CN112281626A - 一种道路与桥梁的连接结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种道路与桥梁的连接结构及其施工方法，包括滑动层、弹性体垫板和伸缩减振装置，滑动层的上端连接有搭板，搭板的两端分别与道路和桥梁连接，弹性体垫板和伸缩减振装置设置于滑动层和桥梁的支撑脚之间，滑动层、弹性体垫板和伸缩减振装置自上而下依次连接，伸缩减振装置还包括橡胶块和记忆合金弹簧，记忆合金弹簧放置于橡胶块内。本发明结构简单，施工方便，可有效防止桥面变形，防沉降，结构造价成本低。

Description

一种道路与桥梁的连接结构及其施工方法
技术领域
本发明属于土木工程领域，具体涉及一种道路与桥梁的连接结构及其施工方法。
背景技术
人们对行车的安全、平稳和舒适要求逐渐提高，路面沉陷、翻浆和桥头跳车等公路危害却困扰着人们，这些危害的出现也致使高速公路运营期的养护维修任务以及维修成本不断加重。桥头跳车是一种在公路建设中常见的问题，其形成原因主要是在公路与桥梁连接的过程中，由于桥体的刚性与公路的柔性之间物理性质差异以及地基土层结构较为松软导致的受压沉降，桥头连接处在车辆通过的过程中发生断裂导致车体跳起，容易引发车辆失控，造成交通事故。桥头跳车产生的原因主要为以下几种：1、刚柔结构过渡引起的沉降差；2、路堤填料压缩引起的沉降；3、路基基础引起的沉降。
综上所述，尚未见一种结构简单、防沉降、防变形、施工成本低和施工方法简单的连接结构。
发明内容
本发明的目的通过一种道路与桥梁的连接结构，解决桥头跳车、连接结构复杂的问题，有效防止道路与桥梁发生沉降。
本发明的另一目的通过一种道路与桥梁的连接结构的施工方法，有效提高施工效率，节约成本，且防止道路与桥梁的沉降等问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种道路与桥梁的连接结构，包括滑动层、弹性体垫板、伸缩减振装置和支撑脚，所述滑动层的上端连接有搭板，所述搭板的两端分别与道路和桥梁的桥面板连接；所述弹性体垫板和伸缩减振装置设置于滑动层和支撑脚之间；所述滑动层、弹性体垫板、伸缩减振装置和支撑脚自上而下依次连接。
优选的，所述伸缩减振装置包括橡胶块和记忆合金弹簧，所述记忆合金弹簧放置于橡胶块内，所述记忆合计弹簧的上端与弹性体垫板连接，所述记忆合计弹簧的下端与支撑脚连接，所述橡胶块的上端与弹性体垫板连接，所述橡胶块的侧面和下端均与支撑脚连接。
优选的，所述搭板通过H型钢与桥梁的桥面板连接，所述桥梁的主梁通过橡胶缓冲垫块与支撑脚连接。
优选的，所述滑动层采用聚四氟乙烯制成，所述弹性体垫板采用聚氨酯、苯乙烯、聚烯烃或聚酰胺制成。
优选的，所述支撑脚包括桥台、桥墩、垫层、土工格室、承台和钢板桩，所述桥台的上端通过橡胶缓冲垫块与主梁连接，所述桥台的下端与桥墩连接，所述桥墩朝向搭板的水平方向设有垫层和土工格室，所述垫层位于土工格室的上端，所述土工格室和桥墩均安装于承台的上端，所述承台的下端与钢板桩连接。
优选的，所述桥台的侧壁与伸缩减震装置的侧壁连接，所述桥台的侧壁又与垫层的侧壁连接，所述桥墩的侧壁与垫层的侧壁连接，所述桥墩的侧壁又与土工格室的侧壁连接。
优选的，所述土工格室至少包含2个，所有的土工格室堆放一起，且相邻的土工格室通过钢筋连接。
一种道路与桥梁的连接结构的施工方法，增设柔性连接：在支撑脚上增设有伸缩减震装置、弹性体垫板、滑动层和搭板，其中搭板的两端分别与桥梁和道路连接，搭板的下面、滑动层、弹性体垫板、伸缩减震装置和支撑脚依次连接。
优选的，在增设柔性连接前，具有以下步骤：
S1、确定钢板桩的位置，将钢板桩垂直压入土层中；
S2、在钢板桩的上端施工承台，承台完成后，在其上端施工桥墩，桥墩完成后，在承台的上端施工土工格室，将钢筋的一端与承台上固定，钢筋分别穿过相邻单元的土工格室，土工格室内填充不规则碎石和细沙，填充厚度高出每个单元土工格室10公分以上，且分层夯实；
