装配式口字型框架钢桥台及其施工方法与流程

技术领域：

本发明涉及桥梁工程、桩基工程等领域，尤其是涉及一种装配式口字型框架钢桥台及其施工方法。

背景技术：
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在传统桥梁中，主梁纵桥向温度伸缩变形不受桥台的约束，桥台承受的土压力也不传递给主梁，主梁与桥台在纵桥向的受力相互独立，桥台处的伸缩装置由于台后跳车的问题，较之桥墩处的伸缩装置，更易引发病害；加上现代桥梁更多地采用连续结构从而取消了桥墩处的伸缩装置，使得取消桥台处的伸缩装置越来越受到大家的重视。

整体桥虽然在结构上取消了伸缩缝，具有诸多的优点，但是取消伸缩缝其主梁在环境温度、混凝土收缩形变、汽车冲击制动以及地震等不同性状荷载作用下产生的水平往复变形将传递至下部结构，引起下部结构特别是桥台和台底桩基础水平往复变形，进而引起复杂的桥台-台后填土、桩基-土以及桥台-土-桩基-土等各种结构-土相互作用；因此，对于整体桥来说，应特别关注下部结构桥台与台底桩基础适应水平往复变形的能力以及减少或弱化复杂的桥台-土-桩基-土相互作用等科学问题；同时，下部结构又会反作用于上部结构主梁，如果下部结构刚度太大，当环境温度下降时主粱的收缩变形将受到较大的约束而产生轴向拉力，从而可能使混凝土主梁或桥面板被拉裂，因此，下部结构桥台或台底桩基础除应有足够的变形能力外，还应有较好的柔性性能。

技术实现要素：
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鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种装配式口字型框架钢桥台及其施工方法，该装配式口字型框架钢桥台的口字型框架桥台刚构结构整体性变形性能好，适用于强震地区，且可减少桥头跳车，行车不平稳的现象。

本发明装配式口字型框架钢桥台，包括主梁和设在主梁上面的桥面板，其特征在于：所述主梁两端下方的土层中埋设有h型钢桩，在h型钢桩上方固定设有钢制柔性桥台，在钢制柔性桥台的下部台后侧水平固定设有钢制地梁，在钢制地梁后端竖向固定设有钢制次桥台，所述钢制柔性桥台与钢制次桥台之间水平固定设有钢制顶梁，所述钢制柔性桥台远离钢制顶梁的一侧与主梁固定连接，钢制柔性桥台、钢制地梁、钢制次桥台和钢制顶梁构成口字型框架，在口字型框架中填充有eps弹性材料。

进一步的，述主梁靠近钢制柔性桥台的端头具有下凹槽，所述钢制柔性桥台具有向下凹槽延伸的凸块，所述钢制柔性桥台的凸块与主梁端头通过高强螺栓连接固定，凸块上方浇筑有uhpc超高性能混凝土，以形成uhpc现浇段。

进一步的，上述主梁中部的下方设有桥墩。

进一步的，上述钢制次桥台后方为台后填土，在钢制顶梁的后部和台后填土上面设有接线路面，在钢制顶梁的前部和钢制柔性桥台的上面设有引板，所述接线路面与引板之间设有胀缝，引板与桥面板之间具有所述的uhpc现浇段。

本发明装配式口字型框架钢桥台的施工方法，其中装配式口字型框架钢桥台包括主梁和设在主梁上面的桥面板，所述主梁两端下方的土层中埋设有h型钢桩，在h型钢桩上方固定设有钢制柔性桥台，在钢制柔性桥台的下部台后侧水平固定设有钢制地梁，在钢制地梁后端竖向固定设有钢制次桥台，所述钢制柔性桥台与钢制次桥台之间水平固定设有钢制顶梁，所述钢制柔性桥台远离钢制顶梁的一侧与主梁固定连接，钢制柔性桥台、钢制地梁、钢制次桥台和钢制顶梁构成口字型框架，在口字型框架中填充有eps弹性材料；施工时，（1）开挖路面到预定位置，埋置钢制h型桩基和在钢制h型桩基上固定设置钢制柔性桥台；

