CN111088757B - 基于碎石注浆填充层的覆土波纹钢板桥施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于碎石注浆填充层的覆土波纹钢板桥施工方法,所施工覆土波纹钢板桥包括主拱和覆盖在主拱外侧的填土层,主拱包括承重拱圈和碎石注浆填充层;实际施工时,包括步骤:一、基础施工;二、拱圈架设;三、支撑架安装;四、注浆管道安装;五、碎石铺装层铺装;六、填土层施工;七、压浆。本发明设计合理且施工简便、使用效果好,采用位于拱圈外侧的碎石注浆填充层对拱圈进行加固,并采用多道固定于碎石注浆填充层内的支承钢筋组成支撑架对注浆管道进行支撑与定位,能大幅度简化碎石注浆填充层的施工过程并能确保碎石注浆填充层的施工质量,并且支撑架后期无需拆除,施工方便、快捷,能确保所施工覆土波纹钢板桥的施工质量。
Description
技术领域
本发明属于桥梁施工技术领域,尤其是涉及一种基于碎石注浆填充层的覆土波纹钢板桥施工方法。
背景技术
波形钢板是将结构用钢板按照特定规格压制成波纹形状后制成的波纹钢板。由于波纹的存在,增大了钢板的抗弯惯性矩,使波纹钢板具有较高的承载能力和稳定性。波纹钢板的正交异性和易于加工性,使得波纹钢结构可在工厂中经碎片化和模块化,再经漆镀工艺后即可在现场机械拼装成管、涵、拱桥等多种结构形式。覆土波纹钢板拱桥以波纹钢板作为拱圈,在拱圈两侧及上方填土并形成桥涵结构。作为一种新型的公路桥涵构筑物,覆土波纹钢板桥涵的波纹钢板具有与周围回填土共同受力、共同变形的特点,二者共同承担荷载作用,波纹钢板因自身具有的自适应性能与弹性性能,在很多复杂、困难环境下具有非常强的适应性。与其它桥梁结构形式相比,波纹钢板拱桥具有施工简单、组装快捷、施工工期短等优点,在中小跨度的桥涵当中具有较大推广潜力。目前,波纹钢板桥涵技术在国内的应用尚处于起步阶段,并且波纹钢板结构在中小拱桥中应用的研究才刚刚起步。
波纹钢板拱桥的最大跨度一般仅有十几米,其主要原因是,波纹钢板作为主要受力构件,其厚度有限;增大跨度后,在波纹钢板上方覆土层自重及不平衡活载作用下,波纹钢板桥存在失稳风险。为了提高波纹钢板拱桥的承载能力,2016年6月8日公开的发明专利申请ZL201511030659.2公开了一种轻型拱桥结构,包括拱圈以及填充在拱圈上方和两侧的泡沫混凝土填充体,拱圈包括混凝土拱板和由波纹钢板制成的钢板拱壳,但该拱墙存在局限性,具体体现在:波纹钢板两侧及上方大范围采用泡沫混凝土,虽然增大结构承载能力,但覆土波纹钢板桥的经济性优势也大大降低,且施工的便利性等方面不再具有优势。2014年12月17日公开的发明专利申请 ZL201410421742.1中公开了一种覆土波纹钢板-混凝土组合拱桥的加强方法,采用波纹钢板-混凝土组合拱圈,增强拱圈的强度与刚度,采用钢筋混凝土卸载板扩大结构受力区域,使拱圈受力更为均匀;镀锌波纹钢管可减轻组合拱圈的恒载,但降低了组合拱圈的应力及变形。2013年11月6日公开的发明专利申请ZL201320127712.0中公开了一种组合式波纹钢板拱桥,采用双层波纹钢板对扣连接,在两层波纹钢板之间填充混凝土并形成组合截面,以提高拱圈的刚度和承载能力;但该组合式波纹钢板拱桥的局限性在于:采用双层波纹钢板使用钢量增大了一倍,钢板之间填充混凝土对现场施工要求较高,经济性及施工便利性均大打折扣。2013年5月22日公开的发明专利申请201310079450.X中公开了一种空腹式大跨填土复合波纹钢板拱桥结构,该组合结构的大跨主拱圈采用夹心砂浆复合波纹钢板,波纹钢板通过螺栓连接成反置双层板并在夹层设置栓钉填充高强砂浆形成整体的夹心砂浆复合波纹钢板,腹孔采用波纹钢管,主拱圈和腹孔间通过填土传递荷载;但该拱桥结构的局限性在于:波纹钢板内壁设置栓钉,工艺较为复杂,使用双层钢板使经济性下降。
事实上,覆土波纹钢板桥的主要优势在于施工便利性,将波纹钢板拼接即可形成拱桥,同时采用单层波纹钢板具有较好的经济性,若采用混凝土或者双层波纹钢板对截面进行加强,不仅增大现场工作量,且会增加结构造价。根据分析可知,覆土波纹钢板桥的承载能力不仅来自于钢板自身,更重要的是波纹钢板外侧土体对钢板变形的约束作用,但施工时波纹钢板外侧填土在靠近波纹钢板的局部难以压实,降低了土体对钢板的约束作用,主要原因是压实机械不能太过靠近钢板桥,防止对钢板造成损伤,并且太过靠近压实时,土压力可能引起波纹钢板发生变形。另外,由于波纹钢板通常采用相互搭接的方式,实际应用中经常出现横向连接刚度低、横向整体性较差、纵向刚度不足等缺陷,尤其当跨度超过一定范围,波纹钢板拱桥的整体刚度难以满足需求。现如今缺少能将多个拱圈拼接段简便、有效拼接的方法。目前,拱圈拼接段的拼接方法主要有两种,第一种为焊接,第二种为法兰与螺栓连接;第一种方法施工速度慢且所耗费人力成本较高,第二种方法虽施工较快,但没有充分发挥波纹钢的结构特点和优势,在连接部位容易出现损伤和连接不可靠现象。并且,拼接形成的波纹钢拱圈结构耐久性较差和受力性能较差,尤其是跨度大于20m且横向宽度大于50m的波纹钢拱圈,整体性较差且受力性能不佳,不可避免会出现诸多受损部位,后期维修工作量大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种基于碎石注浆填充层的覆土波纹钢板桥施工方法,其方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好,采用位于拱圈外侧的碎石注浆填充层对拱圈进行加固,并采用多道固定于碎石注浆填充层内的支承钢筋组成支撑架对注浆管道进行支撑与定位,固定简便、牢靠,能大幅度简化碎石注浆填充层的施工过程并能确保碎石注浆填充层的施工质量,并且支撑架后期无需拆除,施工方便、快捷,能确保覆土波纹钢板桥的施工质量。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种基于碎石注浆填充层的覆土波纹钢板桥施工方法,其特征在于:所施工覆土波纹钢板桥包括前后两个混凝土基础、架设于两个所述混凝土基础之间上方的主拱和覆盖在所述主拱外侧的填土层,两个所述混凝土基础均呈水平布设且二者布设于同一水平面上,两个所述混凝土基础呈平行布设且二者均沿横桥向布设;
所述主拱呈水平布设且其包括承重拱圈和布设于承重拱圈上的碎石注浆填充层,所述碎石注浆填充层布设于承重拱圈与填土层之间,所述碎石注浆填充层的前后两侧底部均支撑于一个所述混凝土基础上;所述承重拱圈由波纹钢板弯曲而成且其前后两端均支撑于一个所述混凝土基础上,所述碎石注浆填充层为拱形填充层;所述承重拱圈、碎石注浆填充层和填土层均呈水平布设,所述填土层覆盖在碎石注浆填充层外侧;所述填土层中位于承重拱圈拱顶上方的土层厚度大于1m;
所述碎石注浆填充层包括铺装在承重拱圈上的碎石铺装层和布设于所述碎石铺装层内的支撑架,所述碎石铺装层的前后两侧底部均支撑于一个所述混凝土基础上,所述碎石铺装层的横截面为拱形;所述碎石铺装层内对称布设有前后两个注浆管道,每个所述注浆管道均为矩形波形;每个所述注浆管道均包括多个呈水平布设的注浆管,多个所述注浆管沿承重拱圈的轮廓线由下至上进行布设且其均沿横桥向布设,多个所述注浆管的长度均相同,上下相邻两个所述注浆管之间均通过一个连接管进行连接;所述注浆管和连接管均为平直钢管,每个所述注浆管的管壁上均开有多个注浆孔;每个所述注浆管道中位于最下方的一个所述注浆管为下部压浆管,所述下部压浆管的一端与连接管连接且其另一端为注浆口;
所述支撑架固定于承重拱圈上,所述支撑架包括多道由左至右布设于同一平面上的支承钢筋,多道所述支承钢筋的结构和尺寸均相同,多道所述支承钢筋均沿纵桥向布设,每道所述支承钢筋均为拱形且其形状与承重拱圈的横截面形状相同;两个所述注浆管道中的每个所述注浆管均支撑于多道所述支承钢筋上,每个所述注浆管均与多道所述支承钢筋紧固连接;前后两个注浆管道均位于所述支撑架外侧;
所述支撑架和两个所述注浆管道均埋设于所述碎石铺装层内;
对所施工覆土波纹钢板桥进行施工时,包括以下步骤:
步骤一、基础施工:对所施工覆土波纹钢板桥的前后两个混凝土基础分别进行施工;
步骤二、拱圈架设:对所施工覆土波纹钢板桥的承重拱圈进行架设,并将承重拱圈的前后两端分别支撑于步骤一中施工完成的一个所述混凝土基础上;
步骤三、支撑架安装:对多道所述支承钢筋分别进行安装,并使每道所述支承钢筋均固定在步骤二中架设完成的承重拱圈上,获得施工完成的所述支撑架;
步骤四、注浆管道安装:在步骤三中所述支撑架的前后两侧上方分别安装一个所述注浆管道,并使两个所述注浆管道均与所述支撑架固定连接;
步骤五、碎石铺装层铺装:由下至上对所述碎石铺装层进行铺装,并使步骤三中所述支撑架和步骤四中两个所述注浆管道均埋设于所述碎石铺装层内;
步骤六、填土层施工:步骤五中由下至上对所述碎石铺装层进行铺装过程中,同步由下至上对填土层进行施工;
步骤七、压浆:步骤六中由下至上对填土层进行施工过程中,待位于承重拱圈拱顶上方的土层厚度不小于1m时或待填土层施工完成后,采用所述注浆设备且通过步骤四中两个所述注浆管道同步向所述碎石铺装层内压入浆液,获得施工完成的碎石注浆填充层;
所述浆液为水泥砂浆;
待填土层施工完成且通过两个所述注浆管道向所述碎石铺装层内压入的浆液凝固后,完成所施工覆土波纹钢板桥的施工过程。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、方法步骤简单、设计合理且施工简便,投入成本较低。
2、支撑架结构设计合理且固定简便、牢靠,多道支承钢筋均固定在架设好的拱圈上,通过支撑架对两个注浆管道进行支撑与定位,不仅固定简便,并且固定牢靠,能确保碎石铺装层铺装过程、填土层施工过程以及注浆过程中所述注浆管道的位置均固定不动,确保碎石注浆填充层的施工质量和注浆效果。
3、碎石注浆填充层现场施工简便、快捷,不需要支立模板,只需对碎石注浆填充层中的碎石铺装层进行分层铺装并同步对填土层进行分层施工即可,通过注浆管道进行压浆,便形成碎石注浆填充层。碎石注浆填充层使用效果好且实用价值高,拱圈外侧的填土层中靠近拱圈的拱形区域采用碎石注浆填充层进行加固,使拱圈外侧填土层中靠近拱圈的拱形区域内土体由碎石替代并获得碎石铺装层,对碎石铺装层进行分层铺装时预留压浆管道(即注浆管道);铺装完成后,对碎石铺装层进行压浆处理,使水泥砂浆充满碎石空隙形成坚固、可靠的碎石注浆填充层,能有效解决波纹钢板外侧填土难以压实的难题,由于碎石注浆填充层的强度远大于填土层的强度,因此能有效约束波纹钢板的侧向变形,大幅度提高了波纹钢板桥的承载能力。
4、支撑架与注浆管道后期无需拆除,能有效节约施工时间,并降低施工成本,并且支撑架中的多道支承钢筋和两个注浆管道均浇筑于碎石注浆填充层内,能进一步提高碎石注浆填充层的整体性、支撑强度和抗压强度,从横桥向和纵桥向上对拱墙进行整体性加固,能有效解决波纹钢板采用相互搭接方式存在的横向连接刚度低、横向整体性较差、纵向刚度不足等缺陷,尤其当跨度超过一定范围时,所施工成型覆土波纹钢板桥的整体刚度能满足需求。
5、承重拱圈结构设计合理、加工制作及现场拼装简便,投入施工成本较低。
6、预应力加工构造作为承重拱圈的体外预应力加固构造,具有加固、卸荷、改变结构内力等优点。同时,预应力加固构造位于承重拱圈外侧,不会对波纹钢板桥的性能造成任何不良影响,尤其是不会影响波纹钢板桥的适应性,波纹钢板桥具有适应地基与基础变形的能力,避免因地基基础不均匀沉降导致的结构破坏问题。并且,所述预应力加固构造能有效发挥预应力加固法的优势,充分发挥预应力加固法所具有的加固、卸荷和改变结构内力这三重效果,并且预应力加固构造能确保并促进波纹钢板桥优势和性能的充分发挥,确保波纹钢板桥的结构稳定性和整体性,从而充分发挥波纹钢板桥的优势。
7、钢连接板结构简单、加工简便且投入成本较低、现场施工简便、使用效果好,钢连接板不仅能满足预应力加固构造中锚具的安装需求,并且钢连接板能对其所处位置处的承重拱圈中进行径向加固,确保承重拱圈的结构稳固性,通过钢连接板对承重拱圈右端、承重拱圈左端以及左右相邻两个拱圈拼接段之间的连接处这些受力薄弱区域进行有效加固。连接于左右相邻两个拱圈拼接段之间的中间连接板在对左右相邻两个拱圈拼接段进行有效连接的同时,能对左右相邻两个拱圈拼接段之间的连接处进行有效加固,能有效克服承重拱圈中左右相邻两个拱圈拼接段之间的连接处受力薄弱、易变形等问题。另外,钢连接板套箍在承重拱圈上,在对承重拱圈进行径向加固的同时,实际套装简便且套装后位置不会不动,不会发生位移,使用效果稳定、可靠。
8、外侧加固板结构简单、加工简便且投入成本较低、现场施工简便、使用效果好,实际使用过程中外侧加固板的位置固定不动,在对拼接式波纹钢板进行有效加固的同时,能与拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴进行严密封堵,起到良好的抗渗漏效果。
9、所采用的横向传力板结构简单、加工简便且投入成本较低、现场施工简便、使用效果好,通过横向传力板将施加于拼接式波纹钢板右端、拼接式波纹钢板左端以及相邻两个拱圈拼接段之间的连接处上的斜向内作用力分散并传递至拼接式波纹钢板的其它区域,从而能有效减小作用于拼接式波纹钢板右端、拼接式波纹钢板左端以及相邻两个拱圈拼接段之间连接处的作用力,对拼接式波纹钢板左右两端以及相邻两个拱圈拼接段之间连接处的结构稳固性和使用效果进行进一步保证。
10、承重拱圈拼接施工方法简单、设计合理且施工简便、使用效果好,能简便、快速完成承重拱圈拼接过程,并能确保所施工成型承重拱圈的使用效果和使用性能。
