專利名稱：公路橋梁橋臺楔形柔性搭板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于屬于橋梁和高架橋的修建；橋梁的組裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到橋梁構(gòu)件的橋墩、橋臺的公路橋梁橋臺楔形柔性搭板。
背景技術(shù)：
橋頭跳車是指道路與橋梁臺背的銜接區(qū)域出現(xiàn)的路面或搭板變形、斷裂、甚至坑槽，從而使車輛行駛經(jīng)過該區(qū)域受到?jīng)_擊后發(fā)生明顯跳躍、顛簸，橋頭跳車是公路常見的病害之一，也是多年來一直困擾公路行業(yè)的一大技術(shù)難題，不僅嚴(yán)重影響行車的舒適性，降低車輛的行駛速度和道路的通行能力、影響橋梁的使用及車輛壽命，而且會極大地增加公路維修養(yǎng)護(hù)費用，甚至引發(fā)公路交通事故，產(chǎn)生不良的社會影響，嚴(yán)重?fù)p害了高等級公路的經(jīng)濟(jì)和社會效益，成為高等級公路建設(shè)中急需解決的問題。為解決橋頭跳車問題，公路工程中已采取了多種技術(shù)方案。第一種技術(shù)方案是采用提高路基填土的密度；第二種技術(shù)方案是換砂礫、碎石、灰土填料；第三種技術(shù)方案是采用土工網(wǎng)或土工格柵加筋結(jié)構(gòu)；第四種技術(shù)方案是采用粉煤灰、聚苯乙烯泡沫塑料、發(fā)泡珍珠巖等輕質(zhì)材料填；第五種技術(shù)方案是采用預(yù)設(shè)反向坡度、設(shè)置過渡段路面對路面進(jìn)行處理。
上述各項技術(shù)方案中，以提高臺背壓實度指標(biāo)的手段減小路基壓縮變形，是目前常用的技術(shù)方案。一方面臺背填土的沉降包括地基和路基沉降兩部分，該技術(shù)方案只注意到了路基部分沉降的控制，而忽視了地基部分沉降的控制，一般情況下，臺背沉降中地基部分的沉降起主導(dǎo)作用。另一方面，臺背施工空間狹窄，大型壓實機(jī)具的使用受到限制，要達(dá)到要求的壓實度十分困難。因此，用壓實度指標(biāo)控制臺背填筑很難有效地避免較大差異沉降的產(chǎn)生。
近幾年來，通過土工網(wǎng)或土工格柵加筋土體解決橋頭跳車問題受到了工程界的重視，土工網(wǎng)或土工格柵作為一種平面結(jié)構(gòu)的材料，對路基剛度的提高作用不大，對土體側(cè)向變形的限制也很有限，對填料的要求比較高。該加筋只能排除路基壓縮變形，不能排除地基沉降所產(chǎn)生的變形，只能在地基較好的部位使用，在地基條件較差的部位不能解決橋頭跳車問題。
橋頭剛性搭板是將橋臺與路堤銜接處通過設(shè)置鋼筋混凝土板進(jìn)行緩和過渡，將路面縱坡變化限制在容許范圍內(nèi)，達(dá)到消除橋頭沉降差之目的。為了達(dá)到消除沉降差的目的，避免產(chǎn)生行車的不舒適感，有效的橋臺搭板長度應(yīng)足以保持其坡度在1/200以下能承受全部行車荷載的要求。若臺背工后沉降大于6cm時，搭板長度需12m以上，目前實際施工剛性搭板長度都小于10m。調(diào)查結(jié)果說明，設(shè)置橋頭剛性搭板，處理效果并不明顯，很多情況下又增加了一些新的病害。
對路橋過渡段的軟弱地基進(jìn)行加固處理，是控制橋頭跳車的關(guān)鍵問題，通過地基加固處理，可使橋頭路堤的地基工后沉降大大減小。但不論采用何種軟地基處理方法，都不能根本解決軟弱地基沉降問題，難以消除橋頭跳車現(xiàn)象。
在臺背一定范圍內(nèi)換填材料，國內(nèi)主要是級配碎石、天然砂礫、灰土、粉煤灰，國外發(fā)達(dá)國家除上述材料處，還使用EPS輕質(zhì)填料，通過換填料可減小路基壓縮變形，加大了工程投資，不能排除地基所產(chǎn)生的沉降。
采用漸變混凝土樁根治橋頭跳車在理論上進(jìn)行了有益探討，它是在填筑完畢的路基上選擇適當(dāng)?shù)倪^渡段長度，鉆φ40cm左右的孔，逐漸減短樁長，在孔中澆筑膨脹混凝土，來解決路基變形，增加路基密實度，形成漸變混凝土樁模量過渡段，消除橋頭跳車。該理論目前仍處于研究中，未實施。
采用加筋土橋臺結(jié)構(gòu)來降低橋臺剛度，縮小橋臺和路堤的剛度差，使其銜接處由行車荷載引起的壓縮變形和填土固結(jié)沉降均勻過渡，達(dá)到消除路面縱坡突變防止橋頭跳車。加筋土柔性橋臺只適用于個別簡單橋梁結(jié)構(gòu)形式，且施工難度大，推廣應(yīng)用受到限制。
