路桥连接控制系统的制作方法

[0001]
本实用新型属于路桥过渡段施工技术领域，更具体地说，是涉及一种路桥连接控制系统。


背景技术：

[0002]
随着公路、桥梁施工技术的快速发展，公路和桥梁的数量增长迅速，建设等级和水平也逐渐提高，在公路路面和桥面上都可以实现平稳驾车。但是路面和桥面之间的连接一直存在着公路与桥梁之间刚度差异大的问题，还会因沉降量不同而产生桥梁跳车的现象，造成行驶车辆中的司机和乘客都感到乘坐不适，甚至造成车辆大幅度减速。当沉降量产生大差距时，严重的跳车现象可导致交通事故(特别是车辆机械事故)，而且车辆的冲击对路和桥之间的连接处也会造成损害，给道路施工和养护工作增加负担。
[0003]
这主要是由于桥梁与路基、路面的组成材料、刚度、强度、胀缩性等存在差异，在车辆荷载、结构自重、自然因素作用下，桥梁与道路同时发生沉降，但两者的沉降量有很大差异，柔性道路的沉降量远大于刚性桥梁的沉降量，在两者之间的连接处发生不均匀沉降，产生错台。并且，桥梁连接处受力时易形成集中应力，车辆的冲击对道路和桥梁连接处的伤害也会很大，加速桥梁及路面的病害，对道路桥梁的运行影响极大，附带的经济损失和交通事故日益增多。
[0004]
目前有一些研究提出了改善公路到桥梁连接的技术手段，这些技术手段可能在开始的一段时间内有效，但是长期受重型车辆振动碾压时，路面的变形和沉降比较大，导致路面和桥面之间的连接处相差越来越大；当情况严重到无法正常行车后，维护部门才会逐步施工进行修补，修补过程耗费时间，影响交通，间接经济损失较大。同时，传统技术手段还使得路桥过渡段的刚度难以调节，仍然难以实现公路与桥梁之间的平稳过渡。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的在于提供一种路桥连接控制系统及其施工方法，旨在解决现有技术中存在的改善公路到桥梁连接的技术难以调节过渡段的沉降量和刚度，造成后期维护施工影响较大，且难以实现公路与桥梁之间的平稳过渡的技术问题。
[0006]
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种路桥连接控制系统，包括多个沿公路到桥梁方向设置的过渡单元，每个所述过渡单元均包括：
[0007]
顶部承载结构，用于形成路面；
[0008]
弹簧阻尼减震结构，支撑于所述顶部承载结构下方；
[0009]
中层支撑结构，设于所述弹簧阻尼减震结构下方；
[0010]
高度调节结构，支撑于所述中层支撑结构下方，用于带动所述中层支撑结构升降；
[0011]
沉降位移传感结构，设于所述顶部承载结构下方，用于感测所述顶部承载结构的沉降量；以及
[0012]
底层支撑结构，设于土基上，且支撑于所述高度调节结构下方；
[0013]
每个所述过渡单元中的所述高度调节结构和所述沉降位移传感结构均与控制器通讯连接，所述控制器用于根据所述沉降位移传感结构反馈的信号控制所述高度调节结构调整所述顶部承载结构的高度。
[0014]
作为本申请另一实施例，所述弹簧阻尼减震结构包括：
[0015]
导向套筒；
[0016]
缓冲弹簧，设于所述导向套筒内，用于沿所述导向套筒的导向伸缩；以及
[0017]
阻尼件，设于所述导向套筒内。
[0018]
作为本申请另一实施例，所述顶部承载结构包括：
[0019]
路面结构层；
[0020]
刚性板承载层，支撑于所述路面结构层下方；以及
[0021]
第一桁架，支撑于所述刚性板承载层下方，所述弹簧阻尼减震结构至少支撑于所述第一桁架横梁和纵梁的交叉点处。
[0022]
作为本申请另一实施例，所述弹簧阻尼减震结构分别支撑于所述第一桁架横梁和纵梁的交叉点处、所述第一桁架的横梁处和所述第一桁架的纵梁处。
[0023]
作为本申请另一实施例，所述中层支撑结构包括第二桁架，所述第二桁架和所述第一桁架在上下方向上相互重叠；所述弹簧阻尼减震结构至少设于所述第二桁架横梁和纵梁的交叉点上，所述高度调节结构支撑于所述第二桁架横梁和纵梁的交叉点处。
[0024]
作为本申请另一实施例，所述弹簧阻尼减震结构分别设于所述第二桁架横梁和纵梁的交叉点上、所述第二桁架的横梁处和所述第二桁架的纵梁处。
[0025]
作为本申请另一实施例，所述第一桁架中的相邻横梁的间距为1.4m-1.6m；所述第二桁架中的相邻横梁的间距为1.4m-1.6m。
[0026]