11、施工简便、使用效果好且实用价值高,采用预应力加固构造对承重拱圈进行分段式整体加固,并对预应力加固构造中各预应力筋组的结构和布设位置进行限定,拱圈拼接段拼接过程中同步分段进行预应力加固,并且承重拱圈中所有拱圈拼接段通过预应力加固构造进行整体加固,能有效提高所施工成型波纹钢板桥的整体性和受力性能,又能有效延长波纹钢板桥的耐久性。采用位于拱圈外侧的碎石注浆填充层对拱圈进行加固,并采用多道固定于碎石注浆填充层内的支承钢筋组成支撑架对注浆管道进行支撑与定位,固定简便、牢靠,能大幅度简化碎石注浆填充层的施工过程并能确保碎石注浆填充层的施工质量,并且支撑架后期无需拆除;同时,预应力加固构造浇筑于施工成型的碎石注浆填充层内,能有效提高碎石注浆填充层的支撑强度和抗压强度,确保所施工成型覆土波纹钢板桥的整体性和整体刚度,确保整桥施工质量,能有效提高波纹钢板桥的承载能力。
12、所采用的竖向挡墙结构简单、设计合理且施工简便,投入成本较低。带筋带孔的混凝土砌块预先加工成型,能有效确保加工质量,并能确保竖向挡土墙的施工质量。与现有的插筋并浇筑混凝土形成整体的砌块挡墙相比,施工更加方便,并且施工质量易于保证。竖向挡墙现场施工简便,上下相邻两块混凝土砌块之间采用干砌,上下相邻两层混凝土砌块只需堆砌即可,无需采用砂浆进行固定,省工省时,并能节约材料成本,并且挡墙后期改建与拆除均非常简便,同时不会对混凝土砌块造成任何损坏,混凝土砌块可重复利用,经济环保。竖向挡墙使用效果好且实用价值高,N层混凝土砌块通过N-1排拉结筋带紧固连接为一体,上下相邻两层混凝土砌块的拼接缝交错布设,上下相邻两块混凝土砌块均通过一道拉结筋带固定连接,能确保堆砌成型的挡墙的整体性,并且各道拉结筋带的下筋带埋设节段和上筋带埋设节段均埋设于填土层内,能有效确保挡墙的稳固性和可靠性,同时也提高了施工效率,节约施工成本。
13、使用效果好且实用价值高,将多层预先加工成型的混凝土砌块由上至下堆砌形成竖向挡土墙,并将上下相邻两块混凝土砌块均通过一道埋设于填土层内的拉结筋带固定连接,能有效确保施工成型挡墙的整体性和稳固性,并且挡土墙后期改建与拆除均非常简便,混凝土砌块可重复利用,经济环保。同时,对竖向挡土墙进行施工的同时,能同步完成填土层施工,施工简便,施工工期短,并且埋设于填土层内的土工筋带埋设节段均固定于填土层内,土工筋带埋设节段固定牢靠、稳固,能有效确保竖向挡墙的整体性和稳固性,同时埋设于填土层内的土工筋带埋设节段能有效提高填土层与竖向挡墙的连接强度和连接质量,并且能有效提高填土层的支撑强度和抗压强度,确保所施工成型覆土波纹钢板桥的整体性和整体刚度,确保整桥施工质量,能有效提高波纹钢板桥的承载能力。采用位于拱圈外侧的碎石注浆填充层对拱圈进行加固,并采用多道固定于碎石注浆填充层内的支承钢筋组成支撑架对注浆管道进行支撑与定位,固定简便、牢靠,能大幅度简化碎石注浆填充层的施工过程并能确保碎石注浆填充层的施工质量,并且支撑架后期无需拆除,施工方便、快捷,能确保所施工覆土波纹钢板桥的施工质量。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的方法流程框图。
图2为本发明所施工覆土波纹钢板桥的纵桥向结构示意图。
图3为本发明一个注浆管道在拱圈上的布设位置示意图。
图4为本发明承重拱圈与碎石注浆填充层的纵桥向结构示意图。
图5为图4的A-A剖面图。
图6为本发明碎石铺装层中拱顶填充层与拱圈外侧填充层以及填土层中填土分层的布设位置示意图。
图7为本发明注浆管的结构示意图。
图8为本发明连接管的结构示意图。
图9为本发明弯管的结构示意图。
图10为本发明碎石铺装层的铺装状态示意图。
图11为本发明拱圈中波纹钢板拼接块的拼接状态示意图。
图12为本发明支承钢筋、注浆管道、拱圈和混凝土基础的平面结构示意图。
图13为本发明实施例1中承重拱圈的平面展开示意图。
图14为本发明承重拱圈左端的纵断面结构示意图。
图15为本发明第二拼接段左端的纵断面结构示意图。
图16为图14中的A处局部放大示意图。
图17为图15中的A处局部放大示意图。
图18为本发明第三拼接段左端的纵断面结构示意图。
图19为本发明左右相邻两个拱圈拼接段之间连接处上锚具所处位置的横断面结构示意图。
图20为本发明左右相邻两个拱圈拼接段之间连接处上导向座所处位置的横断面结构示意图。
图21为本发明相邻两个拱圈拼接段之间连接处拱形止水带的布设位置示意图。
图22为本发明承重拱圈左端的横断面结构示意图。
图23为本发明实施例2中承重拱圈的平面展开示意图。
图24为本发明竖向挡墙的结构示意图。
图25为本发明竖向挡墙的侧部结构示意图。
图26为本发明长方体砌块的结构示意图。
图27为本发明上部拉结筋带与下部拉结筋带的结构示意图。
图28为本发明顶部拉结筋带的结构示意图。
附图标记说明:
1—混凝土基础; 2—填土层; 3—拱圈;
4—碎石注浆填充层; 5—注浆管道; 5-1—注浆管;
5-2—连接管; 5-3—弯管; 6—波纹钢板拼接块;
7—紧固螺栓; 8—拱顶填充层; 9—拱圈外侧填充层;
10—填土分层; 11—拱圈拼接段; 12—中间连接板;
13—左端连接板; 14—组合式预应力筋; 15—平直预应力筋节段;
16—锚具; 17—导向孔; 18—外加固板;
19—左端加固板; 20—横向加固板; 21—左端加固钢板;
22—导向座; 23—拱形止水带; 24—内加固板;
25—支承钢筋; 26—拉结筋带; 26-1—下筋带;
26-2—上筋带; 26-3—竖向连接筋带; 27—竖向挡墙;
28-1—长方体砌块; 28-2—加工后砌块; 29—筋带孔。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的一种基于碎石注浆填充层的覆土波纹钢板桥施工方法,结合图2、图3、图4、图5及图12,所施工覆土波纹钢板桥包括前后两个混凝土基础1、架设于两个所述混凝土基础1之间上方的主拱和覆盖在所述主拱外侧的填土层2,两个所述混凝土基础1均呈水平布设且二者布设于同一水平面上,两个所述混凝土基础1呈平行布设且二者均沿横桥向布设;
所述主拱呈水平布设且其包括承重拱圈3和布设于承重拱圈3上的碎石注浆填充层4,所述碎石注浆填充层4布设于承重拱圈3与填土层2之间,所述碎石注浆填充层4的前后两侧底部均支撑于一个所述混凝土基础1上;所述承重拱圈3由波纹钢板弯曲而成且其前后两端均支撑于一个所述混凝土基础1上,所述碎石注浆填充层4为拱形填充层;所述承重拱圈3、碎石注浆填充层4和填土层2均呈水平布设,所述填土层2覆盖在碎石注浆填充层4外侧;所述填土层2中位于承重拱圈3拱顶上方的土层厚度大于1m;所述承重拱圈3架设于两个所述混凝土基础1之间上方,填土层2覆盖在碎石注浆填充层4外侧;
所述碎石注浆填充层4包括铺装在承重拱圈3上的碎石铺装层和布设于所述碎石铺装层内的支撑架,所述碎石铺装层的前后两侧底部均支撑于一个所述混凝土基础1 上,所述碎石铺装层的横截面为拱形;所述碎石铺装层内对称布设有前后两个注浆管道5,每个所述注浆管道5均为矩形波形;每个所述注浆管道5均包括多个呈水平布设的注浆管5-1,多个所述注浆管5-1沿承重拱圈3的轮廓线由下至上进行布设且其均沿横桥向布设,多个所述注浆管5-1的长度均相同,上下相邻两个所述注浆管5-1 之间均通过一个连接管5-2进行连接;所述注浆管5-1和连接管5-2均为平直钢管,每个所述注浆管5-1的管壁上均开有多个注浆孔;每个所述注浆管道5中位于最下方的一个所述注浆管5-1为下部压浆管,所述下部压浆管的一端与连接管5-2连接且其另一端为注浆口;
所述支撑架固定于承重拱圈3上,所述支撑架包括多道由左至右布设于同一平面上的支承钢筋25,多道所述支承钢筋25的结构和尺寸均相同,多道所述支承钢筋25 均沿纵桥向布设,每道所述支承钢筋25均为拱形且其形状与承重拱圈3的横截面形状相同;两个所述注浆管道5中的每个所述注浆管5-1均支撑于多道所述支承钢筋25 上,每个所述注浆管5-1均与多道所述支承钢筋25紧固连接;前后两个注浆管道5 均位于所述支撑架外侧;
所述支撑架和两个所述注浆管道5均埋设于所述碎石铺装层内;所述碎石注浆填充层4为通过两个所述注浆管道5对所述碎石铺装层进行注浆后形成的注浆填充层;
如图1所示,对所施工覆土波纹钢板桥进行施工时,包括以下步骤:
步骤一、基础施工:对所施工覆土波纹钢板桥的前后两个混凝土基础1分别进行施工;
步骤二、拱圈架设:对所施工覆土波纹钢板桥的承重拱圈3进行架设,并将承重拱圈3的前后两端分别支撑于步骤一中施工完成的一个所述混凝土基础1上;
步骤三、支撑架安装:对多道所述支承钢筋25分别进行安装,并使每道所述支承钢筋25均固定在步骤二中架设完成的承重拱圈3上,获得施工完成的所述支撑架;
步骤四、注浆管道安装:在步骤三中所述支撑架的前后两侧上方分别安装一个所述注浆管道5,并使两个所述注浆管道5均与所述支撑架固定连接;
步骤五、碎石铺装层铺装:由下至上对所述碎石铺装层进行铺装,并使步骤三中所述支撑架和步骤四中两个所述注浆管道5均埋设于所述碎石铺装层内;
步骤六、填土层施工:步骤五中由下至上对所述碎石铺装层进行铺装过程中,同步由下至上对填土层2进行施工;
步骤七、压浆:步骤六中由下至上对填土层2进行施工过程中,待位于承重拱圈 3拱顶上方的土层厚度不小于1m时或待填土层2施工完成后,采用所述注浆设备且通过步骤四中两个所述注浆管道5同步向所述碎石铺装层内压入浆液,获得施工完成的碎石注浆填充层4;所述浆液为水泥砂浆;
待填土层2施工完成且通过两个所述注浆管道5向所述碎石铺装层内压入的浆液凝固后,完成所施工覆土波纹钢板桥的施工过程。
本实施例中,步骤七中通过两个所述注浆管道5同步向所述碎石铺装层内压入浆液时,压浆压力为1MPa~3MPa。
结合图13、图14、图15、图16、图17、图18、图19、图20和图22,m个所述拱圈拼接段11中位于最右侧的一个所述拱圈拼接段11为右端拼接段,多个所述拱圈拼接段11中位于最左侧的一个所述拱圈拼接段11为左端拼接段;左右相邻两个所述拱圈拼接段11之间均通过一个中间连接板12进行连接,所述左端拼接段的左端设置有左端连接板13,所述右端拼接段的后端设置有右端连接板,所述中间连接板12、左端连接板13和右端连接板均为拱形且三者均为呈竖直向布设的钢连接板;所述中间连接板12、左端连接板13和所述右端连接板的形状与拱圈拼接段11的横截面形状相同;
位于承重拱圈3左侧的三个所述拱圈拼接段11由左向右分别为所述左端拼接段、第二拼接段和第三拼接段,所述左端拼接段为第一拼接段;每个所述拱圈拼接段11 上位于左侧的所述钢连接板为左侧连接板,每个所述拱圈拼接段11上位于右侧的所述钢连接板为右侧连接板;
所述预应力加固构造位于所述支撑架内侧;所述预应力加固构造包括前后两个对称布设的预应力加固结构,两个所述预应力加固结构对称布设于承重拱圈3的前后两侧上方;每道所述支承钢筋25均位于所述预应力加固构造外侧;
每个所述预应力加固结构均包括n个由上至下布设于承重拱圈3外侧的预应力筋组,n个所述预应力筋组的结构均相同且其均沿横桥向布设;每个所述预应力筋组均由三道从上至下布设的组合式预应力筋14组成,所述预应力加固构造中的所有组合式预应力筋14沿圆周方向由前至后布设;其中,n为正整数且n的取值范围为2~5;所述预应力加固构造中包括2n个所述预应力筋组,2n个所述预应力筋组沿圆周方向布设;所述预应力加固构造中包括6n道所述组合式预应力筋14,6n道所述组合式预应力筋14沿圆周方向布设;
每道所述组合式预应力筋14均包括多道沿横桥向从左向右布设的预应力筋节段,每道所述预应力筋节段均为一道平直的预应力钢筋或预应力钢绞线,每道所述组合式预应力筋14中的所有预应力筋节段均布设于同一直线上;每道所述预应力筋节段均呈水平布设,每道所述预应力筋节段的左端均为锚固端且其右端均为张拉端,每道所述预应力筋节段的两端均安装有一个锚具16;每道所述组合式预应力筋14中位于最左侧的一道所述预应力筋节段均为左端预应力筋节段;
每道所述预应力筋节段的左端均通过一个所述锚具16固定在一个所述拱圈拼接段11的所述左侧连接板上,每个所述拱圈拼接段11的所述左侧连接板上所固定的所述预应力筋节段均为该拱圈拼接段11左端所固定的所述预应力筋节段;
每道所述预应力筋节段的右端均通过一个所述锚具16布设在一个所述拱圈拼接段11的所述右侧连接板上,每个所述拱圈拼接段11的所述右侧连接板上所布设的所述预应力筋节段均为该拱圈拼接段11右端需张拉的所述预应力筋节段;
所述承重拱圈3中除所述左端拼接段和所述右端拼接段之外的所有拱圈拼接段11均为中间拼接段,所述左端拼接段和所述右端拼接段的外侧均布设有2n道所述预应力筋节段,所述左端拼接段和所述右端拼接段外侧所布设的2n道所述预应力筋节段沿圆周方向布设;每个所述中间拼接段外侧均布设有4n道所述预应力筋节段,4n道所述预应力筋节段沿圆周方向布设;
每道所述组合式预应力筋14中的所有预应力筋节段均为平直预应力筋节段15;每道所述组合式预应力筋14中左右相邻两个所述预应力筋节段分别为左侧节段和位于所述左侧节段右侧的右侧节段,所述左侧节段右端所安装锚具16与所述右侧节段左端所安装锚具16之间均为一个所述拱圈拼接段11;每道所述组合式预应力筋14中左右相邻两个所述预应力筋节段之间的净距均为一个拱圈拼接段11的横桥向宽度;
每个所述预应力筋组的三道所述组合式预应力筋14中一道所述组合式预应力筋14的所述左端预应力筋节段左端通过锚具16固定在所述左端拼接段的所述左侧连接板上,另一道所述组合式预应力筋14的所述左端预应力筋节段左端通过锚具16固定在所述第二拼接段的所述左侧连接板上,第三道所述组合式预应力筋14的所述左端预应力筋节段左端通过锚具16固定在所述第三拼接段的所述左侧连接板上;
