CN108086349A - 一种钢波纹管叠合截面结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢波纹管叠合截面结构,包括钢波纹管,混凝土保护层,加强截面和承压截面;所述钢波纹管的外部为镀锌保护层,钢波纹管设置在由混凝土浇筑成的预制块内;预制块的两端设有加强截面,其中一端的加强截面上设置凹槽,另一端的加强截面上设置凸起;预制块的中部设有承压截面,承压截面上设置纵筋和箍筋。本发明可减小桥路过渡段填土附加应力,从而减小桥路过渡段填土自身沉降,减小地基沉降,可应用于其他浅层钢波纹管顶管施工类项目。本发明适用于旧桥维修加固工程和部分新桥建设工程,本发明具有免开挖,不中断交通,工期较短,成本较低,机械化程度高,处置效果良好,便于日常维养监控等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢波纹管叠合截面结构,属于新桥建设及旧桥加固的建设领域。
背景技术
桥路过渡段差异沉降是世界性的桥梁通病,在新建工程中不能杜绝此项问题,在维修工程中亦不能根治此项问题。由于桥路过渡段填土较高,且不利于大型机械施工压实,引起填土沉降较大;其次,由于雨水河水的冲刷,造成填土流失等,导致搭板脱空折断或枕梁下沉,路面平整度减小和路面坡度变大,进而引起跳车现象。由于桥梁在建设时,桥头处不利于大型机械施工压实,为避免刚度差会在桥路过渡段设置搭板。但由于填土高度较高,随着桥梁的运营,填土自身发生沉降,会引起搭板脱空现象。搭板脱空区原有的弹性支撑丧失,搭板支撑面减小,枕梁分担压力增大,引起枕梁下沉;其次,在搭板脱空区随着脱空区的增大,在荷载作用下会折断搭板。因此,在桥路过渡段就会造成较大高低差,造成跳车现象,从而引发一系列连锁问题。
现有常用处治方法有使用聚苯乙烯(EPS),泡沫混凝土等材料采用换填法填筑路堤、桥面表层覆盖找平法、钻孔注浆法等。其中桥面表层覆盖找平法、钻孔注浆法治标不治本,维修频繁,社会影响较差。聚苯乙烯(EPS),泡沫混凝土换填法需要开挖施工,工期较长,造价较高,影响交通,社会影响较差。
发明内容
本发明正是为了克服上述缺陷,提出了一种钢波纹管叠合截面结构。本发明采用顶管施工的方法,与换填法处治有异曲同工的效果,但又克服了换填法的诸多不利因素。本发明采用预制顶管施工,满足承载力要求,工期短,造价低,预制件质量好,低碳环保,免开挖,不中断交通,方便后期维修养护监控,安全风险低,处治效果良好。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种钢波纹管叠合截面结构,包括钢波纹管(1),混凝土保护层(3),加强截面(10)和承压截面(11); 所述的钢波纹管(1)的外部为镀锌保护层(2),钢波纹管(1)设置在由混凝土保护层(3)浇筑成的预制块内;预制块的两端设有加强截面(10),其中一端的加强截面(10)上设置凹槽(12),另一端的加强截面(10)上设置凸起(13);预制块的中部设有承压截面(11),承压截面(11)上设置纵筋(8)和箍筋(9)。
进一步地,所述的预制块包括标准块和刃脚块,刃脚块设置在最前端,标准块设置在刃脚块的后方。
进一步地,所述的刃脚块的一端设置刃角(15),刃角(15)外部根据实际需求外包钢板。
进一步地,所述的标准块两端的加强截面(10)内设置配筋(14);所述刃脚块的加强截面(10)和承压截面(11)内均设置配筋(14)。
进一步地,所述的钢波纹管(1)为整体一片式或分片连接为整体,分片连接是通过高强度螺栓(4)和高强度螺母(5)配合连接固定,高强度螺栓(4)的一侧设有凹垫片(7),高强度螺母(5)的一侧设有凸垫片(6)。
进一步地,在所述的钢波纹管(1)的管壁上安装应力、应变、变形传感器,把控施工风险。
进一步地,在所述的钢波纹管(1)的内腔中设置横向、竖向内撑。
进一步地,所述的预制块的侧壁根据施工需求钻取排水孔。
进一步地,根据取土装置需要,在所述的加强截面(10)和承压截面(11)上预留安装位。
