专利名称：适应建筑沉降差的链式过渡装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及公路工程、建筑工程，具体地是用于解决桥头跳车问题的适应建筑沉降差的链式过渡装置。
背景技术：
在建筑工程中，经常由于相邻两部分构筑物的变形刚度差异而出现沉降差，严重地影响其使用功能。其中最典型的例子是公路交通中在桥头和涵洞与路堤连接处的沉降差而产生的“桥头跳车”现象。由于桥梁和涵洞(常采用桩基础)具有很大的变形刚度而沉降量小，路堤构筑在地基上变形刚度小而沉降量较大，从而出现沉降差产生“桥头跳车”现象。桥头沉降差引起的“桥头跳车”现象在公路交通中是十分普遍的问题，在软土地区问题尤为严重，它大大地降低了行车速度和舒适度，可造成交通堵塞，而且容易引起交通事故和车辆损坏，成为提高交通安全和质量的“瓶颈”问题，一直困扰着人们。据不完全统计，仅在广东沿海地区就有数千座桥梁和涵洞出现严重的桥头“跳车”问题，不断的修复和维修经常造成严重堵车，且每年的修复和养护费用非常昂贵。
为了解决桥头跳车问题，公路设计和施工人员花费了大量的金钱和时间，进行了大量的研究和试验，但问题一直未得到满意的解决。目前解决桥头沉降差的主要方法是，利用地基加固技术如水泥搅拌桩、碎石桩、挤密砂桩以及铺设土工编织物等方法，改造和提高桥头路基的性能，同时，提高桥头路堤填土的密实度，以减小路基和路堤的变形，从而减小桥头与路堤连接处的沉降差。也有采用轻质材料代替桥头路堤填土，减小路基荷载以减小沉降差的方法。以上方法存在多方面的问题。首先，路基经加固后其变形性能始终难于达到与桥梁和涵洞基础的变形性能相近的程度，不可避免地存在桥头沉降差，根本问题未得到解决；第二，以上技术方法要求对桥头较长一段路基进行处理，施工成本往往很高；其次是，施工周期过长，并增加了施工的复杂性。目前一直未能解决“桥头跳车”问题的一个主要原因之一是，方法的技术路线不合理，它仅仅从桥头或涵洞两端路基和路堤的变形单方面考虑，这样不管花费多少金钱也不可能消除桥头和涵洞与路堤之间的变形差异，特别是沿海等软土分布地区，要消除这种沉降差更加困难。目前只能通过不断修补桥头路面来减轻“桥头跳车”的危害，但这种不断修补路面本身不但使养护成本大幅提高，而且修补路面经常造成交通堵塞，并使路面耐久性降低。
发明内容
为消除桥头和涵洞与路堤之间的沉降差，彻底解决“桥头跳车”问题，必须突破目前仅从减小桥头路基和路堤变形单方面考虑的传统设计思想，从整体上考虑桥头和涵洞与路堤之间的变形协调关系，使两者之间的变形始终保持一致，以消除沉降差而避免“桥头跳车”现象。
本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种适应建筑沉降差的链式过渡装置，解决桥头和涵洞与路堤之间的变形协调问题。所述的链式过渡装置像链条一样适应桥头和涵洞与路堤之间的差异变形，始终保持路面的连续性和平滑性，完全消除沉降差，避免路面的重复维修；在彻底解决“桥头跳车”的同时，降低对路基加固技术要求的标准，缩短施工工期，大大地降低软土路基加固的技术难度和施工成本；所述链式过渡装置还可以在其他工程领域应用，如用于调整和适应建筑物与地面之间的沉降差等。
本发明的适应建筑沉降差的链式过渡装置是在要消除沉降差的桥头或涵洞两端路堤上，并列地铺设若干链式过渡结构，每列链式过渡结构由链板和若干段过渡板铰接而成，每列之间互相独立。
为了使链式过渡装置调整沉降差、保持路面连续和平滑，所述的链板一端铰接于桥台(承台)之上，另一端与过渡板铰接。适应建筑沉降差的链式过渡装置整体铺设在桥头路堤上形成路面，在产生沉降差过程中，铰的转动使桥台与链板之间始终保持变形连续和路面平滑，完全消除了桥头或涵洞与路堤之间路面的沉降差；链板的另一端随路堤同步下沉，链板和过渡板之间也始终保持变形连续和路面平滑。
