CN109024269B - 适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁及其沉降补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁及其沉降补偿方法，包括箱型框架，箱型框架的顶部四个拐角处均固定设置“L”形限位柱，且横向方向的两个“L”形限位柱均对称设置，“L”形限位柱包括竖向柱和横向柱，横向柱朝向桥梁内侧设置，横向柱的顶部横向开设凹槽，凹槽上方设置沉降调节装置，沉降调节装置顶部放置路面，本发明结构简单，极大地提高了沉降调节装置的稳固性，对于不同的沉降高度区间仅需对沉降调节装置进行简单的更换即可完成沉降补偿，补偿范围大，避免现有技术中出现较大沉降时采用注浆或灌砂的方法局限性，极大地降低了沉降补偿施工工程量，成本低，稳定性好，精度高，可大范围推广。

Description

适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁及其沉降补偿方法

技术领域

本发明涉及桥梁沉降补偿技术领域，特别是涉及适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁及其沉降补偿方法。

背景技术

近年来，随着城市化的迅速发展，大量的桥梁在采空区普遍的修建。由于地下采空后，地下岩体结构被破坏，造成近地表塌陷、位移，可能致使近地表上已有、正建和待建的大型线性构筑物受到破坏。当采空面积扩大到一定的影响范围后，使得采空区上方地表产生移动、变形。桥梁和地基的初始平衡状态受到破坏，致使桥梁结构产生移动和变形，安全可靠性能降低，甚至严重影响了正常使用。因此，找到一种适用于采空区不均匀沉降桥梁的结构形式迫在眉睫。

目前对桥梁路面允许沉降范围值通常为0-3cm，超过允许范围值就需要对桥梁进行沉降补偿，现有对于桥梁在不均匀沉降的处理方法，大多采用注浆或灌砂进行补偿处理，但采空区因特殊地形因素，往往沉降量会远大于其它地形桥梁的沉降量，即沉降量通常在0-120cm之间，对于较大沉降时采用注浆或灌砂的方法工程量较大、成本高，且稳定性不好，不宜大范围推广。

所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁及其沉降补偿方法。

其解决的技术方案是：适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁，包括箱型框架，所述箱型框架的顶部四个拐角处均固定设置“L”形限位柱，且横向方向的两个“L”形限位柱均对称设置，所述“L”形限位柱包括竖向柱和横向柱，所述横向柱朝向桥梁内侧设置，横向柱的顶部横向开设凹槽，凹槽上方设置沉降调节装置，沉降调节装置顶部放置路面。

优选的，所述沉降调节装置包括“T”形垫板，所述“T”形垫板的底部凸起与所述凹槽相匹配。

优选的，所述“T”形垫板与所述凹槽之间还设置有至少一个“Y”形垫块，“Y”形垫块包括与凹槽尺寸相同的上凹部、中间部、与“T”形垫板的底部凸起尺寸相同的下凸部，两个相邻“Y”形垫块卡接时，位于上方“Y”形垫块的下凸部设置在下方“Y”形垫块的上凹部内，最底部“Y”形垫块的下凸部设置在凹槽内，“T”形垫板的底部凸起设置在最顶部“Y”形垫块的上凹部内。

优选的，所述凹槽与最底部的“Y”形垫块之间、两个相邻的“Y”形垫块之间均设置有固定件。

优选的，所述固定件为螺栓，螺栓通过凹槽或上凹部的一侧侧壁依次穿透上方相邻“Y”形垫块的下凸部和另一侧侧壁。

优选的，所述竖向柱朝向桥梁内侧的侧壁竖向均匀设置有多个固定板，且固定板嵌入竖向柱内部，固定板通过螺栓与“Y”形垫块连接，螺栓横向穿透中间部到达固定板内部。

优选的，所述“T”形垫板的顶部面板厚度为3cm-30cm，“Y”形垫块的上凹部、中间部的总高度为30cm-50cm。

优选的，所述箱型框架的顶部设置有沉降监测装置，沉降监测装置包括沉降监测传感器，沉降监测传感器设置在测点处，测点设置在箱型框架顶部的四个拐角处，沉降监测传感器的输出端连接调制调解器的输入端，调制调解器的输出端连接计算机。

优选的，所述箱型框架的两侧设置有挑台，挑台的侧壁底部横向贯穿有雨水孔。

适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁的沉降补偿方法，包括如下步骤：

1）工作人员通过沉降监测装置实时监控桥梁沉降情况，当桥梁发生沉降时，沉降监测传感器将监测到的信号经调制调解器处理后送入计算机中，通过计算机对各个沉降监测传感器的数据分析，得出各个测点的地表相对沉降高度H；

