CN105821759A - 一种变形协调复合式桥头搭板结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种变形协调复合式桥头搭板结构及施工方法，其特征在于：在顶部装配板下部依次设置上部连接板和下部连接板；在顶部装配板与上部连接板、下部连接板之间设置上部支撑体、下部支撑体、上部空隙填充体；上部连接板与下部连接板的上表面铺设隔水层，重叠处的间隙内设置减震膜袋；在顶部装配板与桥面铺装结构、路面结构的接缝处设置横向变形协调板；在上部连接板、下部连接板的下部填充台背回填料，台背回填料内设置填料浆固层。本发明不但可以提升桥头搭板结构抵抗车辆震动荷载的能力，而且可以有效控制桥头搭板处的不均匀沉降变形。本发明还公开了上述多层减震桥头搭板结构的施工方法。
Description
技术领域
本发明属于桥梁工程领域，适用于新建或重建道路桥头水泥混凝土搭板结构设计及施工工程；具体涉及一种变形协调复合式桥头搭板结构及施工方法。
背景技术
桥头跳车问题是我国含结构物路段的常见病害。工程实践表明，导致该工程问题的原因很多，但最直接的原因常被归结为桥梁段与路堤段的差异沉降量过大，设计结构难以充分协调结构间的差异变形。
已有一种Z形桥头搭板构造，包括设置在台后填土中的Z形搭板主体，Z形搭板主体包含从上到下依次连接的上板、斜板以及下板，上板远离斜板的端部与桥梁主梁沿纵桥向连接，该构造虽可有效解决搭板刚度突变的问题，但搭板变形调节空间有限，尤其是当台背回填料出现较大沉降变形时，搭板难以有效控制差异变形。
已有一种用于治理桥头跳车的桥头结构，包括桥台、梁板、路基、路面结构层、桥头搭板和桥面铺装层；桥头搭板设于路基与底基层之间，其一端搭设于桥台牛腿上；基层与桥台台背之间设有缩缝，桥台台背与梁板之间设有伸缩缝。该结构桥头搭板采用下置式，有助于消除了近台端搭板下方路基脱空、桥台与路堤衔接处的跳车问题，但结构难以降低车辆震动荷载对结构的破坏，不能对超限变形进行有效调整。
一种桥头搭板，由搭板、铰链、钢板、子搭板和桩柱组成，搭板构成阶梯形，在铺路面时，路面的材料能延续地辅设在子搭板上面。该结构使路面与搭板分梯次过渡,虽可在一定程度上减小地基沉降引起路面与桥头的应力差值,然而该结构的路面铺装质量控制难度大，不能对连接段进行后期变形协调控制。
综上所述，尽管工程中针对桥头跳车问题已提出了一些有针对性的搭板结构和施工方法，现有结构在变形协调控制、差异沉降应力协调、接缝病害防控等方面具有积极意义，但尚难满足差异变形超限对搭板结构的要求，不能对搭板的后期变形进行动态调整，未涉及搭板结构的整体抗震问题。
鉴于此，为有效防控桥头部位病害，提高既有建筑材料的利用率和工程施工效率，目前亟需发明一种可有效防控桥头搭板部位病害、降低车辆震动荷载影响、提高工程施工效率的变形协调复合式桥头搭板结构及施工方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既可充分协调桥头路段差异变形、又可快速施工的变形协调复合式桥头搭板结构及施工方法。
为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：
一种变形协调复合式桥头搭板结构，其特征在于：在顶部装配板下部依次设置上部连接板和下部连接板；在顶部装配板与上部连接板、下部连接板之间设置上部支撑体、下部支撑体、上部空隙填充体；沿上部连接板与下部连接板的上表面连续铺设隔水层；在上部连接板与下部连接板的板面重叠处的间隙内设置减震膜袋；在顶部装配板与桥面铺装结构、路面结构的接缝处设置横向变形协调板，横向变形协调板的两端分别设置竖向连接板和竖向连接螺栓穿过孔；上部连接板、下部连接板的下部填充台背回填料，台背回填料内设置填料浆固层。
