一種基于軟土地基上的橋頭結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于軟土地基上的橋頭結(jié)構(gòu)，包括橋臺、梁板、路基、路面結(jié)構(gòu)層、橋頭搭板和橋面鋪裝層，路面結(jié)構(gòu)層自下而上包括底基層、基層和面層；橋頭搭板設(shè)于路基與底基層之間，其一端搭設(shè)于橋臺牛腿上；基層與橋臺臺背之間設(shè)有縮縫，橋臺臺背與梁板之間設(shè)有伸縮縫。本實用新型橋頭搭板采用下置式，消除了近臺端搭板下方路基脫空現(xiàn)象，能有效調(diào)節(jié)路基與橋梁之間的不均勻沉降，可消除橋臺與路堤銜接處的跳車和搭板遠端二次跳車，能防治路面反射裂縫，路面整體性好，施工操作簡便；延長了路面、橋頭搭板、伸縮縫和橋梁的使用壽命，是一種有效的綜合處治橋頭跳車的技術(shù)方案。
【專利說明】—種基于軟土地基上的橋頭結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于橋梁工程和路基工程銜接【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于軟土地基上的橋頭結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]橋頭跳車幾乎是世界各國公路橋梁上較普遍存在的一種現(xiàn)象，因此，評價一條高速公路的使用質(zhì)量和服務(wù)水平，最直觀的標(biāo)準(zhǔn)就是車輛在上面行駛時是否舒適，橋頭跳車的問題是否嚴重。目前大多數(shù)橋梁在設(shè)置橋頭搭板和采取軟基加固措施后，明顯地減少了橋頭沉降差，改善了行車條件。但是，也有相當(dāng)一部分橋梁由于軟基處治不當(dāng)、壓實達不到標(biāo)準(zhǔn)、搭板設(shè)置太高與沉降縱坡太大，而出現(xiàn)了不同程度的跳車病害。
[0003]從目前已建成的高速公路運營情況看，軟土地基上橋頭地段的工后差異沉降較大，常造成橋頭跳車現(xiàn)象。橋頭跳車會對橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀況產(chǎn)生不利影響，據(jù)統(tǒng)計中國大約有25%的橋梁受到橋頭跳車的影響，全國每年為此花費的修理費用預(yù)計高達8億元以上；另一方面橋頭跳車將增加行車的風(fēng)險，造成交通事故，影響行車的舒適性；同時由于車輛在橋頭加速或減速，必將增加車輛的能耗和廢氣排放，尤其是城市橋梁更應(yīng)給以重視。
[0004]橋頭跳車成為公路建設(shè)與運營中復(fù)雜且難以解決的問題，它涉及地基沉降、路基填土沉降或沉陷(水土流失)、橋頭搭板、橋臺及其基礎(chǔ)類型、橋梁伸縮縫、橋梁與路基工程接縫段的處理、橋梁與路基的剛度差異、路面以及地基處理施工方法和質(zhì)量等諸多因素的影響。
[0005]解決橋頭跳車的方法很多，如超載預(yù)壓法、臺后回填輕質(zhì)材料法、路堤加筋(土工格柵)法、設(shè)置搭板法、采用加筋柔性橋臺、真空預(yù)壓法、水泥攪拌法、漸變樁基法等，而設(shè)置搭板是最普遍的做法。
[0006]目前高速公路橋頭搭板的一般設(shè)計如圖1所示。對于這種設(shè)計，大量調(diào)查資料顯示其長期效果并不理想，并且對于差異沉降的橋頭不適用，特別是對于軟土地基上的橋頭存在不少問題，其主要表現(xiàn)如下:
[0007](I)橋頭搭板布設(shè)在浙青混凝土面層的下面或平路面基層頂面，車輛荷載很快傳壓在路床上，加上在橋臺與搭板的連接處存在兩條接縫，如圖1中的a和d所示，a和d點往往存在高差，路面鋪裝層易開裂，在a接縫中一般填充浙青麻絮作為隔水，但在實際使用中這種接縫容易由于浙青材料的老化、接縫漲縮而使得接縫架空，使地表水沿接縫下滲直接沖刷臺背填土，導(dǎo)致臺背填土變形或者流失，最終使得該處路基土發(fā)生沉陷，搭板下面出現(xiàn)空洞；如果橋頭軟土地基工后沉降較大，路基整體下沉，也會造成搭板下面出現(xiàn)脫空的現(xiàn)象，搭板變?yōu)閺澙Y(jié)構(gòu)，嚴重地會使搭板開裂或斷裂。
