一种中小跨度简支公路桥梁端部无缝防跳车构造及其施工方法 |
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| 申请号 | CN201910294452.8 | 申请日 | 2019-04-12 | 公开(公告)号 | CN110004817B | 公开(公告)日 | 2024-05-03 |
| 申请人 | 浙江工业大学; | 发明人 | 庄一舟; 张猛; 朱汉华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种中小跨度简支公路 桥梁 端部无缝防跳车构造及其施工方法，包括 桥面 结构和路面结构，所述的桥面结构包括桥面板、主梁和 桥台 ；所述的路面结构包括路基和路面板其特征在于：所述的桥梁通过支座架设在所述桥台上，所述的桥梁上铺设有桥面板，所述的主梁与所述的桥台背墙连接区域的上方布置有ECC连接板；所述的ECC连接板一端与所述的桥面板紧密连接，另一端与所述的路面紧密连接。本发明有效的控制了由于桥梁上部结构在 温度 荷载作用、自身收缩及徐变引起梁端桥面的 变形 和应 力 集中的现象，有效的改善了梁端桥面 混凝土 的开裂，进而有效的改善桥头跳车状况。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种中小跨度简支公路桥梁端部无缝防跳车构造的施工方法，其特征在于，所述施工方法采用的端部无缝防跳车构造包括桥面结构和路面结构，所述的桥面结构包括桥面板(5)、主梁(4)和桥台(14)；所述的路面结构自下而上依次铺设有路基和路面板(11)，其特征在于：所述的桥梁通过支座(13)架设在所述桥台(14)上，所述的桥梁上铺设有桥面板(5)，所述的主梁(4)与所述的桥台背墙(1)连接区域的上方布置有ECC连接板(3)，所述的ECC连接板(3)与所述的桥台背墙(1)的上端部叠合并且沿着桥面方向设有延伸段，所述的延伸段与所述的主梁(4)部分叠合，所述的延伸段的长度为被叠合的主梁(4)长度的5％；所述的ECC连接板(3)一端与所述的桥面板(5)紧密连接，另一端与所述的路面板(11)紧密连接；所述的ECC连接板(3)的厚度与所述的ECC连接板(3)的厚度相匹配；所述的ECC连接板(3)与所述的桥台背墙(1)上端部叠合的区域铺设有四氟乙烯薄板滑移层(2)；所述ECC连接板(3)的跨度与所述的四氟乙烯薄板滑移层(2)相同； |
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| 说明书全文 | 一种中小跨度简支公路桥梁端部无缝防跳车构造及其施工方法 技术领域[0001] 本发明涉及桥梁工程领域，具体为一种中小跨度简支公路桥梁端部无缝防跳车构造及其施工方法。 背景技术[0002] 目前我国中小跨度简支公路桥梁伸缩缝破损及桥头跳车这些重要的交通问题一直困扰着施工人员和路桥管理部门。桥头跳车是指由于桥头处伸缩缝的设置及其破坏以及桥台与桥台台后的路堤之间的沉降超过某一限定值等所造成汽车经过该路段时车轮产生上下振动的现象。 [0003] 伸缩装置的设置不仅会导致桥头跳车现象，而且由于伸缩装置的破坏还会产生其他一些不利影响，经调查统计分析，造成伸缩缝损坏及其产生的不利影响主要归结如下：(1)主梁的刚度偏小，梁端转角偏大，伸缩缝钢结构适应性不够；(2)伸缩缝钢结构偏弱，其强度和刚度不适应重车行使；(3)连接主梁与伸缩缝钢结构的混凝土容易损坏，其强度和韧性不足；(4)伸缩缝内碎屑的积累会引起伸缩装置产生一定的破坏，伸缩缝装置破坏后桥面积水将直接渗入主梁梁端与下部结构，进而致使梁和支座的腐蚀，这会大大降低桥梁的使用寿命；(5)伸缩缝引起的桥面不平整将会引起跳车等不良现象，导致车辆行驶在桥面上时产生突跳，不仅影响行车的安全性和舒适性，而且还会引起很大的冲击荷载，加速桥面板的损坏，并给行车带来不适。 [0004] 桥台与桥台台后路基土层之间由于不均匀沉降超过某一限定值而产生的高差是导致桥头跳车的重要因素，其中由于台后路基填土土质不良，对整个路堤的沉降起着主要的作用。