作为本申请另一实施例，所述底层支撑结构包括横向连续墙及纵向连续墙，所述横向连续墙和所述纵向连续墙交叉设置，所述高度调节结构设于所述横向连续墙和所述纵向连续墙的交叉点处。
[0027]
作为本申请另一实施例，所述沉降位移传感结构设于所述高度调节结构周围，所述沉降位移传感结构为沉降位移传感器，所述沉降位移传感器呈条状，顶端连接于所述刚性板承载层，底端深入到位于所述底层支撑结构下方的土基中。
[0028]
作为本申请另一实施例，所述横向连续墙和所述纵向连续墙的高度为 1.3m-1.7m。
[0029]
本实用新型提供的路桥连接控制系统的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型路桥连接控制系统，在公路与桥梁之间设置多段过渡单元，每段过渡单元的顶部承载结构之下都设有高度调节结构，沉降位移传感结构感测每段过渡单元的沉降量，并反馈给控制器，控制器根据反馈的数据控制每段过渡单元中的高度调节结构升降，进而带动顶部承载结构上升，进而调节每段过渡单元中顶部承载结构的高度，调整公路与桥梁之间路面的平整度，使得桥梁与公路之间可以形成一个合理的、平缓的坡度，避免跳车的现象发生；同时，由于每段过渡单元中的顶部承载结构之下都设有弹簧阻尼减震结构，可以根据需要调整不同过渡单元中弹簧阻尼减震结构的刚度，使得每段过渡单元的刚度值可以沿从公路到桥梁的方向逐渐增加，加长过渡的距离，减缓刚度的变化率，进而实现平稳过渡。
附图说明
[0030]
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]
图1为本实用新型实施例提供的路桥连接控制系统的主视结构示意图；
[0032]
图2为图1的a部放大图；
[0033]
图3为图2的俯视结构示意图；
[0034]
图4为图1的b-b局部剖视图；
[0035]
图5为图1的局部俯视结构示意图；
[0036]
图6为图1的c-c局部剖视图；
[0037]
图7为图1的d-d局部剖视图。
[0038]
图中：100、桥面；200、桥台；300、过渡单元；310、顶部承载结构；311、路面结构层；312、刚性板承载层；313、第一桁架；320、弹簧阻尼减震结构； 321、导向套筒；321a、筒体；321b、盖体；321c、密封环；322、缓冲弹簧； 323、阻尼件；330、中层支撑结构；331、第二桁架；340、高度调节结构；350、沉降位移传感结构；360、底层支撑结构；361、横向连续墙；362、纵向连续墙。
具体实施方式
[0039]
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0040]
请一并参阅图1至图7，现对本实用新型提供的路桥连接控制系统进行说明。所述路桥连接控制系统，包括多个沿公路到桥梁方向设置的过渡单元300，每个过渡单元300均包括顶部承载结构310、弹簧阻尼减震结构320、中层支撑结构330、高度调节结构340、沉降位移传感结构350和底层支撑结构360；顶部承载结构310用于形成路面，弹簧阻尼减震结构320支撑于顶部承载结构310 下方；中层支撑结构330设于弹簧阻尼减震结构320下方，高度调节结构340 支撑于中层支撑结构330下方，用于带动中层支撑结构330升降，沉降位移传感结构350设于顶部承载结构310下方，用于感测顶部承载结构310的沉降量，底层支撑结构360设于土基上，且支撑于高度调节结构340下方。
[0041]
每个过渡单元中的高度调节结构340和沉降位移传感结构350均与控制器通讯连接，控制器用于根据沉降位移传感结构350反馈的信号控制高度调节结构340调整顶部承载结构310的高度。
[0042]
其中，顶部承载结构310的顶面所形成的路面是和公路路面一样的，路面上设有车道标记。
[0043]
本实用新型提供的路桥连接控制系统，与现有技术相比，在公路与桥梁之间设置多段过渡单元，每段过渡单元300的顶部承载结构310之下都设有高度调节结构340，沉降位移传感结构350感测每段过渡单元300的沉降量，并反馈给控制器，控制器根据反馈的数据控制每段过渡单元300中的高度调节结构 340升降，进而带动顶部承载结构310上升，进而
