公路桥梁桥台楔形柔性搭板 【技术领域】
本发明属于属于桥梁和高架桥的修建；桥梁的组装技术领域，具体涉及到桥梁构件的桥墩、桥台的公路桥梁桥台楔形柔性搭板。
背景技术
桥头跳车是指道路与桥梁台背的衔接区域出现的路面或搭板变形、断裂、甚至坑槽，从而使车辆行驶经过该区域受到冲击后发生明显跳跃、颠簸，桥头跳车是公路常见的病害之一，也是多年来一直困扰公路行业的一大技术难题，不仅严重影响行车的舒适性，降低车辆的行驶速度和道路的通行能力、影响桥梁的使用及车辆寿命，而且会极大地增加公路维修养护费用，甚至引发公路交通事故，产生不良的社会影响，严重损害了高等级公路的经济和社会效益，成为高等级公路建设中急需解决的问题。为解决桥头跳车问题，公路工程中已采取了多种技术方案。第一种技术方案是采用提高路基填土的密度；第二种技术方案是换砂砾、碎石、灰土填料；第三种技术方案是采用土工网或土工格栅加筋结构；第四种技术方案是采用粉煤灰、聚苯乙烯泡沫塑料、发泡珍珠岩等轻质材料填；第五种技术方案是采用预设反向坡度、设置过渡段路面对路面进行处理。
上述各项技术方案中，以提高台背压实度指标的手段减小路基压缩变形，是目前常用的技术方案。一方面台背填土地沉降包括地基和路基沉降两部分，该技术方案只注意到了路基部分沉降的控制，而忽视了地基部分沉降的控制，一般情况下，台背沉降中地基部分的沉降起主导作用。另一方面，台背施工空间狭窄，大型压实机具的使用受到限制，要达到要求的压实度十分困难。因此，用压实度指标控制台背填筑很难有效地避免较大差异沉降的产生。
近几年来，通过土工网或土工格栅加筋土体解决桥头跳车问题受到了工程界的重视，土工网或土工格栅作为一种平面结构的材料，对路基刚度的提高作用不大，对土体侧向变形的限制也很有限，对填料的要求比较高。该加筋只能排除路基压缩变形，不能排除地基沉降所产生的变形，只能在地基较好的部位使用，在地基条件较差的部位不能解决桥头跳车问题。
桥头刚性搭板是将桥台与路堤衔接处通过设置钢筋混凝土板进行缓和过渡，将路面纵坡变化限制在容许范围内，达到消除桥头沉降差之目的。为了达到消除沉降差的目的，避免产生行车的不舒适感，有效的桥台搭板长度应足以保持其坡度在1/200以下能承受全部行车荷载的要求。若台背工后沉降大于6cm时，搭板长度需12m以上，目前实际施工刚性搭板长度都小于10m。调查结果说明，设置桥头刚性搭板，处理效果并不明显，很多情况下又增加了一些新的病害。
对路桥过渡段的软弱地基进行加固处理，是控制桥头跳车的关键问题，通过地基加固处理，可使桥头路堤的地基工后沉降大大减小。但不论采用何种软地基处理方法，都不能根本解决软弱地基沉降问题，难以消除桥头跳车现象。
在台背一定范围内换填材料，国内主要是级配碎石、天然砂砾、灰土、粉煤灰，国外发达国家除上述材料处，还使用EPS轻质填料，通过换填料可减小路基压缩变形，加大了工程投资，不能排除地基所产生的沉降。
采用渐变混凝土桩根治桥头跳车在理论上进行了有益探讨，它是在填筑完毕的路基上选择适当的过渡段长度，钻φ40cm左右的孔，逐渐减短桩长，在孔中浇筑膨胀混凝土，来解决路基变形，增加路基密实度，形成渐变混凝土桩模量过渡段，消除桥头跳车。该理论目前仍处于研究中，未实施。
采用加筋土桥台结构来降低桥台刚度，缩小桥台和路堤的刚度差，使其衔接处由行车荷载引起的压缩变形和填土固结沉降均匀过渡，达到消除路面纵坡突变防止桥头跳车。加筋土柔性桥台只适用于个别简单桥梁结构形式，且施工难度大，推广应用受到限制。
