CN102037185B - 利用钢箱梁的半整体式桥台桥梁的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种为了最大限度地发挥桥台和上部结构完全整体化的整体式桥台桥梁的优点，同时，克服整体式桥台桥梁在应用上的限制条件而开发的新型的桥梁形式，即半整体式桥台桥梁的施工方法，特别是涉及一种利用钢箱梁的半整体式桥台桥梁的施工方法。本发明提供的利用钢箱梁的半整体式桥台桥梁的施工方法包括：第1步骤，实施桥台部的填土作业，对桩体进行施工后，浇筑作为桥台基础的贫混凝土，并实施桩体头部的加固作业；第2步骤，对扩大基础进行施工，并且完成桥台胸墙和翼墙施工后，设置桥梁支座；第3步骤，布置出厂后搬运到现场的钢箱梁，实施钢箱梁和横梁的现场连接后，对连接钢箱梁和端部隔墙的连接钢筋进行布筋；第4步骤，在端部隔墙和翼墙的接合面设置伸缩接头填充材料，使得端部隔墙和翼墙分离；第5步骤，与桥梁底板钢筋一起对端部隔墙的钢筋进行布筋，并且整体地浇筑桥梁底板和端部隔墙；第6步骤，在桥台背面实施回填作业；第7步骤，在回填作业结束后，对第一垫板和第二垫板进行施工，然后在第一垫板的上面对连接板和缓冲板进行施工，连接板与桥梁底板连接，缓冲板与干道铺装部连接，在第二垫板的上面对缓冲板和干道铺装部进行施工；第8步骤，在连接板和缓冲板之间设置伸缩调节装置，并铺装桥面。

Description

利用钢箱梁的半整体式桥台桥梁的施工方法
技术领域
本发明涉及桥梁的施工方法，特别是涉及一种不使用伸缩接头(Expansion Joint)，而是将钢箱梁(steel box girder)作为铸型的半整体式桥台桥梁的施工方法。
背景技术
为了调节及消除随季节性温度变化而发生的上部结构物的伸缩量，连接桥梁(Joint Bridge)在结构物内设置伸缩接头装置。无该伸缩接头装置的桥梁称为无连接桥梁(Jointless Bridge)，从桥台形式的观点上，分为整体式桥台桥梁(Integral Abutment Bridge)和半整体式桥台桥梁(Semi-IntegralAbutment Bridge)。
就整体式桥台桥梁来说，上部结构和低矮桥台整体连接，通过桥台基础部柔软的桩体吸收上部结构所传递的负荷量，相反，半整体式桥台桥梁通过设置于上部结构和桥台之间的柔性桥梁支座(Flexibility Bearing)吸收和减少传递到桥台部的负荷量。
也就是说，与整体式桥台桥梁相同地，半整体式桥台桥梁是指，利用伸缩调整装置(Cycle Control Joint)、桥台大小、回填(Backfill)材料刚性及桩体和梁之间的连接状态来调整随温度变化产生的上部结构的伸缩的桥梁，而不是利用普通桥梁(连接桥梁)的伸缩接头装置来进行伸缩调整的桥梁，伸缩调整装置是以施工缝形式设置于连接板和干道铺装部之间。
由此，半整体式桥台桥梁的桥台部与普通连接桥梁的桥台同样是作为固定基础而导出的概念，而整体式桥台桥梁是作为固定和铰接(hinge)基础而导出的概念。
为了抵抗随温度变化产生的回填材料的约束力(被动土压力，passiveearth pressure)，桥台部上部结构埋入桥台端部的端部隔墙(End Diaphram)，使得梁体能够充分抵抗回填材料的约束力。
由此，为了减少端部隔墙的应力，重要的是，在设计半整体式桥台桥梁时尽量减少被动土压力的产生，被动土压力是随季节性温度变化而产生的上部结构的伸缩变位所带来的。
半整体式桥台桥梁为桥台部未设置伸缩接头装置的桥梁形式，由此，在使用过程中不会因为伸缩接头装置的破损而对伸缩接头装置进行维护管理和更换，因此，与普通的连接桥梁相比，其维护管理性优越，从长期寿命的周期费用上来说也非常经济。并且，半整体式桥台桥梁消除了在车辆经过伸缩接头部时产生的噪音及冲击影响，还确保了道路的连续性，是可以保障通过车辆的行驶性及高速公路使用者的便利性的桥梁形式。
发明内容
