CN113957789A - 一种桩柱式钢结构桥梁路基路面及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种桩柱式钢结构桥梁路基路面及其施工方法，包括桩柱式桥墩、桥梁箱体和桥面垫框；由于钢结构桥梁在长时间的运行后，其结构件间的形变会传递到伸缩缝的部位进行缓冲，并在行车经过时对桥面应力变化的影响，需要在钢结构桥梁上铺设较厚的路基层来均衡对桥梁结构的应力效应，增加了桥梁结构的自重和施工时间；故此，本发明通过设置在桥面垫框中的垫板和钢丝网，通过波浪形垫板提升路基的负载性能，并使路基材料中铺设的砂子接触在桥梁箱体的表面，增强路基对桥梁箱体的力传递作用，在满足公路运行要求的情况下降低了桥梁的自重，从而提升了桩柱式钢结构桥梁路基路面施工的适用性。

Description

一种桩柱式钢结构桥梁路基路面及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种桩柱式钢结构桥梁路基路面及其施工方法。

背景技术

钢结构桥梁主要是由钢制材料作为柱梁等重要结构，同时也是常用的高速公路桥梁工程结构之一，根据不同的需求使用焊接、螺栓等施工工艺组成不同的构件，钢结构自身的质地较为均匀、强度高、自重轻及塑性好的特点，钢结构相比混凝土等材料，在承受相同压力的冲击下，具有更为优异的稳定性能，且在材料运输和桥梁施工过程中更为便捷，其中桩柱式桥墩是一种桥墩结构深入到地下作为基础，桥墩和桩基础截面相同的特殊结构，桩柱式钢结构桥梁中不包含有造价昂贵的承台，在桥梁工程中得到了广泛应用。

钢结构桥梁在长时间的运行后，受环境及桥面形成的应力作用，其结构件间的形变会传递到伸缩缝的部位进行缓冲，并造成伸缩缝的破坏，继而影响到高速公路桥梁的路面质量和行车的通过性，同时行车经过时对桥面应力变化的影响，需要在钢结构桥梁上铺设较厚的路基层来均衡对桥梁结构的应力效应，增加了桥梁结构的自重和施工时间。

如申请号为CN201910685096.2的一项中国专利公开了一种装配式钢结构混凝土组合桥梁及其施工方法，涉及桥梁施工的技术领域，包括混凝土桥墩和钢架梁，混凝土桥墩两侧的侧壁均开设有放置槽，钢架梁包括钢梁托、钢梁撑、钢梁板，放置槽的槽底连接有弹性块，弹性块与钢梁托连接；同一混凝土桥墩上的两个钢梁板的下表面分别设置有公插板和母插板，母插板与公插板插接配合，母插板的短边与公插板的短边连接有弹性件，且弹性件延伸至两个钢梁板之间并与两个钢梁板相对一侧连接；该技术方案通过公插板与母插板、弹性件和弹性块的设置，降低了相邻的钢架梁之间、钢架梁和混凝土桥墩之间被破坏的概率，从而使桥梁的整体结构较为稳定，在地震中或者较大震动的情况下被破坏的概率大大降低；但是该技术方案中未解决钢结构桥梁为保持行车效果，在施工中铺设路基路面的厚度较大而造成桥面重量增加，继而削弱了钢结构桥梁较轻重量的优势，限制了钢结构桥梁的适用性。

鉴于此，本发明提出了一种桩柱式钢结构桥梁路基路面及其施工方法，解决了上述技术问题。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种桩柱式钢结构桥梁路基路面及其施工方法，通过设置在桥面垫框中的垫板和钢丝网，通过波浪形垫板提升路基的负载性能，并使路基材料中铺设的砂子接触在桥梁箱体的表面，增强路基对桥梁箱体的力传递作用，在满足公路运行要求的情况下降低了桥梁的自重，从而提升了桩柱式钢结构桥梁路基路面施工的适用性。

本发明所述的一种桩柱式钢结构桥梁路基路面，包括桩柱式桥墩、桥梁箱体和桥面垫框；所述桩柱式桥墩搭建在地面开挖的桩孔中，桩柱式桥墩的顶部用于承载桥梁箱体；所述桥梁箱体的端部搭在桩柱式桥墩上，桥梁箱体的上方设有桥面垫框，桥面垫框在桥梁箱体的梁端间还设有伸缩缝；桥面垫框中用于埋设砂石作为路基层，路基层的上方浇注有混凝土作为路面层；

所述桩柱式桥墩的上部为钢结构的笼体，笼体在地面的桩孔中灌注有混凝土；所述笼体的顶端焊接固定有两根托梁，托梁与桥梁箱体的长度方向相垂直，托梁的两端向上弯起，托梁的长度大于桥梁箱体底面的宽度；

所述桥梁箱体的端部底面上还设置有端板，桥梁箱体在安装到桩柱式桥墩后；所述端板位于笼体顶部的两根托梁之间，端板上还开设有通孔，通孔中设有锁紧的螺栓；所述螺栓连接在相邻桥梁箱体的端板上；

所述桥面垫框呈框架结构焊接固定在桥梁箱体上，桥面垫框的底部设置有波浪形的垫板，垫板沿桥梁箱体的长度方向分布，垫板间还焊接固定有钢丝网，钢丝网用于拦截路基材料中的石子；所述桥面垫框在桥梁箱体的两侧还开设有贯穿孔；

现有技术中，钢结构桥梁在长时间的运行后，受环境及桥面形成的应力作用，其结构件间的形变会传递到伸缩缝的部位进行缓冲，并造成伸缩缝的破坏，继而影响到高速公路桥梁的路面质量和行车的通过性，同时行车经过时对桥面应力变化的影响，需要在钢结构桥梁上铺设较厚的路基层来均衡对桥梁结构的应力效应，增加了桥梁结构的自重和施工时间；

