CN104831618A - 一种优化整体式桥台桥梁变形能力的桥台扩孔构造 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种优化整体式桥台桥梁变形能力的桥台扩孔构造，所述构造包括桥台扩孔、形变层和支撑桩，所述桥台扩孔设于桥台底部支撑面处，所述支撑桩下端埋于土内，上端伸入桥台扩孔，桩顶支撑桥台，桥台扩孔与孔内支撑桩之间设有所述形变层；所述支撑桩桩顶与桥台的连接方式为刚性连接或柔性连接，柔性连接所用的方法包括铰接和滑动连接。本发明优化了桥台扩孔构造的受力特性，在保证受力性能的同时，提升了桥台桥梁的变形能力。

Description

一种优化整体式桥台桥梁变形能力的桥台扩孔构造

技术领域

本发明涉及建筑领域，尤其是一种优化整体式桥台桥梁变形能力的桥台扩孔构造。 

背景技术

 整体式桥台桥梁的主梁与桥台连接成整体，具有良好的整体性，但在此结构下，桥梁上部因温度、徐变收缩、汽车制动等因素产生的纵向位移主要由其下部结构进行补偿，这就要求下部结构的桥台基础具有良好的变形能力，在目前国内桥台基础多采用混凝土桩的情况下，要提升此类支撑桩的变形能力，常用的作法是在桩与桥台连接部的周围进行扩孔，以使桩有足够的变形空间，但这种方法由于孔内的变形空间无法传力，使得桩顶与桥台只能以刚性连接方式进行连接以强化其受力结构，但刚性连接的连接方式较少，缺乏灵活性，对桥台基础变形能力的改善有限，如何进一步优化桥台基础的变形能力，是本领域技术人员的一个研究方向。 

发明内容

 本发明提出一种优化整体式桥台桥梁变形能力的桥台扩孔构造，在结构方面对整体式桥台桥梁变形能力进行了优化。

本发明采用以下方案。

一种优化整体式桥台桥梁变形能力的桥台扩孔构造，所述构造包括桥台扩孔、形变层和支撑桩，所述桥台扩孔设于桥台底部支撑面处，所述支撑桩下端埋于土内，上端伸入桥台扩孔，桩顶支撑桥台，桥台扩孔与孔内支撑桩之间设有所述形变层；所述支撑桩桩顶与桥台的连接方式为刚性连接或柔性连接，柔性连接所用的方法包括铰接和滑动连接。

所述形变层所用材料为橡胶颗粒和松砂的混合物。

所述橡胶颗粒使用材料为再生橡胶。

所述形变层的厚度区间为15厘米至30厘米。

当桩顶与桥台之间的连接方式为刚性连接时，桩顶与形变层顶端间的桩体为连接部，所述支撑桩以连接部刚性固定于桥台内，其长度区间为1.0~1.5倍桩径。

当桩顶与桥台之间的连接方式为柔性连接，且所用方法为铰接时，桩顶设有纵向连接钢筋，所述连接钢筋经浇筑施工嵌入桥台本体内，嵌入桥台本体的连接钢筋长度区间为1.0~1.5倍桩径。

当桩顶与桥台之间的连接方式为柔性连接，且所用方法为滑动连接时，支撑桩顶覆有聚四氟乙烯材料。

本发明所述结构的桥台扩孔设于桥台底部支撑面处，支撑桩下端埋于土内，上端伸入桥台扩孔，桩顶支撑桥台，桥台扩孔与孔内支撑桩之间设有所述形变层，该结构以传统的扩孔方式为桥台基础的支撑桩留出了变形空间，同时在变形空间内设置形变层，使支撑柱和桥台扩孔的受力范围不再仅仅由桩顶连接部承受载荷，而是经过形变层的传导，把载荷受力扩大到形变层与支撑柱和桥台扩孔的接触面，改善了支撑桩与桥台之间的传力结构，这使得桩顶与桥台间在保持原有受力载荷不变的情况下，能采用柔性连接的方式进行连接，由于柔性连接的变形能力远优于刚性连接，因此本发明所用方案能大幅提升桥台基础的变形能力，而且承重能力不会下降。