[0008](2)由圖1可知，搭板的a、b兩端以及支點c構(gòu)成一個杠桿，由于杠桿效應(yīng)，b端的沉降會在a端產(chǎn)生豎向位移，這種位移使接縫兩邊形成高度差，造成路面破壞和引起跳車，這與設(shè)計橋頭搭板的初衷相矛盾。
[0009](3)由圖1可知，d是橋梁的伸縮縫，a是搭板與橋臺的接縫，兩縫之間距離很小，汽車快速經(jīng)過此處時，會出現(xiàn)連續(xù)的2次跳車，這使得行車很不舒適也不利于駕駛員的操作。
[0010](4)在d和a接縫之間有一層橋面鋪裝層，該鋪裝層沿路線縱向尺寸很小，鋪裝層與橋臺的粘接整體性較差，汽車在橋頭處頻繁的加速、減速、制動等沖擊作用下，如圖1所示，加上兩邊接縫引起的跳動形成的沖擊荷載很容易使這一小段混凝土破壞，它的破壞自然又會引起相鄰兩縫的破壞，造成兩縫處跳車。
[0011](5)為防止搭板沿縱向滑移，通常在搭板與牛腿之間布設(shè)垂直錨栓或水平拉桿，當(dāng)縱坡>3%時，垂直錨栓造成搭板或牛腿被拉裂破壞，水平拉桿使橋臺背墻變形產(chǎn)生裂縫。
[0012](6)設(shè)假鉸多段式搭板，在相應(yīng)假鉸頂上的路面出現(xiàn)裂縫；有的搭板預(yù)制安裝，由于不易置平，路面則出現(xiàn)縱向裂縫；有的將搭板按混凝土路面合二而一的方式設(shè)置，溫升過程中剛性路面能對橋臺產(chǎn)生推力，同時脹縫處治欠佳而開裂滲水，近臺搭板下面出現(xiàn)脫空等，形成混凝土路面板出現(xiàn)局部折角斷裂等現(xiàn)象。
[0013](7)如圖1中所示的伸縮縫d由于設(shè)置在梁端構(gòu)造薄弱部位，很難與后澆的橋面鋪裝層混凝土有效的連接，且設(shè)在路面表層直接承受車輪荷載的反復(fù)沖擊作用，長期暴露在大自然中，運營期間伸縮縫往往過早破損，因此，成為橋梁結(jié)構(gòu)最易遭到破壞而又較難修復(fù)的部位。橋梁伸縮結(jié)構(gòu)一旦破壞，可引起很大的車輛沖擊荷載，進一步加重橋頭跳車，惡化行車狀況，橋面漏水還會對橋梁下部的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕與損害，降低橋梁使用壽命O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，本實用新型提供了 一種基于軟土地基上的橋頭結(jié)構(gòu)，能夠消除近臺端搭板下方路基脫空現(xiàn)象，能有效調(diào)節(jié)路基與橋梁之間的不均勻沉降，可解決橋臺與路堤銜接處的跳車、搭板遠端二次跳車、路面開裂隆起和伸縮縫過早破損等問題。
[0015]一種基于軟土地基上的橋頭結(jié)構(gòu)，包括橋臺、梁板、路基、路面結(jié)構(gòu)層、橋頭搭板和橋面鋪裝層，所述的路面結(jié)構(gòu)層自下而上包括底基層、基層和面層；所述的橋頭搭板設(shè)于路基與底基層之間，其一端搭設(shè)于橋臺牛腿上；所述的基層與橋臺臺背之間設(shè)有縮縫，所述的橋臺臺背與梁板之間設(shè)有伸縮縫。
[0016]所述的面層采用浙青混凝土，基層采用5%水泥穩(wěn)定碎石,底基層采用3%水泥穩(wěn)定碎石，路面結(jié)構(gòu)層的總厚度為70?80cm。
[0017]優(yōu)選地，所述的橋頭搭板下面設(shè)有墊層，墊層采用20cm厚的素混凝土，墊層遠臺端縱向比橋頭搭板長30cm并以1:3的坡度與路基和底基層銜接，且墊層橫向兩側(cè)寬出橋頭搭板各20cm ;這樣就能夠克服傳統(tǒng)橋頭搭板結(jié)構(gòu)中枕梁應(yīng)力集中的缺點，素混凝土墊層起應(yīng)力擴散的作用，能夠減輕或消除搭板遠端二次跳車的現(xiàn)象。
[0018]優(yōu)選地，所述的橋頭搭板遠臺端以及橋臺臺背兩縫處均設(shè)有土工格柵；遠臺端的土工格柵設(shè)有三層，分別鋪設(shè)于面層與基層之間、基層與底基層之間以及底基層與橋頭搭板之間；兩縫處的土工格柵為一層且設(shè)于橋面鋪裝層下面。這樣能夠改善搭板遠臺端應(yīng)力集中現(xiàn)象，改善梁端部位的浙青混凝土的應(yīng)力狀態(tài)，起到了擴散溫度應(yīng)力和輪胎的沖擊力的作用，可調(diào)節(jié)路基和搭板的不均勻沉降，以減輕搭板遠端二次跳車的現(xiàn)象和減少搭板遠端和橋頭在兩縫處的路面反射裂縫。[0019]優(yōu)選地，所述的面層與橋面鋪裝層整體相連；克服了傳統(tǒng)技術(shù)方案中的兩縫之間鋪裝層與橋臺的粘接整體性差的缺點，同時對兩縫起保護作用，避免車輪荷載直接作用在縫上，可延長伸縮縫的使用壽命。