（2）依次连接并固定钢制地梁、钢制次桥台，在钢制柔性桥台与钢制次桥台之间布置eps弹性材料；

（3）将钢制顶梁固定在钢制次桥台和钢制柔性桥台上；

（4）对主梁与钢制柔性桥台进行高强螺栓铆接，然后用uhpc超高性能混凝土现浇成型，完成装配式口字型框架钢桥台施工；

（5）最后铺设桥面板、引板及胀缝。

进一步的，上述步骤（4）中对主梁与钢制柔性桥台进行高强螺栓铆接，具体是：主梁靠近钢制柔性桥台的端头具有下凹槽，钢制柔性桥台具有向下凹槽延伸的凸块，钢制柔性桥台的凸块与主梁端头通过所述高强螺栓自上而下铆接固定，然后在凸块上方浇筑有uhpc超高性能混凝土，以形成uhpc现浇段，该uhpc现浇段位于桥面板与引板之间。

本发明利用钢制柔性桥台、钢制顶梁、钢制次桥台和钢制地梁形成一个“口”形框架桥台整体结构，一侧用于挡土、另一侧承受主梁的内力与胀缩变形，在刚性桥台和轻型薄壁桥台的基础上，结合框架整体结构得到的一种装配式口字型框架钢桥台，该口字型刚柔组合式桥台通过“刚性次桥台挡土、柔性桥台-h型钢桩变形”优化组合的方式，由刚性转变为柔性；既提高了其柔性性能与变形能力，又弱化了结构-土相互作用、简化了传力路径，具有更合理的受力性能；很大程度上改变了传统桥梁重力式刚性桥台结构，又有效避免了现有整体桥复杂的桥台-土相互作用、桩-土相互作用的不明确的受力方式；在柔性桥台与次桥台之间采用eps弹性材料，可提高其整体变形能力，实现“以柔克刚”的方式；在钢制柔性桥台与主梁之间采用高强螺栓铆接，利用uhpc材料强度高、耐腐蚀、抗疲劳性强等特点，实现连续化刚构成型。

与现有技术相比，本发明即具有以下有益效果：适用于大跨度无缝式刚构桥梁，由于其各部分是预制结构和钢结构，可以实现快速施工，缩短工期、节省造价，其无缝式刚构桥台结构，也相继取消了传统桥梁桥头伸缩缝、伸缩装置的构造，减少桥头跳车，行车不平稳现象，降低伸缩装置维修、维护等费用；同时，其“口”形框架桥台刚构结构，整体性变形性能好，适用于强震地区，符合规定给出的“大震不倒、中震可修。小震不坏”的要求。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明：

图1是本发明实施例的构造示意图；

图2是图1的局部立体视图；

图3是图1局部断面图；

图中：1-钢制柔性桥台，2-主梁，3-钢制顶梁，4-高强螺栓，5-uhpc现浇段，6-钢制次桥台，7-钢制地梁，8-eps弹性材料，9-h型钢桩，10-台后填土，11-原土层，12-接连路面，13-胀缝，14-引板，15-桥面板，16-下凹槽，17-桥墩，18-凸块。

具体实施方式：

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

本发明装配式口字型框架钢桥台，包括主梁2和设在主梁2上面的桥面板15，所述主梁2两端下方的土层中埋设有h型钢桩9，在主梁2的宽度方向是间隔设有3-4组的h型钢桩9，在h型钢桩9上方固定设有钢制柔性桥台1，该钢制柔性桥台1预浇铸制成的钢制件，在钢制柔性桥台1的下部台后侧水平固定设有钢制地梁7，在钢制地梁7后端竖向固定设有钢制次桥台6，所述钢制柔性桥台1与钢制次桥台6之间水平固定设有钢制顶梁3，所述钢制柔性桥台1远离钢制顶梁的一侧与主梁2固定连接，上述的钢制柔性桥台1、钢制地梁7、钢制次桥台6和钢制顶梁3可以是一体浇铸制成的口字型钢框架，且在桥面的宽度可以为一体的或为分段制成的，钢制柔性桥台1、钢制地梁7、钢制次桥台6和钢制顶梁3构成口字型框架，在口字型框架中填充有eps弹性材料8。

前述的后、后侧或后端指远离主梁2中心的方向。

进一步的，为了实现主梁与钢制柔性桥台的连接，主梁靠近钢制柔性桥台的端头具有下凹槽16，所述钢制柔性桥台具有向下凹槽延伸的凸块18，所述钢制柔性桥台的凸块18与主梁端头通过高强螺栓4连接固定，凸块上方浇筑有uhpc超高性能混凝土，以形成uhpc现浇段5。