每道所述平直预应力筋节段15均位于一个两段式拼接拱圈外侧,每个所述两段式拼接拱圈均由左右相邻两个所述拱圈拼接段11拼接而成;所述两段式拼接拱圈上位于最右侧的一个所述钢连接板为右部安装板,所述两段式拼接拱圈上位于最左侧的一个所述钢连接板为左部安装板;每道所述平直预应力筋节段15右端所安装的锚具 16均布设于一个所述右部安装板上,每道所述平直预应力筋节段15左端所安装的锚具16均布设于一个所述左部安装板上,每道所述平直预应力筋节段15均连接于一个所述两段式拼接拱圈的所述右部安装板与所述左部安装板之间;
所述承重拱圈3中布设于同一竖直面上的所有平直预应力筋节段15组成一个对所述两段式拼接拱圈进行整体加固的两段张拉预应力加固组,布设于同一个所述钢连接板上的所有锚具16沿圆周方向布设且其均位于承重拱圈3的同一个纵断面上。
本实施例中,所述承重拱圈3上的所有钢连接板均与承重拱圈3呈同轴布设。
本实施例中,所述拱圈拼接段11的横桥向宽度为5m~10m;
实际施工时,可根据具体需要,对拱圈拼接段11的横桥向宽度进行相应调整。
所述碎石注浆填充层4为通过两个所述注浆管道5对所述碎石铺装层进行注浆后形成的注浆填充层。所述拱圈拼接段11的横截面形状为圆弧形。
本实施例中,m=5。实际施工时,可根据具体需要,对m的取值大小进行相应调整。所述承重拱圈3中的5个所述拱圈拼接段11由左向右分别为所述左端拼接段、所述第二拼接段、所述第三拼接段、第四拼接段和所述右端拼接段。
本实施例中,所述承重拱圈3的跨度(即纵桥向长度)大于20m,所述承重拱圈 3的横桥向宽度大于50m。并且,所述承重拱圈3的跨度小于所述承重拱圈3的横桥向宽度。实际施工时,所述承重拱圈3的跨度可以大于50m且其横桥向宽度可以大于 100m,因而适用范围广。
本实施例中,每个所述注浆管5-1上多个所述注浆孔均为圆孔且其孔径均相同,每个所述注浆管5-1上多个所述注浆孔呈均匀布设且其呈梅花形布设。
本实施例中,所述注浆管5-1的外径为φ30mm~φ40mm且其壁厚为2mm~4mm。所述注浆孔的孔径为φ5mm~φ6mm。实际使用时,可根据具体需要对注浆管5-1的外径和壁厚以及所述注浆孔的孔径分别进行相应调整。
结合图8和图9,本实施例中,每个所述注浆管5-1与连接管5-2之间均通过一个弯管5-3进行连接,所述弯管5-3为L形。为连接简便、可靠,所述弯管5-3与注浆管5-1和连接管5-2之间均以螺纹方式进行连接。
本实施例中,每个所述注浆管5-1的两端和每个所述连接管5-2的两端均为外螺纹连接段,且每个所述弯管5-3的两端均为用于与所述外螺纹连接段连接的内螺纹连接段。实际使用时,所述下部压浆管的另一端通过连接管道与注浆设备连接。本实施例中,所述注浆设备为高压注浆机。本实施例中,每个所述注浆管道5的下端口均为所述注浆口,每个所述注浆管道5的上端口均为密封口。
每个所述注浆管道5中上下相邻两个所述注浆管5-1之间的竖向间距为0.3m~0.5m,每个所述注浆管道5中上下相邻两个所述注浆管5-1之间的竖向间距由下至上逐渐缩小。本实施例中,每个所述注浆管道5中上下相邻两个所述注浆管5-1之间的环向间距均相同。实际施工时,可根据具体需要,对每个所述注浆管道5中上下相邻两个所述注浆管5-1之间的竖向间距进行相应调整。
如图4、图6所示,每个所述注浆管道5中均包括M个所述注浆管5-1,其中M 为正整数且M≥3。
所述碎石铺装层分为布设于承重拱圈3中部上方的拱顶填充层8和前后两个对称布设的侧部填充层,两个所述侧部填充层连接组成下部填充层,所述拱顶填充层8位于所述下部填充层正上方;每个所述侧部填充层均由下至上分为M个拱圈外侧填充层 9,所述拱顶填充层8的厚度为0.3m~0.5m;每个所述注浆管道5中上下相邻两个所述注浆管5-1之间均为一个所述拱圈外侧填充层9;
每个所述拱圈外侧填充层9的上表面均为水平面,每个所述拱圈外侧填充层9上均设置有一个所述注浆管5-1。
所述填土层2由下至上分为多个填土分层10,每个所述填土分层10的上表面均为水平面。本实施例中,每个拱圈外侧填充层9外侧均布设有一个所述填土分层10,并且每个拱圈外侧填充层9的上表面均与位于其外侧的填土分层10的上表面布设于同一水平面上。
本实施例中,M=8。每个所述侧部填充层均由下至上分为8个拱圈外侧填充层9,所述填土层2由下至上分为9个所述填土分层10。
实际施工时,可根据具体需要,对M的取值大小分别进行相应调整。
本实施例中,每个所述注浆管道5中位于最下方的一个所述注浆管5-1均为底部注浆管,所述底部注浆管与混凝土基础1上表面之间的竖向间距为0.05m~0.2m;每个所述注浆管道5中位于最上方的一个所述注浆管5-1均为顶部注浆管,所述顶部注浆管位于承重拱圈3中部的一侧上方。实际使用时,可根据需要对所述底部注浆管与混凝土基础1上表面之间的竖向间距以及所述顶部注浆管的布设位置分别进行调整。
本实施例中,所述碎石铺装层的厚度d=0.5m~1m。
两个所述注浆管道5中所有注浆管5-1均位于同一个拱形面上,两个所述注浆管道5中所有注浆管5-1所处的拱形面为注浆面。本实施例中,所述注浆面与承重拱圈 3之间的净距为实际施工时,可根据具体需要,对所述碎石铺装层的厚度d 以及所述注浆面与承重拱圈3之间的净距进行相应调整。
本实施例中,所述混凝土基础1为呈水平布设的立方体基础。并且,所述混凝土基础1为供承重拱圈3的拱脚支撑的混凝土基础。
所述波纹钢板的波纹方向(也称为波纹纹路方向)为所施工覆土波纹桥的纵桥向,所述波纹钢板的波纹纹路方向是指所述波纹钢板上波纹的排列方向,也可以称为所述波纹钢板上一个波谷或一个波峰的延伸方向。
如图11所示,所述承重拱圈3由多个波纹钢板拼接块6拼接而成,多个所述波纹钢板拼接块6均为矩形,多个所述波纹钢板拼接块6沿横桥向由左至右分多列进行布设,每列所述波纹钢板拼接块6均包括多个沿纵桥向由前至后布设的波纹钢板拼接块6,左右相邻两列所述波纹钢板拼接块6中的波纹钢板拼接块6呈交错布设。
所述承重拱圈3中左右相邻两列所述波纹钢板拼接块6之间均通过一列紧固螺栓7紧固连接为一体,每列所述紧固螺栓7均包括多个沿纵桥向由前至后布设于同一竖直面上的紧固螺栓7;每列所述紧固螺栓7中前后相邻两个所述波纹钢板拼接块6之间均通过多个沿横桥向由左至右布设的紧固螺栓7紧固连接为一体。
本实施例中,每列所述波纹钢板拼接块6均组成一个波纹钢板拼接段,所述承重拱圈3由多个所述波纹钢板拼接段拼接而成,多个所述波纹钢板拼接段由左至右布设于同一水平面上且其横截面结构和尺寸均相同。多个所述波纹钢板拼接段连接组成一个拼接式波纹钢板,左右相邻两个所述波纹钢板拼接段之间的连接处均为所述拼接式波纹钢板一个波谷所处位置。因而,每列所述紧固螺栓7均位于所述拼接式波纹钢板一个波谷所处位置。
本实施例中,所述波纹钢板拼接块6的横桥向宽度为0.5m~5m且其纵桥向长度为0.5m~5m。实际施工时,可根据具体需要,对波纹钢板拼接块6的尺寸进行相应调整。并且,每个所述拱圈拼接段11均为一个所述波纹钢板拼接段或均由多个从左至右布设的所述波纹钢板拼接段拼接而成。
本实施例中,所述支撑架中的相邻两道所述支承钢筋25之间的间距为5m~8m。实际施工时,可根据具体需要,对相邻两道所述支承钢筋25之间的间距进行调整。
本实施例中,每道所述支承钢筋25均支撑于一列所述紧固螺栓7上;所述紧固螺栓7为支撑螺栓或连接螺栓,所述紧固螺栓7中用于支撑支承钢筋25的所述支撑螺栓,所述支撑螺栓的螺栓杆长度大于所述连接螺栓的螺栓杆长度。
为连接简便、可靠,所述支承钢筋25与所述支撑螺栓的螺栓杆之间以焊接方式进行连接,所述注浆管5-1与其所支撑的支承钢筋25之间以焊接方式进行连接。本实施例中,所述注浆管5-1为钢花管且其管壁上开有多个注浆孔,连接管5-2为钢管。
每个所述混凝土基础1上均预埋有多个对承重拱圈3进行固定的预埋件,多个所述预埋件沿横桥向由左至右进行布设。本实施例中,所述预埋件为呈竖直向布设的预埋螺栓,所述承重拱圈3通过所述预埋螺栓紧固固定在混凝土基础1上。
本实施例中,所述碎石铺装层为由铺装在承重拱圈3上的碎石形成的铺装层,所述碎石的粒径为5mm~20mm。每个拱圈外侧填充层9均为由碎石铺装形成的铺装层。
本实施例中,M=8。实际施工时,可根据具体需要,对M的取值大小以及所述注浆管道5中各注浆管5-1的布设位置分别进行相应调整。
每个所述侧部填充层中均包括8个所述拱圈外侧填充层9,8个所述拱圈外侧填充层9由下至上分别为第一个填充层、第二个填充层、第三个填充层、第四个填充层、第五个填充层、第六个填充层、第七个填充层和第八个填充层,每个所述拱圈外侧填充层9上均布设有一个所述注浆管5-1。本实施例中,所述第一个填充层的层厚为 0.05m~0.2m。每个所述侧部填充层中除所述第一个填充层之外的各拱圈外侧填充层9 的层厚均为0.3m~0.5m。所述填土层2为压实后的土层且其为砂土填充层。
所述预应力加固构造为承重拱圈3外侧的体外预应力加固构造。根据本领域公知常识,预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆、预应力筋或型钢撑杆等对结构构件或整体进行加固的方法,特点是通过预应力手段强迫后加部分受力,改变原结构内力分布并降低原结构应力水平,致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除。预应力加固法具有加固、卸荷、改变结构内力三重效果,适用于大跨结构加固以及采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固。本发明所采用所述预应力加固构造作为承重拱圈3的体外预应力加固构造,具有以下优点:第一、加固:将承重拱圈3中的多个所述拱圈拼接段11进行整体加固,能有效提高承重拱圈3的整体性和受力性能,相应有效延长承重拱圈3的耐久性;第二、卸荷:能有效减轻甚至消除作用于承重拱圈3上的荷载,进一步确保承重拱圈3 的结构稳定性和使用效果;第三、改变结构内力,有效提高承重拱圈3的受力性能和承载性能。同时,所述预应力加固构造位于承重拱圈3外侧,不会对波纹钢拱圈的性能造成任何不良影响,尤其是不会影响所述波纹钢拱圈的适应性,所述波纹钢拱圈具有适应地基与基础变形的能力,避免因地基基础不均匀沉降导致的结构破坏问题。并且,所述预应力加固构造能有效发挥预应力加固法的优势,充分发挥预应力加固法所具有的加固、卸荷和改变结构内力这三重效果,并且所述预应力加固构造能确保并促进所述波纹钢拱圈优势和性能的充分发挥,确保所述波纹钢拱圈的结构稳定性和整体性,从而充分发挥所述波纹钢拱圈的优势。尤其是针对横向宽度大的大跨度波纹钢拱圈,通过所述预应力加固构造使横桥向宽度与跨度均较大的波纹钢板桥施工成为可能,能有效扩大所述波纹钢拱圈的适用范围,有效增大所述波纹钢拱圈的跨度,并能有效增大所述波纹钢拱圈的横桥向宽度。并且,通过所述预应力加固构造使横桥向宽度与跨度均较大的波纹钢板桥的整体性、结构稳固性和使用性能均能得到有效保证。
同时,对所述预应力加固构造中各预应力筋组的结构和布设位置进行限定,每个所述预应力筋组中包括三道所述组合式预应力筋14,每道所述组合式预应力筋14包括多道布设于同一水平直线上的平直预应力筋节段15,同时对每个所述预应力筋组中各平直预应力筋节段15的布设位置进行具体限定,使拼接过程中能同步对拱圈拼接段11分段进行预应力加固,同时左右相邻两个拱圈拼接段11外侧的平直预应力筋节段15相互交错和相互配合使用,能实现对承重拱圈3中所有拱圈拼接段11进行整体加固的目的,因而能有效提高承重拱圈3的预应力加固效果,所述承重拱圈3中每个拱圈拼接段11具有分段预应力加固效果,并且整个承重拱圈3具有整体加固效果,能充分发挥所述预应力加固构造的加固效果,并且现场施工简便。
所述波纹钢板的波高为h,h的取值范围为50mm~150mm;所述波纹钢板的波距为λ,λ的取值范围为100mm~480mm。其中,波距是指所述波纹钢板中两个相邻波纹顶点之间径向距离,也称为波长。实际加工时,可根据具体需要,对所述波纹钢板的波高h和波距λ分别进行相应调整。其中,所述承重拱圈3的跨度(即承重拱圈3的纵桥向长度)越大,波高h和波距λ均越大。
本实施例中,每个拱圈拼接段11的展开片材为一块矩形波纹钢板,所述矩形波纹钢板的板厚为4mm~10mm。实际加工时,可根据具体需要,对所述矩形波纹钢板的板厚和拱圈拼接段11的横桥向宽度分别进行相应调整。其中,所述承重拱圈3的跨度越大,所述矩形波纹钢板的板厚越大,且拱圈拼接段11的横桥向宽度越小。
每个所述钢连接板均由多个弧形拼接段拼接而成,多个所述弧形拼接段沿圆周方向布设在同一竖直面上,相邻两个所述弧形拼接段之间以焊接方式进行固定连接。
所述弧形拼接段为呈竖直向布设的弧形钢板条。本实施例中,所述弧形拼接段的横截面为矩形。实际加工时,可根据具体需要,对所述钢连接板中所述弧形拼接段的数量以及各弧形拼接段的长度和布设位置分别进行相应调整。因而,所述钢连接板加工简便且加工方式灵活,并且所述钢连接板与承重拱圈3连接简便。实际使用时,所述钢连接板不仅能满足所述预应力加固构造中锚具16的安装需求,并且所述钢连接板能对其所处位置处的承重拱圈3进行径向加固,确保承重拱圈3的结构稳固性,通过所述钢连接板对承重拱圈3右端、承重拱圈3左端以及左右相邻两个所述拱圈拼接段11之间的连接处这些受力薄弱区域进行有效加固。连接于左右相邻两个所述拱圈拼接段11之间的中间连接板12在对左右相邻两个所述拱圈拼接段11进行有效连接的同时,能对左右相邻两个所述拱圈拼接段11之间的连接处进行有效加固,能有效克服承重拱圈3中左右相邻两个所述拱圈拼接段11之间的连接处受力薄弱、易变形等问题。另外,所述钢连接板套箍在承重拱圈3上,在对承重拱圈3进行径向加固的同时,实际套装简便且套装后位置不会不动,不会发生位移,使用效果稳定、可靠。
步骤二中进行拱圈架设时,沿横桥向由左向右在步骤一中施工完成的两个所述混凝土基础1上,对承重拱圈3的m个所述拱圈拼接段11分别进行拼接施工,并使每个所述拱圈拼接段11的前后两端均支撑于一个所述混凝土基础1上;