[0020]優(yōu)選地，所述的縮縫寬為5mm，縮縫增設(shè)傳力桿，且該縫隙中填塞有如橡膠止水條等止水材料；以防止現(xiàn)澆水泥穩(wěn)定基層的收縮裂縫。
[0021]優(yōu)選地，所述的伸縮縫采用能止水且強度高的伸縮縫，可以克服傳統(tǒng)伸縮縫構(gòu)造中兩側(cè)型鋼高程不一致和與橋面鋪裝順接不暢的缺點。
[0022]所述的橋頭搭板采用鋼筋混凝土板，按彈性地基梁板設(shè)計，根據(jù)計算，當(dāng)橋頭搭板長度為6m時，則其厚度為28cm ;當(dāng)橋頭搭板長度為8m時，則其厚度為30cm ;當(dāng)橋頭搭板長度為IOm時，則其厚度為32cm ;當(dāng)橋頭搭板長度為12m時，則其厚度為35cm。
[0023]所述的土工格柵采用雙向格柵，其長度不小于6m，其縱向極限抗拉強度不小于50KN/m ;延伸率為2%時，其抗拉強度不小于20KN/m。
[0024]優(yōu)選地，所述的橋頭搭板與橋臺牛腿的鏈接采用橡膠支座；在軟土地基上路基工后沉降往往較大，設(shè)置橡膠支座能夠避免垂直錨栓造成搭板或牛腿被拉裂破壞。
[0025]優(yōu)選地，所述的橋頭搭板與橋臺臺背之間設(shè)有縫隙且該縫隙中填塞有如浙青麻絮等止水材料；這樣可以適應(yīng)溫升過程中橋頭搭板混凝土的膨脹，避免對橋臺產(chǎn)生推力，同時可防止地表水沿接縫下滲直接沖刷臺背填土，避免近臺端搭板下面出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。
[0026]本實用新型橋頭搭板采用下置式，即橋頭搭板置于路面底基層下面，橋頭搭板上有路面結(jié)構(gòu)層承受車輛荷載，搭板所受動應(yīng)力較小，橋頭搭板主要起調(diào)節(jié)橋梁與路基的不均勻沉降的作用，這樣就克服傳統(tǒng)橋頭搭板結(jié)構(gòu)中搭板下方路基動應(yīng)力較大，路基土體在動應(yīng)力和水的作用下易產(chǎn)生破壞的缺點，能夠消除近臺端搭板下方路基脫空現(xiàn)象；而且由于地基的沉降和橋頭搭板的杠桿作用，在搭板的脹縫處產(chǎn)生向上的豎向位移，橋頭搭板上有路面結(jié)構(gòu)層會均化由于豎向位移產(chǎn)生的集中應(yīng)力，從而消除橋臺與路堤銜接處的跳車現(xiàn)象；同時本實用新型通過臺背兩縫的設(shè)置明確了兩縫的不同作用，加強了止水措施，克服了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)受:力復(fù)雜、兩縫易破損和橋臺處路面易破壞的缺點。
[0027]相對現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下有益技術(shù)效果:
[0028](I)本實用新型搭板采用下置式，能夠消除近臺端搭板下方路基出現(xiàn)脫空區(qū)。
[0029](2)本實用新型橋頭區(qū)段的路面可與路堤路面同時整體施工，操作簡便。
[0030](3)本實用新型可徹底解決橋臺與路堤銜接處的跳車，同時可消除橋臺與路堤銜接處浙青混凝土路面的隆起，使車輛能高速平穩(wěn)地行駛。
[0031](4)本實用新型克服了搭板遠端路面斷層的薄弱環(huán)節(jié)，不設(shè)枕梁也可獲得良好預(yù)防沉降效果，可徹底解決搭板遠端二次跳車問題。
[0032](5)本實用新型在搭板遠端和兩縫處設(shè)置了土工格柵，可調(diào)節(jié)不均勻沉降，同時可避免路面出現(xiàn)反射裂縫。
[0033](6)本實用新型能阻止雨水下滲，免除填土路堤松散，不會出現(xiàn)填料流失現(xiàn)象。
[0034](7)本實用新型中臺背兩縫的設(shè)置克服了傳統(tǒng)伸縮縫易早期破損和受力復(fù)雜的缺點，明確了兩縫的不同作用，延長伸縮縫的使用壽命。
