CN104213500A - 基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于在台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁及其施工方法，该无伸缩缝桥梁包括桥跨结构和桥台等，在台后顺桥向设置拱形结构，所述拱形构造一端拱脚与主梁端墙或桥台台身连接，另一端拱脚设置在独立基础上，通过拱形结构变形吸收桥跨结构传来的位移。该方法包括以下步骤：1、桥梁下部结构和台后拱形结构远离桥梁端独立基础施工；2、桥梁上部结构施工；3、台后拱形结构施工；4、拱形结构上部防水层施工；5、拱腹填料施工；6、桥面铺装和台后路面铺装施工。该结构不仅受力明确、结构简单，而且易于施工，可有效避免桥梁无缝化时将梁端伸缩缝易损坏问题转移到路面结构中。

Description

基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁构造及其施工方法。

背景技术

在传统的桥梁结构中，为适应桥梁结构变形的要求，必须在两梁端之间、梁端与桥台之间设置伸缩缝，台后设置搭板。然而，桥梁伸缩缝装置和台后搭板经常发生损坏，车辆通过损坏后的伸缩缝装置和搭板会进一步使此情况更加恶化，这也成为目前国内外桥梁在实际营运中经常会遇到的棘手问题。桥头跳车不仅对桥梁和路面造成很大的冲击作用，而且还会降低司机和乘客的行车舒适度。此外，随着交通流量的日益增加，对伸缩缝装置和搭板的维护与更换往往会造成严重的交通中断，进而产生巨大的经济损失。

无伸缩缝桥梁是一种通过采用整体、半整体桥台和连续的桥跨等方式取消了桥梁全部伸缩缝装置的结构，梁体由于温度变形产生的伸缩量依靠整体式（或半整体式）桥台与台后的路桥接缝构造予以吸收。同一般带伸缩缝装置桥梁相比，无缝桥可降低桥梁的建设和维护费用，简化桥梁的施工，改善桥梁的行驶性能，提高桥梁的耐久性和抗震性能。

在现有无缝桥技术中，为了取消伸缩缝，往往将桥头搭板直接连接到桥跨结构的端部 ，搭板将受到桥跨结构由于温度效应、混凝土收缩和徐变引起的位移，如果搭板直接与路面结构刚性相连，桥面板、搭板和路面将会引起很大的压应力，甚至破坏。为了满足桥梁的水平位移，只能在搭板和路面结构之间设置一定宽度的接缝，接缝可以为一个或若干，并用沥青填充接缝以保证路面连续，接缝的设置虽可以防止梁板伸缩时在搭板上产生不规则的裂缝和较高的压应力，但该构造也成为了无缝桥的易损部位。

在现有整体式桥台无缝桥技术中，当温度下降时，梁体收缩会导致台身与台后填土之间产生间隙，又由于台后车辆荷载的推挤作用，使得该间隙被填土填充，使梁端受到主动土压力；待到温度上升时，梁体产生膨胀，台后土压力变为强度较大的土抗力，使整个结构不能完全复位。这种温度周期性的往复作用，将产生两种不良的后果：一是产生桥台最后位置不能复原的温差变形，结构内产生很大的附加内力，可能会导致结构产生损伤和桥台破坏；二是台后会产生空洞或路面凹陷（降温收缩时）和路面起鼓（升温膨胀时）。现有技术中半整体式桥台无缝桥也存在同样的问题。

基于上述问题常规无缝桥只是把有缝桥伸缩缝易损坏问题转移到桥头引道部分，并没有从根本上解决桥梁纵桥向伸缝问题，上述问题无疑成为了无缝桥发展过程中需要解决的关键性技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁及其施工方法，该新型无伸缩缝桥梁结构传力明确，可以有效地吸收桥跨结构传来的纵桥向变形，避免无伸缩缝桥梁病害的产生，并可以采用传统施工工艺进行施工。

本发明的具体实施方案是：一种基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁，包括桥跨结构、桥台，其特征在于：所述桥台后侧设置有一通过变形以吸收桥跨结构传来的位移的拱形结构。

进一步的，当桥台为整体式桥台时，桥跨结构与整体式桥台的台身固结，桥台基础为单排桩基础，拱形结构的近桥跨端拱脚与台身相连接；当桥台为整体式桥台为半整体式桥台时，桥跨结构通过支座支撑在半整体式桥台台身上，并在桥跨结构端部设有端梁以抵抗台后土压力作用，拱形结构的近桥跨端拱脚与端梁相连。

