使用轻质混凝土作为拱上填料的圬工拱桥制造技术

本实用新型专利技术公开了一种使用轻质混凝土作为拱上填料的圬工拱桥，包括主拱圈（1）、腹拱（3）和拱上填料层（2），其特征在于：拱上填料层（2）是轻质混凝土填料层，轻质混凝土填料层的表观密度为800kg/m3～1950kg/m3；在拱上填料层（2）顶面设有一调平层（4）；所述的主拱圈（1）与拱上填料层（2）之间还设有一防水层（7）；沿桥横向设有锯缝（5）；在由两两锯缝（5）构成的每块填料的最低位置处和侧墙的两侧设有渗水管（6）。所述的防水层（7）采用永凝液或沥青铺设而成。本实用新型专利技术可以有效地改善拱的受力，降低恒载内力，提高活载承载能力。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于圬工拱桥的结构设计及材料选用领域，尤其涉及了一种使用轻质混凝土作为拱上填料的圬工拱桥，其施工方法可以应用于新建圬工拱桥施工拱上填料及在役圬工拱桥加固中原拱上填料的换填。
技术介绍
由于圬工拱桥主拱圈是曲线型，一般情况下车辆无法直接在弧面上行驶，所以在行车道系与主拱圈之间需要有传递荷载的构件和填充物，这些填充物统称为拱上填料。以前拱上填料为了降低成本而就地取材，通常采用砾石、碎石、粗沙或卵石夹黏土并加以夯实；当填料不易取材时，往往改用砌筑式拱上建筑，也就是采用干砌圬工或浇筑素混凝土作为拱上填料。传统拱上填料表观密度一般为1800kg/m3 2450kg/m3,较轻质混凝土重很多，使·拱的内力也大，不利于结构的受力。而且这些材料的透水性欠佳，雨水渗入后膨胀对侧墙的压力变大，使得侧墙开裂；水渗入后拱上填料自重增加，降低拱桥的承载车辆荷载的能力；渗水流至主拱圈，导致裂缝处钢筋锈蚀，削弱钢筋截面面积，锈蚀后钢筋膨胀引起混凝土剥落，严重影响拱桥的承载能力及使用耐久性。目前也未见有采用轻质混凝土作为圬工拱桥拱上填料的有效地施工方法的相关报道。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种使用轻质混凝土作为拱上填料的圬工拱桥，可以有效地改善拱的受力，降低恒载内力，提高活载承载能力。为了实现上述目的，本技术采用了以下技术方案一种使用轻质混凝土作为拱上填料的圬工拱桥，包括主拱圈、腹拱和拱上填料层，其特征在于拱上填料层是轻质混凝土填料层，轻质混凝土填料层的表观密度为800kg/m3 1750kg/m3 ;主拱圈与拱上填料层之间设有一防水层；在拱上填料层顶面设有一调平层；沿桥横向设有锯缝；在两条锯缝之间的每块填料的最低位置处和侧墙的两侧设有渗水管。所述的防水层采用永凝液或浙青铺设而成。所述的轻质混凝土填料层的材料选自无砂大孔混凝土、粉煤灰陶粒混凝土、粘土陶粒混凝土、页岩陶粒混凝土、浮石或火山渣混凝土、自燃煤矸石混凝土和膨胀矿渣珠混凝土中的一种或多种。根据主拱圈的受力情况，在不同纵向位置采用不同表观密度的轻质混凝土材料，可以调整主拱圈的内力情况为最优状态。所述的调平层是厚度为8cm IOcm的素混凝土层。调平层材料可选用C15 C20的素混凝土。调平层可以防止在车轮荷载作用下轻质混凝土材料的开裂，及调整轻质混凝土的平整度利于桥面铺装。所述的锯缝在主拱圈区域的纵向间距不超过3m，在腹拱区域的锯缝则设置在腹拱的拱顶、拱脚处。所述的锯缝的宽度为20 40mm,并采用浙青玛蹄脂回填。所述的渗水管为直径10 20mm的PVC渗水管，渗水管两端伸出侧墙10 20mm。在拱桥桥面则按照常规方法设置排水管，防止大量的雨水渗入拱上填料层。所述的轻质混凝土层的材料的弹性模量及强度为主拱圈材料的1/4 1/2为最佳。所述的圬工拱桥采用拱顶截面内力控制设计时，圬工拱桥跨度L的1/4至3/4区段内的拱上填料层是烧筑表观密度为760kg/m3 1350kg/m3的轻质混凝土而成的轻质混凝土层，其它区段的拱上填料层是烧筑表观密度为1350kg/m3 1950kg/m3的轻质混凝土而成的轻质混凝土层。所述的圬工拱桥采用拱脚截面内力控制设计时，圬工拱桥跨度L的1/4至3/4区 段内的拱上填料层是烧筑表观密度为1350kg/m3 1950kg/m3的轻质混凝土而成的轻质混凝土层，其它区段的拱上填料层是烧筑表观密度为760kg/m3 1350kg/m3的轻质混凝土而成的轻质混凝土层。拱顶截面内力控制设计和拱脚截面内力控制设计是圬工拱桥常用的设计方法。本技术的优点I.