[发明专利]交通荷载减振结构及施工方法

说明书

本发明公开了一种交通荷载减振结构及施工方法，涉及桥梁施工领域，它主要是在路基路面边缘外侧与多个桩基之间增设有碎石隔墙，该碎石隔墙沿多个桩基的纵向作延伸设置，从而有效减轻了交通荷载振动波对桩基新浇混凝土的扰动，这种减振结构还具有如下特点：一是针对性强，特别适合于公路改扩建中桥梁的桩基新浇混凝土施工减振；二是减振结构设计定量化，碎石隔墙设置规模合理，效率提高；三是桩基混凝土加入抗扰动外加剂，进一步提高桩基混凝土的质量保证率。因此，通过设计这种交通荷载减振结构并结合相应的施工方法，具有构造简单、使用方便、结构合理、节能减排、增强工程结构耐久性等优点，能确保工程质量和安全，经济效益和社会效益显著。

技术领域

本发明涉及一种桥梁施工领域，具体是指交通荷载减振结构及施工方法。

背景技术

公路改扩建中半封闭交通是常用的施工方法。桥梁的桩基混凝土尚未达到设计强度前，未封闭交通荷载对桥梁的桩基新浇混凝土强度产生一定影响。这是因为交通荷载在未封闭交通的路面上行驶，交通荷载本身和受外界多种激励作用诱发的振动，造成混凝土抗压强度下降，最大将减低10%左右。

目前，对于减少交通荷载振动影响一般在未封闭交通的路面与桩基施工区域之间开挖明沟的方法，由于交通荷载高频振动波信号表面波较弱，而低频信号（2.5 Hz～20Hz）较强，波传播较深、较远，故明沟减振方法仅起到减少交通荷载振动表面波的作用。已公开的专利号CN204252173U的“地铁振动隔离屏障”在地铁与周围建筑物之间设置一道或两道以上钢筋混凝土桩、钢管桩、碎石桩、沉管砂石桩、水泥土搅拌桩、旋喷桩、灰土挤密桩或水泥粉煤灰碎石桩隔离体的方法，对于地铁周围建筑物的隔振将起一定的作用，但对于公路改扩建中桥梁桩基新浇混凝土施工减振针对性不强，减振隔离体的设置为定性方法，缺少具体定量依据，隔离体设置过浅可能效果不佳或隔离体设置过深造成浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、使用方便、结构合理、节能减排、增强工程结构耐久性的交通荷载减振结构及施工方法。

本发明的技术问题通过以下技术方案实现：

一种交通荷载减振结构，包括未封闭交通的路基路面、承载于路基路面上的交通荷载、路基路面下的地基和路基路面外侧的地面、多个支承于拓宽路基路面外侧下方并新浇在地基中的桩基，所述的路基路面边缘外侧与多个桩基之间设有碎石隔墙，该碎石隔墙沿多个桩基的纵向作延伸设置，减轻交通荷载振动波对桩基新浇混凝土的扰动。

所述的路基路面和地基共同构成双层地基模型，上层的路基路面为厚度的弹性层，下层的地基为各向同性弹性半空间,建立以上层的路基路面底中心为坐标系原点，沿路基路面横向为轴、纵向为轴、深度为轴；所述的路基路面纵向即方向的交通荷载简化为间隔，并以速度沿方向运行的竖直集中荷载，由于交通荷载本身振动和路基路面不平整，交通荷载将产生振动，振动能分解为静态部分和动态部分，对动态部分采用傅里叶变换，则交通荷载振动波简化为一系列的简谐振动，其振动谐波分量为；由于交通荷载的运动将产生波的传播，路基路面横向方向波数为，路基路面纵向方向波数为，振动时间为；碎石隔墙的碎石摩阻力与碎石隔墙质点的剪切位移成正比即，为碎石隔墙质点的剪切抗力系数，为碎石隔墙质点的剪切位移；交通荷载振动波的振动偏微分方程、路基路面和地基中方向的质点振动位移、碎石隔墙质点受到的振动压力和振动加速度、桩基新浇混凝土的振动加速度、成桥梁后桩基最大弯矩由如下公式计算：

公式一、

交通荷载振动波在路基路面和地基中方向的质点位移满足如下偏微分方程

解偏微分方程得路基路面和地基中方向质点位移分别为

公式二、

忽略碎石隔墙与桩基之间的交通荷载振动波传播能量损失，由牛顿第二定律，桩基新浇混凝土质点受力后的振动加速度满足如下方程