一种基于泡沫轻质土的上承式拱桥拱上结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程建设技术领域，尤其涉及一种基于泡沫轻质土的上承式拱桥拱上结构及其施工方法。

背景技术

早年间受建设技术和材料性能所限，拱桥往往采用松散填料作为拱上建筑，从而再铺筑路面结构，近年来随着结构受力分析能力的大幅提升和钢筋混凝土、预应力混凝土结构的普遍应用，则多采用拱圈上方建造排架桥墩，桥墩上再架设桥面梁，最后建造桥面铺装的方式。此方式的结构受力按照车轮→桥面梁→桥墩→拱圈→基础的次序传递，受力机理十分明确，但也存在如下不足：

1.与普通的梁桥相比，将桥墩支撑点从地面基础转移到拱圈上，相当于在拱圈上重新建造了一座梁桥，包含墩柱、盖梁、垫石、梁体和附属设施，造价高昂，工序繁琐。

2.梁体一般采用预制装配式结构，需要建造大型预制场，采用汽车吊或架桥机一片一片架设，梁体之间需要绑扎钢筋浇筑湿接缝，工期较长，影响质量和安全的因素较多。

3.拱圈所承受的荷载全部来源于桥墩，桥墩荷载十分集中，导致拱圈结构局部应力峰值较大，钢筋混凝土拱圈需要特殊处理方能满足承载力和抗裂验算的技术要求。

4.复杂的拱上建筑结构必然会使后期维护更加复杂，发生病害需要修复或拆除梁体时均存在极大的难度。

发明内容

为解决现有技术中拱上建筑结构复杂、造价较高、实施难度较大、后期养护维修困难的问题，本发明提供一种基于泡沫轻质土的上承式拱桥拱上结构及其施工方法，大大简化了桥梁施工工艺。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明一种基于泡沫轻质土的上承式拱桥拱上结构，包括拱桥主体结构，所述拱桥主体结构上从下往上依次设置有泡沫轻质土填料、应力扩散层、改性沥青防水层和沥青混凝土面层。

上述的一种基于泡沫轻质土的上承式拱桥拱上结构，所述应力扩散层为18cm～22cm厚度的标号C20～C40的钢筋混凝土。

上述的一种基于泡沫轻质土的上承式拱桥拱上结构，所述应力扩散层内部设置有上下两层防裂钢筋和变形缝。

上述的一种基于泡沫轻质土的上承式拱桥拱上结构，所述沥青混凝土面层为10cm厚度。

上述的一种基于泡沫轻质土的上承式拱桥拱上结构，所述沥青混凝土面层采用4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土。

上述的一种基于泡沫轻质土的上承式拱桥拱上结构，所述泡沫轻质土填料干密度等级范围为A06～A10，强度等级范围为1.5MPa～5MPa。

一种基于泡沫轻质土的上承式拱桥拱上结构的施工方法，包括以下步骤：S1、根据道路通行车辆轴载数据和当量轴次，推算泡沫轻质土填料各部位应力指标，确定泡沫轻质土填料的技术标准，拟定泡沫轻质土填料的强度等级、配合比和容重；S2、根据泡沫轻质土填料的收缩特性拟定浇筑分节段、分区域方案及隔离设施，确定浇筑顺序和养生时间；S3、完成拱桥主体结构拱桥基础和拱圈浇筑并等待拱圈混凝土结硬达到设计强度后，分区立模浇筑泡沫轻质土填料并进行养生，直至浇筑到设计标高下方；S4、按照混凝土路面的特性设计变形缝，绑扎防裂钢筋和人行道或护栏预埋钢筋，浇筑应力扩散层混凝土并养生；S5、应力扩散层混凝土达到设计强度后，施工改性沥青防水层；S6、施工桥面附属设施，进行路面沥青混凝土面层摊铺和碾压；S7、对侧面泡沫轻质土填料外露面进行防水和装饰施工。