对承重拱圈3的m个所述拱圈拼接段11分别进行拼接施工时,过程如下:
步骤A1、左端拼接段拼接施工:采用吊装设备将带有左端连接机构的所述左端拼接段移动到位,再对所述左端拼接段左端所固定的2n道所述预应力筋节段分别进行穿设;
所述左端连接机构包括所述左端拼接段左端设置的左端连接板13和2n个布设在左端连接板13上的锚具16;
对所述左端拼接段左端所固定的2n道所述预应力筋节段进行穿设时,2n道所述预应力筋节段的穿设方法均相同;对所述左端拼接段左端所固定的任一道所述预应力筋节段进行穿设时,将该预应力筋节段的左端固定于所述左端拼接段左端的一个所述锚具16上,并将该预应力筋节段沿横桥向布设;
步骤A2、下一个拼接段拼接施工:采用吊装设备将下一个所述拱圈拼接段11移动到位,并使所吊装的当前所拼接节段左端与左侧已拼接节段的右端紧贴,同时在当前所拼接节段与所述左侧已拼接节段之间的连接处安装中间连接机构;再对当前所拼接节段左端所固定的2n道所述预应力筋节段分别进行穿设;待2n道所述预应力筋节段均穿设完成后,沿横桥向由左向右对当前所拼接节段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段同步进行张拉;
所述当前所拼接节段为本步骤中所拼接的拱圈拼接段11,所述左侧已拼接节段为位于所述当前所拼接节段左侧且与所述当前所拼接节段相邻的拱圈拼接段11;所述中间连接机构包括一个所述中间连接板12和4n个布设在中间连接板12上的锚具16;
对当前所拼接节段左端所固定的2n道所述预应力筋节段分别进行穿设时,2n道所述预应力筋节段的穿设方法均相同;对当前所拼接节段左端所固定的任一道所述预应力筋节段进行穿设时,将该预应力筋节段的左端固定于当前所拼接节段左端的一个所述锚具16上,并将该预应力筋节段沿横桥向布设;
对当前所拼接节段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段同步进行张拉之后,先将2n道所述预应力筋节段的右端分别安装在当前所拼接节段右端的一个所述锚具16 上;
步骤A3、多次重复步骤A2,直至完成承重拱圈3中位于所述右端连接段左侧的所有拱圈拼接段11的拼接施工过程;
步骤A4、右端连接段拼接施工:采用吊装设备将带有右端连接机构的所述右端拼接段移动到位,并使所述右端拼接段左端与相邻已拼接节段的右端紧贴,同时在所述右端拼接段与所述相邻已拼接节段之间的连接处安装所述中间连接机构;再沿横桥向由左向右对所述右端拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段同步进行张拉,完成承重拱圈3的拼接施工过程;
所述右端连接机构包括所述右端拼接段右端设置的所述右端连接板和2n个布设在所述右端连接板上的锚具16;
所述相邻已拼接节段为承重拱圈3中与所述右端连接板相邻的拱圈拼接段11;
对所述右端拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段同步进行张拉之后,先将2n道所述预应力筋节段的右端分别安装在所述右端拼接段右端的一个锚具16上。
本实施例中,所述的n=2。实际施工时,可根据具体需要,对n的取值大小进行相应调整。并且,所述承重拱圈3的跨度越大,n的取值越大。
本实施例中,每个所述钢连接板均由多个弧形拼接段拼接而成,多个所述弧形拼接段沿圆周方向布设在同一竖直面上,相邻两个所述弧形拼接段之间以焊接方式进行固定连接;
步骤A1中进行左端拼接段拼接施工之后,先在所述左端拼接段左端焊接固定左端连接板13,再在左端连接板13上布设2n个所述锚具16并形成所述左端连接机构,能有效节约现场拼接工序和现场拼接时间;
步骤A4中进行右端连接段拼接施工之后,先在所述右端拼接段右端焊接固定所述右端连接板,再在所述右端连接板上布设2n个所述锚具16并形成所述右端连接机构,能有效节约现场拼接工序和现场拼接时间;
步骤A2中在当前所拼接节段与所述左侧已拼接节段之间的连接处安装所述中间连接机构时,在当前所拼接节段与所述左侧已拼接节段之间的连接处对组成中间连接板12的多个所述弧形拼接段进行拼接,获得拼接成型的中间连接板12;
对组成中间连接板12的多个所述弧形拼接段进行拼接之后,将4n个所述锚具16分别固定在该中间连接板12的所述弧形拼接段上;或者待中间连接板12拼装成型后,将4n个所述锚具16分别固定在拼装成型的中间连接板12上。
实际拼装施工时,所述钢连接板施工简便且结构稳定,使用效果好。本实施例中,为加工简便且连接方便、连接可靠,所述钢连接板的左右侧壁均为竖直向侧壁。
如图13所示,每道所述预应力筋节段的左端所安装的锚具16为固定端锚具,每道所述预应力筋节段的右端所安装的锚具16为张拉端锚具;所述左端连接板13上设置有2n个所述固定端锚具,所述右端连接板上设置有2n个所述张拉端锚具;每个所述中间连接板12上均设置有2n个所述固定端锚具和2n个所述张拉端锚具。
本实施例中,如图13、图14、图15、图16、图17及图18所示,每个所述预应力筋组中位于最上部的一道所述组合式预应力筋 14 的所述左端预应力筋节段左端通过锚具16固定在所述左端拼接段的所述左侧连接板上,每个所述预应力筋组中位于最下部的一道所述组合式预应力筋14的所述左端预应力筋节段左端通过锚具16固定在所述第三拼接段的所述左侧连接板上。
结合图20,每个所述中间连接板12上均设置有2n个对所述预应力筋节段进行导向的导向座22,2n个所述导向座22沿圆周方向布设且其均为钢支撑座,每个所述导向座22上均设置有对一道所述预应力筋节段进行导向的导向孔17,所述导向孔17为圆孔;每个所述导向座22均固定在中间连接板12的外侧壁上。
步骤A2中对组成中间连接板12的多个所述弧形拼接段进行拼接之后,将2n个所述导向座22分别固定在该中间连接板12的所述弧形拼接段上;或者待中间连接板 12拼装成型后,将2n个所述导向座22分别固定在拼装成型的中间连接板12上;
步骤A2中对当前所拼接节段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段同步进行张拉之后,先将当前所拼接节段右端需张拉的每道所述预应力筋节段均从当前所拼接节段左端的一个导向座22内穿过,再将当前所拼接节段右端需张拉的每道所述预应力筋节段右端分别安装在当前所拼接节段右端的一个所述锚具16上,并使各道所述预应力筋节段均沿横桥向布设。
实际使用过程中,通过导向座22对各道平直预应力筋节段15的中部进行导向,能简便、有效确保平直预应力筋节段15的延伸方向,并且能确保平直预应力筋节段 15的穿设效果,同时便于后期进行拆装。
结合图19和图20,本实施例中,每个所述拱圈拼接段11的左右两端均为所述波纹钢板的一个波谷,每个所述拱圈拼接段11的左右两端呈对称布设;左右相邻两个所述拱圈拼接段11包括左拼接段和位于所述左拼接段右侧且与所述左拼接段连接的右拼接段,所述左拼接段的右端与所述右拼接段的左端紧贴,所述承重拱圈3中所有拱圈拼接段11连接成一个拼接式波纹钢板,左右相邻两个所述拱圈拼接段11之间的连接处均为所述拼接式波纹钢板的一个波谷所处位置。由于每个所述拱圈拼接段11 的左右两端均为所述波纹钢板的一个波谷,这样使左右相邻两个所述拱圈拼接段11 之间的连接处为所述拼接式波纹钢板的一个波谷,这样能有效确保所述拼接式波纹钢板的波纹延续性,利于所述拼接式波纹钢板优势与性能的充分发挥。
所述中间连接板12、所述右端连接板和左端连接板13的外侧壁均布设于同一个圆弧面上且三者的外侧壁均位于所述波纹钢板的波峰内侧,所述锚具16的锚垫板焊接固定在所述钢连接板的外侧壁上,布设于同一个所述钢连接板上的所有锚具16的锚垫板均与该钢连接板布设于所述拼接式波纹钢板的同一个纵断面上。因而,所述左端连接板13外侧壁所处圆的外径小于所述波纹钢板波峰所处圆的外径。
本实施例中,所述右端连接板和左端连接板13的厚度相同,所述左端连接板13 的厚度为中间连接板12厚度的一半,所述左端连接板13的厚度为1cm~8cm;所述锚具16中锚垫板的厚度与其所固定钢连接板的厚度相同。实际加工时,可根据具体需要,对所述右端连接板、左端连接板13和中间连接板12的厚度进行调整。并且,承重拱圈3的跨度越大,所述右端连接板、左端连接板13和中间连接板12的厚度越大。
为进一步增大左右相邻两个所述拱圈拼接段11之间连接处的稳固性,左右相邻两个所述拱圈拼接段11之间的连接处外侧均套装有一个外加固板18,每个所述中间连接板12所处区域均为待加固区域,所述待加固区域为环形且其位于所述拼接式波纹钢板的两个波纹顶点之间;所述外加固板18为拱形且其横截面为拱形,所述外加固板18套箍在所述拼接式波纹钢板上,所述外加固板18的内侧壁与所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴,所述外加固板18内侧壁的横截面形状和尺寸均与其所处位置处所述拼接式波纹钢板外侧壁的横截面形状和尺寸相同;所述外加固板18的横桥向宽度为d1,d1的取值范围为0.15λ~0.3λ,其中λ为所述波纹钢板的波距;
所述外加固板18为钢板,每个所述中间连接板12均套装在一个所述外加固板18上且二者固定连接,每个所述中间连接板12均与其所固定的外加固板18呈同轴布设且二者布设于所述拼接式波纹钢板的同一个纵断面上。实际使用时,左右相邻两个所述拱圈拼接段11之间的连接处,在通过中间连接板12进行加固的同时,通过外加固板18进行进一步加固。同时,所述外加固板18套箍在所述拼接式波纹钢板上,套装简便且位置固定、加固效果好,并且外加固板18与中间连接板12相配合进行组合加固,中间连接板12在加固的同时起到支撑作用,而外加固板18的内侧壁与所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴,因而外加固板18的加固更为直接、可靠。同时,由于外加固板18的内侧壁与所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴,因而外加固板18相当于一个对左右相邻两个所述拱圈拼接段11之间连接处进行封堵的封堵环,能进一步增大左右相邻两个所述拱圈拼接段11之间连接处的严密性,确保所述拼接式波纹钢板中纵向连接部位的结构稳固性、结构强度和严密性,有效增强所述拼接式波纹钢板中纵向连接部位的抗渗透性能。
另外,所述外加固板18为一个拱形(即圆弧形)封堵件,能对左右相邻两个所述拱圈拼接段11之间的连接处进行全面封堵,杜绝任何渗漏可能。与常规的左右相邻两个所述拱圈拼接段11之间连接处设置止水条相比,传统的止水条仅位于相邻两个所述拱圈拼接段11之间,传统的止水条为环线式封堵,因而严密性无法得到保证,并且止水条与相邻两个所述拱圈拼接段11之间不可避免存在间隙,从而不可避免的存在渗漏间隙,并且随着使用时间增长,止水条不可避免会出现变形和移位,使渗漏问题更加严重;同时,一旦发生渗漏,需对承重拱圈3中所有拼接段进行重新拼接,后期维修工作量大。而外加固板18为一个覆盖式的封堵结构,外加固板18对相邻两个所述拱圈拼接段11之间的连接处进行整体封堵与覆盖,从而能简便实现严密封堵效果,并且外加固板18相当于一个环形的面式封堵结构,有效封堵区域更大,因而能显著提高抗渗漏效果;另外,由于外加固板18为整体性的结构件,结构稳固性高,不会因使用时间增长而发生变形和移位,因而能进一步保证坑渗漏效果。实际加工时,可根据具体需要,对外加固板18的横桥向宽度d1进行相应调整,并且所述波纹钢板的内径d越大,外加固板18的横桥向宽度d1越大。
本实施例中,所述左端拼接段的左端设置有左端加固板19,所述右端拼接段的右端设置有右端加固板,所述左端加固板19和所述右端加固板的结构和尺寸均相同且二者呈对称布设;所述左端加固板19套箍在所述拼接式波纹钢板的左端外侧,所述右端加固板套箍在所述拼接式波纹钢板的右端外侧;所述左端加固板19和所述右端加固板的内侧壁均与其所处位置处所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴,所述左端加固板19和所述右端加固板的内侧壁横截面形状和尺寸均与其所处位置处所述拼接式波纹钢板外侧壁的横截面形状和尺寸相同,所述左端加固板19和所述右端加固板均焊接固定在所述拼接式波纹钢板上;所述左端加固板19和所述右端加固板均为钢板且二者均为拱形,所述左端加固板19的横桥向宽度为外加固板18横桥向宽度的一半。
所述左端连接板13套装在左端加固板19上且二者固定连接,所述左端连接板13和左端加固板19呈同轴布设且二者布设于所述拼接式波纹钢板的同一个纵断面上,所述左端连接板13和左端加固板19的左端面均与所述左端拼接段的左端相平齐。因而,所述拼接式波纹钢板左端通过左端连接板13进行加固的同时,通过左端加固板 19进行进一步加固。同时,所述左端加固板19套箍在所述拼接式波纹钢板上,套装简便且位置固定、加固效果好,并且左端加固板19与左端连接板13相配合进行组合加固,左端连接板13在加固的同时起到支撑作用,而左端加固板19的内侧壁与所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴,因而左端加固板19的加固更为直接、可靠。同时,由于左端加固板19的内侧壁与所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴,因而左端加固板 19能进一步增大所述拼接式波纹钢板左端的结构稳固性和结构强度。