进一步地,在所述的凹槽(12)和凸起(13)处涂刷环氧树脂胶。
根据本发明的钢波纹管叠合截面结构,其具有以下有益的技术效果:
1、对基地要求低,充分发挥了钢波纹管材抗拉强度高、抗变形能力强的特点,能够满足软土、膨胀土、湿陷性黄土、多年冻土等不良地质条件下不均匀沉降对结构变形的特殊要求。
2、工厂化生产结构块,有利于控制质量,低碳环保,对城市污染较小,且工期较短,成本较低。
3、采用顶管施工,施工便捷,机械化程度高,在不取土情况下完成顶管施工。
4、可实现在不中断交通的情况下完成加固,社会效益良好。
5、最前端使用带刃角预制块,满足剪切土体要求。
6、具有免开挖,不中断交通,工期较短,成本较低,机械化程度高,处置效果良好,便于日常维养监控等优点。
7、通过在预制块两端设置加强截面可增强预制块间的锚固连接,增强结构薄弱环节受力性能,构成竹节构造。
8、通过设置承压截面增大受压截面面积,可实现不中断交通的顶管施工,且与管内外土体弹性支撑共同作用,保证施工可行性、安全性。
9、施工完成后,可充分利用管涵内部较大的空间实现后期监控、检测、维护等作用。
附图说明
图1为本发明节段钢波纹管横截面图。
图2为本发明预制钢波纹管横截面图。
图3为图2中A处钢波纹板连接方式的放大图。
图4为图2中B处承压截面横截面的放大图。
图5为本发明标准预制块立体示意图。
图6为本发明标准预制块纵剖面图。
图7为本发明刃角预制块纵剖面图。
图8为本发明结构施工立面图。
图9为本发明施工平面布置图。
图中:1、钢波纹管;2、镀锌保护层;3、混凝土保护层;4、高强度螺栓;5、高强度螺母;6、凸垫片;7、凹垫片;8、纵筋;9、箍筋;10、加强截面;11、承压截面;12、凹槽;13、凸起;14、配筋;15、刃角;16、桥体下部结构;17、桥体上部结构;18、桥路过渡段桥头搭板;19、桥面铺装构造;20、预制标准块;21、桥路过渡段回填土;22、混凝土沉井井壁;23、桥体;24、顶管装置;25、原有固结土层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
实施例
如图1-图9所示,一种钢波纹管叠合截面结构,包括钢波纹管1预处理,沉井顶管施工,开挖取土装置,日常监控装置,结构排水装置。钢波纹管1预处理包括浇筑混凝土顶管加强截面10,承压截面11和钢波纹管1的混凝土保护层3;沉井顶管施工包括在桥头侧预挖沉井及在混凝土沉井井壁22内安装顶管装置24;开挖取土装置包括顶管施工完成后,利用前期顶管承压截面铺设导轨,安装开挖取土装置;日常监控装置包括在空心钢波纹管1中放置传感器,便于日常监控及时维养;结构排水装置包括在管壁钻取排水孔,新建工程中可延伸排水管至伸缩缝。
根据实际需求及结构计算,选取钢波纹管1材料,预制拼装成所需截面,本发明以圆形为例(包含但不局限于圆形)。钢波纹管1片可采用整体一片式也可采用分片连接为整体,使用高强螺栓4连接。根据实际需求及结构计算,确定钢波纹管1的排布排数及每排的管涵个数。桥路过渡段纵向截面钢波纹管1空心截面面积宜占填土区纵截面总面积的40%~70%,可根据结构计算进行调整。本发明以布置一排管涵,每排一个管涵为例说明。
根据实际需求及结构计算,确定预制块单位长度,在满足受压承载力的前提下,确定承压截面11的个数、形状、尺寸,本发明以四个承压面、方形截面为例。
根据实际需求及结构计算,确定钢波纹管涵的直径大小,宜取直径为1.5m或2.0m的管涵,也可根据实际情况调整管涵直径。管涵顶部距搭板18底部间距宜为0.5~1.5m,管涵与桥梁下部结构16净间距宜不小于为0.5倍管涵直径。管涵与原固结土层25间距宜不小于为0.5m。当需要布置多排管涵时,管涵排布净间距不宜小于0.5倍管涵直径。上下排管涵宜交错排布。可根据实际需求及结构计算进行适当调整。
根据实际需求及结构计算,在方形截面承压面配置纵筋8、箍筋9。