上述的一种基于泡沫轻质土的上承式拱桥拱上结构的施工方法，所述泡沫轻质土填料结构浇筑范围从拱桥主体结构拱圈上方施工面至桥面设计高程以下28cm～32cm部位。

上述的一种基于泡沫轻质土的上承式拱桥拱上结构的施工方法，所述改性沥青防水层按3层涂装。

本发明的有益效果是：本发明一种基于泡沫轻质土的上承式拱桥拱上结构及其施工方法，实施方案极为简便，采用建筑行业内十分常见的现浇泡沫轻质土的方式，巧妙地将复杂的桥梁施工工艺变换为简单的路基路面施工工艺，将桥式拱上结构变成了路基路面的结构体系，采用路基路面的模式实现时，不必进行路基压实等可能损伤拱桥受力结构的程序，减少了预制场建设、梁体预制、梁体架设、湿接缝现浇等复杂工序，简化了桥梁施工工艺，具有极高的经济价值，对施工机具要求的依赖性也大幅降低，同时也方便了桥梁的后期养护维修，带来了技术方案的颠覆。

附图说明

图1是本发明一种基于泡沫轻质土的上承式拱桥拱上结构的横断面结构示意图；

图2是图1中A处放大图；

图3是本发明局部立面结构示意图。

图中：1.泡沫轻质土填料，2.应力扩散层，3.改性沥青防水层，4.沥青混凝土面层，5.拱桥主体结构,6.防裂钢筋。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“里”、“外”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

如图1至图3所示，本发明一种基于泡沫轻质土的上承式拱桥拱上结构，包括拱桥主体结构5，所述拱桥主体结构5上从下往上依次设置有泡沫轻质土填料1、应力扩散层2、改性沥青防水层3和沥青混凝土面层4。

本实施例中，所述应力扩散层2为约20cm厚度的钢筋混凝土(标号C20～C40)，应力扩散层2内部设置有上下两层防裂钢筋6和变形缝，所述沥青混凝土面层4为10cm厚度，沥青混凝土面层4采用4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土。

本实施例中，依据桥面荷载等级、拱桥受力的特点、泡沫轻质土材料的特点，一般控制泡沫轻质土填料1干密度等级范围为A06～A10(即

600kg/m

施工时，包括以下步骤：

S1、根据道路通行车辆轴载数据和当量轴次，推算泡沫轻质土填料1各部位应力指标，确定泡沫轻质土填料1的技术标准，拟定泡沫轻质土填料1的强度等级、配合比和容重；

S2、根据泡沫轻质土填料1的收缩特性拟定浇筑分节段、分区域方案及隔离设施，确定浇筑顺序和养生时间；

S3、完成拱桥主体结构5拱桥基础和拱圈浇筑并等待拱圈混凝土结硬达到设计强度后，分区立模浇筑泡沫轻质土填料1并进行养生，直至浇筑到路面应力扩散层2预定位置下方，浇筑范围优选从拱桥主体结构5拱圈上方施工面至桥面设计高程以下约30cm部位，不考虑横坡影响，以拱桥主体结构5的拱圈作为道路工程的基础，将泡沫轻质土填料1作为路基填料；

S4、采用约20cm厚度的钢筋混凝土(标号C20～C40)作为应力扩散层2，以防范车轮荷载集中作用于泡沫轻质土填料1局部造成损伤，应力扩散层2内配置上下层防裂钢筋6并设置变形缝，变形缝按照混凝土路面的特性设计，绑扎防裂钢筋6(包括人行道或护栏预埋钢筋)，浇筑应力扩散层2混凝土并养生；

S5、应力扩散层2混凝土达到设计强度后，施工改性沥青防水层3，以防止雨水侵蚀桥梁结构，所述改性沥青防水层3按3层涂装，以防漏涂；

S6、施工人行道、栏杆、泄水孔等桥面附属设施，进行路面沥青混凝土面层4摊铺和碾压；

S7、对侧面泡沫轻质土填料1外露面进行防水和装饰施工，可采用贴面石材粘贴或真石漆造型涂装等方式。