进一步的，拱形结构近桥跨端拱脚与整体式桥台桥梁台身或半整体式桥台桥梁端梁为固结连接或铰接连接。

进一步的，所述拱形结构远桥跨端拱脚支承在可提供可靠竖向力和水平力的基础上，所述基础为扩大基础或桩基础。

进一步的，拱形结构远桥跨端拱脚与基础为固结连接或铰接连接。

进一步的，所述拱形结构截面可为箱形、矩形和工字形。

进一步的，所述拱形结构与桥面同宽。

进一步的，所述拱形结构上部由下至上依次设置有防水层、拱腹填料层和路面层，并在拱腹填料层中设置排水设施。

进一步的，所述拱形结构之上的栏杆扶手需设置沉降缝。 

进一步的，所述拱形结构下部可填充有砂砾填料层，所述砂砾填料层顶部与拱底线形相吻合，所述拱形结构与拱底填料层之间宜设置有一较薄的宜变形的材料层。

本发明还提供一种基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁的施工方法，包括权利要求4所述的一种基于台后设置拱形结构的无伸缩缝化桥梁，施工步骤如下：

步骤1：对无伸缩缝桥梁的桥台和桥跨结构进行施工，在整体式桥台台身或半整体式桥梁端梁预留与拱形结构拱脚相连接的预埋件；

步骤2：在主桥结构施工的同时，进行拱形结构远桥端基础的施工；

步骤3：若拱形结构为现浇钢筋混凝土结构，可采用支架施工方法，对于跨径小于或等于10m的拱形结构，应按结构全宽度从两端拱脚同时对称地向拱顶连续浇筑，在拱顶合龙时，拱脚混凝土尚未初凝；

对于跨径大于10m的拱形结构，若一次不能浇筑的，应在拱脚预留空缝，由拱脚向拱顶按全宽进行沿拱跨方向分段浇筑；

若拱形结构为预制钢筋混凝土结构或钢结构，可以沿拱形结构横桥向和纵桥向进行分块划分，混凝土结构采用湿接缝进行连接，钢结构采用焊接和栓接等形式连接；

步骤4：在拱形结构之上施工防水层；

步骤5：在步骤4形成的防水层上铺设拱腹填料层，同时要进行排水构造物施工，拱腹填料与桥台锥坡填土同时进行分层压实；

步骤6：进行拱结构填料之上路面层施工。

进一步的，所述步骤5中，台后填料应采用强度较高、易压实、透水性好的砂砾土、碎石土、碎石掺砂、中粗砂以及强度较高的工业废渣。

相较于现有技术，本发明的有益效果是：能够改善现有桥梁伸缩缝装置易损坏通病，并解决桥头跳车问题。本发明专利充分发挥了拱结构在桥梁无缝化中的优良特性，去除了桥梁的伸缩缝装置和台后搭板的设置，有效地吸收桥跨结构传来的纵桥向位移，实现了桥面连续、平整、无跳车等优良性能，提高了行车舒适性，减少了桥梁的后期维护。

因此，本发明在桥台后所设计的拱形结构，从结构体系和构造上克服了桥梁无缝化后的缺陷，从而实现了桥梁真正无缝化。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图。

图2是本发明实施例二的结构示意图。

图3是本发明实施例三的结构示意图。

图4是本发明实施例四的结构示意图。

具体实施方式

本发明基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁，如图1所示，包括桥跨结构1、桥台在桥台后设置拱形结构2，通过拱形结构2变形吸收桥跨结构1传来的位移。

所述的桥台若为整体式桥台，桥跨结构与整体式桥台台身3固结，桥台基础宜为单排桩基础4，拱形结构2近桥跨端拱脚5与台身3相连；若为半整体式桥台，桥跨结构1通过支座支撑在半整体式桥台台身6上，并在桥跨结构1端部设有端梁7来抵抗台后土压力作用，拱形结构2近桥跨端拱脚5与端梁7相连。所述的拱形结构2近桥跨端拱脚5与整体式桥台桥梁台身3或半整体式桥台桥梁端梁7相连，可采用固结形式，也可以采用铰接形式。

所述拱形结构2远桥跨端拱脚8支承在可以提供可靠竖向力和水平力的基础9，基础9可为扩大基础，也可为桩基础。拱形结构2远桥跨端拱脚8与基础9相连，可采用固结形式，也可以采用铰接形式。