相应地,所述右端连接板套装在所述右端加固板上且二者固定连接,所述右端连接板和所述右端加固板呈同轴布设且二者布设于所述拼接式波纹钢板的同一个纵断面上,所述右端连接板和所述右端加固板的右端面均与所述右端拼接段的右端相平齐。实际使用时,所述拼接式波纹钢板右端在所述右端连接板进行加固的同时,通过所述右端加固板进行进一步加固。同时,所述右端加固板套箍在所述拼接式波纹钢板上,套装简便且位置固定、加固效果好,并且所述右端加固板与所述右端连接板相配合进行组合加固,所述右端连接板在加固的同时起到支撑作用,而所述右端加固板的内侧壁与所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴,因而所述右端加固板的加固更为直接、可靠。同时,由于所述右端加固板的内侧壁与所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴,因而所述右端加固板能进一步增大所述拼接式波纹钢板右端的结构稳固性和结构强度。
所述左端加固板19、所述右端加固板和外加固板18均由多个弧形连接段拼接而成,多个所述弧形连接段沿圆周方向布设在同一竖直面上,相邻两个所述弧形连接段之间以焊接方式进行固定连接。其中,所述左端加固板19、所述右端加固板和外加固板18均为外侧加固板。
本实施例中,所述弧形连接段为呈竖直向布设的弧形钢板条。实际加工时,可根据具体需要,对所述外侧加固板中所述弧形连接段的数量以及各弧形连接段的长度和布设位置分别进行相应调整。因而,所述外侧加固板加工简便且加工方式灵活,并且所述外侧加固板与承重拱圈3连接简便。
步骤A1中在所述左端拼接段左端焊接固定左端连接板13之后,先在所述左端拼接段左端外侧焊接固定左端加固板19,再将左端连接板13焊接固定在左端加固板19 上;
步骤A4中在所述右端拼接段右端焊接固定所述右端连接板之后,再在所述右端拼接段右端焊接固定所述右端加固板,再将所述右端连接板焊接固定在所述右端加固板上;
步骤A2中对组成中间连接板12的多个所述弧形拼接段进行拼接之后,先对组成外加固板18的多个所述弧形连接段进行拼接,获得拼接成型的外加固板18;再在外加固板18上,对组成中间连接板12的多个所述弧形拼接段进行拼接。
实际使用时,由于每个所述中间连接板12均通过穿设于导向座22上的2n道所述平直预应力钢筋节段15进行径向限位,因而所述外侧加固板与所述拼接式波纹钢板之间可以不进行固定连接,只需将所述外侧加固板安装到位即可,再加上所述外侧加固板的内侧壁与所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴,并且所述外侧加固板的内侧壁横截面形状和尺寸均与其所布设位置处所述拼接式波纹钢板外侧壁的横截面形状和尺寸相同,因而所述外侧加固板卡装于所述拼接式波纹钢板中的两个波纹之间,因而实际使用过程中所述外侧加固板的位置固定不动,在对所述拼接式波纹钢板进行有效加固的同时,能与所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴进行严密封堵,起到良好的抗渗漏效果;同时,由于所述外侧加固板与所述拼接式波纹钢板之间无需进行固定连接,因而现场拼装简便,并且拼接施工效率高,施工工期短,能有效解决现有拼接式波纹钢板涵存在的接口位置连接复杂、接口位置易出现损伤与渗漏等问题。另外,对每个所述拱圈拼接段11外侧的所有平直预应力筋节段15左端进行固定且对其右端进行张拉时,均通过锚具16、所述钢连接板和所述外侧加固板向所述拼接式波纹钢板施工斜向内的作用下,从而能进一步对中间连接板12进行径向限位,并进一步使所述外侧加固板的内侧壁与所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴,进一步提高所述钢连接板与所述外侧加固板的加固效果,同时能确保外加固板18的封堵效果。
本实施例中,为进一步确保所述拼接式波纹钢板的结构稳固性和整体性,每个所述钢连接板内侧均设置有一个内加固板24,所述内加固板24为拱形且其套装于所述拼接式波纹钢板内,所述内加固板24的外侧壁与所述拼接式波纹钢板的内侧壁紧贴;所述内加固板24的横桥向宽度为d2,d2的取值范围为0.08λ~0.2λ;每个所述内加固板24均与位于其外侧的所述钢连接板呈同轴布设且二者均布设于所述拼接式波纹钢板的同一个纵断面上;
所述内加固板24为钢板且其与所述拼接式波纹钢板焊接固定为一体。实际加工时,可根据具体需要对内加固板24的横桥向宽度d2进行相应调整,并且位于内加固板24外侧的所述外侧加固板的横桥向宽度越大,内加固板24的横桥向宽度d2越大。
为确保内加固板24的支撑稳固性,所述内加固板24为整体式加固板。
本实施例中,步骤A1中左端拼接段拼接施工完成后,在所述左端拼接段左端内侧支立内加固板24,并使内加固板24支撑于所述左端拼接段内;
步骤A4中将带有右端连接机构的所述右端拼接段移动到位左,在所述右端拼接段的右端内侧支立内加固板24,并使内加固板24支撑于所述右端拼接段内,再沿横桥向由左向右对所述右端拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段同步进行张拉;
步骤A2中进行下一个拼接段拼接施工时,先在所述左侧已拼接节段的右端内侧支立内加固板24,并使内加固板24支撑于所述左侧已拼接节段内;再采用吊装设备将当前所拼接节段移动到位,使所吊装的当前所拼接节段左端与左侧已拼接节段的右端紧贴,并使本步骤中所支立的内加固板24支撑于当前所拼接节段与所述左侧已拼接节段之间的连接处内侧;之后,在当前所拼接节段与所述左侧已拼接节段之间的连接处安装中间连接机构。
如图21所示,为进一步确保与所述拼接式波纹钢板中左右相邻两个所述拱圈拼接段11之间连接处的防渗漏效果,所述外加固板18底部与所述拼接式波纹钢板之间夹装有一个拱形止水带23,所述拱形止水带23为拱形;
步骤A2中对组成外加固板18的多个所述弧形连接段进行拼接之后,先在当前所拼接节段与所述左侧已拼接节段之间的连接处外侧布设拱形止水带23。
本实施例中,所述拱形止水带23为橡胶止水带且其纵向宽度小于外加固板18的上部纵向宽度。所述拱形止水带23的纵向宽度大于2cm。
与常规的左右相邻两个所述拱圈拼接段11之间连接处设置止水条相比,传统止水条仅位于相邻两个所述拱圈拼接段11之间,传统的止水条为环线式封堵,因而严密性无法得到保证,并且止水条与相邻两个所述拱圈拼接段11之间不可避免存在间隙,从而不可避免的存在渗漏间隙,并且随着使用时间增长,止水条易发生变形和移位,使渗漏问题更为严重;同时,一旦发生渗漏,需对承重拱圈3进行重新拼接,后期维修工作量大。而外加固板18与所述拼接式波纹钢板之间所布设的拱形止水带23,为一个覆盖式的封堵结构,外加固板18对相邻两个所述拱圈拼接段11之间的连接处进行整体封堵与覆盖,从而能简便实现严密封堵效果,并且外加固板18相当于一个弧形的面式封堵结构,有效封堵区域更大,因而能显著提高抗渗漏效果;另外,由于拱形止水带23垫装于外加固板18与所述拼接式波纹钢板之间,结构稳固性高,拱形止水带23不会因使用时间增长而发生变形和移位,因而能进一步保证坑渗漏效果。
如图9所示,所述中间连接板12上固定锚具16的位置为横向待加固位置,每个所述横向待加固位置上均设置有一个横向加固结构,每个所述横向加固结构均与一个所述锚具16布设于同一平面上,每个所述横向加固结构均位于一个所述待加固区域内且其均沿横桥向布设;
每个所述横向加固结构均包括两个对称布设于中间连接板12左右两侧的横向加固板20,所述横向加固板20为平直钢板且其底部固定在外加固板18的外侧壁上;每个所述横向加固结构中两个所述横向加固板20均布设于同一平面上且二者均沿横桥向布设;位于所述拼接式波纹钢板同一个纵断面上的多个所述横向加固结构沿圆周方向布设,每个所述横向加固结构均与其所固定的外加固板18呈垂直布设;所述横向加固板20的一个侧壁为竖直向侧壁且其固定在中间连接板12上,所述横向加固板20 的另一个侧壁支撑于所述拼接式波纹钢板的外侧壁上,所述横向加固板20的另一个侧壁与其所支撑位置处所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴;所述横向加固板20另一个侧壁的形状和尺寸均与其所支撑位置处所述拼接式波纹钢板外侧壁的横截面形状和尺寸相同;所述横向加固板20的上部为水平面且其上部与所固定中间连接板12的外侧壁相平齐;
所述左端连接板13上固定锚具16的位置为左端待加固位置,每个所述左端待加固位置上均设置有一个左端加固钢板21,所述左端加固钢板21的结构与横向加固板 20的结构相同,所述左端加固钢板21为平直钢板且其底部固定在所述左端加固板19 的外侧壁上;所述左端加固钢板21沿横桥向布设;所述拼接式波纹钢板上的多个所述左端加固钢板21沿圆周方向布设,每个所述左端加固钢板21均与其所固定的左端加固板19呈垂直布设;所述左端加固板19的左侧壁为竖直向侧壁且其固定在左端连接板13上,所述左端加固板19的右侧壁支撑于所述拼接式波纹钢板的外侧壁上,所述左端加固板19的右侧壁与其所支撑位置处所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴;所述左端加固板19右侧壁的形状和尺寸均与其所支撑位置处所述拼接式波纹钢板外侧壁的横截面形状和尺寸相同;所述左端加固板19的上部为水平面且其上部与所固定左端连接板13的外侧壁相平齐;
所述右端连接板上固定锚具16的位置为右端待加固位置,每个所述右端待加固位置上均设置有一个右端加固板,所述右端加固板和左端加固钢板21的结构和尺寸均相同,所述右端加固板为平直钢板且其底部固定在所述右端加固板的外侧壁上;所述右端加固板沿横桥向布设;所述拼接式波纹钢板上的多个所述右端加固板沿圆周方向布设,每个所述右端加固板均与其所固定的右端加固板呈垂直布设;所述右端加固板的右侧壁为竖直向侧壁且其固定在所述右端连接板上,所述右端加固板的左侧壁支撑于所述拼接式波纹钢板的外侧壁上,所述右端加固板的左侧壁与其所支撑位置处所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴;所述右端加固板左侧壁的形状和尺寸均与其所支撑位置处所述拼接式波纹钢板外侧壁的横截面形状和尺寸相同;所述右端加固板的上部为水平面且其上部与所固定右端连接板的外侧壁相平齐。
本实施例中,如图20所示,所述中间连接板12上固定导向座22的位置均为所述横向待加固位置,每个所述横向待加固位置上均设置有一个横向加固结构,这样能进一步增强传力效果和加固效果。
所述左端加固钢板21、所述右端加固板和横向加固板20均为横向传力板。
实际进行拼接施工过程中,对每个所述拱圈拼接段11外侧的所有平直预应力筋节段15左端进行固定且对其右端进行张拉时,均通过锚具16、所述钢连接板和所述外侧加固板向所述拼接式波纹钢板施工斜向内的作用下,通过所述纵向传力板将施加于所述拼接式波纹钢板右端、所述拼接式波纹钢板左端以及相邻两个所述拱圈拼接段 11之间的连接处上的斜向内作用力分散并传递至所述拼接式波纹钢板的其它区域,从而能有效减小作用于所述拼接式波纹钢板右端、所述拼接式波纹钢板左端以及相邻两个所述拱圈拼接段11之间连接处的作用力,对所述拼接式波纹钢板左右两端以及相邻两个所述拱圈拼接段11之间连接处的结构稳固性和使用效果进行进一步保证。同时,由于所述纵向传力板与所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴,因而能进一步增大所述外侧加固板和所述钢连接板的稳固性,进一步对所述外侧加固板和所述钢连接板进行有效限位,通过所述纵向传力板使所述外侧加固板和所述钢连接板形成一个整体并卡装在所述拼接式波纹钢板的两个波纹之间,通过所述纵向传力板能进一步对所述外侧加固板和所述钢连接板进行限位,使所述外侧加固板和所述钢连接板的加固作用更充分发挥,同时使外加固板18的封堵效果更佳。另外,通过所述纵向传力板能进一步对所述外侧加固板和所述钢连接板进行限位,使所述外侧加固板与所述拼接式波纹钢板之间根本无需进行固定连接,因而现场拼装简便。
实际加工时,所述横向传力板与所述钢连接板固定连接为一体,现场加工简便。
本实施例中,所述横向加固板20的板厚为1cm~8cm,所述左端加固钢板21的板厚为1cm~8cm。实际加工时,可根据具体需要,对横向加固板20和左端加固钢板21 的板厚分别进行相应调整。
为进一步增大结构稳固性,本实施例中,所述外加固板18与所述拼接式波纹钢板焊接固定为一体。所述横向加固板20、左端加固钢板21和所述右端加固板均与所述拼接式波纹钢板焊接固定为一体。
本实施例中,对填土层2进行施工时,在承重拱圈3外侧回填土,并且由下至上进行分层回填并夯实。
如图11所示,本实施例中,所述填土层2的上表面为水平面;所述填土层2上铺设有供车辆行走的车道,所述车道的数量为多个;
所述承重拱圈3中所有拱圈拼接段11的横桥向宽度均相同;
公式(Ⅰ)中,FM为极限状态下每个所述拱圈拼接段11的正压力且 FM=γ0(γDND+γLNL)/A(Ⅱ);公式(Ⅱ)中,γ0为拱圈拼接段11的结构主要性系数且γ0=1.1,γD为恒载分项系数且γD=1.2,γL为活载分项系数且γL=1.4;A为拱圈拼接段11的横截面积且其单位为m2;
ND为土重力引起的波纹钢压力且ND=0.5(1.0-0.1Cs)AfW,ND的单位为kN/m,Af为考虑结构起拱效应的土压力增大系数;W为拱圈拼接段11上方填土每延米的重力且其单位为kN/m,W=γ·Dh·(H+0.1075DV),其中γ为拱圈拼接段11上填土的重度且其单位为kN/m3,Dh为拱圈拼接段11的有效跨度且其单位为m,DV为拱圈拼接段11 的有效矢高且其单位为m,H为拱圈拼接段11顶部上方的填土高度且其单位为m;
NL为车辆荷载引起的波纹钢压力且NL=0.5DhσL,NL的单位为kN/m;
