免洪水对桥滴结构物造 成的永毁害。3∞线宁夏段宜兰路中小桥和涵洞设计时，对区域径流和汇水面积测量及估算 均偏小，造成桥粱设计孔位偏小，涵洞进水口太小不满足进水量要求，易造成水毁。如 l(1螂+邶2处踌越溢泥河，沟深16．5m。属粉质低液限黄土冲沟，原建为4×4m钢筋混凝土 板涵，下游为急流槽将洪水引至沟底。由于土质松软，下游塌陷十分严重，沟床还在继续下 切。由于设计孔径太小，1994年8月6日，山洪将整个构造物全部冲毁。短时间内无法答复 通车。后经调查，上游沟长6．5km，汇水面积39k舒，百年～遇设计洪水流量为303一／8。后 于1995年重新勘测设计，认为原设计孔径太小，不满足排洪需要，后改为3孔20m装配式 x0．25m 钢筋混凝土T梁桥，设计荷载为汽车一20级。挂车一100，桥面净宽为净