因此，本发明通过设置的桥面垫框，将其焊接固定在桥梁箱体上，在进行桥梁路基路面施工时，使铺设路基材料中的砂石被钢丝网分离开来，其中较小粒径的砂子穿过钢丝网进入到垫板底部的桥梁箱体上，较大的石子被截留在钢丝网上方的垫板空间中，使路基层在钢丝网的下方仅存有砂子，在钢丝网的上方存有混合的砂石，使得路基层的底部通过砂子与桥梁箱体相接触，确保密实的砂粒对波浪形垫板的支撑效果，且避免了垫板受上下侧石子的挤压而变形，通过波浪形垫板在应力下的微量形变来缓冲路基承受的部分应力变化，同时还降低了桥梁上路基层的厚度，桥梁垫框上的贯穿孔用于配合波浪形的垫板，使环境温度变化的大气经贯穿孔将热量传导向接触到的砂粒间隙中，使得路基层随钢结构的桥梁箱体产生相同趋向的微量形变，确保钢路基层在钢结构桥梁箱体上的固定状态，在钢结构桥梁建设的过程中，通过将桥梁箱体的端板卡入桥墩顶部的托梁间，完成桥梁箱体的定位，然后再将锁紧螺母安装到端板的通孔中，通过锁紧螺母对相邻桥梁箱体在桩柱式桥墩上的位置状态进行修正，再将桥梁箱体间的伸缩缝铺设在路基上，最后进行混凝土路面的施工；本发明利用了设置在桥面垫框中的垫板和钢丝网，通过波浪形垫板提升路基的负载性能，并使路基材料中铺设的砂子接触在桥梁箱体的表面，增强路基对桥梁箱体的力传递作用，在满足公路运行要求的情况下降低了桥梁的自重，从而提升了桩柱式钢结构桥梁路基路面施工的适用性。

优选的，所述笼体在地面部位的混凝土桩上还设有斜撑，斜撑伸入到地面的土层中；所述斜撑的底部安装有套接的撑筒，撑筒的底端开设有环绕的楔槽；所述撑筒与斜撑间还设有套接的衬筒，衬筒凸出于撑筒的两端，衬筒底部设置有锥头，锥头大于撑筒的直径；所述衬筒的内外壁上分别设置有与斜撑和撑筒啮合的螺纹，衬筒通过转动沿着斜撑上升，并使撑筒沿斜撑下降，使得衬筒的锥头将撑筒的底部撑开；工作时，桩柱式桥墩在地面内的桩基大多长于露出地面的桥墩长度，使桩柱式桥墩截面的最大弯矩位于地面以下，使得地面土层的横向移动会干扰到桩柱式桥墩的稳定性；通过设置在桥墩笼体上的斜撑，使其伸入到地面土层中，设置在撑筒底端环绕的楔槽，促进了锥头作用下的撑筒展开过程，设置在衬筒与斜撑间的啮合螺纹，便于控制衬筒在斜撑上提升的距离，通过旋转衬筒使其底部的锥头将撑筒的底端挤开，使撑筒的底端在土层中张开，同时在撑筒展开的过程中，对其接触的土壤起到了压实的作用，使斜撑相较于笼体形成了锚定的效果，进而稳定了斜撑的姿态，增强了桥墩笼体的稳定性，且展开的撑筒底部还增加了对土层横向移动的阻碍，增加了桩柱式桥墩区域土层的稳定性，从而提升了桩柱式钢结构桥梁施工适用的地质环境。

优选的，所述桥梁箱体的底面上还设有弧形的凸垅，凸垅位于桥梁箱体的端部；所述托梁上还设置有弧形的凹面；所述桥梁箱体通过凸垅搭载在托梁上的凹面中；所述凸垅与托梁间还设有柱状的胶条，胶条平行于桥梁箱体的长度方向；工作时，桥梁箱体在桥面上车辆经过及环境风的影响下会产生晃动和位移；通过设置在桥梁箱体上弧形的凸垅，使桥梁箱体在桥墩上晃动后产生的位移在重力作用下沿凸垅的弧面恢复到托梁的凹面中心位置，设置的柱状胶条在桥梁箱体的位移过程中跟随挪动，避免了桥梁箱体和托梁间在滑移时产生的碰撞，使桥梁箱体对托梁的重量起到了缓冲作用，且在桥梁箱体安装到桩柱式桥墩时，利用凸垅在托梁上产生的微量滑移即可将桥梁箱体的重心定位到托梁的中心位置上，进而维持了桥梁箱体上路基路面的平整性，并优化了桥梁箱体在施工中的安装操作，从而提升了桩柱式钢结构桥梁的施工效果。

优选的，所述桥面垫框的两侧还设有直立的护栏，护栏朝桥梁垫框的内侧还设置有开口；所述开口在护栏的内部还设有固连的风管，风管连通向桥梁垫框的贯穿孔中；工作时，桥梁两侧的护栏是用于防护失控车辆翻出桥面，通过设置在护栏外侧上的开口，使吹向桥梁的环境风沿着栏杆上的开口进入到贯穿孔中，并沿着风管流向桥梁垫框的贯穿孔中，设置在桥梁垫框的贯穿孔和护栏上的开口，使桥梁两侧方向产生的环境风都能够吹入桥面垫框的路基层中，且在贯穿孔与风管间连通形成了风路，对环境中的气流进行导向形成热对流效应，便于与路基层的材料进行热传导，增强了路基层随气温变化的效果，从而提升了桩柱式钢结构桥梁路基路面的运行效果。

优选的，所述斜撑的顶部还设有限位板，限位板固定在笼体底部灌注的混凝土中，限位板的表面开设有限位孔；所述斜撑的顶部通过紧固件安装在限位孔内；工作时，斜撑在埋入土层将撑筒底部撑开过程中产生的位移，通过紧固件将斜撑的顶部安装在限位板上的不同限位孔中，改变斜撑顶部在限位板上的位置，使得斜撑以稳固在地面土层中的状态对笼体进行支撑，且将限位板固定在笼体底部灌注的混凝土结构中，使桩柱式桥墩将斜撑的作用力传递向地面桩孔中灌注的混凝土结构中，避免斜撑作用力的支撑点传递到笼体上的钢结构产生不均衡的弯矩，从而提升了桩柱式钢结构桥梁路基路面的运行效果。