使用緩膨脹材料防治橋頭跳車，是目前國外正在進(jìn)行研究的課題。該研究設(shè)想找到一種膨脹量及膨脹速度可控制的回填材料，使近橋臺的膨脹量抵消臺背沉降，保持原標(biāo)高不變，遠(yuǎn)橋臺的膨脹量逐漸減小，部分抵消臺背沉降，直至與路基沉降量一致，從而將剛性穩(wěn)定的橋臺與路基平緩地連接起來。這種緩膨脹材料，一是目前在市場上很難買到，二是很難控制其膨脹速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題在于克服上述技術(shù)方案的缺點，提供一種地基承載力大、剛度大、抗沖蝕和抗腐蝕性能好、耐老化、材料強度高、工程成本低的公路橋梁橋臺楔形柔性搭板。
解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在橋臺上至少設(shè)置有一層雙層土工格室、以及設(shè)或不設(shè)雙層土工格室下的頂層單層土工格室，在承臺或底層地基上設(shè)置有底層單層土工格室，在頂層單層土工格室或雙層土工格室與底層單層土工格室之間至少設(shè)置有兩層中間層單層土工格室，在雙層土工格室與相鄰的一層中間層單層土工格室之間、中間層單層土工格室與相鄰的一層中間層單層土工格室之間、中間層單層土工格室與底層單層土工格室之間壓實有填料。
本發(fā)明的中間層單層土工格室的排列次序為上面一層中間層單層土工格室的長度大于相鄰的下面一層中間層單層土工格室的長度，中間層單層土工格室由上到下排列成楔形區(qū)。
本發(fā)明的頂層單層土工格室、中間層單層土工格室、底層單層土工格室的結(jié)構(gòu)為在土工格室的上表面壓實一薄層土層構(gòu)成。本發(fā)明的雙層土工格室為在一層土工格室的上表面壓實一薄層土層，在一薄層土層的上表面再壓實另一層土工格室，在另一層土工格室的上表面壓實一薄層土層。
本發(fā)明的土工格室為三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或立體蜂房結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的土工格室的橫截面為面積相等的棱形或正六邊形，土工格室的高度為10～20cm，土工格室的每一個格的容積為0.004～0.008m3。
本發(fā)明利用土工格室加固層的立體結(jié)構(gòu)和獨特的加固機(jī)理，形成整體性好、剛度大的柔性結(jié)構(gòu)層，采用模量漸變原理，同時考慮地基和路基兩部分沉降因素，在路橋過渡段設(shè)置楔形加固區(qū)，柔性結(jié)構(gòu)層一端固定于橋臺，另一端與路基相連，實現(xiàn)剛性橋臺與柔性路基模量的平穩(wěn)過渡，消除過大的差異性沉降，形成平緩的沉降過渡段，達(dá)到防治橋臺跳車之目的。本發(fā)明與現(xiàn)有的解決橋臺跳車的設(shè)備和裝置相比，具有地基承載力大、剛度大、抗沖蝕和抗腐蝕性能好、耐老化、材料強度高、工程成本低等優(yōu)點，可在橋臺上推廣使用。


圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是圖1～4中I的局部放大示意圖。
圖6是圖1～4中II的局部放大示意圖。
圖7是土工格室9與土工格室9的聯(lián)接示意圖。
圖8是土工格室9與橋臺1的聯(lián)接示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于這些實施例。
實施例1圖1給出了本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1、圖5～8中，本實施例的公路橋梁橋臺楔形柔性搭板由上雙層土工格室2、下雙層土工格室3、頂層單層土工格室4、中間層單層土工格室5、底層單層土工格室6、聯(lián)接耳11、聯(lián)接銷12構(gòu)成。
