CN104563149A - 一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构及施工方法，包括桥梁端梁、桩帽、锚杆和插入地表作为支承桩的钢板桩桩体。所述钢板桩桩体弱轴受弯，并与锚杆连接。钢板桩部分腹板连接桩帽和端梁，并在两者接缝处填充泡沫橡胶形成半刚性连接构造。钢板桩可以直接插入土中，方便施工，减少对土体扰动，更可以利用其侧向刚度低的特点很好地吸收该桥型水平温度变形。锚杆的存在也避免了钢板桩发生过大的水平位移，防止鼓肚。更重要的是，桩体与端梁之间的半刚性连接构造增加了桥梁的纵向变形能力，避免了桩基础发生过大的侧移，保证了该桩的竖向承载能力，减小了整体式桥台内力，减轻了桥梁温度变形对桩体损伤，延长了桥梁使用寿命。

Description

一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构及施工方法

技术领域

本发明涉及一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构及施工方法，属于桥梁领域。

背景技术

整体桥是无缝桥中应用最多的一种。由于取消了伸缩装置与支座，桥台与主梁做成整体结构，整体桥上部结构的胀缩，必然受到桥台的约束。而桥台台身一般为刚性结构，以钢筋混凝土结构为主，要承受主梁传递的竖直荷载与自重，还要承担台后土压力的作用。因此，与普通桥梁相比，该桥梁的桥台受力情况和台后土体变形情况都会变得十分不利。

由于该桥台台身变形能力较小，其适应桥梁上部结构温度变形的能力主要由基础提供。我国因为经济方面的原因，一般使用混凝土桩基础，而普通混凝土桩侧向刚度大，在反复温度变形条件下容易发生破坏，从而影响该桥型的使用寿命。再加上有些整体桥跨越河道，需要建造挡土墙和止水墙，施工比较麻烦，造价也不经济。

钢板桩侧向刚度小，同时可利用其表面摩擦甚至端部来承受竖向荷载，还可以作为挡土墙和止水墙，应用于整体式桥台桥梁有其独特优势。但其侧向位移不能过大，以免对桩体造成损伤，并影响桩体竖向承载力。

发明内容

为了解决现有的技术不足，本发明提供一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构及施工方法,该结构中的钢板桩可直接插入土中，方便了施工，不需要围堰，可以做为挡土墙或止水墙，适合于河道两岸，并且其结构中的锚杆避免了钢板桩的鼓肚，更重要的是其半刚接连接构造保证了该桥型纵向变形能力，避免了钢板桩基础发生过大的侧移，保证了钢板桩的竖向承载能力，减轻了整体式桥台受力，减弱了桥梁温度变形对桩体损伤，延长了桥梁使用寿命。

本发明的技术方案在于：

一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构，包括桥梁端梁、桩帽、锚杆和插入地表中作为支承桩的钢板桩桩体，其特征在于：所述桩帽与桥梁端梁之间设有一条填充有泡沫橡胶的接缝，位于靠近台背一侧的钢板桩桩体腹板部分贯穿该接缝且其顶部插入桥梁端梁，该腹板部分高出桩体其他部位。

其中，所述锚杆一端与钢板桩连接，另一端埋入台后填土。

位于接缝处的钢板桩桩体外周浇筑有长方体混凝土，所述长方体混凝土的长度和宽度都超出接缝处钢板桩桩体长度和宽度的10mm，高为接缝宽度。

所述接缝处内除了钢板桩桩体和长方体混凝土之外所有的空隙中填充泡沫橡胶。

所述的高出桩体其他部位的腹板超出桩帽，超出部分长度在300~500mm范围内，并与桥梁端梁连接。

所述的钢板桩插入端梁部分周围包裹油毛毡，所述的钢板桩插入端梁部分顶部包有橡胶套。

所述的端梁和桩帽接缝处在靠近台背一侧填有一层可压缩的泡沫类材料。

所述钢板桩桩体与混凝土桩帽接触面设置剪力钉。

所述的钢板桩为U型钢板桩；所述接缝宽为15~30mm。

本发明的另一技术特征在于：

一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在台后填土沉降完全后，沿弱轴受弯的方向打入钢板桩，并设置锚杆；

（2）浇筑桥台下半部分的桩帽，在钢板桩超出桩帽部分，即方向与桥梁纵向垂直并且靠近台背一侧的腹板部分，浇筑混凝土，形状为长方体，所述长方体混凝土的长度和宽度都超出接缝处钢板桩桩体长度和宽度的10mm，高为接缝宽度，并在钢板桩插入端梁桩体部分包裹油毛毡和橡胶套；