调节每段过渡单元300中顶部承载结构的高度，无需经过复杂的修复施工或者进入地下施工操作，就能调整公路与桥梁之间路面的平整度，使得桥梁与公路之间可以形成一个合理的、平缓的坡度，避免跳车的现象发生，能够减少后期检修重修的频率，提高社会经济性；同时，由于每段过渡单元300中的顶部承载结构310之下都设有弹簧阻尼减震结构320，可以根据需要调整不同过渡单元300中弹簧阻尼减震结构 320的刚度，使得每段过渡单元300的刚度值可以沿从公路到桥梁的方向逐渐增加，并且很好的模拟了公路的柔性指标，车辆驾驶感觉基本相同，加长过渡的距离，减缓刚度的变化率，形成逐渐变化的缓和连接，进而实现平稳过渡。
[0044]
具体地，为了方便操作，控制器安装于桥梁侧壁，系统整体的供电来自于桥梁和公路的路灯线路，无需另外设置供电系统。
[0045]
具体地，沉降位移传感结构350在一般时段下可以不开启，在需要检测时，启动电源，控制器显示每个沉降位移传感结构350的数值，当沉降位移传感结构350的数值出现异常时，例如过渡单元300遭受外界破坏(例如发生意外灾害)，沉降值超过设定的沉降阈值，此时报警，报警信号可通过无线线路将信息传输至检测工程师手机短信或其他检测接收点；在正常状态下，如果需要调整高度，则工程师可设置“自动调整”，控制器根据各个沉降位移传感结构350 的感测数据控制不同段位的。数据检测时间周期由工程师设定，后期也可以调整。
[0046]
作为本实用新型提供的路桥连接控制系统的一种具体实施方式，请参阅图 1及图2，高度调节结构340为千斤顶。
[0047]
作为本实用新型提供的路桥连接控制系统的一种具体实施方式，请参阅图 1及图2，弹簧阻尼减震结构320包括导向套筒321、缓冲弹簧322和阻尼件323；缓冲弹簧322设于导向套筒321内，用于沿导向套筒321的导向伸缩，阻尼件 323设于导向套筒321内。导向套筒321为金属材质，强度较高，用于防止缓冲弹簧322在伸缩过程中偏斜，缓冲弹簧322用于减少顶部承载结构310受到的压力冲击，阻尼件323用于防止缓冲弹簧322回弹，缓冲弹簧322和阻尼件 323相互配合，加以科学计算，可以很精确地设定每段过渡单元300的刚度值，为实现平稳过渡提供可能。
[0048]
需要说明的是，缓冲弹簧322和阻尼件323的相对位置可根据实际使用环境设置，缓冲弹簧322可套装于阻尼件323之外，阻尼件323也可以设置于缓冲弹簧322之外，进而，弹簧阻尼减震结构320的具体结构并不限定于说明书附图中的结构。
[0049]
作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，导向套筒321包括筒体321a及盖设于筒体321a上的盖体321b，筒体321a和盖体321b 之间设有密封环321c。密封环321c为弹性构件，安装时，先将缓冲弹簧322 和阻尼件323放入筒体321a内，随后盖上盖体321b，通过密封环321c能防止水或者泥土进入筒体321a内污染缓冲弹簧322和阻尼件323。
[0050]
作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图7，顶部承载结构310包括路面结构层311、刚性板承载层312和第一桁架313；刚性板承载层312支撑于路面结构层311下方，第一桁架313支撑于刚性板承载层312 下方，弹簧阻尼减震结构320至少支撑于第一桁架313横梁和纵梁的交叉点处。
[0051]
刚性板承载层312用于托住路面结构层311，防止路面结构层311局部坍塌，同时便
于浇筑施工；第一桁架313支撑于刚性板承载层312至下，用于分散弹簧阻尼减震结构320对于刚性板承载层312的顶升挤压力，使刚性板承载层312受力更加均匀，延长刚性板承载层312的使用寿命，使上层的路面结构层311不易损坏；弹簧阻尼减震结构320分布广泛且均匀，可以保护刚性板承载层312，使刚性板承载层312受到压力时不易变形，也保护了上层的路面结构层311，使之受压时能够将压力均匀向下传递。
[0052]
具体地，刚性板承载层312为钢板，取材便捷，建造成本较低，且承载能力强。
[0053]
作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，参阅图1至图7，弹簧阻尼减震结构323分别支撑于第一桁架313横梁和纵梁的交叉点处、第一桁架313 的横梁处和第一桁架313的纵梁处。这种分布方式进一步扩大了弹簧阻尼减震结构323的分布范围和分布密度，可以更有效的保护刚性板承载层312。