在橋臺1上聯(lián)接有土工格室2、下雙層土工格室3、頂層單層土工格室4，上雙層土工格室2的長度大于下雙層土工格室3的長度，下雙層土工格室3的長度大于頂層單層土工格室4的長度。下雙層土工格室3和頂層單層土工格室4構(gòu)成橋臺1的柔性支撐。在與樁柱7連為一體的承臺8上設(shè)置有底層單層土工格室6，在頂層單層土工格室4與底層單層土工格室6之間設(shè)置有三層中間層單層土工格室5，最下面一層中間層單層土工格室5與底層單層土工格室6的長度相等，伸入錐坡內(nèi)為加筋層，以擴(kuò)散應(yīng)力，減小沉降。根據(jù)土層的厚度也可以設(shè)置更多層中間層單層土工格室5。在下雙層土工格室3與相鄰的一層中間層單層土工格室5之間、中間層單層土工格室5與相鄰的一層中間層單層土工格室5之間、中間層單層土工格室5與底層單層土工格室6之間壓實有土層。中間層單層土工格室5的長度由上到下逐漸縮短，形成楔形，在楔形區(qū)形成一定間距的多層柔性搭板結(jié)構(gòu)層，提高該區(qū)的路基模量，實現(xiàn)路橋過渡段模量剛?cè)崞椒€(wěn)過渡。施工時先在承臺8和底層地基上鋪設(shè)底層單層土工格室6，在底層單層土工格室6上鋪設(shè)一層土，用壓路機(jī)壓實，再鋪設(shè)一層中間層單層土工格室5，再在一層中間層單層土工格室5鋪設(shè)一層土，用壓路機(jī)壓實，再鋪設(shè)另一層中間層單層土工格室5，這樣反復(fù)鋪設(shè)直至到頂層單層土工格室4，最后鋪設(shè)下雙層土工格室3和上雙層土工格室2，用壓路機(jī)壓實。
在圖5中，本實施例的單層土工格室為在土工格室9的上表面壓實一薄層土層10構(gòu)成。
在圖6中，本實施例的上雙層土工格室2和下雙層土工格室3為在一層土工格室9的上表面壓實一薄層土層10，再在一薄層土層10上壓實另一層土工格室9，再在另一層土工格室9上壓實一薄層土層10構(gòu)成。
在圖7中，本實施例的土工格室9的形狀為三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，用聚乙烯或聚丙烯材料板采用超聲波焊接制成，每一塊土工格室9的高度為15cm，土工格室9的每一個格為等體積的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，土工格室9每個格的橫截面為面積相等的棱形，土工格室9的每一個格的體積為0.006m3，在土工格室9的每一個格內(nèi)充填滿足路基填筑要求的填料，經(jīng)壓路機(jī)壓實。每一塊土工格室9的兩側(cè)與土工格室9連為一體有聯(lián)接耳11，土工格室9與聯(lián)接耳11也可焊接連為一體，一塊土工格室9與相鄰一塊土工格室9在聯(lián)接耳11的部位采用聯(lián)接銷12聯(lián)接。
在圖8中，本實施例的土工格室9與橋臺1聯(lián)接是采用聯(lián)接銷12將土工格室9通過聯(lián)接耳11與橋臺1固定聯(lián)接，聯(lián)接耳11與土工格室9連為一體。
實施例2圖2、5～8給出了本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖2、5～8中，本實施例的公路橋梁橋臺楔形柔性搭板由上雙層土工格室2、下雙層土工格室3、頂層單層土工格室4、中間層單層土工格室5、底層單層土工格室6、聯(lián)接耳11、聯(lián)接銷12構(gòu)成。
上雙層土工格室2、下雙層土工格室3、頂層單層土工格室4與橋臺1的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同，樁柱7的頂端與橋臺1連為一體。底層單層土工格室6設(shè)置在底層地基上，底層單層土工格室6與頂層單層土工格室4之間的中間單層土工格室5與實施例1相同。
上雙層土工格室2、下雙層土工格室3、中間層單層土工格室5和底層單層土工格室6的結(jié)構(gòu)與實施例1相同，土工格室9與土工格室9的聯(lián)接關(guān)系以及土工格室9通過聯(lián)接耳11與橋臺1的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同。每一塊土工格室9的高度為15cm，土工格室9的每一個格為等體積的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，土工格室9每個格的橫截面為面積相等的棱形，土工格室9的每一個格的體積為0.006m3，在土工格室9的每一個格內(nèi)充填滿足路基填筑要求的填料，經(jīng)壓路機(jī)壓實。
實施例3
圖3給出了本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖3、圖5～8中，本實施例的公路橋梁橋臺楔形柔性搭板由上雙層土工格室2、下雙層土工格室3、中間層單層土工格室5、底層單層土工格室6、聯(lián)接耳11、聯(lián)接銷12構(gòu)成。
