发信人: courieryboo (小凡·每天灌水多一些...), 信区: DC
标  题: 高等级公路桥头跳车的危害及其机理的分析
发信站: BBS 水木清华站 (Wed May 24 16:47:29 2000)

摘　要：在桥头跳车对行车影响及其机理分析的基础上，从理论上就跳车引起行车速度
的降低进行了定量分析；同时根据车辆在公路上有桥头跳车路段实地行驶测试，定量给
出了桥头路堤沉降量的容许范围，其结果可供理论研究、桥梁设计和施工参考。
关键词：桥头跳车；土压力；沉降；地基处理；压实度
中图分类号：U445.71　　　文献标识码：A
Analysis of the Harmful Effect of Vehicle Bump at Bridge-head
of the Highway and Its Mechanism
FENG Zhong-ju1，FANG Yi-li2, GONG Jian-cheng3, ZHU Jian-bin4
（1.College of Highway Engineering, Xi′an Highway University, Xi′an 710064
, China;
2.Communication Department of Hubei Province, Wuhan 430014, China; 3.The Fir
st Company of Municipal
Engineering of Xi′an City, Xi′an 710054, China; 4.Shengzheng Freeway Compa
ny, Shengzhen 518057, China）
Abstract: Based on the analysis of the effect of vehicle bump at bridge-head
 on driving and its mechanism, the reduction of the driving speed caused by
bump at bridge-head is analyzed quantitatively in theory. According to the o
n-the-spot driving test at the sections of highway where there are bump at b
ridge-head, the tolerance limits of embankment subsidence of bridge-head is
pointed out. The results can be used for reference in theoretical research,b
ridge design and construction.
Key words: vehicle bump at bridge-head; soil pressure; subsidence; foundatio
n treatment; degree of compaction
　　随着高等级公路的迅猛发展，公路桥梁的修建越来越多。每年国内完成的高等级公
路中，大、中、小桥成千上万座，而经调查，处于营运中的桥梁台后普遍存在着搭板断
裂及不均匀沉降，最终导致桥头跳车现象的产生。桥头跳车严重影响着行车的安全、速
度、舒适和人们对高等级公路的总体评价，同时也影响了行车的使用寿命。本文对高等
级公路桥头跳车危害及其机理进行了分析。
1　桥头跳车的危害
　　(1)当车辆行至桥头陡坎时，为防止车辆的猛烈跳动，驾驶员被迫刹车减速，降低了
道路的使用功能。
　　(2)由于车辆通过桥头陡坎引起跳车，使车辆颠簸，引起乘客及驾驶员的不适，同时
对驾驶员产生相当不利的心理影响，严重时则会影响对车辆的正常操作，造成行车事故
。
　　(3)由于车辆通过桥头时产生的跳动和冲击，从而对桥梁和道路造成附加的冲击荷载
，加速了桥台、桥头搭板、支座及伸缩缝的损坏，特别是支座和伸缩缝的破坏，同时也
加剧了车辆的机件、轮胎等磨损，降低了车辆的使用寿命。
2　桥头跳车对行车的影响及机理分析
　　桥头跳车在不同的路面类型及桥头连接情况下，表现为不同的跳车形式。它们对行
车的影响及车辆在桥头的跳车机理均不相同。
2.1　设置桥头搭板路段
　　(1)在高等级公路中桥头搭板的设计是根据桥头填土的高度来确定的，现一般设计中
搭板长度取值为3 m、5 m、6 m、8 m不等，由于搭板两端沉降量的不同，必然在搭板两
端形成一纵坡转折，如图1所示。以搭板长6 m为例，若搭板A端沉降12 cm，那么搭板两
端的纵坡改变为12/600=2%。
图1　桥台背沉降后搭板和路面及桥面连接示意图
　　对高速行驶的车辆来说，纵坡转折对车辆是很不利的。纵坡转折不仅会加剧汽车的
颠簸，影响行车舒适，甚至会出现行车事故。汽车在桥头的行车机理是十分复杂的，不
同搭板长度、不同沉降值及不同车型、车速，其影响程度均不相同。我们可以把汽车轮
胎经过桥头2个纵坡转折时的行车线型近似地按2个相切的反向竖曲线考虑，如图2所示。