使用缓膨胀材料防治桥头跳车，是目前国外正在进行研究的课题。该研究设想找到一种膨胀量及膨胀速度可控制的回填材料，使近桥台的膨胀量抵消台背沉降，保持原标高不变，远桥台的膨胀量逐渐减小，部分抵消台背沉降，直至与路基沉降量一致，从而将刚性稳定的桥台与路基平缓地连接起来。这种缓膨胀材料，一是目前在市场上很难买到，二是很难控制其膨胀速度。
【发明内容】
本发明所要解决的主要技术问题在于克服上述技术方案的缺点，提供一种地基承载力大、刚度大、抗冲蚀和抗腐蚀性能好、耐老化、材料强度高、工程成本低的公路桥梁桥台楔形柔性搭板。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：在桥台上至少设置有一层双层土工格室、以及设或不设双层土工格室下的顶层单层土工格室，在承台或底层地基上设置有底层单层土工格室，在顶层单层土工格室或双层土工格室与底层单层土工格室之间至少设置有两层中间层单层土工格室，在双层土工格室与相邻的一层中间层单层土工格室之间、中间层单层土工格室与相邻的一层中间层单层土工格室之间、中间层单层土工格室与底层单层土工格室之间压实有填料。
本发明的中间层单层土工格室的排列次序为：上面一层中间层单层土工格室的长度大于相邻的下面一层中间层单层土工格室的长度，中间层单层土工格室由上到下排列成楔形区。
本发明的顶层单层土工格室、中间层单层土工格室、底层单层土工格室的结构为：在土工格室的上表面压实一薄层土层构成。本发明的双层土工格室为：在一层土工格室的上表面压实一薄层土层，在一薄层土层的上表面再压实另一层土工格室，在另一层土工格室的上表面压实一薄层土层。
本发明的土工格室为三维立体网状结构或立体蜂房结构。
本发明的土工格室的横截面为面积相等的棱形或正六边形，土工格室的高度为10～20cm，土工格室的每一个格的容积为0.004～0.008m3。
本发明利用土工格室加固层的立体结构和独特的加固机理，形成整体性好、刚度大的柔性结构层，采用模量渐变原理，同时考虑地基和路基两部分沉降因素，在路桥过渡段设置楔形加固区，柔性结构层一端固定于桥台，另一端与路基相连，实现刚性桥台与柔性路基模量的平稳过渡，消除过大的差异性沉降，形成平缓的沉降过渡段，达到防治桥台跳车之目的。本发明与现有的解决桥台跳车的设备和装置相比，具有地基承载力大、刚度大、抗冲蚀和抗腐蚀性能好、耐老化、材料强度高、工程成本低等优点，可在桥台上推广使用。
【附图说明】
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是本发明实施例2的结构示意图。
图3是本发明实施例3的结构示意图。
图4是本发明实施例4的结构示意图。
图5是图1～4中I的局部放大示意图。
图6是图1～4中II的局部放大示意图。
图7是土工格室9与土工格室9的联接示意图。
图8是土工格室9与桥台1的联接示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
图1给出了本发明实施例1的结构示意图。在图1、图5～8中，本实施例的公路桥梁桥台楔形柔性搭板由上双层土工格室2、下双层土工格室3、顶层单层土工格室4、中间层单层土工格室5、底层单层土工格室6、联接耳11、联接销12构成。