2）结合步骤1）所得沉降数据，分别确定H≤3cm、3cm＜H＜30cm、H≥30cm时对应的测点位置；

3）工作人员登上挑台，并利用千斤顶对H＞3cm的测点上方的路面进行顶升，顶升高度为Q，Q的范围为：H＜Q≤H+3cm；

4）对各个测点进行沉降补偿：

当测点的沉降高度为：H≤3cm，不需要进行沉降补偿；

当测点的沉降高度为：3cm＜H＜30cm，选择顶部面板厚度为H的“T”形垫板，将“T”形垫板的底部凸起设置在横向柱的顶部凹槽内，执行步骤6）；

当测点的沉降高度为：H≥30cm，首先利用一个或多个“Y”形垫块进行补偿，其中两个相邻“Y”形垫块且位于上方“Y”形垫块的下凸部设置在下方“Y”形垫块的上凹部内，最底部“Y”形垫块的下凸部设置在凹槽内，当“Y”形垫块的总补偿高度为H1，且满足式:H-H1＜30cm时，再将一个顶部面板厚度为H2的“T”形垫板的底部凸起设置在最顶部“Y”形垫块的上凹部内，且H2满足式：H2=H-H1，执行步骤5）；

5）通过固定件将凹槽与最底部的“Y”形垫块之间、两个相邻的“Y”形垫块之间进行固定，然后通过螺栓将固定板与“Y”形垫块连接，执行步骤6）；

6）将千斤顶缓慢落下，当路面与“T”形垫板接触后，撤出千斤顶，完成沉降补偿。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.本发明结构简单，通过设置“L”形限位柱对路面起到横向限位的作用，保证路面具有很好的稳定性，并将沉降调节装置与“L”形限位柱固定在一起，极大地提高了沉降调节装置的稳固性，保证了采空区桥梁沉降补偿的可靠性，且操作简单，成本低，具有很好的实用性；

2.本发明对于不同的沉降高度区间仅需对沉降调节装置进行简单的更换即可完成沉降补偿，补偿范围大，避免现有技术中出现较大沉降时采用注浆或灌砂的方法局限性，极大地降低了沉降补偿施工工程量，稳定性好，可大范围推广；

3.通过设置沉降监测装置使桥梁沉降监测具有高自动化程度，且极大地提高了沉降监测的精确度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的侧视图。

图3为本发明“L”形限位柱的结构示意图。

图4为本发明“T”形垫板的结构示意图。

图5为本发明“Y”形垫块的结构示意图。

图6为本发明中“L”形限位柱与沉降调节装置连接的侧视图。

图7为本发明“L”形限位柱的侧视图。

图8为本发明沉降监测装置的连接原理图。

图9为本发明沉降高度为H的沉降调节装置示意图，3cm＜H＜30cm。

图10为本发明沉降高度为H的沉降调节装置示意图，H≥30cm。

图中：100-箱型框架，110-挑台，111-雨水孔，200-“L”形限位柱，210-竖向柱，211-固定板，220-横向柱，221-凹槽，300-路面，400-沉降调节装置，410-“T”形垫板，420-“Y”形垫块，421-上凹部，422-中间部，423-下凸部，510-沉降监测传感器。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图10对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

如图1、2所示，适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁，包括箱型框架100，箱型框架100横向设置成中空型，且内部设置有倒角，提高箱型框架100的承载能力。箱型框架100的横向两侧设置有挑台110，方便工作人员站在挑台110上进行沉降补偿操作，挑台110的侧壁底部横向贯穿有雨水孔111。如图3所示，箱型框架100的顶部四个拐角处均固定设置“L”形限位柱200，“L”形限位柱200包括竖向柱210和横向柱220，横向柱220朝向桥梁内侧设置，且横向方向的两个“L”形限位柱200均对称设置，横向柱220的顶部横向开设凹槽221，凹槽221上方设置沉降调节装置400，沉降调节装置400顶部放置路面300。使用时，竖向柱210对路面300起到横向限位的作用，保证路面300具有很好的稳定性，且竖向柱210可作为路面300两侧护栏的基础，可大大降低路面300加装护栏时的工作量。具体设置时，多个沉降补偿箱型桥梁沿路面300纵向延伸方向设置，且两个相邻的箱型框架100上方的路面300彼此卡接，使路面300在纵向方向也有很好的稳定性。

如图4-6所示，沉降调节装置400包括“T”形垫板410，“T”形垫板410的底部凸起与凹槽221相匹配。“T”形垫板410与凹槽221之间还设置有至少一个“Y”形垫块420，“Y”形垫块420包括与凹槽221尺寸相同的上凹部421、中间部422、与“T”形垫板410的底部凸起尺寸相同的下凸部423，两个相邻“Y”形垫块420卡接时，位于上方“Y”形垫块420的下凸部423设置在下方“Y”形垫块420的上凹部421内，最底部“Y”形垫块420的下凸部423设置在凹槽221内，“T”形垫板410的底部凸起设置在最顶部“Y”形垫块420的上凹部421内。