优选的，所述限位板上还设有弧形的塑性梁；所述塑性梁的一端焊接固定在限位板上，塑性梁的另一端设有固连的撑柱，撑柱的底部设置有十字板并埋入至地面的土层中；工作时，通过将撑柱埋入桩柱式桥墩周向的地面土层中，配合撑柱底部的十字板，用于稳固桩柱式桥墩区域的土层，且在地面土层产生横向位移后，通过十字板在土层中的截面扩大对撑柱的作用力，使撑柱增大了塑性梁折弯的弧度，以避免土层微量的横向位移经撑柱改变桩柱式桥墩的姿态，从而维持了桩柱式钢结构桥梁的运行效果。

本发明所述的一种桩柱式钢结构桥梁路基路面施工方法，该施工方法适用于上述的桩柱式钢结构桥梁路基路面，该方法步骤如下：

S1、在施工图纸中标定的位置开挖基坑，控制基坑的位置精度和垂直度满足技术要求，然后将护筒埋设在基坑中，再选用施工设备钻孔成型出桩孔，并同时向桩孔中灌注泥浆，在桩孔成型完成后进行刷壁和清底，以准备将桩柱式桥墩的笼体吊装到桩孔中；

S2、在桩柱式桥墩的笼体的吊装过程中，控制钢筋笼下放到桩孔中的速度维持在0.8-1.8m/min，并在钢筋笼沉入桩孔的过程中采用气割枪进行加热，当钢筋笼在桩孔中沉底后，立即安装用于浇注混凝土的导管进行水下砼的灌注，在灌注过程中同时泵出桩孔中的泥浆并提升导管的高度；

S3、在S2桩孔中的混凝土灌注完成的48h内，将斜撑抵入桩柱式桥墩周向的土层中，并通过限位板连接到灌注混凝土桩的顶部，然后再进行桥梁箱体的安装，使桥梁箱体的端板放入笼体顶端的两根托梁间，并使桥梁箱体的凸垅搭在托梁的凹面上，然后将螺栓安装到端板的通孔上，将相邻的桥梁箱体连接到一起；

S4、在S3中的桥梁箱体安装前，进行桥面垫框的铺设，将桥面垫框中的波浪形垫板放置在桥梁箱体的长度方向上，向其中添加路径材料的砂子，并在砂子的高度达到桥面垫框中的钢丝网后，向路基材料中添加石子，使钢丝网上方的砂石比例在1:1.3-1:1.5范围内，并在路基层铺设完成后浇注路面层；

S5、当S4中的路基层铺设完成后，在桥面垫框的两侧绑扎护栏的钢筋并安装护栏模板，然后在浇注护栏部位混凝土的过程中，预埋塑料管道作为成型后桥面垫框上的贯穿孔，以及桥梁的护栏中的风管；

S6、当S4中的路面层浇注完成后，在相邻桥梁箱体端部的路面层中开设安装伸缩缝的凹槽，然后进行S中的桥梁箱体的安装，并在将端板上安装的螺栓锁紧前，完成伸缩缝的安装。

优选的，所述路基层的砂石材料在铺设到桥梁箱体前，处理步骤如下：

I、首先通过筛网将路基层材料中的砂石分离开来，把分离后的砂子装入到烘箱板上加热至140-180℃并持续40min以上，把分离后的石子装入到烘箱板上加热至90-130℃持续20min以上，然后将加热后的砂子铺设到桥梁箱体上的桥面垫框中，直至砂子达到桥面垫框的钢丝网；

II、在I中的砂子铺设完成后的，继续向钢丝网的上方铺设1.5-2.5cm的砂层，然后将路基层材料中的石子均匀铺设到砂层上，使石子层的厚度控制在4-5cm，再向石子的缝隙间补充砂子使砂层漫过石子层1-2cm，并通过温度计测量路基层中砂石的温度降低到20-30℃的范围后，进行混凝土路面层的浇注。

优选的，所述路基层的砂石材料在完成加热后，直接铺设在桥梁箱体的桥面垫框中，然后进行后续路面层的浇注，在桥梁箱体安装到桩柱式桥墩前完成路基路面的铺设；通过将加热的砂石材料直接铺设在桥梁箱体上，使砂石的温度传导至桥梁箱体和桥面垫框的构件中，以降低钢结构桥面与路基层间的温差，继而在浇注路面层混凝土的过程中，使桥梁构件随混凝土处于相同趋向的降温过程，确保桥梁箱体上成型的路基路面质量。

优选的，所述路面层的混凝土在浇注到桥面垫框的路基层前，向砂石材料上喷洒雾化的水珠，并采用鼓风机吹向桥面垫框的贯穿孔中；通过喷洒的水珠降低路基层中砂石材料的热量对混凝土凝固过程的影响，并通过鼓风机吹向贯穿孔中的气流，促进混凝土凝固过程中的热对流效应，并增强了砂石表面附着水珠的蒸发作用，进一步降低混凝土在凝固过程中的温升，确保钢结构桥梁路基路面的施工效果。

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过设置在桥面垫框中的垫板和钢丝网，通过波浪形垫板提升路基的负载性能，并使路基材料中铺设的砂子接触在桥梁箱体的表面，增强路基对桥梁箱体的力传递作用，在满足公路运行要求的情况下降低了桥梁的自重，从而提升了桩柱式钢结构桥梁路基路面施工的适用性。

2.本发明通过将加热的砂石材料直接铺设在桥梁箱体上，使砂石的温度传导至桥梁箱体和桥面垫框的构件中，以降低钢结构桥面与路基层间的温差，并通过鼓风机吹向贯穿孔中的气流，促进混凝土凝固过程中的热对流效应，增强了砂石表面附着水珠的蒸发作用，降低混凝土在凝固过程中的温升，确保钢结构桥梁路基路面的施工效果。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明中桩柱式钢结构桥梁路基路面施工方法的流程图；