图2　引起跳车的线型简化模式
　　当车辆行驶至A→C点间凸曲线路段时，汽车在竖曲线上形成向心加速度的向心力为
,此向心力由自重来抵消，当向心力大于自重时，汽车就会腾空而起，形成跳车和颠簸。
这样汽车在不同车速情况下，分别对应有不同的不腾空的最小竖曲线半径，如高速公路
设计行车速度为100 km/h，汽车不腾空的竖曲线半径至少为1020 m，而实际上(如图1所
示)6 m长搭板在搭板两端A、B点的纵坡改变为12/600=2%时的近似竖曲线半径为=300 m，
是远不满足的。另外，高速公路水泥混凝土路面尚有以下2个更为不利的因素，使跳车现
象更加显著。
　　①一般汽车前后轮间轮距4 m左右不等，实际行驶下桥时，前轮进入凸曲线AC段时，
后轮仍在桥面直线段；前轮进入凹曲线CB段，后轮在凸曲线AC段；前轮进入路面直线段
时，后轮在凹曲线CB段。由此可见，汽车前后轮运行的线形条件不相同，即汽车重心运
行轨迹与前后轮运行轨迹不同。汽车上桥时，运行轨迹则相反。
　　②图2中A点不能下切，在AC段也无所谓真正竖曲线的形成；A点实际为两直线转折点
。
　　另外由于软基路段及高填土段沉降可达几十厘米，纵坡转折可达5%甚至更大，这些
都对实际行车条件更为不利，加剧桥头跳车及颠簸。
　　(2)汽车通过桥头搭板纵坡转折路段时车辆行驶速度及安全舒适性的影响如图3所示
。
图3行车经搭板时受力分析图
　　图中：α为A点处纵坡转折角度(rad)；β为汽车运动方向与路面夹角(rad)；Fv为汽
车前后轮重量在CD连线即行车方向的分力(N)；t为车辆前轮经过纵坡转折点A行驶至C点
的时间(s)；V为汽车行驶速度(m/s)；G1、G2为汽车前、后轮承重(N)；d为前后轮轮距(
m)即；L为搭板长度(m)，即；m为汽车质量(kg)。
则
　　由于车辆从路面行驶至桥面过程中，前后轮经过AB段因纵坡转折造成一定的动能损
失，从而降低行车速度。
　　汽车前轮经过A点到后轮经过B点时的动能损失为
例：5000 kg东风汽车时速v=100 km/h=27.78 m/s，d=4 m,L=6 m,α=0.02,mg=5000×10
=50000 N
　　经过纵坡转折后汽车速度为
速度降低值为Δv=v-v1=0.11 km/h
　　由此可以看出，汽车经过桥头两端纵坡转折时汽车的动能损失很小，对行车速度的
影响几乎可忽略不计。但据采用桑塔纳轿车和东风140载重汽车2种典型车辆以60～140
km/h的时速实地测试，实际行车速度降低值远远大于理论分析值，以小轿车的减速更为
明显，其主要原因为：
　　(1)汽车经过纵坡转折时引起车轮腾空飞跃，车辆驱动受到影响，从而降低行驶速度
；
　　(2)纵坡转折及汽车腾空飞跃及强烈的振动颠簸，对大型货车特别是挂车的驱动力的
传递受到影响，导致车速降低；
　　(3)由于汽车有腾空飞跃强烈的振动颠簸，驾驶员考虑方向盘的控制、避免发生行车
事故、司乘人员的舒适以及路况不熟等心理原因，会自觉减小油门或刹车，这是影响行
车速度的主要原因；
　　(4)桥梁长度也是影响车速的1个因素，一般对于小于10 m的小桥车，当汽车刚经过
桥梁一端搭板处的纵坡转折行驶上桥时，又紧接着下桥经过另1个桥头搭板两端的纵坡转
折，这样引起连续飞跃或颠簸，降低行车速度；
　　(5)搭板处纵坡改变量(对设计而言)大于8‰时以上现象尤为明显。
2.2　未设置桥头搭板路段
　　未设置桥头搭板的水泥混凝土、沥青混凝土路段，由于路基沉降在桥头形成1个陡坎
或台阶(如图4所示)，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
折对行车的影响更大，其一是降低行车速度，二是造成司乘人员更严重不适或行车事故
。
图4　桥头未设搭板沉降示意图
　　经过试验与理论分析，行车速度降低值Δv与台阶高度h及行车速度v的关系为：
Δv=0.145 h1.09v0.21
式中：Δv为行车速度降低值(km/h)；h为台阶高度(cm);v为行车速度(km/h)。
　　经采用桑塔纳轿车、东风—140载重车等典型车辆在二级以上公路有桥头台阶路段实
地行驶测试，结果表明，车速在60～140 km/h范围；台阶高度1.5 cm以下，对车辆行驶
无明显影响；台阶高度在1.5～3.5 cm范围内，车辆行驶速度受到一定影响，同时产生较
明显颠簸；台阶高度大于3.5～5.0 cm范围内，车速将明显降低，同时产生明显颠簸；台
阶高度大于5.0 cm，则不仅减速与颠簸现象更明显，且驾驶员在行驶时速超过80 km/h时
，开始有掌握方向困难的感觉，对行车安全也将造成不利影响，尤其是两端均有台阶的
小桥(总长5～8 m)情况更为明显。
　　由以上可以看出，桥头跳车对行车的影响既涉及道路(包括桥头)线型，又涉及车型
、车速，同时也与驾驶员心理因素有关，我们在解决桥头跳车这一技术难题时，必须同
时考虑这些因素，才能得到合理的技术思路，找到妥善的解决方法。
3　结　语
　　(1)本文在对现行公路桥头跳车病害调查研究分析的基础上，针对不同的路面类型及
桥头连接情况，进行了桥头跳车的影响及机理分析。
　　(2)根据对桥头跳车病害的综合分析结果和现场实测资料，从理论上定性和定量分析
了桥头跳车病害对车辆行驶速度及安全舒适性的影响；同时还确定了引起桥头跳车的台
阶高度的控制值，以供设计、施工技术人员在实际工程中应用参考。
作者简介：冯忠居(1965-)，男，山西万荣人，西安公路交通大学博士生文章编号：100
7-4112(1999)04-0033-03
作者单位：冯忠居　西安公路交通大学　公路工程学院，陕西　西安　710064;
　　　　　方贻立　湖北省交通厅，湖北　武汉　430014；
　　　　　龚坚城　西安市第一市政工程公司，陕西　西安　710054;
　　　　　朱建斌　深圳市高速公路公司，广东　深圳　518057
参考文献：
［1］　凌治平.基础工程［M］.北京：人民交通出版社，1990.
［2］　王广山.桥头跳车原因分析及预防措施［J］.东北公路，1996,(2).
［3］　孙　江.桥头搭板脱空后压浆补强技术应用［J］.华东公路，1997,(4).
［4］　程翔云.桥头跳车防治综述［J］.公路，1997,(12).
［责任编辑　孙守增］
收稿日期：1998-09-21

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梧桐身旁的浮云里 飘出一弯朦胧的月亮    *        *
清清淡淡的月光 静静地飘落在我身旁         ●
   ahuang
在寂寞的晚上 我就是一只音乐虫子      ^^   *
飞呀飞呀找不到爱发源的地方... ...
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