CN114508043A - 一种拱形桥台结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拱形桥台结构及其施工方法，拱形桥台结构包括两组桩基；两个承台，两个承台分别与两组桩基一一对应设置，桩基的一端与承台连接，承台设有压重板，压重板凸出于承台，压重板用于承载台后填土；台身，其包括台身本体和拱肋，台身本体与承台连接并与压重板构成“L”形结构，拱肋的两端分别连接至两个承台，拱肋的矢跨比取值范围为0.222～0.125；挡墙，其与拱肋连接，用于填补拱肋下的空洞以阻挡台后土体滑落。本发明通过设置拱形台身，且使其骑跨在现有地铁线路上，从而能够在不影响现有地铁运营的情况下进行桥台的建设；压重板和台身构成“L”形结构，从而能够将台后填土的重力部分转化为抵抗填土侧向土压力的抵抗力，提升桥台的稳定性。

Description

一种拱形桥台结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程桥梁领域中的一种拱形桥台结构及其施工方法。

背景技术

近些年，随着城市建设的持续发展，城市基础设施也不断完善，因此，在基础设施基本完备的城市当中继续建设桥梁这类交通设施时会经常受到一些边界条件的限制。比如，常见的限制条件有地铁结构和地下管线等，如何较好的在这些限制条件下修建桥梁，对城市发展具有重要意义。

目前城市桥梁中常见的桥台结构有薄壁式桥台、肋板式桥台和扶壁式桥台等，但这些传统桥台受结构限制存在横向跨越能力弱的缺点，当桥梁需要横向跨越地铁结构时，由于地铁周围一定范围内禁止进行桩基施工，导致桥台结构横向需要一次性跨越几十米，桥台的中部因缺少支撑而容易发生变形甚至断裂。此时，常规的桥台设计就很难满足跨越要求，而且其容易受台后填土的侧向挤压力而发生倾覆变形。

为更好的解决上述问题，本领域亟需对传统的桥台结构做进一步改进设计，提出一种新的桥台设计，使其能够在现有建筑的限制条件下实现横向大跨度的结构设计。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种拱形桥台结构及其施工方法，既能够跨越现有地铁线路，又不影响现有地铁运营，还具有较好的结构稳定性。

根据本发明第一方面实施例，提供一种拱形桥台结构，包括：

两组桩基；

两个承台，两个所述承台分别与两组所述桩基一一对应设置，所述桩基的一端与所述承台连接，所述承台设有压重板，所述压重板凸出于所述承台，所述压重板用于承载台后填土；

台身，其包括台身本体和拱肋，所述台身本体与所述承台连接并与所述压重板构成“L”形结构，所述拱肋的两端分别连接至两个所述承台，所述拱肋的矢跨比取值范围为0.222～0.125；

挡墙，其与所述拱肋连接，用于填补所述拱肋下的空洞以阻挡台后土体滑落。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，一组所述桩基包括多根定位桩，多根所述定位桩均与对应设置的所述承台连接。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述台身还包括两个拱脚，两个所述拱脚分别连接至所述拱肋的两端。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述台身还包括帽梁，所述帽梁安装在所述台身本体的顶部，所述帽梁与所述拱肋为一体式结构。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述帽梁上设置有多个主梁支座，所述主梁支座用于承接主梁。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述帽梁上还设有背墙，所述背墙与所述帽梁为一体式结构，所述背墙凸出于所述帽梁。

根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述帽梁的两侧设有抗震挡块，所述抗震挡块用于与所述主梁抵靠并防止所述主梁跌落。