图2是本发明中路基层的砂石材料在铺设前进行处理的流程图；

图3是本发明中桥面垫框部件的立体图；

图4是本发明中桩柱式钢结构桥梁路基路面俯视角度的立体图；

图5是本发明中桩柱式钢结构桥梁路基路面仰视角度的立体图；

图6是图3中A处的局部放大图；

图7是图4中B处的局部放大图；

图8是图4中C处的局部放大图；

图9是图5中D处的局部放大图；

图中：桩柱式桥墩1、笼体11、托梁12、凹面121、桥梁箱体2、端板21、通孔22、螺栓23、桥面垫框3、垫板31、钢丝网32、贯穿孔33、护栏34、开口341、风管342、伸缩缝4、斜撑5、撑筒51、楔槽52、衬筒53、锥头54、螺纹55、凸垅6、胶条61、限位板7、限位孔71、塑性梁72、撑柱73、十字板74。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图9所示，本发明所述的一种桩柱式钢结构桥梁路基路面，包括桩柱式桥墩1、桥梁箱体2和桥面垫框3；所述桩柱式桥墩1搭建在地面开挖的桩孔中，桩柱式桥墩1的顶部用于承载桥梁箱体2；所述桥梁箱体2的端部搭在桩柱式桥墩1上，桥梁箱体2的上方设有桥面垫框3，桥面垫框3在桥梁箱体2的梁端间还设有伸缩缝4；桥面垫框3中用于埋设砂石作为路基层，路基层的上方浇注有混凝土作为路面层；

所述桩柱式桥墩1的上部为钢结构的笼体11，笼体11在地面的桩孔中灌注有混凝土；所述笼体11的顶端焊接固定有两根托梁12，托梁12与桥梁箱体2的长度方向相垂直，托梁12的两端向上弯起，托梁12的长度大于桥梁箱体2底面的宽度；

所述桥梁箱体2的端部底面上还设置有端板21，桥梁箱体2在安装到桩柱式桥墩1后；所述端板21位于笼体11顶部的两根托梁12之间，端板21上还开设有通孔22，通孔22中设有锁紧的螺栓23；所述螺栓23连接在相邻桥梁箱体2的端板21上；

所述桥面垫框3呈框架结构焊接固定在桥梁箱体2上，桥面垫框3的底部设置有波浪形的垫板31，垫板31沿桥梁箱体2的长度方向分布，垫板31间还焊接固定有钢丝网32，钢丝网32用于拦截路基材料中的石子；所述桥面垫框3在桥梁箱体2的两侧还开设有贯穿孔33；

现有技术中，钢结构桥梁在长时间的运行后，受环境及桥面形成的应力作用，其结构件间的形变会传递到伸缩缝4的部位进行缓冲，并造成伸缩缝4的破坏，继而影响到高速公路桥梁的路面质量和行车的通过性，同时行车经过时对桥面应力变化的影响，需要在钢结构桥梁上铺设较厚的路基层来均衡对桥梁结构的应力效应，增加了桥梁结构的自重和施工时间；

因此，本发明通过设置的桥面垫框3，将其焊接固定在桥梁箱体2上，在进行桥梁路基路面施工时，使铺设路基材料中的砂石被钢丝网32分离开来，其中较小粒径的砂子穿过钢丝网32进入到垫板31底部的桥梁箱体2上，较大的石子被截留在钢丝网32上方的垫板31空间中，使路基层在钢丝网32的下方仅存有砂子，在钢丝网32的上方存有混合的砂石，使得路基层的底部通过砂子与桥梁箱体2相接触，确保密实的砂粒对波浪形垫板31的支撑效果，且避免了垫板31受上下侧石子的挤压而变形，通过波浪形垫板31在应力下的微量形变来缓冲路基承受的部分应力变化，同时还降低了桥梁上路基层的厚度，桥梁垫框上的贯穿孔33用于配合波浪形的垫板31，使环境温度变化的大气经贯穿孔33将热量传导向接触到的砂粒间隙中，使得路基层随钢结构的桥梁箱体2产生相同趋向的微量形变，确保钢路基层在钢结构桥梁箱体2上的固定状态，在钢结构桥梁建设的过程中，通过将桥梁箱体2的端板21卡入桥墩顶部的托梁12间，完成桥梁箱体2的定位，然后再将锁紧螺母安装到端板21的通孔22中，通过锁紧螺母对相邻桥梁箱体2在桩柱式桥墩1上的位置状态进行修正，再将桥梁箱体2间的伸缩缝4铺设在路基上，最后进行混凝土路面的施工；本发明利用了设置在桥面垫框3中的垫板31和钢丝网32，通过波浪形垫板31提升路基的负载性能，并使路基材料中铺设的砂子接触在桥梁箱体2的表面，增强路基对桥梁箱体2的力传递作用，在满足公路运行要求的情况下降低了桥梁的自重，从而提升了桩柱式钢结构桥梁路基路面施工的适用性。