在橋臺1上聯(lián)接有上雙層土工格室2、下雙層土工格室3，上雙層土工格室2的長度大于下雙層土工格室3的長度，下雙層土工格室3構(gòu)成橋臺1的柔性支撐。在與樁柱7連為一體的承臺8上設(shè)置有底層單層土工格室6，在下雙層土工格室3與底層單層土工格室6之間設(shè)置有兩層中間層單層土工格室5，最下面一層中間層單層土工格室5與底層單層土工格室6的長度相等，根據(jù)土層的厚度也可以設(shè)置更多層中間層單層土工格室5。在下雙層土工格室3與相鄰的一層中間層單層土工格室5之間、中間層單層土工格室5與相鄰的一層中間層單層土工格室5之間、中間層單層土工格室5與底層單層土工格室6之間壓實有土層。中間層單層土工格室5的長度由上到下逐漸縮短，形成楔形，在楔形區(qū)形成一定間距的多層柔性搭板結(jié)構(gòu)層，提高該區(qū)的路基模量，實現(xiàn)路橋過渡段模量剛?cè)崞椒€(wěn)過渡。施工時先在承臺8和底層地基上鋪設(shè)底層單層土工格室6，在底層單層土工格室6上鋪設(shè)一層土，用壓路機(jī)壓實，再鋪設(shè)一層中間層單層土工格室5，再在中間層單層土工格室5上鋪設(shè)一層土，用壓路機(jī)壓實，再鋪設(shè)另一層中間層單層土工格室5，這樣反復(fù)鋪設(shè)，最后鋪設(shè)下雙層土工格室3和上雙層土工格室2，用壓路機(jī)壓實。
上雙層土工格室2、下雙層土工格室3、中間層單層土工格室5和底層單層土工格室6的結(jié)構(gòu)與實施例1相同，土工格室9與土工格室9的聯(lián)接關(guān)系以及土工格室9通過聯(lián)接耳11與橋臺1的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同。每一塊土工格室9的高度為15cm，土工格室9的每一個格為等體積的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，土工格室9每個格的橫截面為面積相等的棱形，土工格室9的每一個格的體積為0.006m，在土工格室9的每一個格內(nèi)充填滿足路基填筑要求的填料，經(jīng)壓路機(jī)壓實。
實施例4圖4給出了本發(fā)明實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖4、圖5～8中，本實施例的公路橋梁橋臺楔形柔性搭板由上雙層土工格室2、中間層單層土工格室5、底層單層土工格室6、聯(lián)接耳11、聯(lián)接銷12構(gòu)成。
在橋臺1上聯(lián)接有上雙層土工格室2，在橋臺1下聯(lián)接有底層單層土工格室6，底層單層土工格室6設(shè)置在底層地基上，在橋臺1上雙層土工格室2與底層單層土工格室6之間聯(lián)接有三層中間層單層土工格室5，根據(jù)土層的厚度也在橋臺1上聯(lián)接更多層中間層單層土工格室5。在上雙層土工格室2與相鄰的一層中間層單層土工格室5之間、中間層單層土工格室5與相鄰的一層中間層單層土工格室5之間、中間層單層土工格室5與底層單層土工格室6之間壓實有土層。上面一層中間層單層土工格室5的長度大于相鄰的下面一層中間層單層土工格室5，中間層單層土工格室5形成楔形區(qū)，在楔形區(qū)形成一定間距的多層柔性搭板結(jié)構(gòu)層，提高了該區(qū)的路基模量，實現(xiàn)路橋過渡段模量剛?cè)崞椒€(wěn)過渡。施工時先在壓實的底層地基上鋪設(shè)底層單層土工格室6，在底層單層土工格室6上鋪設(shè)一層土，用壓路機(jī)壓實，再鋪設(shè)一層中間層單層土工格室6，再在一層中間層單層土工格室6上鋪設(shè)一層土，用壓路機(jī)壓實，再鋪設(shè)另一層中間層單層土工格室5，這樣反復(fù)鋪設(shè)，最后鋪設(shè)頂面的上雙層土工格室2，用壓路機(jī)壓實。
雙層土工格室9、中間層單層土工格室5和底層單層土工格室6的結(jié)構(gòu)與實施例1相同，土工格室9與土工格室9的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同，土工格室9通過聯(lián)接耳11與橋臺1的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同。每一塊土工格室9的高度為15cm，土工格室9的每一個格為等體積的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，土工格室9每個格的橫截面為面積相等的棱形，土工格室9的每一個格的體積為0.006m3，在土工格室9的每一個格內(nèi)充填滿足路基填筑要求的填料，經(jīng)壓路機(jī)壓實。