根据本发明第二方面实施例，提供一种拱形桥台结构的施工方法，包括：

确认地铁的具体位置，减少施工过程对所述地铁造成的干扰；

开挖承台基坑井，使所述承台基坑井位于所述地铁的两侧，在所述承台基坑井中设置支护结构；

在台后方向进行分级放坡；

在所述承台基坑井中施工所述桩基，并在所述桩基上依次安装所述承台和所述台身；

在所述拱肋下方建设所述挡墙；

在台后方向进行填土施工，完成拱形桥台的建设。

根据本发明第二方面实施例，进一步地，所述支护结构为双层钢板桩对拉结构。

根据本发明第二方面实施例，进一步地，所述钢板桩为拉森钢板桩。

本发明实施例的有益效果至少包括：本发明通过设置拱形台身，且使其骑跨在现有地铁线路上，从而能够在不影响现有地铁运营的情况下进行桥台的建设；压重板和台身构成“L”形结构，从而能够将台后填土的重力部分转化为抵抗填土侧向土压力的抵抗力，提升桥台的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明第一方面实施例的正视图；

图2是本发明第一方面实施例的侧视图；

图3是本发明第二方面实施例的俯视图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种拱形桥台结构及其施工方法，通过设置拱形桥台台身骑跨在现有地铁线路上，从而可以在不影响地铁正常运营的前提下进行桥台的建设施工，减少施工过程对现有建筑的影响。为了增长横跨距离，台身设置有拱肋，通过改变其矢跨比能够提升台身结构的承载能力。承台上设有压重板，压重板与台身构成“L”形结构，压重板上承载填土，能够通过转化填土自身的重力抵抗其侧向推力，提升桥台的结构稳定性，相较于传统结构具有更好的承载效果。

附图1所示的是本拱形桥台结构的正视图，其包括桩基1、承台2、台身3和挡墙4。整体的桥台结构呈倒“U”形，桩基1固定设置在现有地铁6的两侧，台身3横跨地铁6，实现桥台整体骑跨于地铁6之上而不影响地铁运营的效果。为了提升桩基1的结构稳定性，桩基1包括多根定位桩11，多根定位桩11插入土体以固定，增加了桩基1与土体的接触面积。拱肋32为台身3的结构支撑件，其拱形的结构增加了台身的结构承载能力，减少台身结构中部由于支撑力较弱而发生变形甚至断裂的可能。拱肋32的下方连接有挡墙4，用于遮蔽拱肋32下方镂空的位置，用于阻挡台后土体滑落。拱肋32通过拱脚33与承台2连接，提升了拱肋32与承台2的连接强度。拱肋32上方连接有帽梁34，其用于承接主梁。为了支撑上部多片主梁结构，帽梁34和主梁间还设有多个主梁支座341，帽梁34的两侧还设有抗震挡块343。

附图2所示的是本拱形桥台结构的侧视图，包含附图1中A-A和B-B处的侧视剖面图。承台2上的压重板21向外凸出，其与台身3构成了“L”形结构，当台后填土堆积在压重板21上时，填土对压重板21和台身3的施力情况如图2中箭头所示。通过调整压重板21的长度，可调整压重板21所受到的压力，填土的部分重力经过压重板21和台身3所构成的“L”形结构换向，对填土的侧向推力进行部分抵消，减小填土对台身3的侧向推力，提升桥台结构的稳定性。帽梁34上设有的背墙342，用于限制主梁的侧向滑移。

附图3所示的是本拱形桥台结构施工过程中的俯视图。施工前先在地铁6的两侧挖掘承台基坑井，准备安装施工桩基。承台基坑井的四壁设有支护结构5以防止承台基坑井在施工过程中发生溃塌。具体地，支护结构采用双层拉森钢板桩的对拉结构，两层拉森钢板桩相互镜像设置，其间通过拉杆结构进行连接。而且，为了防止施工过程中发生塌方事故，在台后方向设置分级放坡7。