所述链板、过渡板可以是钢筋混凝土板、包括钢纤维的各种纤维混凝土板、钢结构板或复合材料板。
所述铰接可以是柱销铰接、圆柱滑动轴承、或滚动轴承。
链板的长度一般为6-8米，过渡板的长度一般为5-7米；链板按行车荷载计算配制钢筋，过渡板作构造配筋。
本发明装置能像链条一样适应桥头和涵洞与路堤之间的差异变形，始终保持路面的连续性和平滑性，完全消除桥头沉降差，避免“跳车”现象。
本发明与现有技术相比，具有如下优点本发明装置对沉降差具有良好的适应性，发生沉降差时始终保持路面的连续性和平滑性，可用于解决长期困扰人们的桥头沉降差引起的“跳车”问题，提高行车的舒适度和公路交通安全与质量，并避免桥头路面的多次修复，降低路面的养护成本，也可用于解决建筑物与地基之间的沉降差的危害。此外，还可以降低对桥头路基或建筑地基加固的技术要求和标准，大大地降低软土路基加固的技术难度和施工成本，具有显著的经济和社会效益。根据计算分析，这种过渡结构可调节50cm以上的沉降差，各连接板之间的相对转角控制在4°以内，具有足够的平滑性。虽然过渡结构强度要求的提高以及连接构造增加复杂性，比普通路面板增加了一些的成本，但避免了路面的重复维修和降低了对路基加固的技术要求和标准，整体成本可较大幅度降低，在沿海软土分布地区的经济效益尤为明显，是一项具有良好推广应用价值的技术。
图1是本发明适应建筑沉降差的链式过渡装置结构示意图；图2是图1中链板与承台(桥台)的连接示意图；图3是按图1连接而成的两列链式过渡装置构成的平面布置图；图4是图3中的A-A剖面图；图5是图3中的B-B剖面图；图6是图1中连接铰1的断面放大图；图7是图1中连接铰2的断面放大图；图8是连接铰1的剖面放大图。图中编号如下1-链板，1-1-链板上的预留注浆孔，2-过渡板，2-1-过渡板上的预留注浆孔，3-连接铰一，3-1-钢柱销(铰一)，3-2-钢销套(铰一)，3-3-转动间隙δ1(铰一)，3-4-沉降间隙ε1(铰一)，4-连接铰二，4-1-钢柱销(铰二)，4-2-钢销套(铰二)，4-3-转动间隙δ2(铰二2)，4-4-降间隙ε2(铰二)，5-承台(桥台)，6-桩基础，7-桥面板，8-普通路面板，9-桥头路堤填土。
具体实施例方式
如图1所示，连接铰一3和连接铰二4把链板1、过渡板2和承台(桥台)5连接成连续的链式结构，并作为相应的路面，利用铰一3和铰二4的转动适应承台(桥台)5与桥头路堤填土9之间的沉降差。
如图2所示，承台5与链板1之间由连接铰一3连接，防止链板1脱离承台5跌落，同时，当出现桥头沉降差时，利用铰的转动保证路面的连续和平滑。
如图3所示，图中以两列链式过渡结构的情况为例，表明结构连接的平面布置，每列链式过渡结构按图1连接而成，各列并排地铺设在桥头填土路堤上作为路面。当路面较宽时，可相应地增加过渡结构的列数，通常各列之间相互独立。
如图4所示，中除了表示出承台5与链板1和过渡板2的连接关系外，剖示连接铰一3和连接铰二4以及链板1和过渡板2上的预留注浆孔2-1。其中接铰一3和连接铰二4详细的构造断面情况见图6～7。
如图5所示，每列链式过渡结构分别通过两副铰(销-套)3-1、3-2、4-1、4-2与承台5的连接，可根据板的宽度增加铰的数目和调整其位置分布。铰(销-套)详细的构造剖面见图8。
如图6所示，连接铰一3是连接承台5与链板1的铰，图中表示的是柱销铰，由钢销套3-2和钢柱销3-1构成，销套埋设在混凝土之中，销套与销之间有配合间隙，可相对转动。此处的铰连接也可以是圆柱滑动轴承和滚动轴承等铰连接。连接铰中有转动间隙3-3和沉降间隙3-4。