本发明提供一种为了最大限度地发挥桥台和上部结构完全整体化的整体式桥台桥梁的优点，同时，克服整体式桥台桥梁在应用上的限制条件而开发的新型的桥梁形式，即半整体式桥台桥梁的施工方法，特别是提供一种利用钢箱梁的半整体式桥台桥梁的施工方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用钢箱梁的半整体式桥台桥梁的施工方法，该施工方法包括：第1步骤，实施桥台部的填土作业，对桩体进行施工后，浇筑作为桥台基础的贫混凝土(lean concrete)，并实施桩体头部的加固作业；第2步骤，对扩大基础进行施工，并且完成桥台胸墙和翼墙施工后，设置桥梁支座；第3步骤，布置出厂后搬运到现场的钢箱梁，实施钢箱梁和横梁的现场连接后，对连接钢箱梁和端部隔墙的连接钢筋进行布筋；第4步骤，在端部隔墙和翼墙的接合面设置伸缩接头填充材料，使得端部隔墙和翼墙分离；第5步骤，与桥梁底板钢筋一起对端部隔墙的钢筋进行布筋，并且整体地浇筑桥梁底板和端部隔墙；第6步骤，在桥台背面实施回填作业；第7步骤，在回填作业结束后，对第一垫板和第二垫板进行施工，然后在第一垫板的上面对连接板和缓冲板进行施工，连接板与桥梁底板连接，缓冲板与干道铺装部
Figure BPA00001255019500031
连接，在第二垫板的上面对缓冲板和干道铺装部进行施工；第8步骤，在连接板和缓冲板之间设置伸缩调节装置，并铺装桥面。
在所述第6步骤中，从桥台背面朝向桥台填土部的部分，分为降土压区间、缓冲区间和普通填土区间，降土压区间使用无粘着力、内部摩擦角小、粒子较圆的圆骨料，进行松散的填充，缓冲区间利用夯实装置进行无振动夯实作业，在缓冲区间和降土压区间之间设置无纺布，防止缓冲区间的沙土流入降土压区间，从而防止降土压区间的土压增加。
另一方面，在所述第6步骤中，将回填部分为两个部分，从桥台胸墙的背面朝向桥台填土部的部分，考虑到静止角，倾斜地对辅助基层区间进行施工，紧接着对填土区间进行施工，从桥台端部隔墙的背面朝向桥台填土部的部分，该部分分为降土压区间和普通填土区间进行施工，降土压区间使用无粘着力、内部摩擦角小、粒子较圆的圆骨料，进行松散倾斜地填充，在普通填土区间和降土压区间之间设置无纺布，防止普通填土区间的沙土流入降土压区间，从而抑制降土压区间的土压增加，此时，无纺布(610)利用异形钢筋或钉子进行固定。
另外，在上述第7步骤中，考虑到横向梯度，对垫板进行施工后，在垫板的左侧和右侧设置聚乙烯板和带孔管，在带孔管周围对选择层进行施工，然后在选择层上面设置聚乙烯板后，对连接板和缓冲板进行施工。
另外，优选地，为了提高与桥台端部的结合度，所述钢箱梁的加强筋设置为从钢箱梁的端部凸出并且延伸，所述加强筋用于加固钢箱梁并且设置于钢箱梁内部的长度方向，凸出的加强筋的末端接合有安装板。
并且，所述钢箱梁的端部上部板上形成有多个通孔或者流入部，所述多个通孔或者流入部用于混凝土的流动和垂直钢筋的布筋，所述流入部通过切割端部上部板的一部分而形成。
另外，所述钢箱梁的端部和端部之间设置有隔墙板，该隔墙板用于从横向支撑梁体，同时，提高刚性，防止沙土流入桥梁支座，并且容易浇筑端部隔墙混凝土，或者增加端部隔墙的结合度。
根据本发明的半整体式桥台桥梁，通过减少桥台截面有利于确保基础稳定性，通过桥台与回填材料的相互作用，减少纵向地震力，从而有利于耐震性，还因为端部隔墙的整体结构，有利于桥台部动荷的分配。
另外，无需设置缩小的桥台截面和伸缩接头装置，可以减少初期工程费用，可预先防止桥梁的伸缩接头部漏水的问题，从而可以提高桥梁的耐久性，并且由于没有设置伸缩接头装置，所以还可以节省由于伸缩接头部破损所带来的维修及更新管理费用。
另外，由于公路铺装部的连续性，可以减少噪音和震动，提高了车辆的行驶性。
附图说明
图1、图2为根据本发明的半整体式桥台桥梁施工顺序流程图；
图3为根据本发明进行施工的半整体式桥台桥梁的概略截面示意图；
图4至图13为根据本发明的半整体式桥台桥梁施工方法按照顺序表示的图；
图14为根据本发明的一种实施方式的钢箱梁的端部结构分解示意图；
图15为根据本发明的另一种实施方式的钢箱梁的端部结构分解示意图；
图16为根据本发明的又一种实施方式的钢箱梁的端部结构分解示意图；
