可吸纳搭板尾部循环胀缩缝的道路路基过渡段组合结构的制作方法

本发明涉及桥梁搭板与路基间的连接，特别涉及可吸纳搭板尾部循环胀缩缝的道路路基过渡段组合结构。

背景技术：

1、桥梁伸缩缝是为了消除梁体长度在温度的作用下发生变化而产生位移，并保持行车平顺而设置桥梁伸缩装置。其作用在于调节由车辆荷载环境特征和桥梁建设材料的物理性能所引起的上部结构之间的位移和上部结构之间的联结。

2、桥梁伸缩装置是将作用在其上面的荷载传递到桥梁主体结构上，并且桥梁伸缩装置长期暴露于大气中，使用环境差，它们是桥梁结构中最易损坏的部件，也是最难维护的部件，在桥梁伸缩装置的施工和运行过程中，它会受到载荷、环境和材料老化的影响，并且设计选择、施工工艺选择、焊接质量等稍有缺陷或不足，不仅降低了驾驶舒适性，而且影响了车辆的使用寿命。

3、桥梁结构的伸缩装置和支座为非全寿命构件，病害较多需要营运中进行养护，增加了其养护的频率和费用，特别是伸缩装置，对行车舒适性及环境噪音有影响，且维修时对交通影响大。为了确保桥梁的运营安全，须根本性消除桥梁伸缩装置的病害，减少维护工作量及费用，确保安全并延长桥梁的使用寿命。

4、在现有技术中，桥梁伸缩缝的主要病害体现在以下几方面：

5、1、桥头和桥梁伸缩缝处跳车，影响道路平整度和舒适性；

6、所谓桥头和桥梁伸缩缝处跳车是指公路桥头和桥梁伸缩缝处出现了台阶。这种台阶给车辆运行带来许多不便甚至是很大的危害，归纳起来有如下几种：

7、(1)影响行车安全、舒适；产生的原因是车辆通过桥头陡坎，轻者行车不适、车辆颠簸，重者将产生剧烈的振动跳跃，而沉陷不均会造成侧向摇摆，甚至导致行车事故。

8、(2)公路通行能力降低；当车辆通过桥头陡坎时，驾驶员被迫刹车减速，容易引起道路拥堵，使社会效益间接降低，降低人们对公路的总体评价。

9、(3)对桥、车的冲击破坏；由于跳车产生冲击力对桥梁和道路造成附加的冲击荷载，这就加速了桥台、桥头搭板特别是支座和伸缩缝的损坏，同时也造成了车辆的机件、轮胎等磨损，降低了车辆的使用寿命。

10、(4)使道路破坏变成恶性循环；因为行车跳动反过来又加重了对路面的冲击，使路面破损进一步加剧，相互作用之间形成恶性循环。随着时间的推移，沥青类路面会使破损面积扩大、波浪、龟裂及沉陷等病害加重，水泥混凝土路面则会出现断板、啃边、唧泥等现象。

11、(5)增大公路养护成本；如前所述桥头跳车对桥、路和车辆都有影响，因此公路养护部门要拿出一定资金进行处治，加大养护投资，并且处治时，都会有不同程度影响道路交通。

12、2、伸缩缝破损处是腐蚀源头，减少桥梁使用寿命；

13、桥面伸缩装置通常设置在桥面净宽范围内，在路缘石处垂直向上弯起5cm。

14、传统有缝桥常规检查中，伸缩缝两侧端部及外侧经常出现渗水现象，桥面积水(特别是冬季除雪后堆积在此含有融雪剂的残雪融化后的雪水)渗流到主梁腹板及桥台(墩)盖梁端部，从而导致梁体及盖梁端部混凝土受到侵蚀出现剥蚀、破损现象，影响结构的耐久性。

15、3、噪音较道路段大，通常都在道路段的30％以上，影响人体健康；

16、根据石林泽等刊载于《环境与发展》2017年的文章《桥梁伸缩缝噪声实测与影响因素分析》中显示的数据，结合声环境质量标准，人体可以接受的声环境为60至70db，而车辆行驶过桥梁伸缩缝产生的噪声达到80至100db，因此需要引起足够的重视。

17、4、运营维护阶段，碳排放占比高，通常都在1/3以上；

18、根据武汉理工大学徐双2012年发表的《不同结构材料的桥梁生命周期碳排放研究》中公开文献报道，在桥梁整个维护运营阶段，伸缩缝维护产生的碳排放最大，占整个阶段碳排放的1/3以上。