如图7所示，连接铰二4是连接过渡板2与链板1的铰，它的构造与连接铰一3的基本相同，但转动间隙4-3和沉降间隙4-4的要求有所不同。
如图8所示，每副铰有一对钢销套3-2、4-2，其中一个埋设在承台5的混凝土中，另一个埋设在链板1的混凝土中；销套中插入柱销把链板与承台连接起来，连接链板和过渡板的铰二的情况相同。
如图1所示，与普通的路面混凝土板相比，“链式”过渡结构的链板和过渡板的两端有连接铰，连接铰由埋设在混凝土链板和过渡板中的钢销和钢销套(或轴承)组成，钢销与钢套之间的配合间隙小于0.1mm。链板和过渡板的厚度一般为300mm，混凝土标号为C30；链板需按照车辆荷载要求配置钢筋，过渡板需配置构造钢筋。为满足调节桥台与路堤之间的沉降差要求，链板与桥台之间连接铰一的转动间隙(参见图6)δ1＜2.0mm(圆弧段)，沉降间隙20mm＜ε1＜40mm(直线段)；链板与过渡板之间连接铰2的转动间隙(参见图7)δ2＜2.0mm，沉降间隙15mm＜ε2＜25mm(用橡胶带填充)。铰板和过渡板上预留注浆孔(参见图3)，孔径一般为30mm。
用于新建桥梁或涵洞时，链式过渡结构的施工与桥台或涵洞的施工相互配合；用于解决既有桥头跳车问题时，需对桥台或涵洞侧墙进行相应的改造。链板和过渡板的施工方法与普通混凝土路面的施工类似，为保证各连接之间的间隙精度，需先按要求固定好连接钢销和销套，并可使用塑料泡沫或纸板调节混凝土板之间的间隙，然后再浇注混凝土。浇注混凝土之前，路面基层与板底面之间铺一薄层减阻材料(如膨润土等)，以减小路面下沉时施于桥台的水平拉力。待路堤沉降基本稳定后，利用预留的注浆孔灌注水泥砂浆，以消除沉降差引起的混凝土板底面与路堤之间的间隙。在链式过渡结构顶面，可按路面要求铺设相应的路面材料，但铺设刚性路面材料时，铰接处通常预留沉降伸缩缝。
权利要求
1.一种适应建筑沉降差的链式过渡装置，其特征在于在要消除沉降差的桥头或涵洞两端路堤上，并列地铺设若干链式过渡结构，每列链式过渡结构由链板和若干段过渡板铰接而成。
2.根据权利要求1所述的适应建筑沉降差的链式过渡装置，其特征在于所述的链板一端铰接于桥台或承台之上，另一端与过渡板铰接，每列之间互相独立。
3.根据权利要求1或2所述的适应建筑沉降差的链式过渡装置，其特征在于所述链板、过渡板是钢筋混凝土板、包括钢纤维的各种纤维混凝土板、钢结构板或复合材料板。
4.根据权利要求1或2所述的适应建筑沉降差的链式过渡装置，其特征在于所述铰接是柱销铰接、圆柱滑动轴承或滚动轴承。
5.根据权利要求1或2所述的适应建筑沉降差的链式过渡装置，其特征在于所述链板、过渡板是钢筋混凝土板、包括钢纤维的各种纤维混凝土板、钢结构板或复合材料板；所述铰接是柱销铰接、圆柱滑动轴承或滚动轴承。
6.根据权利要求1或2所述的适应建筑沉降差的链式过渡装置，其特征在于链板的长度为6-8米，过渡板的长度为5-7米。
7.根据权利要求4所述的适应建筑沉降差的链式过渡装置，其特征在于所述柱销铰由钢销套和钢柱销构成，销套埋设在混凝土之中，销套与销之间有配合间隙，可相对转动。
全文摘要
本发明涉及公路工程、建筑工程，具体地是用于解决桥头跳车问题的一种适应建筑沉降差的链式过渡装置，是在要消除沉降差的桥头或涵洞两端路堤上，并列地铺设若干链式过渡结构，每列链式过渡结构由链板和若干段过渡板铰接而成；本发明装置能像链条一样适应桥头和涵洞与路堤之间的差异变形，始终保持路面的连续性和平滑性，完全消除桥头沉降差，避免“跳车”现象。
文档编号E01C9/00GK1451817SQ0312652
公开日2003年10月29日 申请日期2003年5月9日 优先权日2003年5月9日
发明者房营光 申请人:华南理工大学