加宽的箱梁、并板段高架道路及其制造和保养方法 【技术领域】
本发明涉及一种加宽的箱梁，还涉及一种由该加宽箱梁制成的并板段高架道路以及所述高架道路的制造方法和保养方法。
背景技术
随着经济的日益发展，平面交通已越来越难以满足要求，因此，许多大中城市通过发展立体交通来缓解交通拥挤。高架道路就是常用的一种立体交通方式。
随着人口(包括流动人口和常住人口)的增加，城市可发展空间日趋窄小，从而对高架道路提出了新的要求，即在确保交通通畅的前提下要求该高架道路占地少、外形美观等等。
另外，随着经济和社会的发展，对高架道路的施工也提出了新的要求：即应文明施工，尽量不影响或少影响工地附近的交通、对环境的影响小等。现有的道路施工方法大多采用现场捣浇法，这种方法需要在现场搭建钢管脚手架、拼装模板并且现场进行混凝土捣浇。显然它由于占地面积大、施工周期长并且产生的粉尘量大而难以满足要求。
为了克服现有技术的缺陷并满足上述要求，业已提出了工厂化预制、现场拼装、架桥机架设地施工方法。
高架道路基本是由立柱、置于立柱上的支座、置于支座上的横箱梁和架设在相邻两个横箱梁之间的纵箱梁组成，所述箱梁是在工厂中借助模板预制的。由于所述模板的价格昂贵，因此为了控制工程造价，在一个工程中不可能采购大量的不同规格的模板，即可采用的模板规格有限。
根据设计要求，高架道路一般具有一定的宽度n1，这种宽度(也称为主桥面宽度)一般能满足例如双向4车道或6车道的要求。在制造这种宽度的高架道路时，可采用宽度为m1的模板建造其箱梁(下面称之为宽箱梁)。
高架道路不可避免地会带有上下匝道或任选的紧急停车带。上下匝道具有不同于所述宽度n1的宽度n2。在制造所述匝道时可采用宽度为m2的模板制造其箱梁(下面称之为窄箱梁)。
出于交通上的考虑，在上匝道和/或下匝道与主桥面的相连处，高架道路的宽度通常大于主桥面宽度n1与匝道宽度n2之和(n1+n2)。高架道路带有上下匝道或紧急停车区的路段不可避免地会要求对路宽进行变化。例如在带有上匝道的路段，要求从上匝道与主桥面相接处起路面由宽(即宽度大于n1+n2)向窄变化，直至达到上述主桥面宽度n1。在本领域中，将这种路面由宽向窄变化或由窄向宽变化的路段称为“并板段”。为了满足交通安全和视觉上的要求，现有技术采用从上匝道与主桥面连接处起就使桥面宽度逐渐变窄的方法。在制造这种路宽渐变的并板段时，可采用现场捣浇的方法、采用工厂化制作宽度渐变的箱梁随后现场拼装的方法或者采用钢结构拼装的方法。
但是，上述现有的方法均存在缺陷。例如，现场捣浇的方法需要钢管脚手架，这种方法施工周期长、影响交通并由于产生粉尘而影响环境，不符合文明施工的要求；采用工厂化制作宽度渐变的箱梁随后现场拼装的方法虽然克服了现场捣浇方法的缺陷，但是它需要采用各种宽度渐变的模板。这种方法存在两个主要缺陷：首先，它需要各种规格的模板，由于模板价格昂贵，因此不可避免地提高了工程造价；其次，它至少需要宽度大于n1+n2的模板来制作宽度合符要求的箱梁，当上下匝道处于同一路段时，它甚至需要宽度大于n1+2n2的超宽箱梁，这种超宽箱梁制成后需要大型车辆运抵现场，对运输和设备要求很高。此外，由于并板段高架道路需要一定的道路长度以便使宽度发生渐变从而满足交通安全的要求，因此，如果全部采用钢结构的并板段，则其造价会高得难以接受。