作为本发明的一种实施方式，所述笼体11在地面部位的混凝土桩上还设有斜撑5，斜撑5伸入到地面的土层中；所述斜撑5的底部安装有套接的撑筒51，撑筒51的底端开设有环绕的楔槽52；所述撑筒51与斜撑5间还设有套接的衬筒53，衬筒53凸出于撑筒51的两端，衬筒53底部设置有锥头54，锥头54大于撑筒51的直径；所述衬筒53的内外壁上分别设置有与斜撑5和撑筒51啮合的螺纹55，衬筒53通过转动沿着斜撑5上升，并使撑筒51沿斜撑5下降，使得衬筒53的锥头54将撑筒51的底部撑开；工作时，桩柱式桥墩1在地面内的桩基大多长于露出地面的桥墩长度，使桩柱式桥墩1截面的最大弯矩位于地面以下，使得地面土层的横向移动会干扰到桩柱式桥墩1的稳定性；通过设置在桥墩笼体11上的斜撑5，使其伸入到地面土层中，设置在撑筒51底端环绕的楔槽52，促进了锥头54作用下的撑筒51展开过程，设置在衬筒53与斜撑5间的啮合螺纹55，便于控制衬筒53在斜撑5上提升的距离，通过旋转衬筒53使其底部的锥头54将撑筒51的底端挤开，使撑筒51的底端在土层中张开，同时在撑筒51展开的过程中，对其接触的土壤起到了压实的作用，使斜撑5相较于笼体11形成了锚定的效果，进而稳定了斜撑5的姿态，增强了桥墩笼体11的稳定性，且展开的撑筒51底部还增加了对土层横向移动的阻碍，增加了桩柱式桥墩1区域土层的稳定性，从而提升了桩柱式钢结构桥梁施工适用的地质环境。

作为本发明的一种实施方式，所述桥梁箱体2的底面上还设有弧形的凸垅6，凸垅6位于桥梁箱体2的端部；所述托梁12上还设置有弧形的凹面121；所述桥梁箱体2通过凸垅6搭载在托梁12上的凹面121中；所述凸垅6与托梁12间还设有柱状的胶条61，胶条61平行于桥梁箱体2的长度方向；工作时，桥梁箱体2在桥面上车辆经过及环境风的影响下会产生晃动和位移；通过设置在桥梁箱体2上弧形的凸垅6，使桥梁箱体2在桥墩上晃动后产生的位移在重力作用下沿凸垅6的弧面恢复到托梁12的凹面121中心位置，设置的柱状胶条61在桥梁箱体2的位移过程中跟随挪动，避免了桥梁箱体2和托梁12间在滑移时产生的碰撞，使桥梁箱体2对托梁12的重量起到了缓冲作用，且在桥梁箱体2安装到桩柱式桥墩1时，利用凸垅6在托梁12上产生的微量滑移即可将桥梁箱体2的重心定位到托梁12的中心位置上，进而维持了桥梁箱体2上路基路面的平整性，并优化了桥梁箱体2在施工中的安装操作，从而提升了桩柱式钢结构桥梁的施工效果。

作为本发明的一种实施方式，所述桥面垫框3的两侧还设有直立的护栏34，护栏34朝桥梁垫框的内侧还设置有开口341；所述开口341在护栏34的内部还设有固连的风管342，风管342连通向桥梁垫框的贯穿孔33中；工作时，桥梁两侧的护栏34是用于防护失控车辆翻出桥面，通过设置在护栏34外侧上的开口341，使吹向桥梁的环境风沿着栏杆上的开口341进入到贯穿孔33中，并沿着风管342流向桥梁垫框的贯穿孔33中，设置在桥梁垫框的贯穿孔33和护栏34上的开口341，使桥梁两侧方向产生的环境风都能够吹入桥面垫框3的路基层中，且在贯穿孔33与风管342间连通形成了风路，对环境中的气流进行导向形成热对流效应，便于与路基层的材料进行热传导，增强了路基层随气温变化的效果，从而提升了桩柱式钢结构桥梁路基路面的运行效果。

作为本发明的一种实施方式，所述斜撑5的顶部还设有限位板7，限位板7固定在笼体11底部灌注的混凝土中，限位板7的表面开设有限位孔71；所述斜撑5的顶部通过紧固件安装在限位孔71内；工作时，斜撑5在埋入土层将撑筒51底部撑开过程中产生的位移，通过紧固件将斜撑5的顶部安装在限位板7上的不同限位孔71中，改变斜撑5顶部在限位板7上的位置，使得斜撑5以稳固在地面土层中的状态对笼体11进行支撑，且将限位板7固定在笼体11底部灌注的混凝土结构中，使桩柱式桥墩1将斜撑5的作用力传递向地面桩孔中灌注的混凝土结构中，避免斜撑5作用力的支撑点传递到笼体11上的钢结构产生不均衡的弯矩，从而提升了桩柱式钢结构桥梁路基路面的运行效果。

作为本发明的一种实施方式，所述限位板7上还设有弧形的塑性梁72；所述塑性梁72的一端焊接固定在限位板7上，塑性梁72的另一端设有固连的撑柱73，撑柱73的底部设置有十字板74并埋入至地面的土层中；工作时，通过将撑柱73埋入桩柱式桥墩1周向的地面土层中，配合撑柱73底部的十字板74，用于稳固桩柱式桥墩1区域的土层，且在地面土层产生横向位移后，通过十字板74在土层中的截面扩大对撑柱73的作用力，使撑柱73增大了塑性梁72折弯的弧度，以避免土层微量的横向位移经撑柱73改变桩柱式桥墩1的姿态，从而维持了桩柱式钢结构桥梁的运行效果。

本发明所述的一种桩柱式钢结构桥梁路基路面施工方法，该施工方法适用于上述的桩柱式钢结构桥梁路基路面，该方法步骤如下：

S1、在施工图纸中标定的位置开挖基坑，控制基坑的位置精度和垂直度满足技术要求，然后将护筒埋设在基坑中，再选用施工设备钻孔成型出桩孔，并同时向桩孔中灌注泥浆，在桩孔成型完成后进行刷壁和清底，以准备将桩柱式桥墩1的笼体11吊装到桩孔中；

S2、在桩柱式桥墩1的笼体11的吊装过程中，控制钢筋笼下放到桩孔中的速度维持在0.8-1.8m/min，并在钢筋笼沉入桩孔的过程中采用气割枪进行加热，当钢筋笼在桩孔中沉底后，立即安装用于浇注混凝土的导管进行水下砼的灌注，在灌注过程中同时泵出桩孔中的泥浆并提升导管的高度；