σL为车辆荷载扩展到拱圈拼接段11拱顶的压力且其单位为kN/m,其中,μ为车辆冲击扩大系数且μ=0.4(1.0-0.5H);Al为拱圈拼接段11跨度范围内布置车辆的总轴重标准值且其单位为kN,w为拱圈拼接段11上沿车道宽度方向扩散后的尺寸且其单位为m,lt为拱圈拼接段11上沿车道长度方向扩散后的尺寸且其单位为m,mf为多车道折减系数;
步骤A2中沿横桥向由左向右对第二拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段同步进行张拉时,所述第二拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段的张拉力均相同且每道所述预应力筋节段的张拉力均不小于2Fm;
步骤A4中沿横桥向由左向右对所述右端拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段同步进行张拉时,所述右端拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段的张拉力均相同且每道所述预应力筋节段的张拉力均不小于2Fm;
所述承重拱圈3中除所述左端拼接段、所述右端拼接段和所述第二拼接段之外的所有拱圈拼接段11均为中部拼接段;
步骤A2中沿横桥向由左向右对任一个所述中部拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段同步进行张拉时,所述中部拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段的张拉力均相同且每道所述预应力筋节段的张拉力均不小于Fm。
其中,本领域技术人员根据本领域公知常识,能对考虑结构起拱效应的土压力增大系数Af、拱圈拼接段11跨度范围内布置车辆的总轴重标准值Al、拱圈拼接段11 上沿车道宽度方向扩散后的尺寸w、拱圈拼接段11上沿车道长度方向扩散后的尺寸lt和多车道折减系数mf等参数进行确定。对对考虑结构起拱效应的土压力增大系数Af、拱圈拼接段11跨度范围内布置车辆的总轴重标准值Al、拱圈拼接段11上沿车道宽度方向扩散后的尺寸w、拱圈拼接段11上沿车道长度方向扩散后的尺寸lt和多车道折减系数mf等参数进行确定时,根据《波纹钢综合管廊工程技术规程》2017进行确定,也可以根据《公路桥涵设计通用规范》进行确定。本实施例中,所述的Dh=DV=D,其中D为承重拱圈3的跨度(即承重拱圈3的纵桥向长度)。
实际使用过程中,通过对所述预应力筋节段的张拉力最小值Fm进行确定,能对张力进行简便、快速且准确确定,从而进一步确保所述预应力加固构造的加固效果,并且可操作性强,能有效确保施工成型波纹钢板桥的整体性、受力性能和耐久性,确保施工成型波纹钢板桥的使用效果。并且,对所述预应力筋节段的张拉力最小值Fm确定方法设计合理,并且结果准确,综合所述波纹钢板涵上方的填土层2和车道布设情况等进行确定,最终所确定的张拉力最小值Fm根据承重拱圈3的实际情况进行确定,因而能确保所确定张拉力最小值Fm的准确性。
为提高防水、防腐效果,所述拱圈拼接段11为镀锌钢拼接段,所述外侧加固板、所述钢连接板和内加固板均为镀锌钢板,所述纵向传力板为镀锌钢板。并且,所述平直预应力钢筋节段15外侧同轴套装有塑料套管,所述锚具为镀锌钢支撑的锚具。
所述波纹钢板的波纹方向(也称为波纹纹路方向)为纵桥向,所述波纹钢板的波纹纹路方向是指所述波纹钢板上波纹的排列方向,也可以称为所述波纹钢板上一个波谷或一个波峰的延伸方向。
如图24、图25所示,所施工覆土波纹钢板桥还包括左右两个对称布设的竖向挡墙27,两个所述竖向挡墙27呈平行布设且二者均沿纵桥向布设;两个所述竖向挡墙 27分别布设于所述主拱的左右两侧上方,每个所述竖向挡墙27均支撑于碎石注浆填充层4上,两个所述竖向挡墙27的左右两侧底部均支撑于一个所述混凝土基础1上,所述填土层2位于两个所述竖向挡墙27之间。
本实施例中,两个所述竖向挡墙27的结构和尺寸均相同;
如图24、图25所示,每个所述竖向挡墙27均为由N层混凝土砌块从下至上堆砌而成的竖向挡土墙,所述混凝土砌块为混凝土预制块,其中N为正整数且N≥3;每层所述混凝土砌块的厚度均相同,每层所述混凝土砌块均包括多块由左至右布设在同一水平面上的混凝土砌块,上下相邻两层所述混凝土砌块中的混凝土砌块呈交错布设; N层所述混凝土砌块通过N-1排由下至上布设的拉结筋带26紧固连接为一体,N-1排所述拉结筋带26组成砌块拉结体系;每排所述拉结筋带26均包括多道由左至右布设于同一水平面上的拉结筋带26,上下相邻两层所述混凝土砌块均通过一排所述拉结筋带26固定为一体,上下相邻两块所述混凝土砌块均通过一道所述拉结筋带26连接为一体;
每道所述拉结筋带26均为U字形,每道所述拉结筋带26均由一道下筋带26-1、一道位于下筋带26-1正上方的上筋带26-2和一道连接于下筋带26-1外端与上筋带 26-2外端之间的竖向连接筋带26-3连接而成,每道所述拉结筋带26中下筋带26-1、上筋带26-2和竖向连接筋带26-3均布设于同一竖直平面上且三者均为加筋带;
所述砌块拉结体系中所有下筋带26-1均呈水平布设,所述砌块拉结体系中每排所述拉结筋带26的所有上筋带26-2均布设于同一平面上,所述砌块拉结体系中所有竖向连接筋带26-3均呈竖直向布设且其均布设于同一竖直面上;每块所述混凝土砌块均呈水平布设,每块所述混凝土砌块中均开有供竖向连接筋带26-3穿设的筋带孔 29,所述筋带孔29为竖向通孔,每道所述竖向连接筋带26-3均穿设于上下相邻两块所述混凝土砌块中所开设的筋带孔29内;
所述下筋带26-1中位于所述竖向挡土墙内侧的节段为下筋带埋设节段,所述上筋带26-2中位于所述竖向挡土墙内侧的节段为上筋带埋设节段;所述下筋带埋设节段和所述上筋带埋设节段均埋设于填土层2内。
本实施例中,每道所述竖向连接筋带26-3的长度均与其所穿设的上下相邻两块所述混凝土砌块中筋带孔29的总高度相同。
所述竖向挡土墙中所有混凝土砌块的宽度均与所述竖向挡土墙的厚度相同,所述竖向挡土墙的左右侧壁和前后侧壁均为竖直向侧壁,所述竖向挡土墙的前后侧壁均为对所述竖向挡土墙前后两侧的混凝土砌块进行切割后形成的竖向侧壁。
本实施例中,N=14。实际施工时,可根据具体需要,对N的取值大小进行调整。
如图27和图28所示,本实施例中,每道所述拉结筋带26中下筋带26-1、上筋带26-2和竖向连接筋带26-3加工制作为一体。
并且,每道所述拉结筋带26均为一根通长的土工筋带,能使上下相邻两块所述混凝土砌块之间紧固拉结为一体。本实施例中,所述加筋带为土工筋带(即土工加筋带)。
实际使用时,所述砌块拉结体系中所有拉结筋带26的上筋带埋设节段和下筋带埋设节段均埋设于填土层2内,使各拉结筋带26均固定于填土层2内,这样能进一步确保所述砌块拉结体系中所有混凝土砌块能紧固连接为一体,从而进一步确保所述竖向挡土墙的整体性和稳固性。另一方面,能进一步增强所述竖向挡土墙对填土层2 的挡土效果。所述填土层2为压实后的土层,这样能进一步确保所述砌块拉结体系中所有混凝土砌块能紧固连接为一体。本实施例中,所述填土层2为砂土填充层。
如图24所示,N-1排所述拉结筋带26沿所述竖向挡土墙的长度方向由前至后分多列进行布设,每列所述拉结筋带26均包括多道由上至下布设于同一竖直面上的拉结筋带26。
本实施例中,所述砌块拉结体系中位于最上方的一排所述拉结筋带26为顶部拉结筋带,所述砌块拉结体系中位于所述顶部拉结筋带下方且与所述顶部拉结筋带相邻的一排所述拉结筋带26为上部拉结筋带,所述砌块拉结体系中位于所述上部拉结筋带下方的各排拉结筋带26均为下部拉结筋带;所述砌块拉结体系中所有上部拉结筋带的上筋带26-2均呈水平布设,所述砌块拉结体系中所有下部拉结筋带的上筋带26-2 均呈水平布设;所述砌块拉结体系中所有顶部拉结筋带的上筋带26-2均由外向内逐渐向下倾斜,各顶部拉结筋带的上筋带26-2内端均固定在位于其正下方的一道所述上部拉结筋带上,详见图24、图27和图28。
由于各顶部拉结筋带的上筋带26-2内端均固定在位于其正下方的一道所述上部拉结筋带上,使各顶部拉结筋带的上筋带26-2内端与位于其正下方的一道所述上部拉结筋带的上筋带26-2紧固连接为一体,使各顶部拉结筋带均与位于其正下方的一道所述上部拉结筋带连接为一体,确保各顶部拉结筋带在填土层2中的固定效果。同时,由于填土层2的上部土层易被破坏,将各顶部拉结筋带的上筋带26-2内端均固定在位于其正下方的一道所述上部拉结筋带上后,能有效减小甚至避免因填土层2的上部土层被破坏对各顶部拉结筋带的上筋带26-2的固定牢靠性造成的影响,确保各顶部拉结筋带固定更牢靠。本实施例中,所述下筋带埋设节段和所述上筋带埋设节段的长度均不小于5D,其中D为所述竖向挡土墙的厚度,这样能进一步确保拉结筋带 26在填土层2内的可靠固定。
所述混凝土基础1呈水平布设,每个所述竖向挡土墙的前后两侧底部均支撑于一个所述混凝土基础1上。每个所述竖向挡土墙与承重拱圈3之间垫装有一层拱形垫层,所述竖向挡土墙与两个所述混凝土基础1之间均垫装有一层水平垫层,每个拱形垫层的前后两侧均设置有一个所述水平垫层,每个拱形垫层与其前后两侧所设置的水平垫层均连接成一个基础垫层;所述拱形垫层与所述水平垫层均为混凝土垫层。
本实施例中,所述混凝土基础1为呈水平布设的立方体基础。并且,所述混凝土基础1为供承重拱圈3的拱脚支撑的水平基础。所述填土层2位于两个所述竖向挡土墙之间,所述填土层2的宽度与两个所述竖向挡土墙之间的净距相同。
本实施例中,所述混凝土砌块为长方体砌块28-1或加工后砌块28-2,所述竖向挡土墙中与所述拱形垫层接触的所有混凝土砌块均为加工后砌块28-2,所述竖向挡土墙中除加工后砌块28-2外的各混凝土砌块均为长方体砌块28-1;所述加工后砌块28-2 中与所述拱形垫层接触的接触面为垫层接触面,所述加工后砌块28-2为对长方体砌块28-1进行加工并获得所述垫层接触面的砌块。
如图26所示,所述竖向挡土墙中所有长方体砌块28-1的结构和尺寸均相同,每块所述长方体砌块28-1上均对称开有前后两个筋带孔29,两个所述筋带孔29均位于长方体砌块28-1的纵向中心轴线上,两个所述筋带孔29之间的间距为其中L为长方体砌块28-1的纵向长度。实际对长方体砌块28-1进行预制加工时,在长方体砌块28-1上预留两个贯通的筋带孔29。
本实施例中,所述筋带孔29的横截面为正方形。这样,通过筋带孔29对拉结筋带26进行限位,能防止拉结筋带26在筋带孔29内随意转动,进一步确保上下相邻两块所述混凝土砌块之间的连接效果。实际加工时,所述筋带孔29也可以其它形状的通孔,如横截面为圆形的通孔,只需能满足拉结筋带26的穿设需求即可。
实际施工时,先对两个所述混凝土基础1分别进行施工,并在两个所述混凝土基础1上方之间架设承重拱圈3,且使承重拱圈3的前后两侧底部均支撑于一个所述混凝土基础1上;之后,架设好的承重拱圈3上对多道所述支承钢筋25分别进行固定;待所述支撑架中多道所述支承钢筋25均固定完成后,对两个所述注浆管道5分别进行安装,并使每个所述注浆管道5中的各注浆管5-1均固定支撑于所述支撑架上,通过所述支撑架对两个所述注浆管道5进行支撑与定位,不仅固定简便,并且固定牢靠,能确保所述碎石铺装层铺装过程、填土层2施工过程以及注浆过程中所述注浆管道5 的位置均固定不动,确保碎石注浆填充层4的施工质量和注浆效果。
对两个所述竖向挡墙27进行对称施工,并且两个所述竖向挡墙27的施工方法相同。对任一个所述竖向挡墙27进行施工时,由下至上分层砌筑混凝土砌块,上下相邻两层所述混凝土砌块之间的拼接缝错开布置。由下至上分层砌筑混凝土砌块过程中,上下相邻两块所述混凝土砌块之间均通过一道穿设于筋带孔29内的拉结筋带26 紧固连接为一体,直至砌筑完成所述竖向挡土墙。本实施例中,步骤六中由下至上对填土层2进行施工过程中,同步对两个竖向挡墙27进行施工。
两个所述竖向挡墙27的每道所述拉结筋带26中下筋带26-1的下筋带埋设节段和上筋带26-2的上筋带埋设节段均埋设于填土层2内,所述竖向挡土墙依靠拉结筋带26中下筋带埋设节段和上筋带埋设节段与填土层2中土体之间的摩擦力保持稳定。其中,每道拉结筋带26中下筋带26-1的下筋带埋设节段和上筋带26-2的上筋带埋设节段均为土工筋带埋设节段。施工完成后,埋设于填土层2内的所述土工筋带埋设节段固定牢靠、稳固,能有效确保所述竖向挡墙27的整体性和稳固性,同时埋设于填土层2内的土工筋带埋设节段能有效提高填土层2与竖向挡墙27的连接强度和连接质量,并且能有效提高填土层2的支撑强度和抗压强度,确保所成型覆土波纹钢板桥的施工质量。并且,所述支撑架中的多道所述支承钢筋25和两个所述注浆管道5 均浇筑于碎石注浆填充层4内,能进一步提高碎石注浆填充层4的整体性、支撑强度和抗压强度,从横桥向和纵桥向上对承重拱圈3进行整体性加固,能有效解决波纹钢板采用相互搭接方式存在的横向连接刚度低、横向整体性较差、纵向刚度不足等缺陷,尤其当跨度超过一定范围时,所施工成型覆土波纹钢板桥的整体刚度能满足需求。
对所述碎石铺装层进行铺装时,对两个所述侧部填充层进行对称铺装,并使每个所述注浆管道5均布设于一个所述侧部填充层内。由于对所述碎石铺装层进行铺装之前,两个所述注浆管道5均安装完成且位置固定牢靠,因而能大幅简化所述碎石铺装层的铺装过程,节约施工工期。并且,由于所述注浆管道5在所述碎石铺装层铺装之前进行安装,因而不仅注浆管道5安装简便、快速,并且能简便确保注浆管道5的安装位置准确性,从而确保注浆管道5的注浆效果。