所述顶部装配板、上部连接板和下部连接板采用钢筋混凝土预制板；在顶部装配板两侧端部设置横向变形协调板铺设槽和竖向连接板插入槽；上部连接板的上表面设置上部支撑体限位槽、锚固筋体布设孔、横向排水槽；下部连接板的上表面设置下部支撑体限位槽、锚固筋体布设孔、横向排水槽，下表面与桥台牛腿相接处设置减震层布设槽，并在减震层布设槽内铺设减震层。
所述减震膜袋采用橡胶板缝合成密闭的长方体，在减震膜袋内填充弹性填料。
所述上部支撑体和下部支撑体的横断面呈“工字”形，沿道路横断面方向布设；上部支撑体和下部支撑体的下表面分别嵌入上部支撑体限位槽和下部支撑体限位槽，上表面设置缓冲层。
所述上部空隙填充体采用间断级配的中砂、粗砂或砾石；台背回填料采用级配良好的中砂、粗砂或砾石。
隔水层采用土工膜或橡胶片，与上部连接板和下部连接板的上表面粘贴连接。
竖向连接板的底部设置抗拔榫头；竖向连接螺栓的底部锚固在与其相接的上部连接板或桥面铺装结构内；在横向变形协调板的下表面铺设减震层。
所述填料浆固层设于下部连接板底面标高以下，浆固材料采用水泥浆或化学浆液或生物浆液。
一种变形协调复合式桥头搭板结构施工方法，其特征在于包括以下施工步骤：
1)、构件预制：根据路幅横向宽度、设计车辆荷载确定顶部装配板、上部连接板和下部连接板的平面尺寸和厚度，在施工现场或预制场进行预制；
2)、台背回填料填充：在台背部位填充台背回填料，台背回填料的填筑高度高于下部连接板的底部标高，并在下部连接板底部标高以下铺设后注浆管；
3)、下部连接板安装：先在下部连接板的减震层布设槽内粘贴铺设减震层，再将下部连接板吊装至桥台牛腿部位，然后通过抗拔钢筋向下锚固；
4)、减震膜袋安装：在下部连接板的减震膜袋部位涂抹粘结胶，将填充了弹性填料的减震膜袋放置于下部连接板上表面的设定部位；
5)、上部连接板安装：先向下部连接板、减震膜袋与路堤填料间的间隙内补充台背回填料，再将上部连接板吊装至减震膜袋上部，并与相接触的路面结构层通过抗拔钢筋连接牢固；
6)、隔水层铺设：沿上部连接板、下部连接板的上表面，减震膜袋的侧表面粘贴铺设隔水层，在横向排水槽部位的隔水层上表面沿路拱方向铺设排水管，使排水管端部伸出路堤边坡坡面；
7)、上部支撑体和下部支撑体安装：隔水层铺设完成后，在上部支撑体限位槽和下部支撑体限位槽的对应部位安装上部支撑体和下部支撑体，并使上部支撑体和下部支撑体分别粘贴缓冲层的顶面高程相同；
8)、上部空隙填充体施工：在上部连接板、下部连接板的上表面，上部支撑体和下部支撑体的间隙内填充上部空隙填充体，上部空隙填充体的上表面填筑成向上凸的形状；
9)、顶部装配板安装：校核上部支撑体粘贴缓冲层后、下部支撑体粘贴缓冲层后、上部空隙填充体的上表面高程在同一平面上以后，将预制好的顶部装配板吊装至上部支撑体、下部支撑体、上部空隙填充体的上部，并进行震动压实；
10)、横向变形协调板安装：校核顶部装配板的顶面标高和纵坡满足要求后，在顶部装配板与桥面铺装结构、路面结构的接缝处设置横向变形协调板，并将横向变形协调板的竖向连接板插入竖向连接板插入槽内，横向变形协调板与桥面铺装结构或路面结构通过竖向连接螺栓连接牢固；
11)、填料浆固层施工：通过后注浆管向台背回填料内注浆，在下部连接板下部形成填料浆固层。
本发明具有以下的特点和有益效果
(1)发明涉及结构施工便捷、快速，可大幅缩短建设工程的施工工期和养护工期。
(2)结构设计了减震膜袋、缓冲层、减震层，不但有助于大幅降低车辆震动荷载对桥头结构的影响，而且可以改善结构的抗变形性能。