根据实际需求及结构计算,预制混凝土块包括标准块20和刃脚块,刃脚块设置在最前端,标准块设置在刃脚块的后方;预制混凝土块上分别设置有凸起13和凹槽12,在凸起13和凹槽12处涂刷环氧树脂胶。
根据实际需求及结构计算,旧桥维修工程中,侧壁可钻取排水孔;新建工程中,可预埋排水导管,延伸至伸缩缝处。
根据实际需求及结构计算,在钢波纹管1内外壁预设应力,应变,变形等传感器;在钢波纹管1内腔中可设置横向,竖向内撑。
参见图1-图4,根据现场实际需求及结构计算,选取适当钢波纹管,混凝土,确定适当的掌子面截面形状及尺寸。参见图5、图6制作成预制标准块,参见图7制作成预制刃角块,刃角15可根据实际需求外包钢板。参见图8,根据图8所示施工平面布置图,采用分段顶管施工,预制刃角块在最前方,预制标准块在刃角块后方,方形承压面凸起13、凹槽12连接处涂抹环氧树脂胶。顶管施工完成示意图参见图9。再以方形承压面为承台,安装机械化取土设备,运输填土设备,可根据取土装置要求预留安装位。在施工过程中可根据现场实际需求在预制块上安装应力,应变等传感器。如排布多跟管涵,可间隔一定间距采取同样方法施工。对旧桥加固顶管施工完成后,在桥路过渡段桥头搭板18脱空区再采用注浆的方法填补脱空区即可;桥路过渡段桥头搭板18的下部为桥路过渡段回填土21;桥体23包括桥体下部结构16、桥体上部结构17和桥面铺装构造19。
本发明通过在高填土区放置空心钢波纹管涵,利用钢波纹管优良的力学性能,较大的刚度,微小的弹性变形,挖空管涵内腔,使高填土区填土附加应力减小,减小了填土的自身沉降,也减小了对基础的压力,根据结构计算,放置合理大小的钢波纹管涵即可避免搭板出现脱空的现象。可根据实际需求及结构计算,确定钢波纹管涵的排布排数,每排放置的个数,钢波纹管涵的直径。在保证结构承载力的情况下,减小填土体积比。
Claims (10)
1.一种钢波纹管叠合截面结构,其特征在于,包括钢波纹管(1),混凝土保护层(3),加强截面(10)和承压截面(11);所述的钢波纹管(1)的外部为镀锌保护层(2),钢波纹管(1)设置在由混凝土保护层(3)浇筑成的预制块内;预制块的两端设有加强截面(10),其中一端的加强截面(10)上设置凹槽(12),另一端的加强截面(10)上设置凸起(13);预制块的中部设有承压截面(11),承压截面(11)上设置纵筋(8)和箍筋(9)。
2.根据权利要求1所述的一种钢波纹管叠合截面结构,其特征在于,所述的预制块包括标准块和刃脚块,刃脚块设置在最前端,标准块设置在刃脚块的后方。
3.根据权利要求2所述的一种钢波纹管叠合截面结构,其特征在于,所述的刃脚块的一端设置刃角(15),刃角(15)外部根据实际需求外包钢板。
4.根据权利要求2所述的一种钢波纹管叠合截面结构,其特征在于,所述的标准块两端的加强截面(10)内设置配筋(14);所述刃脚块的加强截面(10)和承压截面(11)内均设置配筋(14)。
5.根据权利要求1或2所述的一种钢波纹管叠合截面结构,其特征在于,所述的钢波纹管(1)为整体一片式或分片连接为整体,分片连接是通过高强度螺栓(4)和高强度螺母(5)配合连接固定,高强度螺栓(4)的一侧设有凹垫片(7),高强度螺母(5)的一侧设有凸垫片(6)。
6.根据权利要求1或2所述的一种钢波纹管叠合截面结构,其特征在于,在所述的钢波纹管(1)的管壁上安装应力、应变、变形传感器,把控施工风险。
7.根据权利要求1或2所述的一种钢波纹管叠合截面结构,其特征在于,在所述的钢波纹管(1)的内腔中设置横向、竖向内撑。
8.根据权利要求1或2所述的一种钢波纹管叠合截面结构,其特征在于,所述的预制块的侧壁根据施工需求钻取排水孔。
9.根据权利要求1或2所述的一种钢波纹管叠合截面结构,其特征在于,根据取土装置需要,在所述的加强截面(10)和承压截面(11)上预留安装位。
10.根据权利要求1或2所述的一种钢波纹管叠合截面结构,其特征在于,在所述的凹槽(12)和凸起(13)处涂刷环氧树脂胶。
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