上部拱上填料自重的减轻，亦即拱圈所受非均匀分布荷载的减小，拱圈任意点的剪力，弯矩及轴向力均减小，所以由于拱上填料层为轻质混凝土层，即采用轻质混凝土作为拱上填料可将的拱圈内力将减小近I倍，大大提高了桥梁的承载能力。2.根据计算比对，可以改善拱的受力(I)在拱顶处的挠度和弯矩均有明显下降，平均挠度降低23%，最大挠度降低29% ;平均弯矩降低15%，最大弯矩则可降低27% ；(2)在拱顶处的轴力受力性质有明显改变，不考虑填料抗弯刚度时拱肋轴力(增量)受压，考虑填料抗弯刚度时则拱肋轴力(增量)受拉；(3)两者在拱脚处的弯矩和轴力相差不到10%，且在拱脚处的各片拱肋受力都很均匀。附图说明图I是本技术一实施例的结构示意图。图2是本技术一实施例画出锯缝的示意图。图3是本技术一实施例画出渗水管的示意图。图4是供上填料弹性模量对主拱圈最大变形的影响的曲线图。附图标记主拱圈I，拱上填料层2，腹拱3，调平层4，锯缝5，渗水管6，防水层7。具体实施方式以下结合附图与实施例对本技术进一步说明。实施例I :如附图所示，使用轻质混凝土作为拱上填料的圬工拱桥，采取拱顶截面内力控制设计，包括主拱圈I、腹拱3和拱上填料层2，在圬工拱桥跨度L的1/4至3/4区段内的拱上填料层2是浇筑表观密度为1000kg/m3的轻质混凝土而成的轻质混凝土层，其它区段的拱上填料层2是浇筑表观密度为1800kg/m3的轻质混凝土而成的轻质混凝土层；在拱上填料层2顶面设有一调平层4，调平层4是厚度为8cm、材料选用C15素混凝土的素混凝土层；所述的主拱圈I与拱上填料层2之间还设有一防水层7，防水层7采用永凝液或浙青铺设而成；沿桥横向设有宽度为20mm的锯缝5，锯缝5在主拱圈I区域的纵向间距不超过3m，在腹拱3区域的锯缝5则设置在腹拱3的拱顶、拱脚处，锯缝5采用浙青玛蹄脂回填；在两条锯缝5之间的每块填料的最低位置处和侧墙的两侧设有直径为10_的渗水管6，渗水管6两端伸出侧墙IOmm ;在主拱圈I的不同区域，根据其不同的受力情况拱上填料层2选用表观密度不同的轻质混凝土浇筑，轻质混凝土包括无砂大孔混凝土、粉煤灰陶粒混凝土、粘土陶粒混凝土、页岩陶粒混凝土、浮石或火山渣混凝土、自燃煤矸石混凝土和膨胀矿渣珠混凝土。本技术的圬工拱桥的结构设计及材料选用合理，改善了拱桥的受力，降低恒载内力，提高活载承载能力。实施例2 如附图所示，使用轻质混凝土作为拱上填料的圬工拱桥，采取拱脚截面内力控制设计，包括主拱圈I、腹拱3和拱上填料层2，在圬工拱桥跨度L的1/4至3/4区段内的拱上 填料层2是浇筑表观密度为1700kg/m3的轻质混凝土而成的轻质混凝土层，其它区段的拱上填料层2是浇筑表观密度为800kg/m3的轻质混凝土而成的轻质混凝土层；在拱上填料层2顶面设有一调平层4，调平层4是厚度为10cm、材料选用C20素混凝土的素混凝土层；所述的主拱圈I与拱上填料层2之间还设有一防水层7，防水层7采用永凝液或浙青铺设而成；沿桥横向设有宽度为40mm的锯缝5，锯缝5在主拱圈I区域的纵向间距不超过3m，在腹拱3区域的锯缝5则设置在腹拱3的拱顶、拱脚处，锯缝5采用浙青玛蹄脂回填；在由两两锯缝5构成的每块填料的最低位置处和侧墙的两侧设有直径为20_的渗水管6，渗水管6两端伸出侧墙20mm ;在主拱圈I的不同区域，根据其不同的受力情况拱上填料层2选用表观密度不同的轻质混凝土浇筑，轻质混凝土包括无砂大孔混凝土、粉煤灰陶粒混凝土、粘土陶粒混凝土、页岩陶粒混凝土、浮石或火山渣混凝土、自燃煤矸石混凝土和膨胀矿渣珠混凝土。本技术的圬工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用轻质混凝土作为拱上填料的圬工拱桥，包括主拱圈（1）、腹拱（3）和拱上填料层（2），其特征在于：拱上填料层（2）是轻质混凝土填料层，轻质混凝土填料层的表观密度为760kg/m3～1950kg/m3；主拱圈（1）与拱上填料层（2）之间设有一防水层（7）；在拱上填料层（2）顶面设有一调平层（4）；沿桥横向设有锯缝（5）；在两条锯缝（5）之间的每块填料的最低位置处和侧墙的两侧设有渗水管（6）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱波，毛志刚，王荣辉，郝天之，罗月静，周书林，罗珂，施智，张云，高建明，吴进星，梁茜雪，
申请(专利权)人：广西交通科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：