(3)当顶部装配板病害严重时，只需将结构中的顶部装配板替换，其他结构体留用，降低了养护施工对人力、物力、工期的要求。
附图说明
图1是本发明一种变形协调复合式桥头搭板结构示意图；
图2是图1一种变形协调复合式桥头搭板结构施工流程图。
图中：1-顶部装配板；2-上部连接板；3-下部连接板；4-上部支撑体；5-下部支撑体；6-上部空隙填充体；7-减震膜袋；8-隔水层；9-横向变形协调板；10-竖向连接板；11-竖向连接螺栓穿过孔；12-台背回填料；13-后注浆管；14-填料浆固层；15-横向变形协调板铺设槽；16-竖向连接板插入槽；17-上部支撑体限位槽；18-锚固筋体布设孔；19-横向排水槽；20-下部支撑体限位槽；21-减震层布设槽；22-减震层；23-排水管；24-弹性填料；25-缓冲层；26-抗拔钢筋；27-竖向连接螺栓；28-路面结构；29-桥面铺装结构；30-路堤填料；31-桥台牛腿；32-抗拔榫头。
具体实施例
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
桥面铺装结构的设计及施工技术要求、路面结构的设计及施工技术要求、路堤填筑施工技术要求、台背回填施工技术要求、顶部装配板的设计及施工技术要求、上部连接板和下部连接板的设计及施工技术要求、台背回填料的填充施工技术要求、后压降施工技术要求等，本实施方式中不再赘述，重点阐述本发明涉及结构的实施方式。
图1是本发明一种变形协调复合式桥头搭板结构示意图，参照图1所示，一种变形协调复合式桥头搭板结构，在顶部装配板(1)下部依次设置上部连接板(2)和下部连接板(3)；在顶部装配板(1)与上部连接板(2)、下部连接板(3)之间设置上部支撑体(4)、下部支撑体(5)、上部空隙填充体(6)；沿上部连接板(2)与下部连接板(3)的上表面连续铺设隔水层(8)；在上部连接板(2)与下部连接板(3)的板面重叠处的间隙内设置减震膜袋(7)；在顶部装配板(1)与桥面铺装结构(29)、路面结构(28)的接缝处设置横向变形协调板(9)，横向变形协调板(9)的两端分别设置竖向连接板(10)和竖向连接螺栓穿过孔(11)；上部连接板(2)、下部连接板(3)的下部填充台背回填料(12)，台背回填料(12)内设置填料浆固层(14)。
顶部装配板(1)宽10m、长15m、厚30cm，采用钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为C40；在顶部装配板(1)的上表面设置竖向连接板插入槽(16)和横向变形协调板铺设槽(15)；竖向连接板插入槽(16)宽100mm、深150mm；横向变形协调板铺设槽(15)宽400mm、深60mm。
上部连接板(2)宽5m、长15m、厚25cm，采用钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为C40；上部连接板(2)的上表面设置上部支撑体限位槽(17)、锚固筋体布设孔(18)、横向排水槽(19)；上部支撑体限位槽(17)深2cm，宽11cm，长15m；锚固筋体布设孔(18)直径2cm；横向排水槽(19)的横断面呈等腰梯形，高3cm，顶宽15cm。
下部连接板(2)宽5m、长15m、厚25cm，采用钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为C40；下部连接板的上表面设置下部支撑体限位槽(20)、锚固筋体布设孔(18)、横向排水槽(19)，下表面与桥台牛腿相接处设置减震层布设槽(21)，并在减震层布设槽(21)内铺设减震层(22)；下部支撑体限位槽(20)深2cm，宽15cm，长15m；减震层布设槽(21)的横断面呈形，宽40cm、高5cm；减震层(22)采用厚1cm的人工橡胶预制成宽40cm的长条形，长15m。