如图10所示,实际对任一个所述侧部填充层进行铺装时,均由下至上对该侧部填充层中的8个所述拱圈外侧填充层9分别进行铺装。待两个所述侧部填充层均铺装完成后,再对拱顶填充层8进行铺装,完成所述碎石铺装层的铺装过程,获得铺装完成的所述碎石铺装层。每个所述注浆管道5中各注浆管5-1均水平埋设于所述碎石铺装层内,并且注浆管5-1靠近承重拱圈3进行布设。
本实施例中,由下至上对所述碎石铺装层进行铺装过程中,同步由下至上对填土层2进行施工。对填土层2进行施工时,由下至上对填土层2进行分层填土并夯实。实际施工时,也可以待所述碎石铺装层铺装完成后,由下至上在所述碎石铺装层外侧进行填土并压实后,获得填土层2。
待位于承重拱圈3中部上方的填土厚度不小于1m时,采用所述注浆设备且通过两个所述注浆管道5同步向所述碎石铺装层内部进行压浆(也称为注浆),压浆压力 (也称为注浆压力)为1MPa~3MPa。实际施工时,可根据具体需要,对压浆压力进行相应调整。本实施例中,所述填土层2的上表面为水平面,通过两个所述注浆管道5 向所述碎石铺装层内部压入的浆液为水泥砂浆。实际进行压浆时,所压入的浆液也可以水泥与水玻璃双液浆。水泥砂浆为建筑领域常规使用的水泥砂浆。水泥砂浆是由水泥、细骨料(通常为砂)和水根据需要配成的砂浆。本实施例中,水泥砂浆是由水泥、细骨料(通常为砂)和水按重量比为1∶3∶0.6的比例均匀混合而成,水泥砂浆的密度为2000kg/m3。水泥与水玻璃双液浆为建筑领域常规使用的水泥-水玻璃双液浆。
实际施工时,也可以待填土层2施工完成后,采用所述注浆设备且通过两个注浆管道5同步向所述碎石铺装层内部进行压浆。待填土层2填土完毕且通过两个注浆管道5同步向所述碎石铺装层所压入的浆液凝固后,完成覆土波纹钢板桥的施工过程。
对两个所述侧部填充层进行对称铺装过程中,同步由下至上对填土层2进行施工,并且由下至上对两个所述侧部填充层中任一个所述拱圈外侧填充层9进行铺装时,由下至上对该拱圈外侧填充层9外侧的填土分层10进行施工。
所述注浆管道5的结构设计合理且布设简便、连接方便,并且所述碎石铺装层内各区域内均布设有注浆管5-1。待两个所述注浆管道5埋设完成后,能简便、快速向所述碎石铺装层内压浆,并能确保所述碎石铺装层内各区域内均通过所压浆液进行加固,能确保压浆效果。本实施例中,一个所述竖向挡墙27的前后两侧下部分别设置有一个供所述连接管道通过的通孔;待两个所述注浆管道5均注浆完成后,将所述连接管道从竖向挡墙27下部拔出,并且对所述通孔进行封堵。
实施例2
如图23所示,本实施例中,与实施例1不同的是:m=6。实际施工时,可根据具体需要,对m的取值大小进行调整。所述承重拱圈3中的4个所述拱圈拼接段11由左向右分别为所述左端拼接段、所述第二拼接段、所述第三拼接段和所述右端拼接段。
本实施例中,其余方法步骤均与实施例1相同。
Claims (10)
1.一种基于碎石注浆填充层的覆土波纹钢板桥施工方法,其特征在于:所施工覆土波纹钢板桥包括前后两个混凝土基础(1)、架设于两个所述混凝土基础(1)之间上方的主拱和覆盖在所述主拱外侧的填土层(2),两个所述混凝土基础(1)均呈水平布设且二者布设于同一水平面上,两个所述混凝土基础(1)呈平行布设且二者均沿横桥向布设;
所述主拱呈水平布设且其包括承重拱圈(3)和布设于承重拱圈(3)上的碎石注浆填充层(4),所述碎石注浆填充层(4)布设于承重拱圈(3)与填土层(2)之间,所述碎石注浆填充层(4)的前后两侧底部均支撑于一个所述混凝土基础(1)上;所述承重拱圈(3)由波纹钢板弯曲而成且其前后两端均支撑于一个所述混凝土基础(1)上,所述碎石注浆填充层(4)为拱形填充层;所述承重拱圈(3)、碎石注浆填充层(4)和填土层(2)均呈水平布设,所述填土层(2)覆盖在碎石注浆填充层(4)外侧;所述填土层(2)中位于承重拱圈(3)拱顶上方的土层厚度大于1m;
所述碎石注浆填充层(4)包括铺装在承重拱圈(3)上的碎石铺装层和布设于所述碎石铺装层内的支撑架,所述碎石铺装层的前后两侧底部均支撑于一个所述混凝土基础(1)上,所述碎石铺装层的横截面为拱形;所述碎石铺装层内对称布设有前后两个注浆管道(5),每个所述注浆管道(5)均为矩形波形;每个所述注浆管道(5)均包括多个呈水平布设的注浆管(5-1),多个所述注浆管(5-1)沿承重拱圈(3)的轮廓线由下至上进行布设且其均沿横桥向布设,多个所述注浆管(5-1)的长度均相同,上下相邻两个所述注浆管(5-1)之间均通过一个连接管(5-2)进行连接;所述注浆管(5-1)和连接管(5-2)均为平直钢管,每个所述注浆管(5-1)的管壁上均开有多个注浆孔;每个所述注浆管道(5)中位于最下方的一个所述注浆管(5-1)为下部压浆管,所述下部压浆管的一端与连接管(5-2)连接且其另一端为注浆口;
所述支撑架固定于承重拱圈(3)上,所述支撑架包括多道由左至右布设于同一平面上的支承钢筋(25),多道所述支承钢筋(25)的结构和尺寸均相同,多道所述支承钢筋(25)均沿纵桥向布设,每道所述支承钢筋(25)均为拱形且其形状与承重拱圈(3)的横截面形状相同;两个所述注浆管道(5)中的每个所述注浆管(5-1)均支撑于多道所述支承钢筋(25)上,每个所述注浆管(5-1)均与多道所述支承钢筋(25)紧固连接;前后两个注浆管道(5)均位于所述支撑架外侧;
所述支撑架和两个所述注浆管道(5)均埋设于所述碎石铺装层内;
对所施工覆土波纹钢板桥进行施工时,包括以下步骤:
步骤一、基础施工:对所施工覆土波纹钢板桥的前后两个混凝土基础(1)分别进行施工;
步骤二、拱圈架设:对所施工覆土波纹钢板桥的承重拱圈(3)进行架设,并将承重拱圈(3)的前后两端分别支撑于步骤一中施工完成的一个所述混凝土基础(1)上;
步骤三、支撑架安装:对多道所述支承钢筋(25)分别进行安装,并使每道所述支承钢筋(25)均固定在步骤二中架设完成的承重拱圈(3)上,获得施工完成的所述支撑架;
步骤四、注浆管道安装:在步骤三中所述支撑架的前后两侧上方分别安装一个所述注浆管道(5),并使两个所述注浆管道(5)均与所述支撑架固定连接;
步骤五、碎石铺装层铺装:由下至上对所述碎石铺装层进行铺装,并使步骤三中所述支撑架和步骤四中两个所述注浆管道(5)均埋设于所述碎石铺装层内;
步骤六、填土层施工:步骤五中由下至上对所述碎石铺装层进行铺装过程中,同步由下至上对填土层(2)进行施工;
步骤七、压浆:步骤六中由下至上对填土层(2)进行施工过程中,待位于承重拱圈(3)拱顶上方的土层厚度不小于1m时或待填土层(2)施工完成后,采用注浆设备且通过步骤四中两个所述注浆管道(5)同步向所述碎石铺装层内压入浆液,获得施工完成的碎石注浆填充层(4);
所述浆液为水泥砂浆;
待填土层(2)施工完成且通过两个所述注浆管道(5)向所述碎石铺装层内压入的浆液凝固后,完成所施工覆土波纹钢板桥的施工过程。
2.按照权利要求1所述的基于碎石注浆填充层的覆土波纹钢板桥施工方法,其特征在于:步骤七中通过两个所述注浆管道(5)同步向所述碎石铺装层内压入浆液时,压浆压力为1MPa~3MPa;
所述下部压浆管的另一端通过连接管道与注浆设备连接,两个所述注浆管道(5)均为向所述碎石铺装层注入水泥砂浆的矩形波形管道。
3.按照权利要求1或2所述的基于碎石注浆填充层的覆土波纹钢板桥施工方法,其特征在于:所述承重拱圈(3)由多个波纹钢板拼接块(6)拼接而成,多个所述波纹钢板拼接块(6)均为矩形,多个所述波纹钢板拼接块(6)沿横桥向由左至右分多列进行布设,每列所述波纹钢板拼接块(6)均包括多个沿纵桥向由前至后布设的波纹钢板拼接块(6),左右相邻两列所述波纹钢板拼接块(6)中的波纹钢板拼接块(6)呈交错布设;
所述承重拱圈(3)中左右相邻两列所述波纹钢板拼接块(6)之间均通过一列紧固螺栓(7)紧固连接为一体,每列所述紧固螺栓(7)均包括多个沿纵桥向由前至后布设于同一竖直面上的紧固螺栓(7);每列所述紧固螺栓(7)中前后相邻两个所述波纹钢板拼接块(6)之间均通过多个沿横桥向由左至右布设的紧固螺栓(7)紧固连接为一体。
4.按照权利要求3所述的基于碎石注浆填充层的覆土波纹钢板桥施工方法,其特征在于:每道所述支承钢筋(25)均支撑于一列所述紧固螺栓(7)上;所述紧固螺栓(7)为支撑螺栓或连接螺栓,所述紧固螺栓(7)中用于支撑支承钢筋(25)的所述支撑螺栓,所述支撑螺栓的螺栓杆长度大于所述连接螺栓的螺栓杆长度。
5.按照权利要求1或2所述的基于碎石注浆填充层的覆土波纹钢板桥施工方法,其特征在于:所述承重拱圈(3)由m个拱圈拼接段(11)拼接而成,其中m为正整数且m≥4,所述承重拱圈(3)的横桥向宽度大于50m;
m个所述拱圈拼接段(11)沿横桥向由左至右布设在同一水平直线上,m个所述拱圈拼接段(11)的横截面结构和尺寸均相同;每个所述拱圈拼接段(11)均呈水平布设且其横截面形状均为拱形,每个所述拱圈拼接段(11)均由波纹钢板弯曲而成且其前后两端均支撑于一个所述混凝土基础(1)上;
所述承重拱圈(3)外侧布设有预应力加固构造;
m个所述拱圈拼接段(11)中位于最右侧的一个所述拱圈拼接段(11)为右端拼接段,多个所述拱圈拼接段(11)中位于最左侧的一个所述拱圈拼接段(11)为左端拼接段;左右相邻两个所述拱圈拼接段(11)之间均通过一个中间连接板(12)进行连接,所述左端拼接段的左端设置有左端连接板(13),所述右端拼接段的后端设置有右端连接板,所述中间连接板(12)、左端连接板(13)和右端连接板均为拱形且三者均为呈竖直向布设的钢连接板;所述中间连接板(12)、左端连接板(13)和所述右端连接板的形状与拱圈拼接段(11)的横截面形状相同;
位于承重拱圈(3)左侧的三个所述拱圈拼接段(11)由左向右分别为所述左端拼接段、第二拼接段和第三拼接段,所述左端拼接段为第一拼接段;每个所述拱圈拼接段(11)上位于左侧的所述钢连接板为左侧连接板,每个所述拱圈拼接段(11)上位于右侧的所述钢连接板为右侧连接板;
所述预应力加固构造位于所述支撑架内侧;所述预应力加固构造包括前后两个对称布设的预应力加固结构,两个所述预应力加固结构对称布设于承重拱圈(3)的前后两侧上方;
每个所述预应力加固结构均包括n个由上至下布设于承重拱圈(3)外侧的预应力筋组,n个所述预应力筋组的结构均相同且其均沿横桥向布设;每个所述预应力筋组均由三道从上至下布设的组合式预应力筋(14)组成,所述预应力加固构造中的所有组合式预应力筋(14)沿圆周方向由前至后布设;其中,n为正整数且n的取值范围为2~5;所述预应力加固构造中包括2n个所述预应力筋组,2n个所述预应力筋组沿圆周方向布设;所述预应力加固构造中包括6n道所述组合式预应力筋(14),6n道所述组合式预应力筋(14)沿圆周方向布设;
每道所述组合式预应力筋(14)均包括多道沿横桥向从左向右布设的预应力筋节段,每道所述预应力筋节段均为一道平直的预应力钢筋或预应力钢绞线,每道所述组合式预应力筋(14)中的所有预应力筋节段均布设于同一直线上;每道所述预应力筋节段均呈水平布设,每道所述预应力筋节段的左端均为锚固端且其右端均为张拉端,每道所述预应力筋节段的两端均安装有一个锚具(16);每道所述组合式预应力筋(14)中位于最左侧的一道所述预应力筋节段均为左端预应力筋节段;
每道所述预应力筋节段的左端均通过一个所述锚具(16)固定在一个所述拱圈拼接段(11)的所述左侧连接板上,每个所述拱圈拼接段(11)的所述左侧连接板上所固定的所述预应力筋节段均为该拱圈拼接段(11)左端所固定的所述预应力筋节段;
每道所述预应力筋节段的右端均通过一个所述锚具(16)布设在一个所述拱圈拼接段(11)的所述右侧连接板上,每个所述拱圈拼接段(11)的所述右侧连接板上所布设的所述预应力筋节段均为该拱圈拼接段(11)右端需张拉的所述预应力筋节段;
所述承重拱圈(3)中除所述左端拼接段和所述右端拼接段之外的所有拱圈拼接段(11)均为中间拼接段,所述左端拼接段和所述右端拼接段的外侧均布设有2n道所述预应力筋节段,所述左端拼接段和所述右端拼接段外侧所布设的2n道所述预应力筋节段沿圆周方向布设;每个所述中间拼接段外侧均布设有4n道所述预应力筋节段,4n道所述预应力筋节段沿圆周方向布设;
每道所述组合式预应力筋(14)中的所有预应力筋节段均为平直预应力筋节段(15);每道所述组合式预应力筋(14)中左右相邻两个所述预应力筋节段分别为左侧节段和位于所述左侧节段右侧的右侧节段,所述左侧节段右端所安装锚具(16)与所述右侧节段左端所安装锚具(16)之间均为一个所述拱圈拼接段(11);
每个所述预应力筋组的三道所述组合式预应力筋(14)中一道所述组合式预应力筋(14)的所述左端预应力筋节段左端通过锚具(16)固定在所述左端拼接段的所述左侧连接板上,另一道所述组合式预应力筋(14)的所述左端预应力筋节段左端通过锚具(16)固定在所述第二拼接段的所述左侧连接板上,第三道所述组合式预应力筋(14)的所述左端预应力筋节段左端通过锚具(16)固定在所述第三拼接段的所述左侧连接板上;
每道所述平直预应力筋节段(15)均位于一个两段式拼接拱圈外侧,每个所述两段式拼接拱圈均由左右相邻两个所述拱圈拼接段(11)拼接而成;所述两段式拼接拱圈上位于最右侧的一个所述钢连接板为右部安装板,所述两段式拼接拱圈上位于最左侧的一个所述钢连接板为左部安装板;每道所述平直预应力筋节段(15)右端所安装的锚具(16)均布设于一个所述右部安装板上,每道所述平直预应力筋节段(15)左端所安装的锚具(16)均布设于一个所述左部安装板上,每道所述平直预应力筋节段(15)均连接于一个所述两段式拼接拱圈的所述右部安装板与所述左部安装板之间;
所述承重拱圈(3)中布设于同一竖直面上的所有平直预应力筋节段(15)组成一个对所述两段式拼接拱圈进行整体加固的两段张拉预应力加固组,布设于同一个所述钢连接板上的所有锚具(16)沿圆周方向布设且其均位于承重拱圈(3)的同一个纵断面上。