[0035](8)本實用新型可適用各種形式的橋臺?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0036]圖1為傳統(tǒng)橋頭結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0037]圖2為本實用新型橋頭結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實施方式】
[0038]為了更為具體地描述本實用新型，下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本實用新型的技術(shù)方案進行詳細說明。
[0039]如圖2所示，一種基于軟土地基上的橋頭結(jié)構(gòu)，包括橋臺2、梁板8、路基1、路面結(jié)構(gòu)層5、橋頭搭板3和橋面鋪裝層10，路面結(jié)構(gòu)層5自下而上包括底基層53、基層52和面層51 ;橋頭搭板3設(shè)于路基I與底基層53之間，其一端搭設(shè)于橋臺2牛腿上；橋頭搭板3下面設(shè)有墊層4 ;基層52與橋臺2臺背之間設(shè)有縮縫71，橋臺2臺背與梁板8之間設(shè)有能止水的伸縮縫72，面層51與橋面鋪裝層10整體相連。
[0040]墊層4采用20cm厚的素混凝土,墊層4遠臺端縱向比橋頭搭板3長30cm并以1:3的坡度與路基I和底基層53銜接，且墊層4橫向兩側(cè)寬出橋頭搭板3各20cm ;這樣就能夠克服傳統(tǒng)橋頭搭板結(jié)構(gòu)中枕梁應(yīng)力集中的缺點，素混凝土墊層起應(yīng)力擴散的作用，能夠減輕或消除搭板遠端二次跳車的現(xiàn)象。
[0041]橋頭搭板3遠臺端以及橋臺2臺背兩縫處均設(shè)有土工格柵6 ;遠臺端的土工格柵6設(shè)有三層，分別鋪設(shè)于面層51與基層52之間、基層52與底基層53之間以及底基層53與橋頭搭板3之間；兩縫處的土工格柵6為一層且設(shè)于橋面鋪裝層10下面；這樣能夠改善搭板遠臺端應(yīng)力集中現(xiàn)象，改善梁端部位的浙青混凝土的應(yīng)力狀態(tài)，起到了擴散溫度應(yīng)力和輪胎的沖擊力的作用，可調(diào)節(jié)路基和搭板的不均勻沉降，以減輕搭板遠端二次跳車的現(xiàn)象和減少搭板遠端和橋頭在兩縫處的路面反射裂縫。
[0042]土工格柵6采用雙向格柵，其縱向極限抗拉強度不小于50KN/m ;延伸率為2%時，格柵6的抗拉強度不小于20KN/m ;本實施方式中土工格柵6縱向長度為6m。
[0043]本實施方式根據(jù)路面力學(xué)，車輛荷載近似為圓形均布荷載，在圓形均布荷載作用下豎向變形60%?70%是由厚度為3倍圓形荷載半徑的表層壓縮造成；所以，為了減少表層豎向變形和防止路堤沉降引起跳車，橋頭搭板3采用下置式。
[0044]面層51為浙青混凝土，基層52為5%水泥穩(wěn)定碎石，底基層53為3%水泥穩(wěn)定碎石，路面結(jié)構(gòu)層5總厚度為70?80cm ;在搭板面上有路面結(jié)構(gòu)層承受車輛荷載，搭板所受活載應(yīng)力較小。
[0045]橋頭搭板3采用鋼筋混凝土板，按彈性地基梁板設(shè)計，根據(jù)計算，對于搭板長度為6m時，其厚度為28cm ;對于搭板長度為8m時，其厚度為30cm ;對于搭板長度為IOm時，其厚度為32cm ;對于搭板長度為12m時，其厚度為35cm。本實施方式中搭板長度為8m。
[0046]在軟土地基上路基工后沉降往往較大，為了避免垂直錨栓造成搭板或橋臺牛腿被拉裂破壞，在搭板3和橋臺2牛腿之間設(shè)置橡膠支座9 ;橡膠支座9尺寸為150mmX 150mmX30mm,橫向相鄰橡膠支座的間距為50cm。
[0047]本實施方式中的縮縫71寬為5mm，縮縫71增設(shè)傳力桿，且該縫隙中填塞有如橡膠止水條等止水材料，以防止現(xiàn)澆水泥穩(wěn)定基層的收縮裂縫。
[0048]橋頭搭板3與橋臺2臺背之間設(shè)有寬為3cm的縫隙11且該縫隙中填塞有如浙青麻絮等止水材料，這樣可以適應(yīng)溫升過程中橋頭搭板混凝土的膨脹，避免對橋臺產(chǎn)生推力，同時可防止地表水沿接縫下滲直接沖刷臺背填土，避免近臺端搭板下面出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。
[0049]本實施方式的具體施工步驟如下:
[0050]( I)對軟土地基進行地基處理，填筑路基對軟土地基進行堆載預(yù)壓；
