一种土工格室结构、用于无缝桥的土工格室加筋柔性桥台及其施工方法

本发明属于桥梁结构设计及建设领域，具体涉及一种土工格室结构、用于无缝桥的土工格室加筋柔性桥台及其施工方法。

背景技术：

1、2022年底，我国共有公路桥梁约103.32万座，以混凝土桥梁为主，其中中小桥梁占所有桥梁总数的90%，桥梁的伸缩缝病害是其最常见的问题。温差引起桥梁结构的胀缩变形，导致伸缩装置病害频发，甚至失效；伸缩缝处的桥头跳车问题也很普遍，剧烈跳车引起的过大冲击力会恶化行车舒适度，不利于行车安全；损毁的伸缩缝易出现漏水，引起支座及附近钢筋混凝土腐蚀，严重时可损伤桥梁主体使用功能。

2、实践表明，我国中小桥梁伸缩缝修理平均一年一次，伸缩装置损坏占到桥梁病害总量的48.7%，每年耗费大量的经费进行维修与更换，还因此带来交通不畅甚至受阻以及桥梁寿命缩短等社会影响和间接经济损失。无伸缩缝桥梁（简称无缝桥），由于取消了伸缩缝，能从根本上解决伸缩缝病害，减少维修量和费用，保持道路畅通和行车安全，同时避免因伸缩缝破坏引起的桥梁各类病害和承载力下降。但无缝桥桥台部分由于主梁与路基竖向刚度的明显变化，桥台结构不稳定，也容易出现路面开裂和路基沉降等问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种新的技术方案，优化了土工格室层的结构，并基于这种土工格室结构提供了一种用于无缝桥的土工格室加筋柔性桥台以及该桥台的加工方法。

2、一种土工格室结构，包括一系列相互连接的竖直单元格，单元格包括封闭的侧壁，其顶部与底部为开放型的，单元格侧壁开设网孔。有助于防止土体滑移、塌陷和变形，提高土体的整体稳定性。

3、进一步地，该土工格室层采用若干条长方形的带状材料，长边竖直向下并列排布，并将每两个相邻的带状材料错落粘连，粘连外置贯穿整个带状材料纵向高度，并通过水平拉伸后形成若干个竖向的网格。土工格室层通过相互连接的竖直单元格结构，以及带状材料的错落粘连，增加了土体的抗剪强度和整体稳定性。

4、进一步地，带状材料开设通孔作为网孔，开孔位置与粘连位置不重合；带状材料采用高分子聚合物片材或天然纤维结构片材。网孔的位置位于土工格室单元的每个侧壁上，并且靠近上下边缘处分别至少开设有一个网孔。土工格室层的单元格侧壁开设网孔，允许水流自由通过。能够改善土壤的排水性能，促进水的排出，减少积聚的水压，降低液化和软化的风险，提高土体的稳定性。格室层的结构和网孔可以有效减缓水流速度，并分散水流的能量，从而降低土壤的侵蚀风险。网孔开设位置的选择靠近上下边缘处，可以增加土体侧向稳定性。当水流通过网孔进入单元格内部时，它可以在单元格内部形成较高的水压，起到增加土体的侧向约束作用。这有助于防止土体的侧向变形和滑移，提高土体的整体稳定性。

5、进一步地，网孔由土工片材合围形成封闭的结构。防止网孔在使用过程中撕裂或扩大。

6、格室层还提供了生长植物的环境，植被的根系能够进一步固结土壤，减少水土流失和侵蚀。土工格室层的结构和粘连方式能够增加土体的整体刚度和强度，改善土体的抗液化能力。在震动作用下，格室层可以有效减缓土体的液化倾向，保持土体的稳定性。

7、本发明还提供了一种用于无缝桥的土工格室加筋柔性桥台，包括水平间隔设置的若干层上述的土工格室层，还包括设置于土工格室层之间的填充层；

8、土工格室层的长度自下而上逐层递增；自下而上逐层增长的土工格室层长度可以提供逐渐变化的支撑，使桥台在高度上有更好的适应性。较低的土工格室层提供了初始支撑，为上方的土工格室层提供了稳定的基础。逐渐增长的土工格式层长度可以平衡桥台上部和下部之间的应力和变形，提高整体结构的均衡性。

9、土工格室层与填充层共同组成土工格填充体；

10、还包括设置于土工格填充体一侧的挡墙，挡墙设置于靠近主梁一侧。

11、进一步地，填充层包括水泥稳定土和土填料。

12、进一步地，还包括基底、路基、路面、枕梁；

13、基底设置于土工格填充体的下方，并且包裹挡墙下部；

14、路基与路面依次布置于土工格填充体的上方；

15、枕梁设置于土工格填充体上方靠近主梁一侧。

16、本发明还提供了一种用于无缝桥的土工格室加筋柔性桥台的施工方法，方法包括如下步骤：

17、s1:浇筑土工格室加筋土基础及坡脚防护层；

18、s2: 布置桥台面板钢筋，浇筑桥台面板；

19、s3:在土工格室基础上，铺设土工格室，填充水泥稳定土及土填料，水泥稳定土填充在土工格室靠近桥台靠近台背的一侧，其余填充土填料，压实，以此往复，建成土工格室加筋土桥台；