S3、在土工格室上端施工垫层，钢筋的另一端连接垫层，垫层浇筑完成后养护7D～15D的保养。
优选的，所述垫层的配合比为：水泥250～300kg/m3、河沙280～320kg/m3、水180～240kg/m3、发泡剂1～3kg/m3。
本发明相对现有技术具有以下优点及有益效果：
1、本发明一种道路与桥梁的连接结构，采用滑动层、弹性体垫板和伸缩减震装置，有效缓冲路面车辆车辙压力，且能让路面恢复原状，有效防止道路与桥梁之间的滑动变形，抵抗路基变形，结构整体性强，有效防止沉降和桥头跳车。
2、本发明一种道路与桥梁的连接结构，采用弹性体垫板对滑动层起到支撑的作用，防止路面水渗入地基中，避免了因地面水渗入地基产生沉降，通过弹性体垫板和伸缩减震装置将刚性的桥面与产生沉降的路基平缓的连接，防止沉降。
3、本发明一种道路与桥梁的连接结构，采用垫层大幅降低填土层自身荷载，减少地基的附加应力，采用土工格室减小路堤下沉与坍塌。
4、本发明一种道路与桥梁的连接结构的施工方法，施工方法简单，降低人工成本。
附图说明
图1是发明的一种道与桥梁连接结构A-A剖面图。
图2是发明的一种道与桥梁连接结构平面图。
其中，1为桥梁，2为桥面板，3为H型钢，4为搭板，5为路面，6为滑动层，7为弹性体垫板，8为橡胶块，9为记忆合金弹簧，10为垫层，11为第一土工格室，12为第二土工格室，13为第三土工格室，14为第四土工格室，15为缓冲间隙，16为橡胶缓冲垫块，17为桥台，18为钢筋，19为桥墩，20为承台，21为钢板桩，22为排水井。
具体实施方式
下面接合附图和具体实施例对本发明的目的作进一步详细的描述,实施例不能在此一一赘述,但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
实施例一
如图1至2所示，一种道路与桥梁的连接结构，包括滑动层6、弹性体垫板7、伸缩减振装置和支撑脚，所述滑动层6的上端连接有搭板4，所述搭板4的两端分别与道路5和桥梁的桥面板2连接；所述弹性体垫板7和伸缩减振装置设置于滑动层6和支撑脚之间；所述滑动层6、弹性体垫板7、伸缩减振装置和支撑脚自上而下依次连接。滑动层6受到车辆经过产生的应力做滑动摩擦，抵消部分应力，将剩余应力传输到弹性体垫板7，弹性体垫板7吸收车辆车辙经过时产生的振动应力。所述伸缩减振装置包括橡胶块8和记忆合金弹簧9，所述记忆合金弹簧9放置于橡胶块8内，所述记忆合计弹簧9的上端与弹性体垫板7连接，所述记忆合计弹簧9的下端与支撑脚连接，所述橡胶块8的上端与弹性体垫板7连接，所述橡胶块8的侧面和下端与支撑脚连接。所述记忆合金弹簧9横截面为米字形，记忆合金弹簧横9吸收不同方向产生的应力，作用于橡胶块8内，减少应力所带来的挤压变形，此记忆合金弹簧9使伸缩减振装置受到应力后恢复原状，伸缩减振装置吸收车辆经过时产生的应力。
所述搭板4通过H型钢3与桥面板2连接，搭板4与桥面板2经过热胀冷缩产生的应力作用到H型钢3，H型钢3吸收其应力，所述桥面板2的下端与桥梁的主梁1连接，所述主梁1通过橡胶缓冲垫块16与支撑脚连接，橡胶缓冲垫块16缓解主梁1的振动应力。所述主梁1朝向搭板4的方向设有缓冲间隙15，缓冲间隙15消耗主梁1振动时产生的冲击力。
所述滑动层6采用聚四氟乙烯制成，此聚四氟乙烯是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力，聚四氟乙烯有效阻挡地面水气渗透到弹性体垫板7，采用聚四氟乙烯减小了滑动耗损，增强了结构的稳定性，所述滑动层6两端设有排水井22，防止地面积水流入到垫层10，引起地基沉降。所述弹性体垫板7由聚氨酯制成，此聚氨酯具有极好的耐磨性、耐油性和耐寒性，对氧、臭氧和辐射等都有足够的抵抗能力，同时作为弹性体具有很高的拉伸强度和断裂伸长率，采用聚氨酯增加弹性体垫板7的弹性。