S3、在S2桩孔中的混凝土灌注完成的48h内，将斜撑5抵入桩柱式桥墩1周向的土层中，并通过限位板7连接到灌注混凝土桩的顶部，然后再进行桥梁箱体2的安装，使桥梁箱体2的端板21放入笼体11顶端的两根托梁12间，并使桥梁箱体2的凸垅6搭在托梁12的凹面121上，然后将螺栓23安装到端板21的通孔22上，将相邻的桥梁箱体2连接到一起；

S4、在S3中的桥梁箱体2安装前，进行桥面垫框3的铺设，将桥面垫框3中的波浪形垫板31放置在桥梁箱体2的长度方向上，向其中添加路径材料的砂子，并在砂子的高度达到桥面垫框3中的钢丝网32后，向路基材料中添加石子，使钢丝网32上方的砂石比例在1:1.3-1:1.5范围内，并在路基层铺设完成后浇注路面层；

S5、当S4中的路基层铺设完成后，在桥面垫框3的两侧绑扎护栏34的钢筋并安装护栏34模板，然后在浇注护栏34部位混凝土的过程中，预埋塑料管道作为成型后桥面垫框3上的贯穿孔33，以及桥梁的护栏34中的风管342；

S6、当S4中的路面层浇注完成后，在相邻桥梁箱体2端部的路面层中开设安装伸缩缝4的凹槽，然后进行S3中的桥梁箱体2的安装，并在将端板21上安装的螺栓23锁紧前，完成伸缩缝4的安装。

作为本发明的一种实施方式，所述路基层的砂石材料在铺设到桥梁箱体2前，处理步骤如下：

I、首先通过筛网将路基层材料中的砂石分离开来，把分离后的砂子装入到烘箱板上加热至140-180℃并持续40min以上，把分离后的石子装入到烘箱板上加热至90-130℃持续20min以上，然后将加热后的砂子铺设到桥梁箱体2上的桥面垫框3中，直至砂子达到桥面垫框3的钢丝网32；

II、在I中的砂子铺设完成后的，继续向钢丝网32的上方铺设1.5-2.5cm的砂层，然后将路基层材料中的石子均匀铺设到砂层上，使石子层的厚度控制在4-5cm，再向石子的缝隙间补充砂子使砂层漫过石子层1-2cm，并通过温度计测量路基层中砂石的温度降低到20-30℃的范围后，进行混凝土路面层的浇注。

作为本发明的一种实施方式，所述路基层的砂石材料在完成加热后，直接铺设在桥梁箱体2的桥面垫框3中，然后进行后续路面层的浇注，在桥梁箱体2安装到桩柱式桥墩1前完成路基路面的铺设；通过将加热的砂石材料直接铺设在桥梁箱体2上，使砂石的温度传导至桥梁箱体2和桥面垫框3的构件中，以降低钢结构桥面与路基层间的温差，继而在浇注路面层混凝土的过程中，使桥梁构件随混凝土处于相同趋向的降温过程，确保桥梁箱体2上成型的路基路面质量。

作为本发明的一种实施方式，所述路面层的混凝土在浇注到桥面垫框3的路基层前，向砂石材料上喷洒雾化的水珠，并采用鼓风机吹向桥面垫框3的贯穿孔33中；通过喷洒的水珠降低路基层中砂石材料的热量对混凝土凝固过程的影响，并通过鼓风机吹向贯穿孔33中的气流，促进混凝土凝固过程中的热对流效应，并增强了砂石表面附着水珠的蒸发作用，进一步降低混凝土在凝固过程中的温升，确保钢结构桥梁路基路面的施工效果。

具体工作流程如下：

通过设置的桥面垫框3，将其焊接固定在桥梁箱体2上，在进行桥梁路基路面施工时，使铺设路基材料中的砂石被钢丝网32分离开来，其中较小粒径的砂子穿过钢丝网32进入到垫板31底部的桥梁箱体2上，较大的石子被截留在钢丝网32上方的垫板31空间中，使路基层在钢丝网32的下方仅存有砂子，在钢丝网32的上方存有混合的砂石，使得路基层的底部通过砂子与桥梁箱体2相接触，确保密实的砂粒对波浪形垫板31的支撑效果，且避免了垫板31受上下侧石子的挤压而变形，通过波浪形垫板31在应力下的微量形变来缓冲路基承受的部分应力变化，同时还降低了桥梁上路基层的厚度，桥梁垫框上的贯穿孔33用于配合波浪形的垫板31，使环境温度变化的大气经贯穿孔33将热量传导向接触到的砂粒间隙中，使得路基层随钢结构的桥梁箱体2产生相同趋向的微量形变，确保钢路基层在钢结构桥梁箱体2上的固定状态，在钢结构桥梁建设的过程中，通过将桥梁箱体2的端板21卡入桥墩顶部的托梁12间，完成桥梁箱体2的定位，然后再将锁紧螺母安装到端板21的通孔22中，通过锁紧螺母对相邻桥梁箱体2在桩柱式桥墩1上的位置状态进行修正，再将桥梁箱体2间的伸缩缝4铺设在路基上，最后进行混凝土路面的施工；设置在桥墩笼体11上的斜撑5，使其伸入到地面土层中，设置在撑筒51底端环绕的楔槽52，促进了锥头54作用下的撑筒51展开过程，设置在衬筒53与斜撑5间的啮合螺纹55，便于控制衬筒53在斜撑5上提升的距离，通过旋转衬筒53使其底部的锥头54将撑筒51的底端挤开，使撑筒51的底端在土层中张开，同时在撑筒51展开的过程中，对其接触的土壤起到了压实的作用，使斜撑5相较于笼体11形成了锚定的效果，进而稳定了斜撑5的姿态，增强了桥墩笼体11的稳定性，且展开的撑筒51底部还增加了对土层横向移动的阻碍，增加了桩柱式桥墩1区域土层的稳定性；设置在桥梁箱体2上弧形的凸垅6，使桥梁箱体2在桥墩上晃动后产生的位移在重力作用下沿凸垅6的弧面恢复到托梁12的凹面121中心位置，设置的柱状胶条61在桥梁箱体2的位移过程中跟随挪动，避免了桥梁箱体2和托梁12间在滑移时产生的碰撞，使桥梁箱体2对托梁12的重量起到了缓冲作用，且在桥梁箱体2安装到桩柱式桥墩1时，利用凸垅6在托梁12上产生的微量滑移即可将桥梁箱体2的重心定位到托梁12的中心位置上，进而维持了桥梁箱体2上路基路面的平整性，并优化了桥梁箱体2在施工中的安装操作。