参照图1，本发明第一方面实施例中的拱形桥台结构，其包括两组桩基1、两个承台2、台身3和挡墙4。桩基1与承台2一一对应连接，台身3骑跨在两个桩基1上，挡墙4填补在台身3下方的拱形镂空处，用于阻挡台后土体滑落。其中，桩基1埋入施工土体，为其上的桥台结构限位和固定。承台2起到连接桩基1和台身3的作用，而且，参照图2，承台2设有压重板21，其向台后方向凸出。在本申请中，台后方向指的是朝向路基的方向。压重板21与台身3构成“L”形结构，从而当在压重板21上进行填土施工时，填土的部分重力会经过该“L”形结构转换为对填土的侧向抵抗力，防止填土对台身3的侧向推力过大而导致台身3发生倾覆。

台身3包括台身本体31和拱肋32，拱肋32呈拱形，两端分别连接至两个承台2，为台身3的支撑结构件，起到承压和结构支撑的作用。为适应不同跨度的桥台结构，拱肋32的矢跨比可以根据结构受力要求进行调节。矢跨比指的是拱肋的计算矢高与计算跨径之比，或净矢高与净跨径之比，又称矢度。为提升拱肋32的承压能力，矢跨比的取值范围设置在0.222～0.125。台身本体31用于填补台身3其他镂空的结构，使得台身3为一体式结构，能够实现更好的承压效果。

进一步地，一组桩基1中包括多根定位桩11，多根定位桩11均与对应设置的承台2连接，多根定位桩11插入施工土体中。通过采用多根定位桩11共同固定桩基1的方式，增大了桩基1与施工土体的接触面积，增强桩基1的抗位移能力。

进一步地，台身3还包括两个拱脚33，两个拱脚33分别连接至拱肋32的两端，拱脚33增大了拱肋32和承台2的连接强度和接触面积，当拱肋32受压时，拱脚33能减少承台2上的应力集中效应，避免出现承台2局部受力过大而发生局部破坏的情况。

进一步地，台身3还包括帽梁34，帽梁34安装在台身本体31的顶部，其与台身本体31、拱肋32构成一体式结构，用于承接主梁，并将主梁的压力传递下方结构。

进一步地，帽梁34上设置有多个主梁支座341，主梁支座341用于承接主梁。主梁支座341中内置有弹性件，该弹性件可以为弹簧或液压杆，或是其他能实现弹性变形的部件。主梁安放在多个主梁支座341上时，弹性件被压缩，而且当桥体上因车辆行驶而造成振动时，主梁支座341能够吸收其中的部分振动，减少振动对桥台结构的影响，延长桥台的使用寿命。

进一步地，帽梁34上还设有背墙342，背墙342与帽梁34为一体式结构，其凸出于帽梁34，与帽梁34也构成了“L”形结构。背墙342与主梁的侧面抵靠，用于限制主梁的侧向滑移，从而实现对主梁的定位，便于施工时的安装。

进一步地，帽梁34的两侧还设有抗震挡块343，其具有弹性，且与主梁抵靠，从而既能对主梁进行侧向限位，也可以吸收主梁的侧向振动。

参照图3，本发明第二方面实施例中的拱形桥台结构的施工方法，包括以下步骤：

S1.确认地铁6的具体位置，减少施工过程对地铁6造成的干扰，在地铁6的周围划分出地铁保护范围界限，不可在该界限中施工以影响地铁6的正常运营；

S2.在地铁保护范围界限外开挖承台基坑井，承台基坑井的数量为两个，或根据施工要求进行增加，使承台基坑井位于地铁6的两侧；为防止承台基坑井在施工过程中发生塌方，在承台基坑井中设置支护结构5；

S3.在台后方向进行分级放坡7，台后沿道路方向不涉及对周边建筑物的影响；

S4.在承台基坑井中施工桩基1，并在桩基1上依次安装承台2和台身3；

S5.在拱肋32下方建设挡墙4；

S6.待挡墙4结构形成强度之后，进行台后填土施工，直至桥台结构全部施工完毕，完成拱形桥台的建设。

进一步地，支护结构5为双层钢板桩对拉结构，其具体为两层钢板桩通过拉杆结构进行相互连接的支护结构，具有支护能力强、施工方便的特点。施工过程中，先将两层钢板桩插入土体中并相互固定后，再在钢板桩所围成的支护结构中挖出承台基坑井。完成施工后，承台基坑井填土并可将钢板桩从土体中抽出，从而对钢板桩循环使用，符合环保施工的要求。