上部支撑体(4)和下部支撑体(5)的横断面均呈“工字”形，长15m；上部支撑体(4)的高度为20cm，采用20b工字钢，其上表面的缓冲层(25)厚4cm；下部支撑体5的高度为30cm，采用30c工字钢，其上表面的缓冲层(25)厚4cm；缓冲层(25)采用人工橡胶制成相应厚度的橡胶板，与上部支撑体(4)、下部支撑体(5)的上表面粘贴连接。
上部空隙填充体(6)用间断级配的粗砂填充；台背回填料(12)采用级配良好的中砂材料。
减震膜袋(7)采用厚2mm的橡胶板缝合成高10cm的密闭的长方体，在减震膜袋(7)内填充弹性填料(24)采用立体弹性填料。
隔水层采用厚(1)mm的土工膜，与上部连接板(2)和下部连接板(3)的上表面粘贴连接，与减震膜袋(7)的外表面粘贴连接。
横向变形协调板(9)与竖向连接板(10)采用同一块钢板整体轧制而成，钢板厚4cm，强度等级为Q235；横向变形协调板(9)宽80cm、长15m；竖向连接板(10)高15cm、长15m；在横向变形协调板(9)上预设与外侧的路面结构(28)或桥面铺装结构(29)连接的竖向连接螺栓穿过孔(11)；竖向连接板(10)与顶部装配板(1)注浆连接；竖向连接螺栓穿过孔(11)直径2cm；竖向连接螺栓(27)采用直径20mm的化学螺栓，沿板长方向每间隔50cm布设一个；在横向变形协调板(9)的下表面铺设减震层(22)；在竖向连接板(10)的底部沿板面每隔50cm设置一个抗拔榫头(32)，抗拔榫头(32)采用直径20mm，长5cm的螺纹钢筋，与竖向连接板(10)呈45度角焊接连接。
后注浆管(13)、排水管(23)均采用侧壁开孔、直径100mm的不锈钢管。
填料浆固层(14)设于下部连接板(3)底面标高以下，浆固材料采用水泥浆，填料浆固层厚度为30cm。
抗拔钢筋(26)采用直径18mm的螺纹钢筋。
桥面铺装结构(29)采用钢筋混凝土结构；路面结构(28)采用沥青混凝土路面结构；路堤填料(30)采用砂性土材料；桥台牛腿(31)采用钢筋混凝土浇筑，顶宽40cm。
图2是图1一种变形协调复合式桥头搭板结构施工流程图，参照图2所示，一种变形协调复合式桥头搭板结构包括以下施工步骤：
1)、构件预制：根据路幅横向宽度、设计车辆荷载确定顶部装配板(1)、上部连接板(2)和下部连接板(3)的平面尺寸和厚度，在施工现场进行预制；
2)、台背回填料(12)填充：在台背部位填充台背回填料(12)，台背回填料(12)的填筑高度高于下部连接板(3)的底部标高，并在下部连接板底部标高以下铺设后注浆管(13)；
3)、下部连接板(3)安装：先在下部连接板(3)的减震层布设槽(21)内粘贴铺设减震层(22)，再将下部连接板(3)吊装至桥台牛腿(31)部位，然后通过抗拔钢筋(26)向下锚固；
4)、减震膜袋(7)安装：在下部连接板(3)的减震膜袋(7)部位涂抹粘结胶，将填充了弹性填料(24)的减震膜袋(7)放置于下部连接板(3)上表面的设定部位；
5)、上部连接板(2)安装：先向下部连接板(3)、减震膜袋(7)与路堤填料间的间隙内补充台背回填料(12)，再将上部连接板(2)吊装至减震膜袋(7)上部，并与相接触的路面结构层(28)通过抗拔钢筋(26)连接牢固；
6)、隔水层(8)铺设：沿上部连接板(2)、下部连接板(3)的上表面，减震膜袋(7)的外表面粘贴铺设隔水层(8)，在横向排水槽(19)部位的隔水层(8)上表面沿路拱方向铺设排水管(23)，使排水管(23)端部伸出路堤边坡坡面；