因此，需要一种利用现有设备制造并板段高架道路的方法以提高模板m1和m2利用率。
发明的内容
本发明的目的是在高架道路施工中提高模板m1和m2的利用率以降低工程的造价。
因此，本发明提供一种加宽的箱梁，它包括两个或多个各自具有承载桥面板的上表面的宽箱梁和/或窄箱梁，所述宽箱梁和/或窄箱梁沿横向延伸成一直线，其特征在于在两个沿横向相邻的箱梁之间具有一个T形连接件，该T形连接件的上横部的一端搭接在一个箱梁的上表面上，另一端搭接在相邻的另一个箱梁的上表面上，其下竖部填充所述箱梁之间的空隙。
本发明还提供一种并板段高架道路，它是由平行式并板段高架道路和宽度渐变的并板段高架道路组成的，所述平行式并板段高架道路包括立柱、置于立柱上的加宽的横箱梁和架设在该加宽的横箱梁之间的纵箱梁，其特征在于所述加宽的横箱梁和纵箱梁各自基本由一个用于支承主桥面的宽箱梁、一个或两个沿所述宽箱梁横向延伸成一直线的用于支承匝道的窄箱梁和在相邻两个箱梁之间的T形连接件组成。
所述宽箱梁和窄箱梁均包括一个用于承载道路路面的上表面，所述T形连接件上横部的一端搭接在宽箱梁的上表面上，另一端搭接在窄箱梁的上表面上，下竖部填充所述宽箱梁和窄箱梁之间的间隙。
本发明还提供一种平行式并板段高架道路的制造方法，它包括如下步骤：
根据所需的道路宽度以规定的间隔形成两根或三根沿道路宽度延伸的立柱；
在所述两根或三根立柱上各自形成一个宽横箱梁和一个或两个窄横箱梁，所述宽箱梁和窄箱梁的宽度沿道路宽度延伸成一直线，所述宽横箱梁和窄横箱梁均包括用于承载路面板的上表面；
在沿高架道路延伸方向的相邻两个宽横箱梁或相邻两个窄横箱梁之间各自吊装宽纵箱梁或窄纵箱梁；
在沿高架道路宽度方向相邻的每一对宽箱梁和窄箱梁之间形成一个T形连接件，其下竖部的宽度使之可放置在所述两个箱梁之间的间隙中，下竖部的高度大致等于所述宽箱梁和窄箱梁端部的高度；使所述T形连接件上横部的一端搭接在宽箱梁的上表面上，另一端搭接在沿横向相邻的窄箱梁的上表面上，从而使其下竖部填充宽箱梁和窄箱梁之间的间隙。
本发明制造方法还包括在箱梁上形成路面板的步骤。
本发明还提供一种本发明平行式并板段高架道路的保养方法，它包括如下步骤：
1)设定立柱沉降预警值；
2)定期测量用于支承同一加宽的箱梁的两根或三根立柱的沉降差异；
3)当所述沉降差异达到所述预警值时，调节支座的高度以控制所述宽箱梁、所述窄箱梁和置于上述宽箱梁和窄箱梁之间的T形连接件的内力。
【附图说明】
下面结合附图更详细地说明本发明。在附图中：
图1是本发明高架道路的透视图；
图2是本发明高架道路的俯视图；
图3是图1道路箱梁的放大示意图；
图4是本发明T形连接件的放大的示意图；
图5是现有超宽箱梁的示意图。
【具体实施方式】
A.定义
横箱梁：指沿高架道路宽度方向延伸的支承在支柱上的箱梁；
纵箱梁：指置于相邻两个横箱梁之间通过例如钢索与横箱梁窜接在一起的箱梁，横箱梁、置于横箱梁之间通过钢索窜接的多个纵箱梁以及支承横箱梁的立柱构成了高架道路桥面支承系统；
横箱梁或纵箱梁的横向或宽度方向：指箱梁沿高架道路横向(宽度方向)延伸的方向；
T形连接件：指在平行式并板段中用于连接沿横向相邻的两个箱梁并具有T形形状的连接件，它具有上横部和下竖部；
T形连接件的宽度：指沿箱梁横向或宽度方向T形连接件的尺寸；
宽箱梁：指用于制造常规道路宽度的横箱梁或纵箱梁；
窄箱梁：指用于制造匝道的横箱梁或纵箱梁；