本发明的形变层所用材料为橡胶颗粒和松砂的混合物，这使形变层的材质兼具弹性形变和流动性两个特点，同时可以在巨大压力下产生塑性形变，形变层的弹性形变特点能缓冲外力，而塑性形变则能产生足够空间用于桥梁缓慢位移方面的补偿，形变层材质的流动特性则使外界施加的强冲击力得以分散，一方面强化了整体式桥台桥梁在水平动、静力载荷下的受力，另一方面也提升了本结构在极端环境（例如地震）下的承受外界强冲击力和桥梁结构反力的性能，在保证变形和受力要求的同时能够有效减少混凝土桩基础在往复荷载下产生破坏。

本发明形变层内的橡胶颗粒可使用再生橡胶，能有效地降低成本。

本发明中，桩顶与桥台的连接方式可以是刚性连接或柔性连接，柔性连接所用的方法包括铰接和滑动连接，连接方式的多样性给桥梁设计带来了更大的灵活性，设计人员可根据桥梁所在位置、载荷和地理特性，来灵活设计支撑桩与桥台间的连接。

当桩顶与桥台之间的连接方式为柔性连接，且所用方法为铰接时，桩顶设有纵向连接钢筋，经浇筑入桥台本体来实现连接，这种方式即可以保证连接的强度，又使桩顶能通过钢筋的变形特性来具备足够的活动空间。

当桩顶与桥台之间的连接方式为柔性连接，且所用方法为滑动连接时，支撑桩顶覆有聚四氟乙烯材料，聚四氟乙烯是摩擦系数极低的固体物质，有良好的润滑作用，而且此材料抗酸抗碱、抗各种有机溶剂、耐高温、耐气侯且无毒害，很适合用于室外建筑，由于支撑桩直接承受桥梁重量，其垂直向载荷很大，本发明在桩顶与桥梁的接触面处以聚四氟乙烯材料为润滑层，使得滑动连接的滑动特征能在巨大载荷压力下也能可靠实现，以满足桥梁结构的变形需求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

附图1是本发明所述桥台扩孔构造在桥梁处的位置示意图；

附图2是本发明所述构造在使用钢性连接时的示意图；

附图3是本发明所述构造在使用柔性连接的铰接方法时的示意图；

附图4是本发明所述构造在使用柔性连接的滑动连接方法时的示意图；

附图5是本发明所述构造的俯视向剖切示意图。

具体实施方式

如图1、图5所示，一种优化整体式桥台桥梁变形能力的桥台扩孔构造，所述构造包括桥台扩孔30、形变层3和支撑桩2，所述桥台扩孔30设于桥台1底部支撑面处，所述支撑桩2下端埋于土5内，上端伸入桥台扩孔30，桩顶支撑桥台1，桥台扩孔30与孔内支撑桩2之间设有所述形变层3；所述支撑桩2桩顶与桥台1的连接方式为刚性连接或柔性连接，柔性连接所用的方法包括铰接和滑动连接。

所述形变层3所用材料为橡胶颗粒和松砂的混合物。

所述橡胶颗粒使用材料为再生橡胶。

所述形变层3的厚度区间为15厘米至30厘米。

如图2所示，当桩顶与桥台1之间的连接方式为刚性连接时，桩顶与形变层顶端间的桩体为连接部31，所述支撑桩2以连接部31刚性固定于桥台1内，其长度区间为1.0~1.5倍桩径。

如图3所示，当桩顶与桥台1之间的连接方式为柔性连接，且所用方法为铰接时，桩顶设有纵向连接钢筋7，所述连接钢筋7经浇筑施工嵌入桥台1本体内，嵌入桥台1本体的连接钢筋7长度区间为1.0~1.5倍桩径。