所述支撑脚包括桥台17、桥墩19、垫层10、土工格室、承台20和钢板桩21，所述桥17台的上端通过橡胶缓冲垫块16与主梁1连接，所述桥台17下端连接有桥墩19，所述桥墩19朝向搭板4的水平方向设有垫层10和土工格室，所述桥台17的侧壁与伸缩减震装置的侧壁连接，所述桥台17的侧壁又与垫层10的侧壁连接，所述桥墩19的侧壁与垫层10的侧壁连接，所述桥墩19的侧壁又与土工格室的侧壁连接，增加支撑脚的整体性。所述垫层10位于土工格室的上端，所述土工格室和桥墩19均安装于承台20的上端，所述承台20的下端与钢板桩21连接。
所述土工格室包含第一土工格室11、第二土工格室12、第三土工格室13和第四土工格室14，采用钢筋18，钢筋18的一端与承台20连接，钢筋18穿过第一土工格室11、第二土工格室12、第三土工格室13和第四土工格室14并与其连接，钢筋18的另一端与垫层10连接，钢筋18强化了支撑脚的整体性，此垫层10为轻质混凝土，当混凝土密度等级为300-1800kg/m3属于轻质混凝土，减轻其自重，减少承台承受的压力。所述土工格室内填充有HDPE(高密度聚乙烯，即密度为0.941～0.945g/cm3的聚乙烯)，此HDPE有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好，采用HDPE制作成多个六边形的网状结构，且有序连接，网状结构内填充碎石和细沙，防止土工格室下沉与坍塌。
一种道路与桥梁的连接结构的施工方法，具有以下步骤：
S1、确定钢板桩21的位置，采用振动法将钢板桩21垂直压入土层中，根据桥梁荷载所需要的承载的应力设置钢板桩21的数量；
S2、在施工完成的钢板桩20的上端施工承台20，承台20施工完成后在上端施工桥墩19，桥墩19的下端与上端的面积比为1.5:1，承台20与桥墩19施工工艺按照(JTG/T F50－2011)的要求实施，完成桥墩19的施工后，在承台20的上端施工土工格室，将钢筋18的一端与承台20上端固定，钢筋18横穿第一土工格室11、第二土工格室12、第三土工格室13和第四土工格室14并与其连接，且每层土工格室填充不规则碎石和细沙，填充厚度高出每层土工格室10CM以上，且分层夯实，防止压路机压坏土工格室内的HDPE，第一土工格室11、第二土工格室12、第三土工格室13和第四土工格室14的长度比为31:26:23:20；
S3、在土工格室上端施工垫层10，钢筋18的另一端与垫层10连接，垫层10浇筑完成后养护7D～15D的保养；且满足垫层的抗压强度不小于0.5Mpa，垫层10随着养护时间的增加不断加强其抗压强度；
S4、增设柔性连接：在支撑脚上增设有伸缩减震装置、弹性体垫板7、滑动层6和搭板4，其中搭板4的两端分别与桥梁的桥面板2和道路或路面5连接，搭板4的下面、滑动层6、弹性体垫板7、伸缩减震装置和支撑脚依次连接，通过此连接方式防止桥梁的桥面板2与道路或路面5发生沉降，有效抵抗车辆经过时产生的应力。
在施工步骤中加入柔性连接的步骤，简化了施工步骤，节省了大量的工时，同时也减少了刚柔结构过渡引起的沉降差，减少了路堤填料压缩引起的沉降，减少了路基基础引起的沉降，从而防止桥头发生跳车的现象。
所述垫层10的配合比为：水泥250～300kg/m3、河沙280～320kg/m3、水180～240kg/m3、发泡剂1～3kg/m3，垫层10通过此配合比，大大减轻了垫层10的自重，降低支撑脚的沉降差，同时强度也能达到要求。所述土工格室内填充的碎石直径为0.5～3㎝，所述土工格室内填充的碎石和细沙比为4:1，分层夯实，增加土工格室的抗压强度。
实施例二
本一种道路与桥梁的连接结构除以下技术特征外同实施例一：