超宽箱梁：指宽度超过一个宽箱梁的宽度和一个窄箱梁的宽度之和的箱梁；
并板段：指由于设置匝道和/或紧急停车带，从而使高架道路由正常宽度变成超常宽度或由超常宽度变成正常宽度的路段；
平行式并板段：指位于并板段中具有超常宽度的路段，该路段的宽度大致保持均衡；
正常宽度的路段：指宽度能保证车辆正常通行的路段，例如双向4-8车道的路段，与之相对应，术语“超常宽度的路段”是指由于增加匝道和/或紧急停车带等而使道路宽度超过正常宽度的路段；
宽度渐变的并板段：指位于并板段中用于连接所述平行式并板段和正常宽度高架道路的路段；
B.加宽的箱梁和平行式并板段高架道路
在现有技术中具有多种用于并板段的箱梁，但是无论哪一种箱梁，其均具有相同的设计原理。例如，图5显示的是一种典型的现有超宽箱梁，其形状类似于放大的宽箱梁或窄箱梁，通常认为只有这种形状的箱梁才能承受桥梁的自重和车辆施加的重力。
本发明人经过大量研究，发现并非只有这种箱梁形状才能满足高架道路的要求。基于所述研究，本发明人提出了本发明。
本发明提供一种加宽的箱梁400，如图3和图4所示，它包括两个或多个各自具有承载桥面板的上表面的宽箱梁1和/或窄箱梁2，所述宽箱梁1和/或窄箱梁2沿横向延伸成一直线，其特征在于在两个沿横向相邻的箱梁1和2之间具有一个T形连接件3，该T形连接件3的上横部6的一端4搭接在一个箱梁的上表面上，另一端4’搭接在相邻的另一个箱梁的上表面上，其下竖部5填充所述箱梁间的空隙。
下面结合本发明平行式并板段高架道路更详细地说明本发明加宽的箱梁。
现有的并板段高架道路常设计成道路渐变的并板段，这种并板段道路设计合理，外观优美。图1所示是高架道路的示意图，它包括并板段100。如图所示，当不考虑阴影部分时，所述并板段100是一种路宽渐变的并板段高架道路。这种并板段具有一定的长度，在图1中其长度跨越4组立柱之间的距离。
但是这种并板段的缺陷是需要会影响交通的现场浇注施工法，或者需要各种宽度的模板来预制合适的箱梁。如果为了在施工中不影响交通而采用钢结构，则会极大地提升造价。
为了最大限度地利于现有的设备，本发明人提出了一种新颖的并板段高架道路，如图1所示，本发明并板段高架道路100是由平行式并板段高架道路200和宽度渐变的并板段高架道路300组成的，所述平行式并板段高架道路200包括立柱11、置于立柱上的加宽的横箱梁400和架设在沿高架道路长度方向相邻的两个加宽的横箱梁400之间的纵箱梁，其特征在于所述加宽的横箱梁400和纵箱梁各自基本由一个用于支承主桥面的宽箱梁1、一个或两个沿所述宽箱梁1横向延伸成一直线的用于支承匝道的窄箱梁2和在相邻两个箱梁之间的T形连接件3组成。
所述宽箱梁1和窄箱梁2均包括一个用于承载道路路面的上表面，所述T形连接件上横部6的一端4搭接在宽箱梁1的上表面上，另一端4’搭接在窄箱梁2的上表面上，下竖部5填充所述宽箱梁1和窄箱梁2之间的间隙。
本发明宽度渐变的并板段高架道路300是例如由钢结构拼装而成的，采用本发明方法可有利地缩短采用钢结构路段的长度，从而既保证了“施工少影响交通”的要求，又控制了工程造价。
本发明平行式并板段高架道路主要用于例如带有上下匝道或者紧急停车带的路段，因此在带有一个上匝道或下匝道的路段，所述平行式并板段的宽度大于一个主桥面的宽度n1和一个匝道宽度n2之和(n1+n2)；在同时带有一个上匝道和一个下匝道的路段，所述并板段的宽度大于一个主桥面的宽度n1和两个匝道的宽度2n2之和(n1+2n2)。