[0051](2)預(yù)壓期滿后，對路基進行開挖，施工橋梁的樁、橋臺、梁板和伸縮縫；在臺背側(cè)面預(yù)埋傳力桿；
[0052](3)回填級配碎石，并進行分層碾壓，壓實度達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；
[0053](4)現(xiàn)澆素混凝土墊層，其抗壓強度不小于14MPa ；
[0054]( 5 )在預(yù)制場預(yù)制橋頭搭板；
[0055](6)在橋臺牛腿上安裝橡膠支座，搭設(shè)橋頭搭板于橡膠支座上；在搭板與臺背之間的縫里填塞浙青麻絮等止水材料；
[0056](7)在搭板的遠臺端鋪設(shè)第一層土工格柵，應(yīng)縱向鋪設(shè)，橫向搭接寬度應(yīng)大于30cm,可采用塑料土工格柵；
[0057](8)路面底基層施工完成后，在搭板的遠臺端鋪設(shè)第二層土工格柵，可采用塑料土工格柵；
[0058](9)路面基層施工完成后，在搭板的尾端和兩縫處分別鋪設(shè)第三層土工格柵，可采用玻璃纖維土工格柵；
[0059]( 10)在路面基層與橋臺背墻之間的縮縫中填塞止水橡膠條；
[0060](11)在路面基層和梁板上整體施工浙青混凝土路面面層。
[0061]上述對實施例的描述是為便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本實用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此本實用新型不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的揭示，對于本實用新型做出的該進和修改都應(yīng)該在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于軟土地基上的橋頭結(jié)構(gòu)，包括橋臺、梁板、路基、路面結(jié)構(gòu)層、橋頭搭板和橋面鋪裝層，所述的路面結(jié)構(gòu)層自下而上包括底基層、基層和面層；其特征在于:所述的橋頭搭板設(shè)于路基與底基層之間，其一端搭設(shè)于橋臺牛腿上；所述的橋頭搭板遠臺端設(shè)有三層土工格柵，分別鋪設(shè)于面層與基層之間、基層與底基層之間以及底基層與橋頭搭板之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋頭結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的橋頭搭板下面設(shè)有墊層，所述的墊層采用20cm厚的素混凝土。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋頭結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的橋頭搭板與橋臺臺背之間設(shè)有縫隙且該縫隙中填塞有止水材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋頭結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的面層與橋面鋪裝層整體相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的橋頭結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的墊層遠臺端縱向比橋頭搭板長30cm并以1:3的坡度與路基和底基層銜接，且墊層橫向兩側(cè)寬出橋頭搭板各20cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋頭結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的橋頭搭板與橋臺牛腿的鏈接米用橡膠支座。
【文檔編號】E01D19/12GK203716051SQ201420038050
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】俞帆, 項小強, 朱益軍, 段冰, 王黎明 申請人:浙江省交通規(guī)劃設(shè)計研究院