图17为梁和梁之间设置有隔墙板的示意图。
具体实施方式
以下，结合附图，对本发明的最佳实施方式进行详细说明。
图1、图2为根据本发明的半整体式桥台桥梁的施工顺序流程图。
如图1和图2所示，根据本发明的半整体式桥台桥梁的施工方法大体分为：第1步骤，桥台部填土及基础桩埋入步骤；第2步骤，桥台躯体和翼墙(Wing Wall)施工步骤；第3步骤，钢箱梁布置步骤；第4步骤，端部隔墙和梁接合面处理步骤；第5步骤，桥梁底板及端部隔墙施工步骤；第6步骤，回填部施工步骤；第7步骤，垫板及连接板施工步骤；第8步骤，伸缩调节装置设置步骤。
图3为根据本发明进行施工的半整体式桥台桥梁的概略截面示意图，图4至图13为根据本发明的半整体式桥台桥梁施工方法按照顺序表示的图，参照附图，对各个步骤进行如下说明。
如图4所示，在第1步骤中，实施桥台部的填土作业(110，桥台填土部)，对桩体120进行施工后，浇筑作为桥台基础的贫混凝土130，并实施桩体头部140的加固作业。对桩体进行施工时，可以根据现场情况和经济性等，从公知的技术中选择适当的方法施工即可，如果对桩体进行施工时产生打桩噪音，则可以利用钻孔机(auger)挖掘到良好的地层后直接插入桩体，实施最终打桩的预先钻孔的打桩施工法，或者实施最终压入桩体或轻打桩体的水-泥土预制桩的施工法(SIP，Soil-cement Injected Precasted piles)。
如图5所示，在第2步骤中，对桥台躯体和翼墙基础(扩大基础210)进行施工，并且浇筑桥台躯体和翼墙混凝土而完成桥台220施工后，设置桥梁支座230。此时，应设置用于贯通带孔管的翼墙钢管240。并且，对于桥梁支座230，考虑施工性、经济性、结构限制条件等，在公知的桥梁支座中选择适当的桥梁支座来施工。桥台躯体和翼墙的基础应尽量减小截面面积而减少土压。
在第3步骤中，布置出厂后而搬运到现场的钢箱梁，实施钢箱梁和横梁(floor beam)的现场连接后，进行用于钢箱梁和端部隔墙混凝土的整体化的连接钢筋的布筋作业。钢箱梁根据桥台部基础和桥台施工后的整体施工日程，由工厂进行制造。
如图6和图7所示，在第4步骤中，在端部隔墙和翼墙的接合面设置伸缩接头填充材料520。即，在半整体式桥台桥梁的结构关系特性上，为了使得上部结构和下部结构相互分离，从而使得上部结构容易发生变位，端部隔墙320和翼墙510应相互分离，因此，在接合面上确保留有空间。并且，该接合面用伸缩接头填充材料520填充，用于伸缩功能和防水。作为伸缩接头填充材料520，可以选自公知的填充材料，例如，预制伸缩接头填料(Preformed Expansion Joint Filler)。
如图8和图9所示，在第5步骤中，与桥梁底板钢筋一起对端部隔墙的钢筋也进行布筋，并且整体地浇筑桥梁底板330和端部隔墙320。组装端部隔墙的横向钢筋(图14中的313)时，可以通过管子接头或焊接方式连接一个或两个以上的钢筋。这样形成的端部隔墙320可以抵抗随温度变化产生的桥台回填部的土压，可以分配并且传递桥台部的动荷，并且抵抗该动荷产生的负力矩，该桥台部与上部结构和连接板整体化。
另一方面，为了从横向支撑梁体，同时，提高刚性，防止沙土流入桥梁支座，并且容易浇筑端部隔墙混凝土，或者增加端部隔墙的结合度，可以在梁和梁之间设置隔墙板350(参照图9、图17)。作为该隔墙板350的一种实施方式，如图17所示，用盖板354将焊接于相邻的梁体侧面的H形钢352进行螺固，并且，为了提高与端部隔墙混凝土之间的合成力，可以设置加强筋(Stiffener)或高张力螺栓356。
参照图14至16，对钢箱梁310和端部隔墙320的接合部结构进行详细说明如下。
本发明为了加固钢箱梁310的端部，延长在钢箱梁内部的长度方向上设置的加强筋311，从而使得该加强筋311从钢箱梁310的端部凸出，凸出的加强筋311的末端接合有安装板312，在加强筋311和钢箱梁310的端部设置横向钢筋313和垂直钢筋314后，浇筑端部隔墙混凝土，从而实现端部隔墙和钢箱梁的整体化。