（3）在桩帽上设置砂垫层，并在其上放置聚苯乙烯板作为端梁的底模，然后浇筑端梁；

（4）在端梁浇筑完成满足强度要求后，用水冲去砂垫层，取出聚乙烯板，在端梁和桩帽接缝处填充压缩性良好的泡沫橡胶；

（5）在接缝靠近台背一侧填设一层可压缩的泡沫材料。

本发明的优点在于：本发明钢板桩作为无缝桥梁支承桩可以直接插入土中，方便了施工，减少了对土体扰动，不需要围堰，还可以做为挡土墙或止水墙，适合于河道两岸，更可以利用其侧向刚度低的特点很好地吸收该桥型水平温度变形。锚杆的存在也避免了钢板桩发生过大的水平位移，防止鼓肚。更重要的是，桩体与端梁之间的半刚性连接构造增加了桥梁的纵向变形能力，避免了桩基础发生过大的侧移，保证了该桩的竖向承载能力，减小了整体式桥台内力，减轻了桥梁温度变形对桩体损伤，延长了桥梁使用寿命。

附图说明

图1为钢板桩的截面示意图，

图2为钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构示意图，

图3为钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁端梁和桩帽连接构造示意图，

图4为钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁端梁和桩帽连接处A-A截面示意图，

图5为钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁桩帽处B-B截面示意图。

图中：1-钢板桩、2-桩帽、3-端梁、4-泡沫橡胶、5-混凝土、6-油毛毡、7-橡胶套、8-可压缩的泡沫类材料、9-锚杆、10-剪力钉、11-腹板。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图2所示，一种钢板桩支承的新型整体式桥台桥梁结构，包括桥梁端梁3、桩帽2、锚杆9和支承钢板桩1桩体。所述钢板桩1的桩体弱轴受弯，与端梁3采用特殊连接构造，并且与锚杆9连接。所述的特殊连接构造指由钢板桩1部分腹板11连接桩帽2和端梁3，并在两者接缝处填充泡沫橡胶4的半刚性连接构造。钢板桩1作为无缝桥梁支承桩可以直接插入土中，方便了施工，减少了对土体扰动，不需要围堰，还可以做为挡土墙或止水墙，适合于河道两岸，更可以利用其侧向刚度低的特点很好地吸收该桥型水平温度变形。锚杆9的存在也避免了钢板桩发生过大的水平位移，防止鼓肚。更重要的是，桩体与端梁3之间的半刚性连接构造增加了该桥梁的纵向变形能力，避免了桩基础发生过大的侧移，保证了该桩的竖向承载能力，减小了整体式桥台内力，减轻了桥梁温度变形对桩体损伤，延长了桥梁使用寿命。

如图1所示，为钢板桩1的截面示意图。

如图3~4所示，为钢板桩1支承的半刚接整体无缝桥梁端梁3和桩帽2连接处细部构造示意图。

如图5所示，为钢板桩1支承的半刚接整体无缝桥梁结构桩帽2处截面示意图

在本实施例中，所述的钢板桩1可为U型钢板桩1，并可根据台后填土类型、桩体受力特点和温差大小选择钢板桩1合适的截面尺寸、埋设数量和具体位置，同时考虑一定腐蚀裕量，以保证其挡土功能、竖向支承能力、水平变形能力和耐腐蚀能力。

所述的钢板桩1中部分腹板11高出桩体其他部位，并且有该类腹板11的钢板桩1位于靠近台背一侧。

在本实施例中，所述的高出桩体其他部位的腹板11超出桩帽2，超出部分长度在300~500mm范围内，并与端梁3连接。

在本实施例中，所述的钢板桩1桩帽2与端梁3之间有一条接缝，接缝宽为15~30mm，其中浇筑有混凝土5。该混凝土5包裹住接缝处钢板桩1桩体，形状为长方体（长度和宽度都超出该超出部分长度和宽度10mm，高为接缝宽度），避免了钢板桩1的腐蚀并使端梁3以转动为主（避免端梁3的平动引起钢板桩1过大的侧向位移）。