[0054]
作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1、图2及图4，中层支撑结构330包括第二桁架331，第二桁架331和第一桁架313在上下方向上相互重叠；弹簧阻尼减震结构320至少设于第二桁架331横梁和纵梁的交叉点上，高度调节结构340支撑于第二桁架331横梁和纵梁的交叉点处。高度调节结构340支撑于第二桁架331横梁和纵梁的交叉点处，可以将交叉点处的受力均匀向上传送，不必再在第二桁架331的其他位置设置高度调节结构340。
[0055]
作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图4，为了与第一桁架313的结构相配合，弹簧阻尼减震结构320分别设于第二桁架331横梁和纵梁的交叉点上、第二桁架331的横梁处和第二桁架331的纵梁处。
[0056]
作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1、图2及图7，底层支撑结构360包括横向连续墙361及纵向连续墙362，横向连续墙361和纵向连续墙362交叉设置，高度调节结构340设于横向连续墙361和纵向连续墙 362的交叉点处。横向连续墙361及纵向连续墙362坐落在土基上，会随着土基的下沉而发生沉降，在横向连续墙361和纵向连续墙362的交叉点处设置千斤顶，可以使底层支撑结构360下方的土基受力更加均匀。
[0057]
具体地，横向连续墙361及纵向连续墙362的分布与第一桁架313和第二桁架331中横梁和纵梁的分布基本一致，千斤顶上面顶住第二桁架331的交叉点，下层压在横向连续墙361和纵向连续墙362的交叉点处，达到对上层结构的支撑，使第二桁架331受力均匀；同时，千斤顶对下层结构的压力也在交叉点处，横向连续墙361和纵向连续墙362将千斤顶带来的压力均匀分散到地基中，减小下沉量。
[0058]
需要说明的是，第一桁架313和第二桁架331均为由横梁和纵梁交叉构成的网格状架体，第一桁架313和第二桁架331的横梁，分别指的是长轴垂直于公路到桥梁方向的梁，第一桁架313和第二桁架331的纵梁则垂直于横梁设置；横向连续墙361指的是墙面垂直于公路到桥梁方向的墙体，纵向连续墙362则垂直于横向连续墙361设置。
[0059]
作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图7，沉降位移传感结构350设于高度调节结构340周围，沉降位移传感结构350为沉降位移传感器，沉降位移传感器呈条状，顶端连接于刚性板承载层312，随着刚性板承载层312的升降而改变位置，沉降位移传感结构350底端深入到位于底层支撑结构360下方的土基中，保证沉降位移传感结构350整体的稳定性。沉降位移传感器靠近高度调节结构340设置，高度调节结构340所处位置的沉降高度与沉降位移传感器所感测的数据基本相同，每个高度调节结构340的升降是依
据附近沉降位移传感器的数据进行控制，使路面高度调整更加均匀、合理且精确。
[0060]
作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，路面结构层311与刚性板承载层312的面积一致，第一桁架313的边缘延伸至刚性板承载层312的边缘。
[0061]
具体地，第一桁架313中，相邻横梁的间距为1.4m-1.6m，可选1.5m；第二桁架331中，相邻横梁的间距为1.4m-1.6m，可选1.5m。
[0062]
具体地，由于公路和桥梁双向一般是分开的。在车道的中间有桁架的纵向梁，因此单个过渡单元300的宽度是按照半幅桥面的宽度设计的。
[0063]
作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，路面结构层311在公路到桥梁方向上的长度为8m-12m。可选地，路面结构层311在公路到桥梁方向上的长度为10m。路面结构层311的长度基本代表了每段过渡单元300的长度，其长度设置能够满足车辆通过需求，同时便于对过渡区域的坡度及刚性进行调整，提高行车舒适度。
[0064]