在桥台1上联接有土工格室2、下双层土工格室3、顶层单层土工格室4，上双层土工格室2的长度大于下双层土工格室3的长度，下双层土工格室3的长度大于顶层单层土工格室4的长度。下双层土工格室3和顶层单层土工格室4构成桥台1的柔性支撑。在与桩柱7连为一体的承台8上设置有底层单层土工格室6，在顶层单层土工格室4与底层单层土工格室6之间设置有三层中间层单层土工格室5，最下面一层中间层单层土工格室5与底层单层土工格室6的长度相等，伸入锥坡内为加筋层，以扩散应力，减小沉降。根据土层的厚度也可以设置更多层中间层单层土工格室5。在下双层土工格室3与相邻的一层中间层单层土工格室5之间、中间层单层土工格室5与相邻的一层中间层单层土工格室5之间、中间层单层土工格室5与底层单层土工格室6之间压实有土层。中间层单层土工格室5的长度由上到下逐渐缩短，形成楔形，在楔形区形成一定间距的多层柔性搭板结构层，提高该区的路基模量，实现路桥过渡段模量刚柔平稳过渡。施工时先在承台8和底层地基上铺设底层单层土工格室6，在底层单层土工格室6上铺设一层土，用压路机压实，再铺设一层中间层单层土工格室5，再在一层中间层单层土工格室5铺设一层土，用压路机压实，再铺设另一层中间层单层土工格室5，这样反复铺设直至到顶层单层土工格室4，最后铺设下双层土工格室3和上双层土工格室2，用压路机压实。
在图5中，本实施例的单层土工格室为在土工格室9的上表面压实一薄层土层10构成。
在图6中，本实施例的上双层土工格室2和下双层土工格室3为在一层土工格室9的上表面压实一薄层土层10，再在一薄层土层10上压实另一层土工格室9，再在另一层土工格室9上压实一薄层土层10构成。
在图7中，本实施例的土工格室9的形状为三维立体网状结构，用聚乙烯或聚丙烯材料板采用超声波焊接制成，每一块土工格室9的高度为15cm，土工格室9的每一个格为等体积的网状结构，土工格室9每个格的横截面为面积相等的棱形，土工格室9的每一个格的体积为0.006m3，在土工格室9的每一个格内充填满足路基填筑要求的填料，经压路机压实。每一块土工格室9的两侧与土工格室9连为一体有联接耳11，土工格室9与联接耳11也可焊接连为一体，一块土工格室9与相邻一块土工格室9在联接耳11的部位采用联接销12联接。
在图8中，本实施例的土工格室9与桥台1联接是采用联接销12将土工格室9通过联接耳11与桥台1固定联接，联接耳11与土工格室9连为一体。
实施例2
图2、5～8给出了本发明实施例2的结构示意图。在图2、5～8中，本实施例的公路桥梁桥台楔形柔性搭板由上双层土工格室2、下双层土工格室3、顶层单层土工格室4、中间层单层土工格室5、底层单层土工格室6、联接耳11、联接销12构成。
上双层土工格室2、下双层土工格室3、顶层单层土工格室4与桥台1的联接关系与实施例1相同，桩柱7的顶端与桥台1连为一体。底层单层土工格室6设置在底层地基上，底层单层土工格室6与顶层单层土工格室4之间的中间单层土工格室5与实施例1相同。
上双层土工格室2、下双层土工格室3、中间层单层土工格室5和底层单层土工格室6的结构与实施例1相同，土工格室9与土工格室9的联接关系以及土工格室9通过联接耳11与桥台1的联接关系与实施例1相同。每一块土工格室9的高度为15cm，土工格室9的每一个格为等体积的网状结构，土工格室9每个格的横截面为面积相等的棱形，土工格室9的每一个格的体积为0.006m3，在土工格室9的每一个格内充填满足路基填筑要求的填料，经压路机压实。
实施例3
图3给出了本发明实施例3的结构示意图。在图3、图5～8中，本实施例的公路桥梁桥台楔形柔性搭板由上双层土工格室2、下双层土工格室3、中间层单层土工格室5、底层单层土工格室6、联接耳11、联接销12构成。