凹槽221与最底部的“Y”形垫块420之间、两个相邻的“Y”形垫块420之间均设置有固定件，使用时，固定件为螺栓，螺栓通过凹槽221或上凹部421的一侧侧壁依次穿透上方相邻“Y”形垫块420的下凸部423和另一侧侧壁。如图7所示，竖向柱210朝向桥梁内侧的侧壁竖向均匀设置有多个固定板211，且固定板211嵌入竖向柱210内部，固定板211通过螺栓与“Y”形垫块420连接，螺栓横向穿透中间部422到达固定板211内部。通过以上设置将沉降调节装置400与“L”形限位柱200固定在一起，极大地提高了沉降调节装置400的稳固性，保证了采空区桥梁沉降补偿的可靠性，且操作简单，成本低，具有很好的实用性。具体设置时，“T”形垫板410的顶部面板厚度为3cm-30cm，“Y”形垫块420的上凹部421、中间部422的总高度为30cm-50cm。

为了进一步方便对桥梁的沉降补偿，箱型框架100的顶部设置有沉降监测装置，沉降监测装置包括沉降监测传感器510，沉降监测传感器510设置在测点处，测点设置在箱型框架100顶部的四个拐角处，沉降监测传感器510的输出端连接调制调解器的输入端，调制调解器的输出端连接计算机，此连接方式为成熟的现有技术，图8所示为多个沉降补偿箱型桥梁纵向排列时沉降监测装置的连接示意图，其中每个箱型框架100顶部的沉降监测传感器510均通过线缆连接一个调制调解器，经调制调解器处理后送入计算机中。具体使用时，沉降监测传感器510选用型号为SD-226的静力水准仪，多个静力水准仪实时监测各个测点的沉降量，通过调制调解器传输到计算机内部的信号采集系统中，信号采集系统再通过内部程序分析计算测出各测点的地表相对沉降高度，此计算过程为成熟的现有技术，从而桥梁沉降监测具有高自动化程度，且极大地提高了沉降监测的精确度。

适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁的沉降补偿方法，包括如下步骤：

1）工作人员通过沉降监测装置实时监控桥梁沉降情况，当桥梁发生沉降时，沉降监测传感器510将监测到的信号经调制调解器处理后送入计算机中，通过计算机对各个沉降监测传感器510的数据分析，得出各个测点的地表相对沉降高度H；

2）结合步骤1）所得沉降数据，分别确定H≤3cm、3cm＜H＜30cm、H≥30cm时对应的测点位置；

3）工作人员登上挑台110，并利用千斤顶对H＞3cm的测点上方的路面300进行顶升，顶升高度为Q，Q的范围为：H＜Q≤H+3cm；

4）对各个测点进行沉降补偿：

当测点的沉降高度为：H≤3cm，不需要进行沉降补偿；当测点的沉降高度为：3cm＜H＜30cm，选择顶部面板厚度为H的“T”形垫板410，将“T”形垫板410的底部凸起设置在横向柱220的顶部凹槽221内，如图9所示，最后执行步骤6）；当测点的沉降高度为：H≥30cm，首先利用一个或多个“Y”形垫块420进行补偿，其中两个相邻“Y”形垫块420且位于上方“Y”形垫块420的下凸部423设置在下方“Y”形垫块420的上凹部421内，最底部“Y”形垫块420的下凸部423设置在凹槽221内，当“Y”形垫块420的总补偿高度为H1，且H1满足式:H-H1＜30cm时，再将一个顶部面板厚度为H2的“T”形垫板410的底部凸起设置在最顶部“Y”形垫块420的上凹部421内，如图10所示，且H2满足式：H2=H-H1，然后执行步骤5）；

5）通过固定件将凹槽221与最底部的“Y”形垫块420之间、两个相邻的“Y”形垫块420之间进行固定，然后通过螺栓将固定板211与“Y”形垫块420连接，执行步骤6）；

6）将千斤顶缓慢落下，当路面300与“T”形垫板410接触后，撤出千斤顶，完成沉降补偿。

综上所述，本发明结构简单，设置“L”形限位柱200对路面300起到横向限位的作用，保证路面300具有很好的稳定性，并将沉降调节装置400与“L”形限位柱200固定在一起，极大地提高了沉降调节装置400的稳固性，保证了采空区桥梁沉降补偿的可靠性，且操作简单，成本低，具有很好的实用性。采用沉降监测装置实时监控桥梁沉降情况，对于不同的沉降高度区间仅需对沉降调节装置400进行简单的更换即可完成沉降补偿，补偿范围大，避免现有技术中出现较大沉降时采用注浆或灌砂的方法局限性，极大地降低了沉降补偿施工工程量，成本低，稳定性好，精度高，可大范围推广。