加强筋311可以如图14所示，只延长位于钢箱梁上部的加强筋311，也可以如图15所示，只延长位于钢箱梁下部的加强筋311，也可以如图16所示，延长钢箱梁上部和下部的加强筋311。
在这里，为了布置横向连接钢筋313，在加强筋311和钢箱梁310的端部的两侧板上分别形成有多个通孔310a和310b，安装板312和加强筋311的末端垂直地接合。并且，钢箱梁310的端部上部板上形成有多个用于混凝土流动及垂直钢筋314的布筋的通孔310c，并且，为了容易浇筑端部隔墙的混凝土，还形成切割端部上部板的一部分而形成的流入部315。
如上所述，根据本发明，为了加固钢箱梁而设置加强筋，该加强筋作为使端部隔墙和钢箱梁整体化的连接结构而使用，从而使得端部隔墙和钢箱梁容易连接，并且通过在加强筋的端部接合安装板，在没有设置用于抵抗在端部隔墙和钢箱梁的连接部产生的负力矩的钢筋的情况下，也可以有效抵抗负力矩。
如图10的(a)部分所示，在第6步骤中，在桥台背面进行回填。桥台背面的回填部在从桥台背面朝向桥台填土部的方向上，分为降土压区间A、缓冲区间B和普通填土区间C，为了减小桥台对上部结构的水平移动的约束，降土压区间A使用无粘着力、内部摩擦角小、粒子较圆的材料河卵石或25mm以上的圆骨料，进行松散的填充。缓冲区间B利用夯实装置进行无振动夯实作业。在缓冲区间B和降土压区间A之间设置无纺布610，防止缓冲区间的沙土流入降土压区间，从而防止降土压区间A的密度增加或土压增加的现象。
并且，回填方法也可以适用图10的(b)部分所示的方法。该方法将回填部分为两个部分，从桥台胸墙背面朝向桥台填土部的方向上的部分，考虑到静止角(angle of repose)，倾斜地对辅助基层或者有用土路辅助基层区间
Figure BPA00001255019500081
D进行施工，紧接着对填土区间E进行施工，在从桥台端部隔墙背面朝向桥台填土部的方向上的部分，该部分分为降土压区间A和普通填土区间C进行施工，降土压区间使用无粘着力、内部摩擦角小、粒子较圆的河卵石或25mm以上的圆骨料，进行松散地填充，在普通填土区间和降土压区间之间设置无纺布610，防止普通填土区间的沙土流入降土压区间，从而防止降土压区间的土压增加现象。此时，无纺布610是利用异形钢筋或者钉子615等固定。
在第7步骤中，完成回填之后，施工第一垫板710和第二垫板780，然后依次对连接板750、缓冲板760和干道铺装部770进行施工。
即，如图11所示，对第一垫板710进行施工后，考虑到横向梯度，在第一垫板710的左侧和右侧设置聚乙烯板720和带孔管730，在带孔管730周围对选择层740进行施工后，然后在选择层740上面设置聚乙烯板720。此时，为了渗透水的排出，带孔管730设置于缓冲板760和连接板750一侧，设置于连接板750下方的聚乙烯板720使得传递到连接板750的伸缩连接能够顺利地进行。另一方面，设置于第一垫板710的左侧和右侧的带孔管要考虑道路弯面倾斜度
Figure BPA00001255019500082
来决定适用的倾斜梯度
Figure BPA00001255019500083
在这里，连接板750起到的作用是：防止因动荷导致的桥台回填部下沉，将上部结构的伸缩变位传递到伸缩调节装置，第一垫板710用于支撑连接板750和缓冲板760，抑制因连接板750的不均匀沉降而可能产生的端部隔墙的负力矩。
并且，如图13所示，第二垫板780设置于干道铺装部770和缓冲板760的连接部分的下方，并且用于减少因干道铺装部770和缓冲板760之间的高度差而产生的噪音和缓冲板端部的破损现象。
如图12所示，在第8步骤中，在连接板750和缓冲板760之间设置伸缩调节装置810，最后，使用沥青或者胶乳改性混凝土(LMC，Latex ModifiedConcrete)铺装桥面。伸缩调节装置(Cycle Control Joint)的作用是代替普通桥梁的伸缩接头装置，其实施方式与铺装用沥青混凝土夯实相同。