所述弹性体垫板7采用苯乙烯制成，此苯乙烯弹性模量异常高，并且不随相对分子质量变化，采用苯乙烯增加弹性体垫板7的弹性。
实施例三
本一种道路与桥梁的连接结构除以下技术特征外同实施例一：
所述弹性体垫板7采用聚烯烃制成，此聚烯烃具有优异的物理机械性能和良好的低温性能，又由于其分子链是饱和的，所含叔碳原子相对较少，因而具有优异的耐热化和抗紫外线性能，采用聚烯烃增加弹性体垫板7的弹性，抵抗弹性体垫板7受到应力时发生热熔效应。
实施例四
本一种道路与桥梁的连接结构除以下技术特征外同实施例一：
所述弹性体垫板7采用聚酰胺制成，此聚酰胺由高熔点结晶性聚酰胺硬度和非结晶性聚酯或聚醚软缎组成，机械强度高、韧性好，采用聚酰胺增加弹性体垫板7的弹性。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种道路与桥梁的连接结构，其特征在于：包括滑动层、弹性体垫板、伸缩减振装置和支撑脚，所述滑动层的上端连接有搭板，所述搭板的两端分别与道路和桥梁的桥面板连接；所述弹性体垫板和伸缩减振装置设置于滑动层和支撑脚之间；所述滑动层、弹性体垫板、伸缩减振装置和支撑脚自上而下依次连接。
2.根据权利要求1所述一种道路与桥梁的连接结构，其特征在于：所述伸缩减振装置包括橡胶块和记忆合金弹簧，所述记忆合金弹簧放置于橡胶块内，所述记忆合计弹簧的上端与弹性体垫板连接，所述记忆合计弹簧的下端与支撑脚连接，所述橡胶块的上端与弹性体垫板连接，所述橡胶块的侧面和下端均与支撑脚连接。
3.根据权利要求1所述一种道路与桥梁的连接结构，其特征在于：所述搭板通过H型钢与桥梁的桥面板连接，所述桥梁的主梁通过橡胶缓冲垫块与支撑脚连接。
4.根据权利要求1所述一种道路与桥梁的连接结构，其特征在于：所述滑动层采用聚四氟乙烯制成，所述弹性体垫板采用聚氨酯、苯乙烯、聚烯烃或聚酰胺制成。
5.根据权利要求1、2或3任一所述一种道路与桥梁的连接结构，其特征在于：所述支撑脚包括桥台、桥墩、垫层、土工格室、承台和钢板桩，所述桥台的上端通过橡胶缓冲垫块与主梁连接，所述桥台的下端与桥墩连接，所述桥墩朝向搭板的水平方向设有垫层和土工格室，所述垫层位于土工格室的上端，所述土工格室和桥墩均安装于承台的上端，所述承台的下端与钢板桩连接。
6.根据权利要求5所述一种道路与桥梁的连接结构，其特征在于：所述桥台的侧壁与伸缩减震装置的侧壁连接，所述桥台的侧壁又与垫层的侧壁连接，所述桥墩的侧壁与垫层的侧壁连接，所述桥墩的侧壁又与土工格室的侧壁连接。
7.根据权利要求5所述一种道路与桥梁的连接结构，其特征在于：所述土工格室至少包含2个，所有的土工格室堆放一起，且相邻的土工格室通过钢筋连接。
8.一种道路与桥梁的连接结构的施工方法，其特征在于：增设柔性连接：在支撑脚上增设有伸缩减震装置、弹性体垫板、滑动层和搭板，其中搭板的两端分别与桥梁和道路连接，搭板的下面、滑动层、弹性体垫板、伸缩减震装置和支撑脚依次连接。
9.根据权利要求8所述一种道路与桥梁的连接结构的施工方法，其特征在于，在增设柔性连接前，具有以下步骤：
S1、确定钢板桩的位置，将钢板桩垂直压入土层中；
S2、在钢板桩的上端施工承台，承台完成后，在其上端施工桥墩，桥墩完成后，在承台的上端施工土工格室，将钢筋的一端与承台上固定，钢筋分别穿过相邻单元的土工格室，土工格室内填充不规则碎石和细沙，填充厚度高出每个单元土工格室10公分以上，且分层夯实；
S3、在土工格室上端施工垫层，钢筋的另一端连接垫层，垫层浇筑完成后养护7D～15D的保养。
10.根据权利要求9所述一种道路与桥梁的连接结构的施工方法，其特征在于：所述垫层的配合比为：水泥250～300kg/m3、河沙280～320kg/m3、水180～240kg/m3、发泡剂1～3kg/m3。
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