以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁的沉降补偿方法，其特征在于：所述沉降补偿箱型桥梁包括箱型框架，所述箱型框架的顶部四个拐角处均固定设置“L”形限位柱，且横向方向的两个“L”形限位柱均对称设置，所述“L”形限位柱包括竖向柱和横向柱，所述横向柱朝向桥梁内侧设置，横向柱的顶部横向开设凹槽，凹槽上方设置沉降调节装置，沉降调节装置顶部放置路面；

上述沉降补偿方法包括如下步骤：

1）工作人员通过沉降监测装置实时监控桥梁沉降情况，当桥梁发生沉降时，沉降监测传感器将监测到的信号经调制调解器处理后送入计算机中，通过计算机对各个沉降监测传感器的数据分析，得出各个测点的地表相对沉降高度H；

2）结合步骤1）所得沉降数据，分别确定H≤3cm、3cm＜H＜30cm、H≥30cm时对应的测点位置；

3）工作人员登上挑台，并利用千斤顶对H＞3cm的测点上方的路面进行顶升，顶升高度为Q，Q的范围为：H＜Q≤H+3cm；

4）对各个测点进行沉降补偿：

当测点的沉降高度为：H≤3cm，不需要进行沉降补偿；

当测点的沉降高度为：3cm＜H＜30cm，选择顶部面板厚度为H的“T”形垫板，将“T”形垫板的底部凸起设置在横向柱的顶部凹槽内，执行步骤6）；

当测点的沉降高度为：H≥30cm，首先利用一个或多个“Y”形垫块进行补偿，其中两个相邻“Y”形垫块且位于上方“Y”形垫块的下凸部设置在下方“Y”形垫块的上凹部内，最底部“Y”形垫块的下凸部设置在凹槽内，当“Y”形垫块的总补偿高度为H1，且满足式:H-H1＜30cm时，再将一个顶部面板厚度为H2的“T”形垫板的底部凸起设置在最顶部“Y”形垫块的上凹部内，且H2满足式：H2=H-H1，执行步骤5）；

5）通过固定件将凹槽与最底部的“Y”形垫块之间、两个相邻的“Y”形垫块之间进行固定，然后通过螺栓将固定板与“Y”形垫块连接，执行步骤6）；

6）将千斤顶缓慢落下，当路面与“T”形垫板接触后，撤出千斤顶，完成沉降补偿。

2.如权利要求1所述的适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁的沉降补偿方法，其特征在于：所述沉降调节装置包括“T”形垫板，所述“T”形垫板的底部凸起与所述凹槽相匹配。

3.如权利要求2所述的适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁的沉降补偿方法，其特征在于：所述“T”形垫板与所述凹槽之间还设置有至少一个“Y”形垫块，“Y”形垫块包括与凹槽尺寸相同的上凹部、中间部、与“T”形垫板的底部凸起尺寸相同的下凸部，两个相邻“Y”形垫块卡接时，位于上方“Y”形垫块的下凸部设置在下方“Y”形垫块的上凹部内，最底部“Y”形垫块的下凸部设置在凹槽内，“T”形垫板的底部凸起设置在最顶部“Y”形垫块的上凹部内。

4.如权利要求3所述的适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁的沉降补偿方法，其特征在于：所述凹槽与最底部的“Y”形垫块之间、两个相邻的“Y”形垫块之间均设置有固定件。

5.如权利要求4所述的适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁的沉降补偿方法，其特征在于：所述固定件为螺栓，螺栓通过凹槽或上凹部的一侧侧壁依次穿透上方相邻“Y”形垫块的下凸部和另一侧侧壁。

6.如权利要求3所述的适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁的沉降补偿方法，其特征在于：所述竖向柱朝向桥梁内侧的侧壁竖向均匀设置有多个固定板，且固定板嵌入竖向柱内部，固定板通过螺栓与“Y”形垫块连接，螺栓横向穿透中间部到达固定板内部。

7.如权利要求3所述的适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁的沉降补偿方法，其特征在于：所述“T”形垫板的顶部面板厚度为3cm-30cm，“Y”形垫块的上凹部、中间部的总高度为30cm-50cm。

8.如权利要求1所述的适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁的沉降补偿方法，其特征在于：所述箱型框架的顶部设置有沉降监测装置，沉降监测装置包括沉降监测传感器，沉降监测传感器设置在测点处，测点设置在箱型框架顶部的四个拐角处，沉降监测传感器的输出端连接调制调解器的输入端，调制调解器的输出端连接计算机。

9.如权利要求1所述的适用于采空区场地的沉降补偿箱型桥梁的沉降补偿方法，其特征在于：所述箱型框架的两侧设置有挑台，挑台的侧壁底部横向贯穿有雨水孔。

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