如图4所示，当桩顶与桥台1之间的连接方式为柔性连接，且所用方法为滑动连接时，支撑桩2顶覆有聚四氟乙烯材料8。

实施例1。

当桥台扩孔构造采用如图4所示的滑动连接，在日常使用时，桥梁因温度载荷在水平向产生缓慢形变，其形变压力经桥台1的桥台扩孔30作用于支撑桩2处，由于桥台扩孔30与支撑桩2间设有形变层3，形变层3在巨大压力下先产生弹性形变，分散压力以减小支撑桩2所承受的水平载荷，由于形变层3的材质具有一定流动性，因此形变层3的材料在因桥梁温度形变而缓慢产生的巨大压力下，形变层3内位于压力方向上的材料被逐渐挤到旁边并重新分布，产生塑性形变，形变层3以其弹性形变和塑性形变对桥梁本体的水平向形变做出补偿，使桥梁因温度产生的水平向形变对支撑桩2的压力得以消解，此时由于支撑桩2顶覆有起润滑作用的聚四氟乙烯材料8，支撑桩2与桥台扩孔30的接触面能在新增的水平向压力作用下滑移，进一步消解了支撑桩2因桥梁温度形变而新承受的水平载荷。

实施例2。

当桥台扩孔构造采用如图3所示的铰接，当地震发生时，桥梁发生快速大幅震动，其震动经桥台1的桥台扩孔30作用于支撑桩2处，由于桥台扩孔30与支撑桩2间设有形变层3，形变层3因其弹性特征，在巨大的往复载荷下产生往复形变，有效吸收载荷，形变层3的材料具备一定流动性，能分散巨大震动产生的冲击力，有效减少混凝土桩基础在往复载荷下产生的破坏，此时支撑桩2顶部的连接钢筋7在扭力作用下产生变形，以形变来消解因地震在钢筋7处产生的往复载荷，同时仍能保持支撑桩2与桥台扩孔30之间的连接。

Claims (7)

1.一种优化整体式桥台桥梁变形能力的桥台扩孔构造，其特征在于：所述构造包括桥台扩孔、形变层和支撑桩，所述桥台扩孔设于桥台底部支撑面处，所述支撑桩下端埋于土内，上端伸入桥台扩孔，桩顶支撑桥台，桥台扩孔与孔内支撑桩之间设有所述形变层；所述支撑桩桩顶与桥台的连接方式为刚性连接或柔性连接，柔性连接所用的方法包括铰接和滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种优化整体式桥台桥梁变形能力的桥台扩孔构造，其特征在于：所述形变层所用材料为橡胶颗粒和松砂的混合物。

3. 根据权利要求2所述的一种优化整体式桥台桥梁变形能力的桥台扩孔构造，其特征在于：所述橡胶颗粒使用材料为再生橡胶。

4.根据权利要求1所述的一种优化整体式桥台桥梁变形能力的桥台扩孔构造，其特征在于：所述形变层的厚度区间为15厘米至30厘米。

5.根据权利要求1所述的一种优化整体式桥台桥梁变形能力的桥台扩孔构造，其特征在于：当桩顶与桥台之间的连接方式为刚性连接时，桩顶与形变层顶端间的桩体为连接部，所述支撑桩以连接部刚性固定于桥台内，其长度区间为1.0~1.5倍桩径。

6.根据权利要求1所述的一种优化整体式桥台桥梁变形能力的桥台扩孔构造，其特征在于：当桩顶与桥台之间的连接方式为柔性连接，且所用方法为铰接时，桩顶设有纵向连接钢筋，所述连接钢筋经浇筑施工嵌入桥台本体内，嵌入桥台本体的连接钢筋长度区间为1.0~1.5倍桩径。

7.根据权利要求1所述的一种优化整体式桥台桥梁变形能力的桥台扩孔构造，其特征在于：当桩顶与桥台之间的连接方式为柔性连接，且所用方法为滑动连接时，支撑桩顶覆有聚四氟乙烯材料。