實施例5在以上實施例1～4中的土工格室9的高度為10cm，土工格室9的每一個格的體積為0.004m3。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與相應(yīng)的實施例相同。
實施例6在以上實施例1～4中的土工格室9的高度為20cm，土工格室9的每一個格的體積為0.008m3。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與相應(yīng)的實施例相同。
實施例7在以上實施例1～6中，土工格室9是由體積完全相同連為一體的蜂房結(jié)構(gòu)構(gòu)成，土工格室的高度以及每一個格的容積與相應(yīng)的實施例相同。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與相應(yīng)的實施例相同。
權(quán)利要求
1.一種公路橋梁橋臺楔形柔性搭板，其特征在于在橋臺[1]上至少設(shè)置有一層雙層土工格室、以及設(shè)或不設(shè)雙層土工格室下的頂層單層土工格室[4]，在承臺[8]或底層地基上設(shè)置有底層單層土工格室[6]，在頂層單層土工格室[4]或雙層土工格室與底層單層土工格室[6]之間至少設(shè)置有兩層中間層單層土工格室[5]，在雙層土工格室與相鄰的一層中間層單層土工格室[5]之間、中間層單層土工格室[5]與相鄰的一層中間層單層土工格室[5]之間、中間層單層土工格室[5]與底層單層土工格室[6]之間壓實有填料。
2.按照權(quán)利要求1所述的公路橋梁橋臺楔形柔性搭板，其特征在于所說的中間層單層土工格室[5]的排列次序為上面一層中間層單層土工格室[5]的長度大于相鄰的下面一層中間層單層土工格室[5]的長度，中間層單層土工格室[5]由上到下排列成楔形區(qū)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的公路橋梁橋臺楔形柔性搭板，其特征在于所說頂層單層土工格室[4]、中間層單層土工格室[5]、底層單層土工格室[6]的結(jié)構(gòu)為在土工格室[9]的上表面壓實一薄層土層[10]構(gòu)成；所說的雙層土工格室為在一層土工格室[9]的上表面壓實一薄層土層[10]，在一薄層土層[10]的上表面再壓實另一層土工格室[9]，在另一層土工格室[9]的上表面壓實一薄層土層[10]。
4.按照權(quán)利要求3所述的公路橋梁橋臺楔形柔性搭板，其特征在于所說的土工格室[9]為三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或立體蜂房結(jié)構(gòu)。
5.按照權(quán)利要求3所述的公路橋梁橋臺楔形柔性搭板，其特征在于所說的土工格室[9]的橫截面為面積相等的棱形或正六邊形，土工格室[9]的高度為10～20cm，土工格室[9]的每一個格的容積為0.004～0.008m3。
6.按照權(quán)利要求4所述的公路橋梁橋臺楔形柔性搭板，其特征在于所說的土工格室[9]的橫截面為面積相等的棱形或正六邊形，土工格室[9]的高度為10～20cm，土工格室[9]的每一個格的容積為0.004～0.008m3。
全文摘要
一種公路橋梁橋臺楔形柔性搭板，其特征在于在橋臺上至少設(shè)置有一層雙層土工格室、以及設(shè)或不設(shè)雙層土工格室下的頂層單層土工格室，在承臺或底層地基上設(shè)置有底層單層土工格室，在頂層單層土工格室或雙層土工格室與底層單層土工格室之間至少設(shè)置有兩層中間層單層土工格室。本發(fā)明利用土工格室加固層的立體結(jié)構(gòu)，形成整體性好、剛度大的柔性結(jié)構(gòu)層，采用在路橋過渡段設(shè)置楔形加固區(qū)，實現(xiàn)剛性橋臺與柔性路基模量的平穩(wěn)過渡，消除過大的差異性沉降，形成平緩的沉降過渡段，達(dá)到防治橋臺跳車之目的。它具有地基承載力大、剛度大、抗沖蝕和抗腐蝕性能好、耐老化、材料強度高、工程成本低等優(yōu)點，可在橋臺上推廣使用。
文檔編號E01D19/02GK1455050SQ0313422
公開日2003年11月12日 申請日期2003年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月30日
發(fā)明者謝永利, 楊曉華, 韓國杰, 張漢舟, 牛思勝, 劉保健, 張宏光 申請人:長安大學(xué)