进一步的，为了增加主梁中部的强度，在上述主梁中部的下方设有桥墩17。

进一步的，为了满足使用要求，上述钢制次桥台后方为台后填土10，在钢制顶梁的后部和台后填土上面设有接线路面12，在钢制顶梁的前部和钢制柔性桥台的上面设有引板14，所述接线路面与引板之间设有胀缝13，引板14与桥面板15之间也具有所述的uhpc现浇段5，接连路面12、桥面板15、引板14是采用普通混凝土的路面。

本发明装配式口字型框架钢桥台的施工方法，其中装配式口字型框架钢桥台包括主梁2和设在主梁2上面的桥面板15，所述主梁2两端下方的土层中埋设有h型钢桩9，在h型钢桩9上方固定设有钢制柔性桥台1，在钢制柔性桥台1的下部台后侧水平固定设有钢制地梁7，在钢制地梁7后端竖向固定设有钢制次桥台6，所述钢制柔性桥台1与钢制次桥台6之间水平固定设有钢制顶梁3，所述钢制柔性桥台1远离钢制顶梁的一侧与主梁2固定连接，钢制柔性桥台1、钢制地梁7、钢制次桥台6和钢制顶梁3构成口字型框架，在口字型框架中填充有eps弹性材料8；施工时，（1）开挖路面到预定位置，埋置钢制h型桩基和在钢制h型桩基上固定设置钢制柔性桥台1；

（2）依次连接并固定钢制地梁7、钢制次桥台6，在钢制柔性桥台1与钢制次桥台6之间布置eps弹性材料8；

（3）将钢制顶梁3固定在钢制次桥台6和钢制柔性桥台1上；

（4）对主梁2与钢制柔性桥台1进行高强螺栓4铆接，然后用uhpc超高性能混凝土现浇成型，完成装配式口字型框架钢桥台施工；

（5）最后铺设桥面板15、引板14及胀缝13。

上述步骤（4）中对主梁与钢制柔性桥台进行高强螺栓铆接，具体是：主梁靠近钢制柔性桥台的端头具有下凹槽16，钢制柔性桥台具有向下凹槽延伸的凸块18，钢制柔性桥台的凸块18与主梁端头通过所述高强螺栓自上而下铆接固定，然后在凸块上方浇筑有uhpc超高性能混凝土，以形成uhpc现浇段5，该uhpc现浇段位于桥面板与引板之间。

本发明利用钢制柔性桥台、钢制顶梁、钢制次桥台和钢制地梁形成一个“口”形框架桥台整体结构，一侧用于挡土、另一侧承受主梁的内力与胀缩变形，在刚性桥台和轻型薄壁桥台的基础上，结合框架整体结构得到的一种装配式口字型框架钢桥台，该口字型刚柔组合式桥台通过“刚性次桥台挡土、柔性桥台-h型钢桩变形”优化组合的方式，由刚性转变为柔性；既提高了其柔性性能与变形能力，又弱化了结构-土相互作用、简化了传力路径，具有更合理的受力性能；很大程度上改变了传统桥梁重力式刚性桥台结构，又有效避免了现有整体桥复杂的桥台-土相互作用、桩-土相互作用的不明确的受力方式；在柔性桥台与次桥台之间采用eps弹性材料，可提高其整体变形能力，实现“以柔克刚”的方式；在钢制柔性桥台与主梁之间采用高强螺栓铆接，利用uhpc材料强度高、耐腐蚀、抗疲劳性强等特点，实现连续化刚构成型。

与现有技术相比，本发明即具有以下有益效果：适用于大跨度无缝式刚构桥梁，由于其各部分是预制结构和钢结构，可以实现快速施工，缩短工期、节省造价，其无缝式刚构桥台结构，也相继取消了传统桥梁桥头伸缩缝、伸缩装置的构造，减少桥头跳车，行车不平稳现象，降低伸缩装置维修、维护等费用；同时，其“口”形框架桥台刚构结构，整体性变形性能好，适用于强震地区，符合规定给出的“大震不倒、中震可修。小震不坏”的要求。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

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