所述拱形结构2截面可为箱形、矩形和工字形。所述拱形结构2宜与桥面同宽。拱形结构2上部按顺序分别为防水层10、拱腹填料层11和路面层12。所述拱形结构2之上的栏杆扶手需设置沉降缝。所述拱形结构2上部拱腹填料层中设置排水设施。

本发明基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：对无伸缩缝桥梁的桥墩、桥台和桥跨结构1进行施工，在整体式桥台台身3或半整体式桥梁端梁7预留与拱形结构2拱脚5相连接的预埋件；

所述步骤1中，对于无伸缩缝桥梁的主体结构，在将各部分联成整体时，要注意施工工序、时间，以避免这些连接部分在施工期间受力不合理导致早期破坏，如整体桥上部结构与下部结构联结的负弯矩区，其桥面混凝土应最后浇筑；别外，半整体式桥台的端横梁要在台身完成后现浇，其活动接缝必须进行密封处理，并保证半整体桥端横梁下部不受到约束。

步骤2：在主桥结构施工的同时，进行拱形结构2远桥端基础9的施工；

所述步骤2中，应根据地基情况选择扩大基础和桩基础，保证基础能提供有效地竖向和水平向支撑作用。

步骤3：若拱形结构2为现浇钢筋混凝土结构，可采用支架施工方法，对于跨径小于或等于10m的拱形结构2，应按结构全宽度从两端拱脚同时对称地向拱顶连续浇筑，在拱顶合龙时，拱脚混凝土尚未初凝；跨径大于10m的拱形结构2，尽量保证一次性浇筑完成，对于一次不能浇筑的，应在拱脚预留空缝，由拱脚向拱顶按全宽进行沿拱跨方向分段浇筑；若拱形结构2为预制钢筋混凝土结构或钢结构，可以沿拱形结构横桥向和纵桥向进行分块划分，混凝土结构采用湿接缝进行连接，钢结构采用焊接和栓接等形式；

所述步骤3中，拱形结构2为混凝土结构时，可采用预制或现浇施工方法。

步骤4：拆除拱形结构2支架；

步骤5：进行拱形结构2之上防水层10施工；

步骤6：进行拱腹填料层11施工，同时要进行排水构造物施工，拱腹填料宜与锥坡填土同时进行分层压实；

所述步骤6中，台后填料应采用强度较高、易压实、透水性好的砂砾土、碎石土、碎石掺砂、中粗砂以及强度较高的工业废渣等。

步骤7：进行拱结构填料之上路面层12施工。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1~图4示出了本发明的四个优选实施例。

图1为本发明实施例一的结构示意图，如图1所示，本发明为基于台后设置拱形结构的整体式无伸缩桥梁，包括桥跨结构1、桥墩（如果有）、桥台台身3、桥台桩基础4、桥台后的拱形结构2和拱形结构远桥跨端基础9，在拱形结构2上部按顺序分别设置防水层10、拱腹填料层11和路面层12。本发明相当于在普通桥梁台后两端各加了一跨上承式拱桥，作为桥梁与引道工程的连接，桥跨结构1传来的位移通过拱形结构2变形予以吸收，充分利用了拱桥无缝化特性。由于设置了拱形结构2，可以取消台后搭板的设置。与常规有缝桥相比，相当于只增加了拱形结构远桥跨端基础9的造价，但取消了伸缩缝，结构无缝化性能有了质的飞跃，从本根上解决了桥梁无缝化后所带来新的问题。

图2为本发明实施例二的结构示意图，如图2所示，与实施例一主要区别为这是一个半整体式无伸缩桥梁，桥跨结构1通过支座支撑在半整体式桥台台身6上，并在桥跨结构1端头设有端梁7来抵抗台后土压力作用，拱形结构2近桥跨端拱脚5与端梁7相连。由于半整体式桥台端梁高度有限，因此，台后拱形结构2的矢高和跨径与整体式桥台无缝桥应用相比有一定的限制。

图3为本发明实施例三的结构示意图，如图3所示，与实施例一主要区别是拱形结构下部不是空的，而是选择透水性好、易于压实的砂砾类土作为拱形结构2的下部填料13，填料顶部与拱底线形相吻合，对于现浇混凝土拱形结构2需要考虑预拱度。为了发挥拱的受力特性，可在拱形结构2与拱底填料13间设置一层厚度为5cm~10cm的可变形材料层14。该实施例施工时，需要对拱形结构2下面的地表所有非适用材料进行清除，如为软土，应按设计要求进行处理。施工拱形结构时，可以不用搭支架，利用下面的填料作为“土牛拱胎”，进行拱形结构施工。相比实施例一，该结构承载力和安全性高，但受力没有实施例一明确。可以将拱形结构看成有特殊曲面的台后搭板。