7)、上部支撑体(4)和下部支撑体(5)安装：隔水层(8)铺设完成后，在上部支撑体限位槽(17)和下部支撑体限位槽(20)的对应部位安装上部支撑体(4)和下部支撑体(5)，并使上部支撑体(4)和下部支撑体(5)分别粘贴缓冲层(25)后的顶面高程相同；
8)、上部空隙填充体(6)施工：在上部连接板(2)、下部连接板(3)的上表面，上部支撑体(4)和下部支撑体(5)的间隙内填充上部空隙填充体(6)，上部空隙填充体(6)的上表面填筑成向上凸的形状；
9)、顶部装配板(1)安装：校核上部支撑体(4)粘贴缓冲层(25)后、下部支撑体(5)粘贴缓冲层(25)后、上部空隙填充体(6)的上表面高程在同一平面上以后，将预制好的顶部装配板(1)吊装至上部支撑体(4)、下部支撑体(5)、上部空隙填充体(6)的上部，并进行震动压实；
10)、横向变形协调板(9)安装：校核顶部装配板(1)的顶面标高和纵坡满足要求后，在顶部装配板(1)与桥面铺装结构(29)、路面结构(28)的接缝处设置横向变形协调板(9)，并将横向变形协调板(9)的竖向连接板(10)插入竖向连接板插入槽(16)内，横向变形协调板(9)与桥面铺装结构(29)或路面结构(28)通过竖向连接螺栓(27)连接牢固；
11)、填料浆固层(14)施工：通过后注浆管(13)向台背回填料(12)内注浆，在下部连接板(3)下部形成填料浆固层(4)。
Claims (9)
1.一种变形协调复合式桥头搭板结构，其特征在于：在顶部装配板(1)下部依次设置上部连接板(2)和下部连接板(3)；在顶部装配板(1)与上部连接板(2)、下部连接板(3)之间设置上部支撑体(4)、下部支撑体(5)、上部空隙填充体(6)；沿上部连接板(2)与下部连接板(3)的上表面连续铺设隔水层(8)；在上部连接板(2)与下部连接板(3)的板面重叠处的间隙内设置减震膜袋(7)；在顶部装配板(1)与桥面铺装结构(29)、路面结构(28)的接缝处设置横向变形协调板(9)，横向变形协调板(9)的两端分别设置竖向连接板(10)和竖向连接螺栓穿过孔(11)；上部连接板(2)、下部连接板(3)的下部填充台背回填料(12)，台背回填料(12)内设置填料浆固层(14)。
2.根据权利要求1所述的一种变形协调复合式桥头搭板结构，其特征在于：所述顶部装配板(1)、上部连接板(2)和下部连接板(3)均采用钢筋混凝土预制板；在顶部装配板(1)两侧端部设置横向变形协调板铺设槽(15)和竖向连接板插入槽(16)；上部连接板(2)的上表面设置上部支撑体限位槽(17)、锚固筋体布设孔(18)、横向排水槽(19)；下部连接板(3)的上表面设置下部支撑体限位槽(20)、锚固筋体布设孔(18)、横向排水槽(19)，下表面与桥台牛腿(31)相接处设置减震层布设槽(21)，并在减震层布设槽(21)内铺设减震层(22)。
3.根据权利要求1所述的一种变形协调复合式桥头搭板结构，其特征在于：所述减震膜袋(7)采用橡胶板缝合成密闭的长方体，在减震膜袋(7)内填充弹性填料(24)。
4.根据权利要求1所述的一种变形协调复合式桥头搭板结构，其特征在于：所述上部支撑体(4)和下部支撑体(5)的横断面呈“工字”形，沿道路横断面方向布设；上部支撑体(4)和下部支撑体(5)的下表面分别嵌入上部支撑体限位槽(17)和下部支撑体限位槽(20)，上表面设置缓冲层(25)。
5.根据权利要求1所述的一种变形协调复合式桥头搭板结构，其特征在于：所述上部空隙填充体(6)采用间断级配的中砂、粗砂或砾石；台背回填料(12)采用级配良好的中砂、粗砂或砾石。