本发明并不限于由一个宽箱梁1和一个窄箱梁2通过一个T形连接件3形成的加宽的箱梁400。在本发明的一个较好的实例中，所述加宽的箱梁400包括多个各自支承在支柱上的由模板m1或m2形成的箱梁，以及在沿横向相邻的两个箱梁之间的T形连接件。
图4给出了本发明T形连接件3的示意图。如图所示，本发明T形连接件3包括上横部6和下竖部5。该连接件下竖部的高度一般等于所述宽箱梁1和/或窄箱梁2横向端部的高度。上横部6的宽度取决于宽箱梁1和窄箱梁2之间的间距，也就是说，它可以是任何宽度，只要它能牢固地连接所述宽箱梁和窄箱梁即可。在本发明中，术语“牢固连接”是指这样一种连接方式，即该T形连接件能将宽箱梁和窄箱梁连接起来，形成强度符合设计要求的加宽的箱梁。
T形连接件上横部6的高度(即其突出宽箱梁1的顶面20或窄箱梁2的顶面21的高度)除应确保最终加宽的箱梁的强度以外，还不应影响整个高架道路路面的平整性。在本发明的一个较好实例中，所述高度与在箱梁顶面上铺设的钢筋混凝土桥面板的厚度相当，从而使箱梁顶面上的混凝土层上表面与T形连接件的上表面大致处于一个平面上，以免影响在所述上表面上铺设的沥青或混凝土层的平整性。。
T形连接件的下竖部的长度可以是任意的长度，只要它能牢固地连接所述宽箱梁1和窄箱梁2即可。在本发明中，术语“下竖部的长度”是指T形下竖部的下顶端至与上横部相连处的距离。但是从美观和经济的角度出发，该下竖部的高度较好对应于宽箱梁和/或窄箱梁端部的高度，即其下端较好与宽箱梁或窄箱梁端部对齐。所述下竖部的宽度应使之能放置在宽箱梁1和窄箱梁2之间的间隙中并与其连接的相邻紧密接触。在本发明的较好实例中，所述T形连接件下竖部的宽度为0.5-4.5米。
本发明T形连接件可采用本领域常规的材料制成。例如，它可由钢结构拼装而成，也可以由钢筋混凝土浇注而成。在本发明的一个较好实例中，使用的是钢筋混凝土浇注的T形连接件。
综上所述，本发明克服了本领域的技术偏见，即箱梁必须具有如图5所示的形状，利用T形连接件将宽箱梁和窄箱梁连接起来，形成加宽的箱梁。结果提高了现有箱梁模板的利用率。在施工少干扰交通的前提下，缩短了钢结构路段的长度，节约了工程造价。
C.本发明高架道路的制造方法
本发明高架道路的制造方法包括如下步骤：
1)以规定的间隔形成两根或多根立柱。所述规定的间隔取决于高架道路路面的宽度。本领域的普通技术人员根据要求可容易地确定所述立柱之间的间隔；在本发明的一个较好实例中，所述立柱包括两根立柱，一根用于支承宽箱梁1，一根用于支承所述窄箱梁2；
2)在所述两根或多根立柱上各自形成沿道路横向延伸的横箱梁，所述横箱梁均包括用于用于承载路面板的上表面；在本发明的一个较好实例中，所述横箱梁包括两个横箱梁，即一个宽横箱梁和一个窄横箱梁；为了形成加宽的箱梁，本领域的普通技术人员不难理解形成在各根立柱上的各个箱梁应沿其长度方向排列成一直线，以便采用T形连接件进行连接；
3)在沿高架道路的延伸方向相邻的两个宽横箱梁和两个窄横箱梁之间各自形成多个纵箱梁，从而形成两条相互隔开的高架道路；
4)在每对沿横向相邻的两个箱梁之间形成T形连接件；所述T形连接件的下竖部的宽度使之可放置在相邻两个箱梁之间的间隙中；