作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，横向连续墙361和纵向连续墙362的高度为1.3m-1.7m。可选地，横向连续墙361和纵向连续墙362的高度为1.5m。
[0065]
采用本实用新型的路桥连接控制系统后，当公路桥梁建好使用一段时间后，公路和桥梁之间刚度的差异会带来冲击和不平稳现象，本实用新型路桥连接控制系统能够根据公路和桥梁的高度精确测量定位，高度调节结构340会按照沉降位移传感结构350的数值自动调整各点高度，控制公路和桥梁之间形成无高差连接，从而减弱冲击现象；并且增加了多段带有不同弹簧阻尼系数的过渡单元300，大大增加了从公路到桥梁的形势平稳性和舒适性。
[0066]
本实用新型的路桥连接控制系统的施工方法，包括如下步骤：
[0067]
在公路与桥梁之间的土基上建造底层支撑结构360；
[0068]
在底层支撑结构360上安装高度调节结构350；
[0069]
在高度调节结构350上方安装中层支撑结构330；
[0070]
在中层支撑结构330上安装弹簧阻尼减震结构320；
[0071]
在弹簧阻尼减震结构320上方建造顶部承载结构310；
[0072]
重复上述步骤，直至逐个完成每个过渡单元300的施工。
[0073]
作为一种具体实施方式，在中层支撑结构330上安装弹簧阻尼减震结构320 之后还包括：
[0074]
调节各个过渡单元300中的弹簧阻尼减震结构320的刚度，使同一个过渡单元300中的弹簧阻尼减震结构320的刚度相同，且不同过渡单元300中的弹簧阻尼减震结构320的刚度沿从公路到桥梁的方向逐渐增加。
[0075]
具体地，以过渡单元300设有三个为例，临近桥梁的第一个过渡单元300 刚度接近桥梁，第二个过渡单元300的刚度降低一些，第三个过渡单元300的刚度又降低一些，更加接近公路路面的刚度。由于多个过渡单元300的刚度依次变换，在公路路面和桥梁之间形成逐渐变化的连接，使车辆行驶的感觉与公路是连续的，增加了路面行驶的舒适度。
[0076]
作为一种具体实施方式，完成每个过渡单元300的施工之后还包括：
[0077]
使控制器分别与每个过渡单元300中的高度调节结构340和沉降位移传感结构350通讯连接；
[0078]
通过控制器调控高度调节结构340，以使各个过渡单元300中的顶部承载结构310
分别位于指定高度；
[0079]
若公路路面与桥面高度一致，则各个过渡单元300中的顶部承载结构310 的路面与公路路面和桥面平齐；
[0080]
若公路路面发生沉降低于桥面，则各个过渡单元300中的顶部承载结构310 的路面高度沿公路到桥梁的方向逐渐升高，形成具有一定坡度的台阶状。
[0081]
作为一种具体实施方式，与桥梁相邻的过渡单元300中，其顶部承载结构的顶面高于桥面3mm-5mm，当车辆行驶此处时，车身的自身载荷会压沉过渡带的高度，使之与桥面一致，达到平整性一致，从而平稳通行。
[0082]
在具体实施过程中，该高度差经计算得到，具体计算过程为：
[0083]
设增加的精确测量自动调整高度的路桥连接控制系统的半幅宽度是15m，长度是10m，则总面积为：10m*15m＝150m2。路面结构层的结构、密度和质量如下表1所示：
[0084]
表1路面结构层的结构、密度和质量
[0085]
路面材料密度(t/m3)重量(t)3cm细粒式沥青混合料2.35110.584cm中粒式沥青混合料2.35814.156cm粗粒式沥青混合料2.36521.2918cm水泥稳定碎石2.27861.5118cm水泥稳定碎石2.27861.5120cm水泥稳定土1.7552.52cm钢板层7.823.4共计 244.94
[0086]
弹簧并联刚度系数计算如下：
[0087]
k＝k1+k2+k3+
…
+k
n
[0088]
阻尼系数并联计算如下：
[0089]
c＝c1+c2+c3+
…
+c
n
[0090]
根据动力学公式：
[0091][0092]
m—代表荷载总质量；c—代表总阻尼；k—代表总刚度，p—代表总荷载。
[0093]
采用重车荷载30t-40t，弹簧刚度系数取4.2*106(n/m)，阻尼器系数取 5.3*105(n
·
s/m)，根据计算得出最大竖向变形为2mm-3mm，故设与桥梁相邻的过渡单元的顶部承载结构的顶面高于桥面3mm-5mm。
[0094]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。