在本实施例中，所述的泡沫橡胶4填充了桩帽2和端梁3接缝处所有空隙，以使两者分离并保证了该接缝处的转动能力。

在本实施例中，所述的钢板桩1插入端梁3部分周围包裹油毛毡6，为端梁3和钢板桩1之间提供一定的转动自由度。

在本实施例中，所述的钢板桩1插入端梁3部分顶部包有橡胶套7，避免钢板桩1顶部与混凝土直接接触，在端梁3发生位移时起到缓冲作用。

在本实施例中，所述的端梁3和桩帽2接缝处在靠近台背一侧填有一层可压缩的泡沫类材料8，起了一定的防水作用并能吸收桥梁一定的变形。

在本实施例中，所述锚杆9一端与钢板桩1连接，一端埋入台后填土，锚杆的数量、入土角度及入土深度等由桥梁跨径、填土类别和温差大小要求等决定，以防止钢板桩1发生过大的水平位移。

在本实施例中，所述钢板桩1桩体与混凝土桩帽2接触面设置剪力钉10，以增大钢板桩1与桩帽2的接触，利于荷载的传递。

本发明还涉及一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构下的施工方法，包括以下步骤：（1）在台后填土沉降完全后，沿弱轴受弯的方向打入一定截面尺寸、类型和数量的钢板桩1，并设置一定数量、方向和长度的锚杆9；（2）浇筑桩帽2（桥台下半部分），在钢板桩1超出桩帽2部分（超出部分方向与桥梁纵向垂直并且靠近台背一侧）浇筑混凝土5，形状为长方体（长度和宽度都超出该部分长度和宽度10mm，高为桩帽2和端梁3接缝处宽度），并在钢板桩1插入端梁3桩体部分包裹油毛毡6和橡胶套7；（3）在桩帽上设置砂垫层，并在其上放置聚苯乙烯板作为端梁3的底模，然后浇筑端梁3；（4）在端梁3浇筑完成形成一定强度后，用水冲去砂垫层，取出聚乙烯板，在端梁3和桩帽2接缝处填充压缩性良好的泡沫橡胶4；（5）在接缝靠近台背一侧填设一层可压缩的泡沫材料8。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1. 一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构，包括桥梁端梁、桩帽、锚杆和插入地表中作为支承桩的钢板桩桩体，其特征在于：所述桩帽与桥梁端梁之间设有一条填充有泡沫橡胶的接缝，位于靠近台背一侧的钢板桩桩体中腹板部分贯穿该接缝且其顶部插入桥梁端梁，该腹板部分高出桩体其他部位。

2.根据权利要求1所述的一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构，其特征在于：所述锚杆一端与钢板桩连接，另一端埋入台后填土。

3.根据权利要求1所述的一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构，其特征在于：位于接缝处的钢板桩桩体外周浇筑有长方体混凝土，所述长方体混凝土的长度和宽度都超出接缝处钢板桩桩体长度和宽度的10mm，高为接缝宽度。

4.根据权利要求1所述的一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构，其特征在于：所述接缝处内除了钢板桩桩体和长方体混凝土之外所有的空隙中填充泡沫橡胶。

5.根据权利要求1所述的一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构，其特征在于：所述的高出桩体其他部位的腹板超出桩帽，超出部分长度在300~500mm范围内，并与桥梁端梁连接。

6.根据权利要求1所述的一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构，其特征在于：所述的钢板桩插入端梁部分周围包裹油毛毡，所述的钢板桩插入端梁部分顶部包有橡胶套。

7.根据权利要求1所述的一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构，其特征在于：所述的端梁和桩帽接缝处在靠近台背一侧填有一层可压缩的泡沫类材料。

8.根据权利要求1所述的一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构，其特征在于：所述钢板桩桩体与混凝土桩帽接触面设置剪力钉。

9.根据权利要求1所述的一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构，其特征在于：所述的钢板桩为U型钢板桩；所述接缝宽为15~30mm。

10.一种钢板桩支承的半刚接整体无缝桥梁结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在台后填土沉降完全后，沿弱轴受弯的方向打入钢板桩，并设置锚杆；

（2）浇筑桥台下半部分的桩帽，在钢板桩超出桩帽部分，即方向与桥梁纵向垂直并且靠近台背一侧的腹板部分，浇筑混凝土，形状为长方体，所述长方体混凝土的长度和宽度都超出接缝处钢板桩桩体长度和宽度的10mm，高为接缝宽度，并在钢板桩插入端梁桩体部分包裹油毛毡和橡胶套；

（3）在桩帽上设置砂垫层，并在其上放置聚苯乙烯板作为端梁的底模，然后浇筑端梁；

（4）在端梁浇筑完成满足强度要求后，用水冲去砂垫层，取出聚乙烯板，在端梁和桩帽接缝处填充压缩性良好的泡沫橡胶；

（5）在接缝靠近台背一侧填设一层可压缩的泡沫材料。