6.根据权利要求1所述的一种变形协调复合式桥头搭板结构，其特征在于：隔水层(8)采用土工膜或橡胶片，与上部连接板(2)和下部连接板(3)的上表面粘贴连接。
7.根据权利要求1所述的一种变形协调复合式桥头搭板结构，其特征在于：竖向连接板(10)的底部设置抗拔榫头(32)；竖向连接螺栓(27)的底部锚固在与其相接的上部连接板(2)或桥面铺装结构(29)内；在横向变形协调板(9)的下表面铺设减震层(22)。
8.根据权利要求1所述的一种变形协调复合式桥头搭板结构，其特征在于：所述填料浆固层(14)设于下部连接板(3)底面标高以下，浆固材料采用水泥浆或化学浆液或生物浆液。
9.一种变形协调复合式桥头搭板结构施工方法，其特征在于包括以下施工步骤：
1)、构件预制：根据路幅横向宽度、设计车辆荷载确定顶部装配板(1)、上部连接板(2)和下部连接板(3)的平面尺寸和厚度，在施工现场或预制场进行预制；
2)、台背回填料(12)填充：在台背部位填充台背回填料(12)，台背回填料(12)的填筑高度高于下部连接板(3)的底部标高，并在下部连接板底部标高以下铺设后注浆管(13)；
3)、下部连接板(3)安装：先在下部连接板(3)的减震层布设槽(21)内粘贴铺设减震层(22)，再将下部连接板(3)吊装至桥台牛腿(31)部位，然后通过抗拔钢筋(26)向下锚固；
4)、减震膜袋(7)安装：在下部连接板(3)的减震膜袋(7)部位涂抹粘结胶，将填充了弹性填料(24)的减震膜袋(7)放置于下部连接板(3)上表面的设定部位；
5)、上部连接板(2)安装：先向下部连接板(3)、减震膜袋(7)与路堤填料间的间隙内补充台背回填料(12)，再将上部连接板(2)吊装至减震膜袋(7)上部，并与相接触的路面结构层(28)通过抗拔钢筋(26)连接牢固；
6)、隔水层(8)铺设：沿上部连接板(2)、下部连接板(3)的上表面，减震膜袋(7)的外表面粘贴铺设隔水层(8)，在横向排水槽(19)部位的隔水层(8)上表面沿路拱方向铺设排水管(23)，使排水管(23)端部伸出路堤边坡坡面；
7)、上部支撑体(4)和下部支撑体(5)安装：隔水层(8)铺设完成后，在上部支撑体限位槽(17)和下部支撑体限位槽(20)的对应部位安装上部支撑体(4)和下部支撑体(5)，并使上部支撑体(4)和下部支撑体(5)分别粘贴缓冲层(25)后的顶面高程相同；
8)、上部空隙填充体(6)施工：在上部连接板(2)、下部连接板(3)的上表面，上部支撑体(4)和下部支撑体(5)的间隙内填充上部空隙填充体(6)，上部空隙填充体(6)的上表面填筑成向上凸的形状；
9)、顶部装配板(1)安装：校核上部支撑体(4)粘贴缓冲层(25)后、下部支撑体(5)粘贴缓冲层(25)后、上部空隙填充体(6)的上表面高程在同一平面上以后，将预制好的顶部装配板(1)吊装至上部支撑体(4)、下部支撑体(5)、上部空隙填充体(6)的上部，并进行震动压实；
10)、横向变形协调板(9)安装：校核顶部装配板(1)的顶面标高和纵坡满足要求后，在顶部装配板(1)与桥面铺装结构(29)、路面结构(28)的接缝处设置横向变形协调板(9)，并将横向变形协调板(9)的竖向连接板(10)插入竖向连接板插入槽(16)内，横向变形协调板(9)与桥面铺装结构(29)或路面结构(28)通过竖向连接螺栓(27)连接牢固；
11)、填料浆固层(14)施工：通过后注浆管(13)向台背回填料(12)内注浆，在下部连接板(3)下部形成填料浆固层(4)。
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