CN105887875A - 桩与桩帽柔性连接结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桩与桩帽柔性连接结构，包括顶端钢板、弹性套管、嵌入钢板以及若干剪力钉，所述桩采用钢管混凝土桩，所述钢管混凝土桩包含钢管，所述钢管内浇筑有混凝土，所述顶端钢板焊接固定在钢管的顶端，所述弹性套管套设在顶端钢板与钢管外，所述若干剪力钉焊接固定在嵌入钢板的顶面，所述若干剪力钉与嵌入钢板均设置在桩帽内，所述桩帽套设在桩的顶端，且所述桩帽在嵌入钢板处开设有用以与弹性套管相配合的盲孔，所述嵌入钢板的底面与弹性套管、顶端钢板的顶面相接触；本发明还涉及一种桩与桩帽柔性连接结构的施工方法。本发明桩头与桩帽之间能发生相对旋转，增加了顶部结构的横向位移允许量，同时，桩的弯矩也会因横向位移而显著减小。

Description

桩与桩帽柔性连接结构及施工方法

技术领域

本发明涉及一种桩与桩帽柔性连接结构及施工方法。

背景技术

目前，常规的桩与桩帽之间的连接大部分采用刚性连接，在桩屈服后，混凝土桩帽绕桩头转动，然后影响到上部结构的其余构件。然而这个接口是相对刚性的，因此，该桩被嵌入到混凝土桩帽中的长度会影响到它的连接能力及整个结构的力学性能，与上部结构（如主梁、桥面等）相比，由于桥台及其刚度较大，桩上端部受到其上部结构施加的较大水平推力与扭转时，不易对纵向位移及旋转进行控制，结构容易发生破坏。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种桩与桩帽柔性连接结构及施工方法，不仅结构设计合理，而且施工方便、节约成本。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种桩与桩帽柔性连接结构，包括顶端钢板、弹性套管、嵌入钢板以及若干剪力钉，所述桩采用钢管混凝土桩，所述钢管混凝土桩包含钢管，所述钢管内浇筑有混凝土，所述顶端钢板焊接固定在钢管的顶端，所述弹性套管套设在顶端钢板与钢管外，所述若干剪力钉焊接固定在嵌入钢板的顶面，所述若干剪力钉与嵌入钢板均设置在桩帽内，所述桩帽套设在桩的顶端，且所述桩帽在嵌入钢板处开设有用以与弹性套管相配合的盲孔，所述嵌入钢板的底面与弹性套管、顶端钢板的顶面相接触。

优选的，所述弹性套管与盲孔之间具有1~3cm的间隙。

优选的，所述弹性套管由聚氨酯混凝土浇筑而成。

优选的，所述弹性套管的厚度为钢管混凝土桩的直径的1/5~1/4。

优选的，所述顶端钢板的外径大于钢管的外径，所述顶端钢板与钢管的焊接处形成台阶面，所述弹性套管的内侧设置有利于固定的台阶面，所述嵌入钢板的外径等于盲孔的内径。

优选的，所述顶端钢板、弹性套管、嵌入钢板、钢管、桩帽以及盲孔同心设置。

一种桩与桩帽柔性连接结构的施工方法，包括上述所述的任意一种桩与桩帽柔性连接结构，包含以下步骤：

（1）将所述顶端钢板焊接固定在钢管的顶端；

（2）在所述钢管中浇筑混凝土形成钢管混凝土桩，并进行适当养护；

（3）在所述顶端钢板与钢管外制作弹性套管；

（4）将所述若干剪力钉焊接固定在嵌入钢板的顶面，两者形成一个构件并与桩帽一起进行浇筑，再进行适当养护；

（5）将具有所述顶端钢板、弹性套管的钢管混凝土桩与具有剪力钉、嵌入钢板的桩帽进行组装，两者为活动连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明中的钢管混凝土桩具有联合轴向和侧向载荷性能的优良特点，钢管约束钢管内混凝土及防止其局部屈曲，所述钢管和混凝土组成的钢管混凝土桩可以较大的提高其自身的刚度，同时，也提高了其抵抗顶部结构传递的轴力及弯矩的能力，另外所述钢管混凝土桩可以省去混凝土浇筑时需要的模板；

（2）本发明中的顶端钢板可以有效地降低桩头部的集中应力，所述桩与桩帽内壁之间采用弹性套管进行填充，所述弹性套管具有较好的耐用性，不易在桩头部磨损时产生破坏，此外，所述弹性套管还可以避免桩相对于桩帽产生错位，所述弹性套管主要承受顶部结构产生侧向位移时桩帽对桩的压缩作用；

（3）本发明中的顶端钢板与桩帽之间通过嵌入钢板相连接，所述嵌入钢板的顶面与剪力钉焊接成整体并嵌入桩帽内，所述嵌入钢板的底面与弹性套管、顶端钢板的顶面之间采用自由活动连接，所述嵌入钢板可分散施加在桩端部的荷载，同时，也可防止桩头附近处混凝土的破碎；

（4）本发明中具有所述顶端钢板、弹性套管的钢管混凝土桩与具有剪力钉、嵌入钢板的桩帽可以分别在预制场预制完成，运到现场只需将两者简单连接即可，具有施工方便、节约成本的特点；

（5）现行的无缝桥大部分都是中小跨型桥，本发明可运用在较大跨径的无缝桥中。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例构造示意图。

