[发明专利]一种适用于采煤沉陷区的单跨简支梁桥结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性简支梁桥结构，适用于建于采煤沉陷区的桥梁工程，可保证在地表变形过程中桥梁结构安全、稳定。

背景技术

为了满足社会经济的发展，人们加大了对地下资源的开发和利用，煤炭、石油、天然气、地下水等资源被源源不断的从地下采出，这不可避免的会破坏地下岩体、土体的原始应力平衡状态，引起岩土体内的应力重分布，岩层产生移动、变形和破坏。当地下开采面积达到一定的范围后，起始于采场附近的移动将扩展到地表，形成一个地表变形区，无论是减轻地表沉陷的开采技术，包括房柱式开采、部分开采、充填法开采和分层间隙开采等，还是普通开采方法，在开采过程中都会引起大范围的地表变形。这种地表变形包括沉降、水平移动、倾斜和曲率变形。大幅度的地表变形往往集中在工作面开采前后的数月。尽管随着时间的增加，变形的速率会逐渐降低，一般在开采过后2-3年内，地表变形会趋于稳定，但是在地下水、地震等作用的诱发下，地表变形有可能会突然增大。随着城市建设和交通基础设施的发展，以及土地资源的日益紧张，在采煤沉陷区建设桥梁的需求与日俱增。正常的桥梁设计一般不考虑采煤沉陷造成的地表变形，其结构抵抗地表变形的能力非常有限。地表变形对桥梁造成的潜在危害包括，桥面标高降低、下部结构开裂、落梁、支座破坏以及桥面板开裂等。因此，建在采空区上方的桥梁工程，无论地下开采是否已经完成，都要采取技术措施，确保桥梁主体结构在地表变形中不发生破坏，桥梁铺装以及附属结构等待地表稳定之后进行有限的维修。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种适用于柔性简支梁桥结构，可以确保在采煤沉陷导致的地表大幅度变形过程中桥梁主体结构安全稳定。

技术方案：一种适用于采煤沉陷区的单跨简支梁桥结构，包括桥台、基础、桥面板和支座；

所述桥台的顶面为折线形结构，包括中间的水平面以及位于两侧的倾斜面；

所述基础采用扩大基础，设置在地表以上，不进行地基回填；

所述桥面板为钢筋混凝土空心板梁；

所述支座数量为3个，其中2个放置在一侧桥台，另1个放置在另一侧桥台。

进一步的，所述支座为板式橡胶支座。

进一步的，所述桥台的顶面上，所述倾斜面与水平面形成的夹角为15～30度。

进一步的，所述桥台间的跨度不超过30m。

有益效果：由于采煤沉陷区地表移动的影响和我国广大煤炭产区当前的社会经济发展水平不高，在采煤沉陷区建设的桥梁工程绝大部分为中小桥，跨度通常都不大。本发明提出的一种适用于采煤沉陷区的单跨简支梁桥结构最大跨度不超过30m，适用于穿越由于采煤沉陷或者其他原因造成的地表变形较大区域的桥梁工程，基本满足矿区绝大部分桥梁工程的需要。

桥梁墩台在地表变形过程中，势必会产生不均匀沉降，而上部结构为简支梁结构，两端支座差异沉降时主梁不会产生附加内力。桥梁墩台除了有竖向沉降外，往往还伴随着倾斜变形，通常两端桥台的倾斜值也不一致。因此传统的4支座放置方式会导致桥面板与部分支座脱空，桥面板边角部处由于失去支座的支撑作用而产生开裂。本发明提出采用3支座放置方式，根据空间中任意3个点可以确定1个平面的原理，桥面板平面可以始终与3个支座顶面组成的平面保持一直。

此外，桥台顶面为折线形结构，由中间的水平面和两侧的倾斜面组成。普通桥梁的桥台顶面为平面，两边设置有挡块，用于限制桥面板的横向位移。但在特殊条件下，如地震，挡块往往限制不了桥面板的水平位移而发生剪切破坏。本发明采用下凹式的三直线形桥台顶面形式，可以有效限制桥面板的横向位移，防止发生落梁事故。

附图说明

图1是本发明适用于采煤沉陷区的单跨简支梁桥结构立面图；

图2是本发明的桥台立面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，一种适用于采煤沉陷区的单跨简支梁桥结构由桥台1、桥面板2、基础3、支座4组成。桥面板为钢筋混凝土空心板梁，桥台间的跨度不超过30m。桥台的顶面为折线形结构，由中间的水平面以及位于两侧的倾斜面组成，倾斜面与水平面形成的夹角为15～30度，如图2所示，构成下凹式形状。基础采用扩大基础，设置在地表以上，不进行地基回填。支座数量为3个，其中2个放置在一侧桥台的水平面上，另1个放置在另一侧桥台的水平面上，本实施例中支座为板式橡胶支座。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。