20、s4:在土工格室加筋土桥台上，浇筑枕梁；

21、s5:在土工格室加筋土桥台上，铺设桥头综合引道；

22、s6:完成桥台施工。

23、本发明的有益效果为：

24、提高桥台土体稳定性：土工格室层通过相互连接的竖直单元格结构和错落粘连的带状材料，增加了土体的整体稳定性和抗剪强度。有助于防止土体的滑移、塌陷和变形，提高桥台的稳定性。

25、改善土壤排水性能：土工格室层的单元格侧壁开设网孔，允许水流自由通过。能够改善土壤的排水性能，促进水的排出，减少积聚的水压，降低液化和软化的风险，提高土体的稳定性。土工格室层的结构和网孔可以有效减缓水流速度，并分散水流的能量，从而降低土壤的侵蚀风险。

26、提高土体抗液化能力：格室层的结构和粘连方式能够增加土体的整体刚度和强度，改善土体的抗液化能力。在震动作用下，格室层可以有效减缓土体的液化倾向，保持土体的稳定性。

27、提供生长植物环境：土工格室层提供了生长植物的环境，植被的根系能够进一步固结土壤，减少水土流失和侵蚀。有助于保护桥台的基础土体，延长桥台的使用寿命。

28、改善桥台的适应性：土工格室层采用逐层递增的长度，提供了逐渐变化的支撑，使桥台在高度上有更好的适应性。逐层增长的土工格室层长度可以平衡桥台上部和下部之间的应力和变形，提高整体结构的均衡性。

29、减少了维修量和费用：传统无缝桥中伸缩缝的病害修理频繁且费用昂贵，而本发明的无缝桥设计取消了伸缩缝，从根本上解决了伸缩缝病害问题。土工格室层的结构稳定性和抗侵蚀能力减少了维修和更换的需求，从而降低了维修费用和经济损失。

30、提高了交通畅通和行车安全：无缝桥的设计消除了伸缩缝引起的桥头跳车问题，减少了冲击力对行车舒适度和安全性的影响。通过提供稳定的桥台结构，无缝桥能够保持道路畅通，提高行车安全性。

技术特征：

1.一种土工格室结构，其特征在于，包括一系列相互连接的竖直单元格，所述单元格包括封闭的侧壁，其顶部与底部为开放型的，所述单元格侧壁开设网孔（23）。

2.如权利要求1所述的一种土工格室结构，其特征在于，该结构采用若干条长方形的带状材料，长边竖直向下并列排布，并将每两个相邻的带状材料错落粘连，粘连外置贯穿整个带状材料纵向高度，并通过水平拉伸后形成若干个竖向的网格。

3.如权利要求2所述的一种土工格室结构，其特征在于，所述带状材料开设通孔作为网孔（23），开孔位置与所述粘连位置不重合；所述带状材料采用高分子聚合物片材或天然纤维结构片材；

4.如权利要求2所述的一种土工格室结构，其特征在于，所述网孔（23）由高分子材料合围形成封闭的结构。

5.一种用于无缝桥的土工格室加筋柔性桥台，其特征在于，包括水平间隔设置的若干层如权利要求3或4所述的土工格室层（2），还包括设置于所述土工格室层（2）之间的填充层；

6.如权利要求5所述的一种用于无缝桥的土工格室加筋柔性桥台，其特征在于，所述填充层包括水泥稳定土（9）和土填料（3）。

7.如权利要求6所述的一种用于无缝桥的土工格室加筋柔性桥台，其特征在于，还包括基底（1）、路基、路面、枕梁（7）；

8.一种桥台的施工方法，其特征在于，所述方法用于制作权利要去6所述的用于无缝桥的土工格室加筋柔性桥台，所述方法包括如下步骤：

9.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述步骤s3中，水泥稳定土填充在土工格室靠近桥梁（5）台背的一侧，其余填充土填料。

技术总结本发明属于桥梁结构设计及建设领域，具体涉及一种土工格室结构、用于无缝桥的土工格室加筋柔性桥台及其施工方法。包括一系列相互连接的竖直单元格，单元格包括封闭的侧壁，其顶部与底部为开放型的，单元格侧壁开设网孔所形成的土工格室结构，基于该土工格室结构，水平间隔设置作为土工格填充层主体所形成的无缝桥桥台，以及制作该桥台的施工方法，传统无缝桥中伸缩缝的病害修理频繁且费用昂贵，而本发明的无缝桥设计取消了伸缩缝，从根本上解决了伸缩缝病害问题。土工格室层的结构稳定性和抗侵蚀能力减少了维修和更换的需求，从而降低了维修费用和经济损失。技术研发人员：马熙伦,杨建勋,唐梓轩,杨傲雄受保护的技术使用者：宁夏大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27