图2为本发明实施例图1A-A方向的构造示意图。

图中：1-顶端钢板，2-弹性套管，3-嵌入钢板，4-剪力钉，5-钢管混凝土桩，51-钢管，52-混凝土，6-桩帽，61-盲孔。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1~2所示，一种桩与桩帽柔性连接结构，包括顶端钢板1、弹性套管2、嵌入钢板3以及若干剪力钉4，所述桩采用钢管混凝土桩5，所述钢管混凝土桩5包含钢管51，所述钢管51内浇筑有混凝土52，所述顶端钢板1焊接固定在钢管51的顶端，所述弹性套管2套设在顶端钢板1与钢管51外，所述若干剪力钉4焊接固定在嵌入钢板3的顶面，所述若干剪力钉4与嵌入钢板3均设置在桩帽6内，所述桩帽6套设在桩的顶端，且所述桩帽6在嵌入钢板3处开设有用以与弹性套管2相配合的盲孔61，所述弹性套管2、顶端钢板1的顶面相平齐，所述嵌入钢板3的底面与弹性套管2、顶端钢板1的顶面相接触。

在本发明实施例中，所述弹性套管2与盲孔61之间具有1~3cm的间隙，所述钢管混凝土桩5在顶部荷载下能发生一定的自由扭转。

在本发明实施例中，所述弹性套管2由聚氨酯混凝土浇筑而成；所述聚氨酯混凝土包含树脂、细砂以及玻璃纤维。

在本发明实施例中，所述弹性套管2的厚度为钢管混凝土桩5的直径的1/5~1/4，所述弹性套管2的外边缘线与钢管51的外边缘线相平行。

在本发明实施例中，所述顶端钢板1的外径大于钢管51的外径，所述顶端钢板1与钢管51的焊接处形成台阶面，所述弹性套管2的内侧设置有利于固定的台阶面，所述嵌入钢板3的外径等于盲孔61的内径。

在本发明实施例中，所述顶端钢板1、弹性套管2、嵌入钢板3、钢管51、桩帽6以及盲孔61同心设置。

在本发明实施例中，一种桩与桩帽柔性连接结构的施工方法，包括上述所述的任意一种桩与桩帽柔性连接结构，包含以下步骤：

（1）将所述顶端钢板1焊接固定在钢管51的顶端；

（2）在所述钢管51中浇筑混凝土52形成钢管混凝土桩5，并进行适当养护；

（3）在所述顶端钢板1与钢管51外制作弹性套管2；

（4）将所述若干剪力钉4焊接固定在嵌入钢板3的顶面，两者形成一个构件并与桩帽6一起进行浇筑，再进行适当养护；

（5）将具有所述顶端钢板1、弹性套管2的钢管混凝土桩5与具有剪力钉4、嵌入钢板3的桩帽6进行组装，两者为活动连接，所述钢管混凝土桩5在顶部荷载下能发生一定的自由扭转。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的桩与桩帽柔性连接结构及施工方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种桩与桩帽柔性连接结构，其特征在于：包括顶端钢板、弹性套管、嵌入钢板以及若干剪力钉，所述桩采用钢管混凝土桩，所述钢管混凝土桩包含钢管，所述钢管内浇筑有混凝土，所述顶端钢板焊接固定在钢管的顶端，所述弹性套管套设在顶端钢板与钢管外，所述若干剪力钉焊接固定在嵌入钢板的顶面，所述若干剪力钉与嵌入钢板均设置在桩帽内，所述桩帽套设在桩的顶端，且所述桩帽在嵌入钢板处开设有用以与弹性套管相配合的盲孔，所述嵌入钢板的底面与弹性套管、顶端钢板的顶面相接触。

2.根据权利要求1所述的桩与桩帽柔性连接结构，其特征在于：所述弹性套管与盲孔之间具有1~3cm的间隙。

3.根据权利要求1所述的桩与桩帽柔性连接结构，其特征在于：所述弹性套管由聚氨酯混凝土浇筑而成。

4.根据权利要求1所述的桩与桩帽柔性连接结构，其特征在于：所述弹性套管的厚度为钢管混凝土桩的直径的1/5~1/4。

5.根据权利要求1所述的桩与桩帽柔性连接结构，其特征在于：所述顶端钢板的外径大于钢管的外径，所述顶端钢板与钢管的焊接处形成台阶面，所述弹性套管的内侧设置有利于固定的台阶面，所述嵌入钢板的外径等于盲孔的内径。

6.根据权利要求5所述的桩与桩帽柔性连接结构，其特征在于：所述顶端钢板、弹性套管、嵌入钢板、钢管、桩帽以及盲孔同心设置。

7.一种桩与桩帽柔性连接结构的施工方法，其特征在于，包括如权利要求1~6所述的任意一种桩与桩帽柔性连接结构，包含以下步骤：

（1）将所述顶端钢板焊接固定在钢管的顶端；

（2）在所述钢管中浇筑混凝土形成钢管混凝土桩，并进行适当养护；

（3）在所述顶端钢板与钢管外制作弹性套管；

（4）将所述若干剪力钉焊接固定在嵌入钢板的顶面，两者形成一个构件并与桩帽一起进行浇筑，再进行适当养护；

（5）将具有所述顶端钢板、弹性套管的钢管混凝土桩与具有剪力钉、嵌入钢板的桩帽进行组装，两者为活动连接。