6.按照权利要求5所述的基于碎石注浆填充层的覆土波纹钢板桥施工方法,其特征在于:步骤二中进行拱圈架设时,沿横桥向由左向右在步骤一中施工完成的两个所述混凝土基础(1)上,对承重拱圈(3)的m个所述拱圈拼接段(11)分别进行拼接施工,并使每个所述拱圈拼接段(11)的前后两端均支撑于一个所述混凝土基础(1)上;
对承重拱圈(3)的m个所述拱圈拼接段(11)分别进行拼接施工时,过程如下:
步骤A1、左端拼接段拼接施工:采用吊装设备将带有左端连接机构的所述左端拼接段移动到位,再对所述左端拼接段左端所固定的2n道所述预应力筋节段分别进行穿设;
所述左端连接机构包括所述左端拼接段左端设置的左端连接板(13)和2n个布设在左端连接板(13)上的锚具(16);
对所述左端拼接段左端所固定的2n道所述预应力筋节段进行穿设时,2n道所述预应力筋节段的穿设方法均相同;对所述左端拼接段左端所固定的任一道所述预应力筋节段进行穿设时,将该预应力筋节段的左端固定于所述左端拼接段左端的一个所述锚具(16)上,并将该预应力筋节段沿横桥向布设;
步骤A2、下一个拼接段拼接施工:采用吊装设备将下一个所述拱圈拼接段(11)移动到位,并使所吊装的当前所拼接节段左端与左侧已拼接节段的右端紧贴,同时在当前所拼接节段与所述左侧已拼接节段之间的连接处安装中间连接机构;再对当前所拼接节段左端所固定的2n道所述预应力筋节段分别进行穿设;待2n道所述预应力筋节段均穿设完成后,沿横桥向由左向右对当前所拼接节段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段同步进行张拉;
所述当前所拼接节段为本步骤中所拼接的拱圈拼接段(11),所述左侧已拼接节段为位于所述当前所拼接节段左侧且与所述当前所拼接节段相邻的拱圈拼接段(11);所述中间连接机构包括一个所述中间连接板(12)和4n个布设在中间连接板(12)上的锚具(16);
对当前所拼接节段左端所固定的2n道所述预应力筋节段分别进行穿设时,2n道所述预应力筋节段的穿设方法均相同;对当前所拼接节段左端所固定的任一道所述预应力筋节段进行穿设时,将该预应力筋节段的左端固定于当前所拼接节段左端的一个所述锚具(16)上,并将该预应力筋节段沿横桥向布设;
对当前所拼接节段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段同步进行张拉之后,先将2n道所述预应力筋节段的右端分别安装在当前所拼接节段右端的一个所述锚具(16)上;
步骤A3、多次重复步骤A2,直至完成承重拱圈(3)中位于所述右端连接段左侧的所有拱圈拼接段(11)的拼接施工过程;
步骤A4、右端连接段拼接施工:采用吊装设备将带有右端连接机构的所述右端拼接段移动到位,并使所述右端拼接段左端与相邻已拼接节段的右端紧贴,同时在所述右端拼接段与所述相邻已拼接节段之间的连接处安装所述中间连接机构;再沿横桥向由左向右对所述右端拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段同步进行张拉,完成承重拱圈(3)的拼接施工过程;
所述右端连接机构包括所述右端拼接段右端设置的所述右端连接板和2n个布设在所述右端连接板上的锚具(16);
所述相邻已拼接节段为承重拱圈(3)中与所述右端连接板相邻的拱圈拼接段(11);
对所述右端拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段同步进行张拉之后,先将2n道所述预应力筋节段的右端分别安装在所述右端拼接段右端的一个所述锚具(16)上。
7.按照权利要求6所述的基于碎石注浆填充层的覆土波纹钢板桥施工方法,其特征在于:所述填土层(2)的上表面为水平面;所述填土层(2)上铺设有供车辆行走的车道,所述车道的数量为多个;
所述承重拱圈(3)中所有拱圈拼接段(11)的横桥向宽度均相同;
公式(Ⅰ)中,FM为极限状态下每个所述拱圈拼接段(11)的正压力且FM=γ0(γDND+γLNL)/A(Ⅱ);公式(Ⅱ)中,γ0为拱圈拼接段(11)的结构主要性系数且γ0=1.1,γD为恒载分项系数且γD=1.2,γL为活载分项系数且γL=1.4;A为拱圈拼接段(11)的横截面积且其单位为m2;
ND为土重力引起的波纹钢压力且ND=0.5(1.0-0.1Cs)AfW,ND的单位为kN/m,Af为考虑结构起拱效应的土压力增大系数;W为拱圈拼接段(11)上方填土每延米的重力且其单位为kN/m,W=γ·Dh·(H+0.1075DV),其中γ为拱圈拼接段(11)上填土的重度且其单位为kN/m3,Dh为拱圈拼接段(11)的有效跨度且其单位为m,DV为拱圈拼接段(11)的有效矢高且其单位为m,H为拱圈拼接段(11)顶部上方的填土高度且其单位为m;
NL为车辆荷载引起的波纹钢压力且NL=0.5DhσL,NL的单位为kN/m;
σL为车辆荷载扩展到拱圈拼接段(11)拱顶的压力且其单位为kN/m,其中,μ为车辆冲击扩大系数且μ=0.4(1.0-0.5H);Al为拱圈拼接段(11)跨度范围内布置车辆的总轴重标准值且其单位为kN,w为拱圈拼接段(11)上沿车道宽度方向扩散后的尺寸且其单位为m,lt为拱圈拼接段(11)上沿车道长度方向扩散后的尺寸且其单位为m,mf为多车道折减系数;
步骤A2中沿横桥向由左向右对第二拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段同步进行张拉时,所述第二拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段的张拉力均相同且每道所述预应力筋节段的张拉力均不小于2Fm;
步骤A4中沿横桥向由左向右对所述右端拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段同步进行张拉时,所述右端拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段的张拉力均相同且每道所述预应力筋节段的张拉力均不小于2Fm;
所述承重拱圈(3)中除所述左端拼接段、所述右端拼接段和所述第二拼接段之外的所有拱圈拼接段(11)均为中部拼接段;
步骤A2中沿横桥向由左向右对任一个所述中部拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段同步进行张拉时,所述中部拼接段右端需张拉的2n道所述预应力筋节段的张拉力均相同且每道所述预应力筋节段的张拉力均不小于Fm。
8.按照权利要求6所述的基于碎石注浆填充层的覆土波纹钢板桥施工方法,其特征在于:每个所述钢连接板均由多个弧形拼接段拼接而成,多个所述弧形拼接段沿圆周方向布设在同一竖直面上,相邻两个所述弧形拼接段之间以焊接方式进行固定连接;
步骤A1中进行左端拼接段拼接施工之后,先在所述左端拼接段左端焊接固定左端连接板(13),再在左端连接板(13)上布设2n个所述锚具(16)并形成所述左端连接机构;
步骤A4中进行右端连接段拼接施工之后,先在所述右端拼接段右端焊接固定所述右端连接板,再在所述右端连接板上布设2n个所述锚具(16)并形成所述右端连接机构;
步骤A2中在当前所拼接节段与所述左侧已拼接节段之间的连接处安装所述中间连接机构时,在当前所拼接节段与所述左侧已拼接节段之间的连接处对组成中间连接板(12)的多个所述弧形拼接段进行拼接,获得拼接成型的中间连接板(12);
对组成中间连接板(12)的多个所述弧形拼接段进行拼接之后,将4n个所述锚具(16)分别固定在该中间连接板(12)的所述弧形拼接段上;或者待中间连接板(12)拼装成型后,将4n个所述锚具(16)分别固定在拼装成型的中间连接板(12)上。
9.按照权利要求8所述的基于碎石注浆填充层的覆土波纹钢板桥施工方法,其特征在于:每个所述拱圈拼接段(11)的左右两端均为所述波纹钢板的一个波谷,每个所述拱圈拼接段(11)的左右两端呈对称布设;左右相邻两个所述拱圈拼接段(11)包括左拼接段和位于所述左拼接段右侧且与所述左拼接段连接的右拼接段,所述左拼接段的右端与所述右拼接段的左端紧贴,所述承重拱圈(3)中所有拱圈拼接段(11)连接成一个拼接式波纹钢板,左右相邻两个所述拱圈拼接段(11)之间的连接处均为所述拼接式波纹钢板的一个波谷所处位置;
左右相邻两个所述拱圈拼接段(11)之间的连接处外侧均套装有一个外加固板(18),所述外加固板(18)为拱形且其形状与拱圈拼接段(11)的横截面形状相同,所述外加固板(18)的横截面为拱形,所述外加固板(18)套箍在所述拼接式波纹钢板上,所述外加固板(18)的内侧壁与所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴;所述外加固板(18)的纵向长度为d1,d1的取值范围为0.15λ~0.3λ,其中λ为所述拼接式波纹钢板的波距;
所述外加固板(18)为钢板,每个所述中间连接板(12)均套装在一个所述外加固板(18)上且二者固定连接,每个所述中间连接板(12)均与其所固定的外加固板(18)呈同轴布设且二者布设于所述拼接式波纹钢板的同一个纵断面上;
所述左端拼接段的左端设置有左端加固板(19),所述右端拼接段的右端设置有右端加固板,所述左端加固板(19)和所述右端加固板的结构和尺寸均相同且二者呈对称布设;所述左端加固板(19)套箍在所述拼接式波纹钢板的左端外侧,所述右端加固板套箍在所述拼接式波纹钢板的右端外侧;所述左端加固板(19)和所述右端加固板的内侧壁均与其所处位置处所述拼接式波纹钢板的外侧壁紧贴,所述左端加固板(19)和所述右端加固板均焊接固定在所述拼接式波纹钢板上;所述左端加固板(19)和所述右端加固板均为钢板且二者均为拱形,所述左端加固板(19)的横桥向宽度为外加固板(18)横桥向宽度的一半;
所述左端连接板(13)套装在左端加固板(19)上且二者固定连接,所述左端连接板(13)和左端加固板(19)呈同轴布设且二者布设于所述拼接式波纹钢板的同一个纵断面上,所述左端连接板(13)和左端加固板(19)的左端面均与所述左端拼接段的左端相平齐;
所述右端连接板套装在所述右端加固板上且二者固定连接,所述右端连接板和所述右端加固板呈同轴布设且二者布设于所述拼接式波纹钢板的同一个纵断面上,所述右端连接板和所述右端加固板的右端面均与所述右端拼接段的右端相平齐;
所述左端加固板(19)、所述右端加固板和外加固板(18)均由多个弧形连接段拼接而成,多个所述弧形连接段沿圆周方向布设在同一竖直面上,相邻两个所述弧形连接段之间以焊接方式进行固定连接;
步骤A1中在所述左端拼接段左端焊接固定左端连接板(13)之后,先在所述左端拼接段左端外侧焊接固定左端加固板(19),再将左端连接板(13)焊接固定在左端加固板(19)上;
步骤A4中在所述右端拼接段右端焊接固定所述右端连接板之后,再在所述右端拼接段右端焊接固定所述右端加固板,再将所述右端连接板焊接固定在所述右端加固板上;
步骤A2中对组成中间连接板(12)的多个所述弧形拼接段进行拼接之后,先对组成外加固板(18)的多个所述弧形连接段进行拼接,获得拼接成型的外加固板(18);再在外加固板(18)上,对组成中间连接板(12)的多个所述弧形拼接段进行拼接。
10.按照权利要求1或2所述的基于碎石注浆填充层的覆土波纹钢板桥施工方法,其特征在于:所施工覆土波纹钢板桥还包括左右两个对称布设的竖向挡墙(27),两个所述竖向挡墙(27)呈平行布设且二者均沿纵桥向布设;两个所述竖向挡墙(27)分别布设于所述主拱的左右两侧上方,每个所述竖向挡墙(27)均支撑于碎石注浆填充层(4)上,两个所述竖向挡墙(27)的左右两侧底部均支撑于一个所述混凝土基础(1)上,所述填土层(2)位于两个所述竖向挡墙(27)之间;
两个所述竖向挡墙(27)的结构和尺寸均相同;每个所述竖向挡墙(27)均为由N层混凝土砌块从下至上堆砌而成的竖向挡土墙,所述混凝土砌块为混凝土预制块,其中N为正整数且N≥3;每层所述混凝土砌块的厚度均相同,每层所述混凝土砌块均包括多块由左至右布设在同一水平面上的混凝土砌块,上下相邻两层所述混凝土砌块中的混凝土砌块呈交错布设;N层所述混凝土砌块通过N-1排由下至上布设的拉结筋带(26)紧固连接为一体,N-1排所述拉结筋带(26)组成砌块拉结体系;每排所述拉结筋带(26)均包括多道由左至右布设于同一水平面上的拉结筋带(26),上下相邻两层所述混凝土砌块均通过一排所述拉结筋带(26)固定为一体,上下相邻两块所述混凝土砌块均通过一道所述拉结筋带(26)连接为一体;
每道所述拉结筋带(26)均为U字形,每道所述拉结筋带(26)均由一道下筋带(26-1)、一道位于下筋带(26-1)正上方的上筋带(26-2)和一道连接于下筋带(26-1)外端与上筋带(26-2)外端之间的竖向连接筋带(26-3)连接而成,每道所述拉结筋带(26)中下筋带(26-1)、上筋带(26-2)和竖向连接筋带(26-3)均布设于同一竖直平面上且三者均为加筋带;
所述砌块拉结体系中所有下筋带(26-1)均呈水平布设,所述砌块拉结体系中每排所述拉结筋带(26)的所有上筋带(26-2)均布设于同一平面上,所述砌块拉结体系中所有竖向连接筋带(26-3)均呈竖直向布设且其均布设于同一竖直面上;每块所述混凝土砌块均呈水平布设,每块所述混凝土砌块中均开有供竖向连接筋带(26-3)穿设的筋带孔(29),所述筋带孔(29)为竖向通孔,每道所述竖向连接筋带(26-3)均穿设于上下相邻两块所述混凝土砌块中所开设的筋带孔(29)内;
所述下筋带(26-1)中位于所述竖向挡土墙内侧的节段为下筋带埋设节段,所述上筋带(26-2)中位于所述竖向挡土墙内侧的节段为上筋带埋设节段;所述下筋带埋设节段和所述上筋带埋设节段均埋设于填土层(2)内。
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