对于土质不良的图层，由于土的含水量较高，空隙比较大，天然承载力较低，容易产生沉降，相对于桥台桩基的沉降要大得多。此外，在车辆通过时，由于车辆荷载不变，桥梁与路基的刚度相差较大，就会导致两者之间产生较大的差异沉降变形，引发桥头跳车现象的发生。 [0005] 桥头跳车现象的危害归结如下： [0006] (1)车辆在行驶到桥头位置时，为防止桥头跳车现象的发生，驾驶员不得不踩刹车减速，不仅降低了道路的使用功能，而且加剧了对车辆的部件及轮胎的磨损，降低了车辆的使用寿命。(2)桥头跳车现象引起的车辆颠簸，不但会引起车内人员的不适，甚至会造成车辆失控，对安全造成威胁。(3)对于桥梁道路本身来说，由于车辆通过桥头时产生的跳动和冲击，造成了附加的冲击荷载，加速了桥台、桥头搭板，支座及伸缩缝的破坏，不仅增加了桥梁的维修成本还减少了桥梁的使用寿命。 发明内容[0007] 针对上述背景技术中提到的中小跨度简支公路桥梁梁端伸缩缝的构造和破损以及桥头跳车等问题的存在，本发明提供了一种中小跨度简支公路桥梁端部无缝防跳车构造及其施工方法。 [0008] 本发明所述的方法取消了桥梁梁端伸缩装置，用ECC连接板代替伸缩缝，以适应主梁变形和行车荷载的作用，ECC连接板使得桥面板实现了无缝连接，保持了桥面板的连续性；另外在桥头路基下部设置路基下隔板，用于控制路基的不均匀沉降，降低行使重车的冲击力，减少桥头跳车现象的发生。 [0009] 为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现： [0010] 本发明所述的一种中小跨度简支公路桥梁端部无缝防跳车构造，包括桥面结构和路面结构，所述的桥面结构包括桥面板、主梁和桥台；所述的路面结构包括路基和路面板其特征在于：所述的桥梁通过支座架设在所述桥台上，所述的桥梁上铺设有桥面板，所述的主梁与所述的桥台背墙连接区域的上方布置有ECC连接板，所述的ECC连接板与所述的桥台背墙的上端部叠合并且沿着桥面方向设有延伸段，所述的延伸段与所述的主梁部分叠合，所述的延伸段的长度为被叠合的主梁长度的5％；所述的ECC连接板一端与所述的桥面板紧密连接，另一端与所述的路面紧密连接；所述的ECC连接板的厚度与所述的ECC连接板的厚度相匹配；所述的ECC连接板与所述的桥台背墙上端部叠合的区域铺设有四弗乙稀薄板滑移层；所述ECC连接板的跨度与所述的四弗乙稀薄板滑移层相同； [0011] 所述的路基包括路基土层和颗粒状填充层，所述的路基土层中布设有微型桩和路基下隔板，所述的微型桩在所述的路基土层与所述的桥台连接处沿着与桥面板宽度方向平行的方向上均匀布置一排；所述的微型桩的桩顶预埋有剪力键，所述的路基下隔板通过剪力键与所述的微型桩固结；所述的路基土层上依次铺设有颗粒状填充层和路面板；所述的微型桩与所述的路基下隔板之间的角度为45～60°。 [0012] 进一步，所述ECC连接板为ECC混凝土现浇形成的连接板，所述ECC混凝土是用3 3 3 3 3 14.7kg/m 聚乙烯醇纤维(PVA)与241kg/m 水泥、162kg/m细沙、184kg/m粉煤灰、110kg/m 3 3 3 水、6kg/m减水剂、0.3kg/m增稠剂和19kg/m早强剂混合搅拌制成。 [0013] 再进一步，所述ECC连接板内设置纵向钢筋，所述的纵向钢筋与相邻桥面板内的纵向钢筋通过机械连接，使ECC连接板与相邻桥面形成整体；所述ECC连接板与相邻路面接触的一端，用环氧砂浆对ECC连接板和相邻路面进行锚固。 [0014] 本发明所述ECC连接板具有较高的拉伸应变能力，可以产生较大的变形，以适应主梁梁端转角变形和外部行车荷载的作用，并且ECC连接板能够严格控制裂缝的宽度，减小了混凝土的干缩值，有效的控制了由于桥梁上部结构在温度荷载作用、自身收缩及徐变引起梁端桥面的变形和应力集中的现象，有效的改善了梁端桥面混凝土的开裂，进而有效的改善桥头跳车状况。 [0015] 进一步，所述桥台背墙顶部为滑移区，先采用高模量沥青砂浆将桥台背墙顶部滑移区找平，然后在桥台背墙顶部铺设四弗乙稀薄板作为梁端滑移层，所述的四弗乙稀薄板滑移层能够减小桥面连续结构的抗弯刚度，改善ECC连接板的受力性能，防止连接板开裂。 [0016] 进一步，本发明所述微型桩的桩长为1～2m，所述微型桩可以现浇或预制。 [0017] 进一步，本发明通过微型桩对路基下隔板的支撑作用，可以进一步的增加路桥过渡段的承载力，有效的抵抗上部结构由于车辆荷载二次作用产生的不均匀沉降，从而减少桥头跳车状况的发生。 [0018] 进一步，所述路基下隔板可以现浇或预制，所述路基下隔板长度宜为5～8m，所述路基下隔板现浇时，可以通过剪力键直接将其与下部的微型桩固结；所述路基下隔板预制时，要在路基下隔板的近桥台端预留孔洞，以便与微型桩顶部预埋的剪力键连接，在预制的路基下隔板与微型桩连接后，用环氧砂浆对所述的剪力键连接处进行锚固；所述路基下隔板上表面最高处到所述的路基设计标高之间的距离宜为1m。 [0019] 进一步，所述路基下隔板上部铺设路基土层，路基土层的含水率和压实度应符合设计要求。 [0020] 再进一步，所述路基土层的上部要按照桥头路基设计要求铺设颗粒填充层至路基设计标高，所述颗粒填充层的含水率及其压实度应满足设计要求，填充层厚度宜为15～25cm，填充料宜为中粗砂，所述颗粒填充层的设置有利于路面板沿水平方向产生相应的滑动，可以有效的避免路面板因温度及其他因素的影响，使自身产生较大的位移及应力集中现象，导致自身产生的破坏。最后颗粒填充层上部按照路面设计要求铺设路面，并在ECC连接板与路面板之间用环氧砂浆锚固，形成完整的简支公路桥梁端部无缝防跳车构造。 [0021] 本发明所述的中小跨度简支公路桥梁端部无缝防跳车构造的施工方法具体按照如下步骤进行： [0022] a.将所述的桥台背墙顶部用高模量沥青砂浆找平，并铺设四弗乙稀薄板作为梁端滑移层，在四弗乙稀薄板滑移层上按照桥梁规范要求铺设现浇桥面板和ECC连接板； [0023] b.在桥台台后浇筑(或者打入预制好的)一排微型桩，在所述的微型桩和路基土层上浇筑(或者安装预制好的)路基下隔板，所述的微型桩与路基下隔板通过剪力键固结；然后在所述的路基下隔板上依次铺设路基土层、颗粒填充层、路面板，并在所述的ECC连接板与所述的路面板之间用环氧砂浆锚固，形成完整的简支公路桥梁端部无缝防跳车构造结构。 [0024] 与现有技术相比，本发明简支公路桥梁端部无缝防跳车构造的优点是： [0025] (1)本发明所采用的ECC连接板韧性材料具有较高的拉伸应变能力，可以产生较大的变形，以适应主梁梁端转角变形和外部行车荷载的作用； [0026] (2)ECC连接板能够严格控制裂缝的宽度，减小了混凝土的干缩值，有效的控制了由于桥梁上部结构在温度荷载作用、自身收缩及徐变引起梁端桥面的变形和应力集中的现象，有效的改善了梁端桥面混凝土的开裂，进而有效的改善桥头跳车状况； [0027] (3)用ECC连接板代替伸缩缝，取消了桥梁梁端伸缩装置，以适应主梁变形和行车荷载的作用，使得桥面普通混凝土板和ECC混凝土板实现了无缝连接，减少由于伸缩缝及车辆二次压实引起的高差所造成的桥头跳车现象，提高了行车的安全性和舒适性； [0028] (4)所述四弗乙稀薄板滑移层的铺设，能够减小桥面连续结构的抗弯刚度，改善ECC连接板的受力性能，防止连接板开裂； [0029] (5)微型桩与路基下隔板通过剪力键固结，形成整体结构，增加了桥梁端部路桥过渡区的竖向刚度，进一步的增强该区段的承载能力，降低行使重车的冲击力，能够有效的抵抗上部结构由于车辆荷载二次作用产生的不均匀沉降，从而减少桥头跳车状况的发生。附图说明 [0030] 以下是结合附图对本发明的技术方案进行了描述，附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的数字表示相同的部件。 [0031] 图1是桥梁端部无缝连接构造示意图。 [0032] 图2是微型桩上剪力键的构造示意剖面图。 具体实施方式[0033] 下面结合附图来具体描述本发明的实施例，其中，附图构成本申请的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。 [0034] 图中标号说明：1桥台背墙，2四弗乙稀薄板滑移层，3ECC连接板，4主梁，5桥面板，6颗粒填充层，7微型桩，8剪力键，9路基下隔板，10路基土层，11路面板，12环氧砂浆，13支座，14桥台。本实施例的连接构造如图1所示：在桥台背墙1顶部用高模量沥青砂浆找平，并铺设四弗乙稀薄板滑移层2作为梁端滑移层；在四弗乙稀薄板滑移层2上按照桥梁规范要求铺设现浇桥面板5和ECC连接板3；在桥台台后浇筑(或者打入预制好的)一排微型桩7；在微型桩7和路基土层10上浇筑(或者安装预制好的)路基下隔板9；微型桩7与路基下隔板9通过剪力键8固结；在路基下隔板上铺设路基土层10；在路基土层上铺设颗粒填充层6至设计标高；在颗粒填充层上铺设路面板11，并在ECC连接板3与路面板11之间用环氧砂浆12锚固，形成完整的简支公路桥梁端部无缝防跳车构造结构。 [0035] 上述实施例1的施工步骤为： [0036] 按照桥头路基设计要求在桥台14台后沿主梁4横桥向(假定主梁4行车方向为纵桥向)方向浇筑一排桩长为1.5m的微型桩7，微型桩7顶部预埋有剪力键8。 [0037] 按照公路等级和行车荷载要求在微型桩7和路基土层上浇筑路基下隔板，路基下隔板9长度为7m，路基下隔板9上表面最高处至路基设计标高的距离为1m，路基下隔板9通过剪力键8与微型桩7固结。 [0038] 按照桥头路基设计要求在路基下隔板上部铺设一定厚度的路基土层10。 [0039] 按照桥头路基设计要求在路基土层上铺设颗粒填充层20cm厚的中粗砂6至设计标高。 [0040] 按照桥头路面设计要求铺筑路面板11。 [0041] 桥台背墙1顶部滑移区采用高模量沥青砂浆找平，并铺设四弗乙稀薄板作为梁端滑移层2。 [0042] 按照桥梁桥面设计要求在设计位置浇筑桥面普通混凝土5和ECC混凝土3，并且ECC混凝土中的纵向钢筋与普通混凝土中的纵向钢筋采用机械连接，对现浇的混凝土进行养护。 [0043] 在ECC连接板3与相邻路面板11之间的接触处用环氧砂浆12锚固，形成完整的简支公路桥梁端部无缝防跳车构造。 [0044] 实施例2的施工步骤： [0045] 按照公路等级和行车荷载以及设计要求在工厂预制路基下隔板9和微型桩7，预制的路基下隔板的近桥台端预留有孔洞，预制的路基下隔板长7m，预制的微型桩长1.5m，在微型桩的顶部预埋的有剪力键8，路基下隔板9近桥台端预留的孔洞与剪力键8的直径相匹配。 [0046] 按照桥头路基设计要求将预制好的微型桩7沿桥梁横桥向(假定桥梁行车方向为纵桥向)打入设计位置。 [0047] 按照桥头路基设计要求将预制好的路基下隔板9与微型桩7相连接，用环氧砂浆对剪力键8连接处进行锚固，使微型桩与路基下隔板固结，路基路基下隔板上表面最高处至路基设计标高的距离为1m。 [0048] 按照桥头路基设计要求在路基下隔板上铺设一定厚度的路基土层10。 [0049] 按照桥头路基设计要求在路基土层10上铺设铺设颗粒填充层20cm厚的中粗砂6至设计标高至设计标高。 [0050] 按照桥头路面设计要求铺筑路面11。 [0051] 桥台背墙1顶部滑移区采用高模量沥青砂浆找平，并铺设四弗乙稀薄板滑移层2作为梁端滑移层。 [0052] 按照桥梁桥面设计要求在设计位置浇筑桥面板5和ECC连接板3，并且ECC连接板3中的纵向钢筋与普通混凝土中的纵向钢筋采用机械连接，对现浇的混凝土进行养护。 [0053] 在所述的ECC连接板3与相邻路面板11之间的接触处用环氧砂浆12锚固，形成完整的简支公路桥梁端部无缝防跳车构造。 [0054] 本发明不局限上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的简支公路桥梁端部无缝防跳车构造及其施工方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。 |
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