为验证本发明中桩柱式钢结构桥梁路基路面的应用效果，做出以下测试：

向桥梁施工企业提供本发明的桩柱式钢结构桥梁路基路面施工方法，施工建造30m长度的钢结构桥梁并进行负载实验；分别施工出本发明中的桩柱式钢结构桥梁路基路面，将其记为桥梁箱体一；本发明中的桩柱式钢结构桥梁路基路面且祛除了桥面垫框，记为桥梁箱体二；本发明中的桩柱式钢结构桥梁且祛除了凸垅和托梁上的凹面，记为桥梁箱体三；以及现有某施工方法建造的桩柱式钢结构桥梁路基路面，记为桥梁箱体四；在桥梁路基路面施工完成且验收合格后，对桥梁箱体进行称重和为期30天的循环负载疲劳测试，记录桥梁路面的裂纹数量、路面的平整度和桥梁箱体的位移，其数据如下表所示：

由上述实验组可知，不同施工方法建造的桩柱式钢结构桥梁路基路面，其试验的性能参数有所差异，且在本试验中因测量误差而产生的数据偏移不在本案的讨论范围内；

桥梁箱体一中，使用本发明的桩柱式钢结构桥梁路基路面，其自重参数及路面测试质量效果的数据综合最好；

桥梁箱体二中，使用本发明中的桩柱式钢结构桥梁路基路面且祛除了桥面垫框，其自重有所增加且桥面质量大幅降低，但其桥梁箱体的偏移量数据仍保持在较好的水平；

桥梁箱体三中，使用本发明中的桩柱式钢结构桥梁且祛除了凸垅和托梁上的凹面，其自重参数和桥面质量的数据接近于桥梁箱体一，但其桥梁箱体的偏移性较差，降低了桥梁箱体间伸缩缝的使用寿命；

桥梁箱体四中，使用现有某施工方法建造的桩柱式钢结构桥梁路基路面，其自重在测试的桥梁箱体中最大，同时其桥梁箱体的偏移量也最大；

综上所述，能够发现本发明的桩柱式钢结构桥梁路基路面，桥面垫框结构在降低了桥梁箱体自重的前提下，还稳定了桥梁的路面质量，同时桥梁箱体上的凸垅与托梁上的凹面，降低了桥梁箱体的偏移量，进而维持了桥梁箱体间的姿态，确保桥梁箱体间的路面质量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种桩柱式钢结构桥梁路基路面，包括桩柱式桥墩(1)、桥梁箱体(2)和桥面垫框(3)；其特征在于：所述桩柱式桥墩(1)搭建在地面开挖的桩孔中，桩柱式桥墩(1)的顶部用于承载桥梁箱体(2)；所述桥梁箱体(2)的端部搭在桩柱式桥墩(1)上，桥梁箱体(2)的上方设有桥面垫框(3)，桥面垫框(3)在桥梁箱体(2)的梁端间还设有伸缩缝(4)；桥面垫框(3)中用于埋设砂石作为路基层，路基层的上方浇注有混凝土作为路面层；

所述桩柱式桥墩(1)的上部为钢结构的笼体(11)，笼体(11)在地面的桩孔中灌注有混凝土；所述笼体(11)的顶端焊接固定有两根托梁(12)，托梁(12)与桥梁箱体(2)的长度方向相垂直，托梁(12)的两端向上弯起，托梁(12)的长度大于桥梁箱体(2)底面的宽度；

所述桥梁箱体(2)的端部底面上还设置有端板(21)，桥梁箱体(2)在安装到桩柱式桥墩(1)后；所述端板(21)位于笼体(11)顶部的两根托梁(12)之间，端板(21)上还开设有通孔(22)，通孔(22)中设有锁紧的螺栓(23)；所述螺栓(23)连接在相邻桥梁箱体(2)的端板(21)上；

所述桥面垫框(3)呈框架结构焊接固定在桥梁箱体(2)上，桥面垫框(3)的底部设置有波浪形的垫板(31)，垫板(31)沿桥梁箱体(2)的长度方向分布，垫板(31)间还焊接固定有钢丝网(32)，钢丝网(32)用于拦截路基材料中的石子；所述桥面垫框(3)在桥梁箱体(2)的两侧还开设有贯穿孔(33)。

2.根据权利要求1所述的一种桩柱式钢结构桥梁路基路面，其特征在于：所述笼体(11)在地面部位的混凝土桩上还设有斜撑(5)，斜撑(5)伸入到地面的土层中；所述斜撑(5)的底部安装有套接的撑筒(51)，撑筒(51)的底端开设有环绕的楔槽(52)；所述撑筒(51)与斜撑(5)间还设有套接的衬筒(53)，衬筒(53)凸出于撑筒(51)的两端，衬筒(53)顶部设置有凸缘抵在撑筒(51)的顶端，衬筒(53)底部设置有锥头(54)，锥头(54)大于撑筒(51)的直径；所述衬筒(53)的内外壁上分别设置有与斜撑(5)和撑筒(51)啮合的螺纹(55)，衬筒(53)通过转动沿着斜撑(5)上升，并使撑筒(51)沿斜撑(5)下降，使得衬筒(53)的锥头(54)将撑筒(51)的底部撑开。