5)使所述T形连接件上横部的一端搭接在一个箱梁的上表面上，另一端搭接在相邻的另一个箱梁的上表面上，从而使其下竖部填充相邻两个宽箱之间的间隙。在本发明的一个较好实例中，所述相邻两个箱梁是一个宽箱梁和一个窄箱梁，所述T形连接件填充所述宽箱梁和窄箱梁之间的间隙；
6)在平行式并板段与常规路段的连接处形成路宽渐变的并板段。
在本发明的一个较好实例中，在施加所述T形连接件之前，先测量用于形成同一加宽的箱梁的所述多个箱梁(例如一个宽箱梁和一个窄箱梁)的沉降值，在达到沉降稳定后调节支座的高度使两个箱梁处于同一水平位置，随后再施加该T形连接件。
在本发明中，术语“沉降稳定”是指在一个月内沉降小于1mm。
在本发明的另一个较好实例中，所述T形连接件是由钢筋混凝土浇注而成的。在施加T形连接件之前先将相邻两个箱梁(在本发明的一个较好实例中，所述相邻两个箱梁是一个所述宽箱梁和一个所述窄箱梁)相对的两个表面凿毛，以便提高与T形连接件的连接强度。
C.本发明高架道路的保养方法
本发明平行式并板段高架道路的保养方法，包括如下步骤：
1)设定立柱沉降预警值；该预警值取决于T形连接件的材料等因素。在本发明的一个较好实例中，将该预警值设定为4mm。
2)定期测量用于支承同一加宽的箱梁的两根或多根立柱的沉降差异；沉降测量的周期例如与本地的地质情况有关。在容易产生沉降的地质条件下，测量沉降的频率应高于不容易产生沉降的地质条件。在本发明的一个较好实例中，沉降测量的周期设定为三个月。
3)当所述沉降差异达到所述预警值时，调节设置在所述支柱上的支座的高度以控制所述多根箱梁和所述T形连接件的内力。在本发明的一个较好实例中，所述支座与支柱通过螺栓相连。因此，当沉降差异达到预警值时，可松开螺栓，用例如千斤顶调节所述多个箱梁之间的水平位置关系，从而消除施加在T形连接件上的应力。
在本发明的一个较好实例中，所述保养方法由桩基施工开始延续至工程运营全过程，即它包括如下步骤：
1)在上部结构架设前观察立柱的高度；
2)上部结构架设完成形成本发明超宽的箱梁后立即测量各立柱沉降初始值，随后连续测量3次，每次间隔1个月；
3)连续3个季度每个季度测量一次立柱沉降情况；
4)随后每年测量一次立柱的沉降值。
下面结合实施例进一步说明本发明。
实施例1
在试验场沿高架道路的延伸方向设置一组立柱以模拟一个上匝道并板段情况。在立柱上分别吊装宽为25米的宽箱梁和宽为8米的窄箱梁。在并板段的宽箱梁的一个端部和沿其宽度方向延伸的与之相邻窄箱梁的端部之间相距为4.5米。
沿纵桥向拼装节段箱梁，各自形成宽、窄两条、相距4.5米的高架道路。
观察两高架道路箱梁的沉降情况。
在达到沉降稳定以后，在形成的两条高架道路之间用钢筋混凝土浇筑T形连接件。
在形成的并板段上用载重车辆模拟日常情况以试验箱梁的载重性能。经6个月的试验未发生箱梁产生裂缝等情形。
实施例2
重复实施例1的步骤，但是在并板段宽箱梁的一个端部和沿其宽度方向延伸的相邻窄箱梁的端部之间相距为0.5米。结果在6个月的试验期亦未发生箱梁开裂等情形。
上面结合上匝道的情况对本发明进行了详细描述。但是应该理解本发明还可适用于例如下匝道、紧急停车区和同时包括上下匝道的情况。另外，本领域的普通技术人员在阅读了本发明公开的内容后可容易地对其进行各种变化和改进，因此，本发明包括在所附权利要求范围内的所有这些变化和改进。