19、5、易损难修：影响交通畅行及安全，间接费用高且日益增长(每日清缝、经常维修)；

20、根据上海xx高速公路40座桥梁检查报告中的病害统计，无论是高架桥梁还是地面中小桥梁的伸缩缝皆100％存在病害。

21、如xx枢纽一纵两横高架桥梁的伸缩缝因损坏严重，通车运营仅4年已无法正常服役，2014年7月上海市路政局委托本院编制整治方案，最低造价方案中伸缩缝仅一次的整治工程费用近千万元，且未计入维修养护期间的相关措施费用、对结构及社会产生的不利影响。

22、而且伸缩缝的损坏有可能导致车辆发生碰撞后失控引发交通事故，对社会产生危害。如2020年，广东xx高速公路三角路段，由于伸缩缝损坏发生了一起触目惊心的交通事故，最终高速公路养护部门全额赔偿。

23、随着社会的发展，对桥梁设计也提出了更高的要求，不仅需考虑安全、适用、经济、美观，而且需考虑到今后尽可能减少维护，甚至“零维护”的要求；桥梁维护中也不能对交通运营产生重大影响，真正做到桥梁建设和维护产生的直接和间接费用最小。

24、对于上述桥梁伸缩缝的主要病害存在问题，在现有技术中存在两种解决的思路：一是设计和生产质量及性能更好的伸缩装置；二是尽可能减少或者干脆取消伸缩装置，无伸缩装置桥梁的理念正是基于后者提出来的。

25、无伸缩装置桥梁减少运营期的桥梁养护，降低全寿命周期的费用。整体式桥梁通过取消伸缩装置和支座(注：保留支座、仅取消伸缩装置的桥梁称之为半整体式桥梁)，将台后搭板与主梁连成一体(梁体的温度变形传递至搭板与道路衔接处的尾端)，可彻底消除伸缩装置、支座带来的负面影响，根本性解决了桥梁伸缩装置损坏带来的桥头跳车、长期维修、定期更换等问题，而且行车舒适无颠簸，噪音低。提升了道路的品质，改善了道路周边环境，并使得桥梁的抗震能力得到有效提高，有利于延长桥梁使用寿命，可获得显著的经济效益和社会效益。

26、该技术已在国外发达地区得到广泛和成功的应用(上万座)。其主要优点如下：

27、①大幅度减少台后跳车：平整度易达标，舒适、无跳车；

28、②降噪、环保：噪声减少＞30％；

29、③低维护：养护便捷，资金、耗时与复杂程度皆显著降低，且使用性能和耐久性不低于相接道路；

30、④低影响：减少了维修对周边交通及环境影响；

31、⑤低碳：维修碳排放减少＞30％；

32、⑥不增加全寿命成本：一次性投入虽略高于传统工艺，但全寿命成本最低；

33、⑦耐久性好：无渗漏、腐蚀，有利于延长桥梁使用寿命；

34、⑧安全性能好：增加冗余度，提升抗震性能。

35、传统有缝桥一般在桥台后设置台后搭板。台后搭板(approach slab)，简称搭板，也翻译成引道板，是有缝桥和无伸缩装置桥的重要组成部分。

36、使用搭板的优点很多。搭板实际上跨越桥台与台后填土，这样能减小车辆对台后土的作用和对桥台的被动土压力的作用；如果搭板足够长，则可完全消除车辆引起的台后土压力对桥台的作用。当路基沉降时，搭板能起到桥梁与相邻路基的过渡作用，使得行车平顺，减小车辆对桥梁的冲击力。搭板还能在桥梁端部提供更均匀的荷载分布，减小对桥台的损坏，特别是超载车辆。另外带有排水装置的搭板可以帮助调节路基排水，避免雨水对台后填土的侵蚀或台后填土因积水冻结和解冻带来的破坏。

37、无伸缩装置桥梁温度变形一部分由主梁的弹性变形吸收，另一部分通过搭板引到搭板与接线道路相接处。也就是说，搭板是重要的桥梁结构温度位移传递构件。

38、在现有技术中，通常在在搭板伸缩部位设置能适应反复胀缩的封闭的胀缝。这些胀缝要能够防止雨水进入缝中浸湿路基。同时，在道路中要设置缩缝来释放道路的压应力。也就是说，混凝土搭板的伸长现象，会在道路中产生较大的压应力。

39、但搭板与道路之间的接缝的胀缩量要大于一般的道路胀缝，如果处理不好，这条缝或与之相临的道路胀缝，将出现病害，这是(半)整体式桥梁最常见的病害。因此可以说整体桥或半整体桥中至今没有解决的最重要的问题，就是找到经济合理、耐久性好的循环控制缝(cycle-control joint),即台后搭板与路面之间的缝。