在桥台1上联接有上双层土工格室2、下双层土工格室3，上双层土工格室2的长度大于下双层土工格室3的长度，下双层土工格室3构成桥台1的柔性支撑。在与桩柱7连为一体的承台8上设置有底层单层土工格室6，在下双层土工格室3与底层单层土工格室6之间设置有两层中间层单层土工格室5，最下面一层中间层单层土工格室5与底层单层土工格室6的长度相等，根据土层的厚度也可以设置更多层中间层单层土工格室5。在下双层土工格室3与相邻的一层中间层单层土工格室5之间、中间层单层土工格室5与相邻的一层中间层单层土工格室5之间、中间层单层土工格室5与底层单层土工格室6之间压实有土层。中间层单层土工格室5的长度由上到下逐渐缩短，形成楔形，在楔形区形成一定间距的多层柔性搭板结构层，提高该区的路基模量，实现路桥过渡段模量刚柔平稳过渡。施工时先在承台8和底层地基上铺设底层单层土工格室6，在底层单层土工格室6上铺设一层土，用压路机压实，再铺设一层中间层单层土工格室5，再在中间层单层土工格室5上铺设一层土，用压路机压实，再铺设另一层中间层单层土工格室5，这样反复铺设，最后铺设下双层土工格室3和上双层土工格室2，用压路机压实。
上双层土工格室2、下双层土工格室3、中间层单层土工格室5和底层单层土工格室6的结构与实施例1相同，土工格室9与土工格室9的联接关系以及土工格室9通过联接耳11与桥台1的联接关系与实施例1相同。每一块土工格室9的高度为15cm，土工格室9的每一个格为等体积的网状结构，土工格室9每个格的横截面为面积相等的棱形，土工格室9的每一个格的体积为0.006m，在土工格室9的每一个格内充填满足路基填筑要求的填料，经压路机压实。
实施例4
图4给出了本发明实施例4的结构示意图。在图4、图5～8中，本实施例的公路桥梁桥台楔形柔性搭板由上双层土工格室2、中间层单层土工格室5、底层单层土工格室6、联接耳11、联接销12构成。
在桥台1上联接有上双层土工格室2，在桥台1下联接有底层单层土工格室6，底层单层土工格室6设置在底层地基上，在桥台1上双层土工格室2与底层单层土工格室6之间联接有三层中间层单层土工格室5，根据土层的厚度也在桥台1上联接更多层中间层单层土工格室5。在上双层土工格室2与相邻的一层中间层单层土工格室5之间、中间层单层土工格室5与相邻的一层中间层单层土工格室5之间、中间层单层土工格室5与底层单层土工格室6之间压实有土层。上面一层中间层单层土工格室5的长度大于相邻的下面一层中间层单层土工格室5，中间层单层土工格室5形成楔形区，在楔形区形成一定间距的多层柔性搭板结构层，提高了该区的路基模量，实现路桥过渡段模量刚柔平稳过渡。施工时先在压实的底层地基上铺设底层单层土工格室6，在底层单层土工格室6上铺设一层土，用压路机压实，再铺设一层中间层单层土工格室6，再在一层中间层单层土工格室6上铺设一层土，用压路机压实，再铺设另一层中间层单层土工格室5，这样反复铺设，最后铺设顶面的上双层土工格室2，用压路机压实。
双层土工格室9、中间层单层土工格室5和底层单层土工格室6的结构与实施例1相同，土工格室9与土工格室9的联接关系与实施例1相同，土工格室9通过联接耳11与桥台1的联接关系与实施例1相同。每一块土工格室9的高度为15cm，土工格室9的每一个格为等体积的网状结构，土工格室9每个格的横截面为面积相等的棱形，土工格室9的每一个格的体积为0.006m3，在土工格室9的每一个格内充填满足路基填筑要求的填料，经压路机压实。
实施例5
在以上实施例1～4中的土工格室9的高度为10cm，土工格室9的每一个格的体积为0.004m3。其它零部件以及零部件的联接关系与相应的实施例相同。
实施例6
在以上实施例1～4中的土工格室9的高度为20cm，土工格室9的每一个格的体积为0.008m3。其它零部件以及零部件的联接关系与相应的实施例相同。
实施例7
在以上实施例1～6中，土工格室9是由体积完全相同连为一体的蜂房结构构成，土工格室的高度以及每一个格的容积与相应的实施例相同。其它零部件以及零部件的联接关系与相应的实施例相同。