3.根据权利要求1所述的一种桩柱式钢结构桥梁路基路面，其特征在于：所述桥梁箱体(2)的底面上还设有弧形的凸垅(6)，凸垅(6)位于桥梁箱体(2)的端部；所述托梁(12)上还设置有弧形的凹面(121)；所述桥梁箱体(2)通过凸垅(6)搭载在托梁(12)上的凹面(121)中；所述凸垅(6)与托梁(12)间还设有柱状的胶条(61)，胶条(61)平行于桥梁箱体(2)的长度方向。

4.根据权利要求1所述的一种桩柱式钢结构桥梁路基路面，其特征在于：所述桥面垫框(3)的两侧还设有直立的护栏(34)，护栏(34)朝桥梁垫框的内侧还设置有开口(341)；所述开口(341)在护栏(34)的内部还设有固连的风管(342)，风管(342)连通向桥梁垫框的贯穿孔(33)中。

5.根据权利要求2所述的一种桩柱式钢结构桥梁路基路面，其特征在于：所述斜撑(5)的顶部还设有限位板(7)，限位板(7)固定在笼体(11)底部灌注的混凝土中，限位板(7)的表面开设有限位孔(71)；所述斜撑(5)的顶部通过紧固件安装在限位孔(71)内。

6.根据权利要求5所述的一种桩柱式钢结构桥梁路基路面，其特征在于：所述限位板(7)上还设有弧形的塑性梁(72)；所述塑性梁(72)的一端焊接固定在限位板(7)上，塑性梁(72)的另一端设有固连的撑柱(73)，撑柱(73)的底部设置有十字板(74)并埋入至地面的土层中。

7.一种桩柱式钢结构桥梁路基路面施工方法，其特征在于；该施工方法适用于权利要求1-6中任一项所述的桩柱式钢结构桥梁路基路面，该方法步骤如下：

S1、在施工图纸中标定的位置开挖基坑，控制基坑的位置精度和垂直度满足技术要求，然后将护筒埋设在基坑中，再选用施工设备钻孔成型出桩孔，并同时向桩孔中灌注泥浆，在桩孔成型完成后进行刷壁和清底，以准备将桩柱式桥墩(1)的笼体(11)吊装到桩孔中；

S2、在桩柱式桥墩(1)的笼体(11)的吊装过程中，控制钢筋笼下放到桩孔中的速度维持在0.8-1.8m/min，并在钢筋笼沉入桩孔的过程中采用气割枪进行加热，当钢筋笼在桩孔中沉底后，立即安装用于浇注混凝土的导管进行水下砼的灌注，在灌注过程中同时泵出桩孔中的泥浆并提升导管的高度；

S3、在S2桩孔中的混凝土灌注完成的48h内，将斜撑(5)抵入桩柱式桥墩(1)周向的土层中，并通过限位板(7)连接到灌注混凝土桩的顶部，然后再进行桥梁箱体(2)的安装，使桥梁箱体(2)的端板(21)放入笼体(11)顶端的两根托梁(12)间，并使桥梁箱体(2)的凸垅(6)搭在托梁(12)的凹面(121)上，然后将螺栓(23)安装到端板(21)的通孔(22)上，将相邻的桥梁箱体(2)连接到一起；

S4、在S3中的桥梁箱体(2)安装前，进行桥面垫框(3)的铺设，将桥面垫框(3)中的波浪形垫板(31)放置在桥梁箱体(2)的长度方向上，向其中添加路径材料的砂子，并在砂子的高度达到桥面垫框(3)中的钢丝网(32)后，向路基材料中添加石子，使钢丝网(32)上方的砂石比例在1:1.3-1:1.5范围内，并在路基层铺设完成后浇注路面层；

S5、当S4中的路基层铺设完成后，在桥面垫框(3)的两侧绑扎护栏(34)的钢筋并安装护栏(34)模板，然后在浇注护栏(34)部位混凝土的过程中，预埋塑料管道作为成型后桥面垫框(3)上的贯穿孔(33)，以及桥梁的护栏(34)中的风管(342)；

S6、当S4中的路面层浇注完成后，在相邻桥梁箱体(2)端部的路面层中开设安装伸缩缝(4)的凹槽，然后进行S3中的桥梁箱体(2)的安装，并在将端板(21)上安装的螺栓(23)锁紧前，完成伸缩缝(4)的安装。

8.根据权利要求7所述的一种桩柱式钢结构桥梁路基路面施工方法，其特征在于：所述路基层的砂石材料在铺设到桥梁箱体(2)前，处理步骤如下：

I、首先通过筛网将路基层材料中的砂石分离开来，把分离后的砂子装入到烘箱板上加热至140-180℃并持续40min以上，把分离后的石子装入到烘箱板上加热至90-130℃持续20min以上，然后将加热后的砂子铺设到桥梁箱体(2)上的桥面垫框(3)中，直至砂子达到桥面垫框(3)的钢丝网(32)；

II、在I中的砂子铺设完成后的，继续向钢丝网(32)的上方铺设1.5-2.5cm的砂层，然后将路基层材料中的石子均匀铺设到砂层上，使石子层的厚度控制在4-5cm，再向石子的缝隙间补充砂子使砂层漫过石子层1-2cm，并通过温度计测量路基层中砂石的温度降低到20-30℃的范围后，进行混凝土路面层的浇注。

9.根据权利要求7所述的一种桩柱式钢结构桥梁路基路面施工方法，其特征在于：所述路基层的砂石材料在完成加热后，直接铺设在桥梁箱体(2)的桥面垫框(3)中，然后进行后续路面层的浇注，在桥梁箱体(2)安装到桩柱式桥墩(1)前完成路基路面的铺设。

10.根据权利要求9所述的一种桩柱式钢结构桥梁路基路面施工方法，其特征在于：所述路面层的混凝土在浇注到桥面垫框(3)的路基层前，向砂石材料上喷洒雾化的水珠，并采用鼓风机吹向桥面垫框(3)的贯穿孔(33)中。

Images