40、对于不长的无缝桥，最常用的是预制的填缝材料(也常常被误称为胀缝)。对于长桥，则可以采用带有路缘石和排水槽的梳齿板伸缩装置。然而，对于中等长的无缝桥，目前还没有合适的cycle-control joint。压条封缝、条状封缝和其他弹性制成的cycle-control joint都有应用，但还不尽理想。主要原因是，由于材料的强度及弹性模量具有各向同性的特点，无法同时满足胀缝封闭所需的刚性要求和缩缝释放道路压应力所需的柔性要求，在沥青混凝土面层产生反射裂缝病害，如维修不及时，易降低路桥结合部路基路面的耐久性。

41、因此，如何同时满足缩缝时其上的路基路面承受车载时所需的竖向支承刚性要求和胀缝时释放道路压应力所需的柔性要求，确保无缝化后的沥青路面使用性能和耐久性不低于相接道路，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供可吸纳搭板尾部循环胀缩缝的道路路基过渡段组合结构，实现的目的是能够同时满足缩缝时其上的路基路面承受车载时所需的竖向支承刚性要求和胀缝时释放道路压应力所需的柔性要求，并延缓沥青铺装面层反射裂缝的产生时间，实现无伸缩装置桥梁路桥结合部沥青铺装面层的使用功能和耐久性不低于相接道路。

2、为实现上述目的，本发明公开了可吸纳搭板尾部循环胀缩的道路路基过渡段组合结构，包括搭板和路基。

3、其中，所述路基内，在所述搭板尾部的伸缩范围外设有一个与所述伸缩范围的高度匹配的硬质路基过渡板；

4、所述硬质路基过渡板朝向所述搭板的一端的上面设有遮蔽钢板；

5、所述遮蔽钢板的一端与所述硬质路基过渡板固定连接，另一端跨过所述搭板尾部的伸缩范围的上顶面，并沿着所述搭板的上表面延伸，覆盖、遮蔽所述搭板尾部的所述伸缩范围；

6、所述硬质路基过渡板的下面与所述搭板尾部下面的混凝土垫层底面在同一水平面；

7、所述混凝土垫层底面与所述硬质路基过渡板的下面对应所述遮蔽钢板的下方设有底部防护钢板；

8、所述底部防护钢板一端与所述硬质路基过渡板固定连接，另一端下穿所述搭板尾部的所述伸缩范围的下底面，并沿着所述混凝土垫层底面延伸。

9、优选的，所述搭板尾部至所述硬质路基过渡板的所述伸缩范围内填充橡胶弹性发泡材料或eps填料。

10、优选的，所述搭板、所述遮蔽钢板和所述硬质路基过渡板的上面的级配碎石内，分层铺设有两层以上钢塑土工格栅；

11、所述钢塑土工格栅靠近所述搭板的一端均与所述搭板内预埋的固定钢筋可靠固定连接；

12、每两层所述钢塑土工格栅之间均填充有所述级配碎石。

13、优选的，在所述遮蔽钢板两端各安装一块与所述遮蔽钢板同厚度的橡胶柔性过渡板；

14、两块所述橡胶柔性过渡板分别与所述遮蔽钢板两端的侧面密贴，并可靠固定在所述搭板和所述硬质路基过渡板的顶面；

15、优选的，两层以上所述钢塑土工格栅向上依次铺设有水稳碎石和沥青铺装。

16、优选的，所述混凝土垫层底面、所述底部防护钢板和所述硬质路基过渡板的下面为泡沫轻质土。

17、优选的，所述遮蔽钢板和所述底部防护钢板均为厚度在1厘米以上的钢板。

18、优选的，所述搭板采用混凝土浇筑而成；所述搭板的下面填充的材料为c20混凝土；所述硬质路基过渡板采用c30混凝土浇筑而成。

19、本发明的有益效果：

20、本发明的应用，在搭板尾部与相接道路常规路基路面结构之间增加了一个道路路基过渡段，通过将两种不同性能的材料组合，在结构内部吸纳了搭板尾部的循环胀缩缝隙，同时满足了搭板尾部循环伸缩缝隙柔性和其上的路基路面承受车载时所需的支承刚性要求。

21、本发明通过多项加强加韧措施，延缓了沥青铺装面层反射裂缝的产生时间：在伸缩缝隙上方一定范围内的路基中铺设多层钢塑土工格栅，对路基加强、加韧，类似水泥路面“白改黑”中采用的对接缝加劲处理，类似抗裂贴。并在伸缩缝隙顶面的遮蔽钢板的两端安装同厚度的橡胶柔性过渡板，以减小传递至路基材料的位移量。

22、本发明提供的竖向支承刚度介于搭板和常规路基之间，解决了沥青铺装路面因差异沉降易产生反射裂缝的问题，实现了无伸缩装置桥梁路桥结合部沥青铺装面层的使用功能和耐久性不低于相接道路。

23、本发明简化了遮蔽钢板的受力体系，提高了结构耐久性，同时降低了施工难度和复杂程度，安装便捷，施工质量易保证。

24、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。