进一步地，钢板桩为拉森钢板桩。拉森钢板桩是一种“U”型钢板桩，相较于传统的平面钢板桩，其具有更好的侧面抗压能力。相邻的拉森钢板桩相互倒置连接，形成波浪形支护墙，两层拉森钢板桩镜像设置，中间通过连接螺栓进行连接，从而支护结构连成整体。

容易理解地，按上述方案，拱形桥台结构的施工方法过程中，应注意在不同的区域内施工时，由于土体构成不同而应采用不同的的开挖支护方式，结合现场实际情况，通过各种支护方式进行组合，以满足最终的施工要求。

以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种拱形桥台结构，其特征在于，包括：

两组桩基(1)；

两个承台(2)，两个所述承台(2)分别与两组所述桩基(1)一一对应设置，所述桩基(1)的一端与所述承台(2)连接，所述承台(2)设有压重板(21)，所述压重板(21)凸出于所述承台(2)，所述压重板(21)用于承载台后填土；

台身(3)，其包括台身本体(31)和拱肋(32)，所述台身本体(31)与所述承台(2)连接并与所述压重板(21)构成“L”形结构，所述拱肋(32)的两端分别连接至两个所述承台(2)，所述拱肋(32)的矢跨比取值范围为0.222～0.125；

挡墙(4)，其与所述拱肋(32)连接，用于填补所述拱肋(32)下的空洞以阻挡台后土体滑落。

2.根据权利要求1所述的拱形桥台结构，其特征在于：一组所述桩基(1)包括多根定位桩(11)，多根所述定位桩(11)均与对应设置的所述承台(2)连接。

3.根据权利要求1所述的拱形桥台结构，其特征在于：所述台身(3)还包括两个拱脚(33)，两个所述拱脚(33)分别连接至所述拱肋(32)的两端。

4.根据权利要求1所述的拱形桥台结构，其特征在于：所述台身(3)还包括帽梁(34)，所述帽梁(34)安装在所述台身本体(31)的顶部，所述帽梁(34)与所述拱肋(32)为一体式结构。

5.根据权利要求4所述的拱形桥台结构，其特征在于：所述帽梁(34)上设置有多个主梁支座(341)，所述主梁支座(341)用于承接主梁。

6.根据权利要求4所述的拱形桥台结构，其特征在于：所述帽梁(34)上还设有背墙(342)，所述背墙(342)与所述帽梁(34)为一体式结构，所述背墙(342)凸出于所述帽梁(34)。

7.根据权利要求4所述的拱形桥台结构，其特征在于：所述帽梁(34)的两侧设有抗震挡块(343)，所述抗震挡块(343)用于与所述主梁抵靠并防止所述主梁跌落。

8.一种拱形桥台结构的施工方法，其特征在于，包括：

确认地铁(6)的具体位置，减少施工过程对所述地铁(6)造成的干扰；

开挖承台基坑井，使所述承台基坑井位于所述地铁(6)的两侧，在所述承台基坑井中设置支护结构(5)；

在台后方向进行分级放坡(7)；

在所述承台基坑井中施工所述桩基(1)，并在所述桩基(1)上依次安装所述承台(2)和所述台身(3)；

在所述拱肋(32)下方建设所述挡墙(4)；

在台后方向进行填土施工，完成拱形桥台的建设。

9.根据权利要求8所述的拱形桥台结构的施工方法，其特征在于：所述支护结构(5)为双层钢板桩对拉结构。

10.根据权利要求9所述的拱形桥台结构的施工方法，其特征在于：所述钢板桩为拉森钢板桩。

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