图4为本发明实施例四的结构示意图，如图4所示，与实施例二主要区别是拱形结构下面不是空的，而是选择透水性好、易于压实的砂砾类土作为拱形结构2的下部填料13，填料顶部与拱底线形相吻合，对于现浇混凝土拱形结构2需要考虑预拱度。为了发挥拱的受力特性，在拱形结构2与拱底填料13间设置一层厚度为5cm~10cm的可变形材料层14。该实施例施工时，需要对拱形结构2下面的地表所有非适用材料进行清除，如为软土，应按设计要求进行处理。施工拱形结构时，可以不用搭支架，利用下面的填料作为“土牛拱胎”，进行拱形结构施工。相比实施例二，该结构承载力和安全性高，但受力没有实施例二明确。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.一种基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁，包括桥跨结构、桥台，其特征在于：所述桥台后侧设置有一通过变形以吸收桥跨结构传来的位移的拱形结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁，其特征在于：当桥台为整体式桥台时，桥跨结构与整体式桥台的台身固结，桥台基础为单排桩基础，拱形结构的近桥跨端拱脚与台身相连接；当桥台为半整体式桥台时，桥跨结构通过支座支撑在半整体式桥台台身上，并在桥跨结构端部设有端梁以抵抗台后土压力作用，拱形结构的近桥跨端拱脚与端梁相连。

3.根据权利要求2所述的一种基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁，其特征在于：拱形结构近桥跨端拱脚与整体式桥台桥梁台身或半整体式桥台桥梁端梁为固结连接或铰接连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁，其特征在于：所述拱形结构远桥跨端拱脚支承在可提供可靠竖向力和水平力的基础上，所述基础为扩大基础或桩基础，所述拱形结构远桥跨端拱脚与基础为固结连接或铰接连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁，其特征在于：所述拱形结构截面可为箱形、矩形和工字形。

6.根据权利要求1所述的一种基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁，其特征在于：所述拱形结构与桥面同宽，所述拱形结构之上的栏杆扶手需设置沉降缝。

7.根据权利要求1所述的一种基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁，其特征在于：所述拱形结构上部由下至上依次设置有防水层、拱腹填料层和路面层，并在拱腹填料层中设有排水设施。

8.根据权利要求1所述的一种基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁，其特征在于：所述拱形结构下部可填充有砂砾填料层，所述砂砾填料层顶部与拱底线形相吻合，所述拱形结构与拱底填料层之间设置有一较薄易变形的材料层。

9.根据权利要求1所述的一种基于台后设置拱形结构的无伸缩缝化桥梁的施工方法，其特征在于：包括权利要求4所述的一种基于台后设置拱形结构的无伸缩缝化桥梁，施工步骤如下：

步骤1：对无伸缩缝桥梁的桥台和桥跨结构进行施工，在整体式桥台台身或半整体式桥梁端梁预留与拱形结构拱脚相连接的预埋件；

步骤2：在主桥结构施工的同时，进行拱形结构远桥端基础的施工；

步骤3：若拱形结构为现浇钢筋混凝土结构，可采用支架施工方法，对于跨径小于或等于10m的拱形结构，应按结构全宽度从两端拱脚同时对称地向拱顶连续浇筑，在拱顶合龙时，拱脚混凝土尚未初凝；

对于跨径大于10m的拱形结构，若一次不能浇筑的，应在拱脚预留空缝，由拱脚向拱顶按全宽进行沿拱跨方向分段浇筑；

若拱形结构为预制钢筋混凝土结构或钢结构，可以沿拱形结构横桥向和纵桥向进行分块划分，混凝土结构采用湿接缝进行连接，钢结构采用焊接和栓接等形式连接；

步骤4：在拱形结构之上施工防水层；

步骤5：在步骤4形成的防水层上铺设拱腹填料层，同时要进行排水构造物施工，拱腹填料与桥台锥坡填土同时进行分层压实；

步骤6：进行拱结构填料之上路面层施工。

10.根据权利要求9所述的一种基于台后设置拱形结构的无伸缩缝桥梁的施工方法，其特征在于：所述步骤5中，台后填料应采用强度较高、易压实、透水性好的砂砾土、碎石土、碎石掺砂、中粗砂以及强度较高的工业废渣。