在上述内容中，利用具体实施方式对本发明进行了详细说明。上述实施方式仅作为实施例，本领域技术人员在不超出本发明技术思想的范围内，可能对实施方式进行各种变形及修改。而这些变形及修改均在本发明的权利要求书所限定的保护范围内。
工业实用性
根据本发明，通过减少桥台截面，有利于确保基础稳定性，通过与回填材料之间的相互关系，减小纵向地震力而有利于耐震性，并且，无需设置伸缩接头装置，可以节省伸缩接头破损时维修及更换所需的维护管理费，还通过道路铺装部的连续化减少了噪音及振动，从而提高了车辆的行驶性。

Claims (7)

1.一种利用钢箱梁的半整体式桥台桥梁的施工方法，其特征在于，该施工方法包括：
第1步骤，实施桥台部的填土作业，对桩体进行施工后，浇筑桥台基础的贫混凝土，并实施桩体头部的加固作业；
第2步骤，对扩大基础进行施工，并且在完成桥台胸墙和翼墙施工后，设置桥梁支座；
第3步骤，布置出厂后搬运到现场的钢箱梁，实施钢箱梁和横梁的现场连接后，对连接钢箱梁和端部隔墙的连接钢筋进行布筋；
第4步骤，在端部隔墙和翼墙的接合面设置伸缩接头填充材料，使得所述端部隔墙和翼墙分离；
第5步骤，与桥梁底板钢筋一起对端部隔墙的钢筋进行布筋，并且整体地浇筑桥梁底板和端部隔墙；
第6步骤，在桥台背面实施回填作业；
第7步骤，在回填作业结束后，对第一垫板和第二垫板进行施工，然后在第一垫板的上面对连接板和缓冲板进行施工，所述连接板与桥梁底板连接，所述缓冲板与干道铺装部连接，在第二垫板的上面对缓冲板和干道铺装部进行施工；
第8步骤，在所述连接板和缓冲板之间设置伸缩调节装置，并铺装桥面。
2.根据权利要求1所述的利用钢箱梁的半整体式桥台桥梁的施工方法，其特征在于，在所述第6步骤中，从桥台背面朝向桥台填土部的部分，分为降土压区间、缓冲区间和普通填土区间，所述降土压区间使用无粘着力、内部摩擦角小、粒子较圆的圆骨料，进行松散的填充，所述缓冲区间利用夯实装置进行无振动夯实作业，在所述缓冲区间和降土压区间之间设置无纺布，以防止所述缓冲区间的沙土流入所述降土压区间，从而防止所述降土压区间的土压增加。
3.根据权利要求1所述的利用钢箱梁的半整体式桥台桥梁的施工方法，其特征在于，在所述第6步骤中，将回填部分为两个部分，从桥台胸墙的背面朝向桥台填土部的部分，考虑到静止角，倾斜地对辅助基层区间进行施工，紧接着在所述辅助基层区间上方对填土区间进行施工，
从桥台端部隔墙的背面朝向桥台填土部的部分，该部分分为降土压区间和普通填土区间进行施工，所述降土压区间使用无粘着力、内部摩擦角小、粒子较圆的圆骨料，进行松散倾斜地填充，在所述普通填土区间和降土压区间之间设置无纺布，以防止普通填土区间的沙土流入降土压区间，从而抑制降土压区间的土压增加，其中，无纺布是利用异形钢筋或钉子进行固定。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的利用钢箱梁的半整体式桥台桥梁的施工方法，其特征在于，在所述第7步骤中，对垫板进行施工后，考虑到横向梯度，在垫板的左侧和右侧设置聚乙烯板和带孔管，在带孔管周围对选择层进行施工，然后在所述选择层上面设置聚乙烯板后，对所述连接板和缓冲板进行施工。
5.根据权利要求4所述的利用钢箱梁的半整体式桥台桥梁的施工方法，其特征在于，为了提高与桥台端部的结合度，所述钢箱梁的加强筋设置为从钢箱梁的端部凸出并且延伸，所述加强筋用于加固钢箱梁并且沿所述钢箱梁内部的长度方向设置，凸出的加强筋的末端接合有安装板。
6.根据权利要求5所述的利用钢箱梁的半整体式桥台桥梁的施工方法，其特征在于，所述钢箱梁的端部上部板上形成有多个通孔或者流入部，该多个通孔或者流入部用于混凝土的流动和垂直钢筋的布筋，所述流入部通过切割所述端部上部板的一部分而形成。
7.根据权利要求6所述的利用钢箱梁的半整体式桥台桥梁的施工方法，其特征在于，所述钢箱梁的端部和端部之间设置有隔墙板，该隔墙板用于从横向支撑梁体，同时提高刚性，以防止沙土流入所述桥梁支座，并且容易浇筑端部隔墙混凝土，同时增加该端部隔墙的结合度。
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