CN108331009A - 负压式栈桥基础施工结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种负压式栈桥基础施工结构，包括钢管柱，还包括与钢管柱内相连的抽真空装置、设置于钢管柱底部的沉入式混凝土结构，所述沉入式混凝土结构内设有外接充气装置的充气式浮体。本发明从根本上解决了海洋桥梁施工栈桥基础的安装效率低，成本高和施工复杂问题，以期实现海洋栈桥基础的快速，经济与安全建造。
Description
技术领域
本发明涉及海洋桥梁施工技术领域，具体而言，涉及一种负压式栈桥基础施工结构。
背景技术
为了减轻陆上交通的压力以及提高出行效率，各国开始加速建设海洋桥梁，栈桥作为跨海桥梁施工的辅助工程，其结构的安全性，经济性与适应性是制约海洋桥梁建造的关键因素，对于栈桥，主要集中考虑于其基础结构之上，因此，海洋桥梁施工栈桥基础的结构安全性与经济性是不容小觑的。海洋桥梁施工栈桥基础的结构形式多种多样，包括混凝土扩大基础、钻孔钢管桩基础、钢管混凝土扩大基础、振动沉桩基础等。
传统的海洋桥梁施工栈桥基础主要依靠于钢管桩锤击下沉至指定高程，施工较复杂，海洋桥梁施工栈桥的钢管桩数较多，且每根桩需要由船运至指定位置现场安装下放，无法事先预制现场快速安装，施工过程缓慢效率低，由于海洋环境复杂多变，浪高风疾，海洋桥梁施工栈桥基础安全性以及稳定性得不到有效保障，在很大程度上制约着海洋桥梁施工的安全性与可行性。
发明内容
本发明的主要目的在于提供负压式栈桥基础施工结构，以解决现有技术中海洋桥梁施工过程中施工效率不高、施工安全性不高的问题。
为了实现上述目的，本发明负压式栈桥基础施工结构，包括钢管柱，还包括与钢管柱内相连的抽真空装置、设置于钢管柱底部的沉入式混凝土结构，所述沉入式混凝土结构内设有外接充气装置的充气式浮体。
预先在海岸边工厂预制本发明结构，本发明通过充气式浮体的自浮式技术，由运输船将本发明拖曳到指定地点，充气式浮体有效减少了在运输过程中波浪引起的弯矩，当本发明托曳至指定位置后，释放充气式浮体内的气体，当没有了浮体的作用，本发明在沉入式混凝土结构的作用下逐渐下沉，本发明下沉至海床上时，抽空钢管柱内部水汽，使得钢管柱内相对于露在空气中的钢管柱上端的外界大气压形成负压，由此利用负压使得钢管柱快速下沉插入海床内至指定高程，本发明整体基础结构安全稳定，提高在复杂海况下的耐久性；当海洋桥梁栈桥的设计寿命到达时，将充气式浮体内重新充气，利用气囊浮力和外部施加给钢管柱上部的竖直抬升力，可实现基础结构的快速拔出并移除，以期海上工程的基础材料在海上没有残留。
进一步地，所述沉入式混凝土结构包括分别固定于相邻钢管柱底的两个筒体以及设置于筒体内供充气式浮体放置的浮体腔，两个筒体的浮体腔相互连通，所述浮体腔与筒体外连通。沉入式混凝土中的筒形结构有效减小了海上波浪产生的荷载，浮体腔与筒外连通确保沉入式混凝土结构进入水里之后，水能够进入到浮体腔内，保证本发明顺利下沉到水中。
进一步地，所述筒体内设有蜂窝状竖架以及水平穿过蜂窝状竖架中部的镂空板，蜂窝状竖架的蜂窝孔与镂空板共同形成构成浮体腔的浮体腔室。由此实现了对浮体腔的分室，容纳多个充气式浮体，以便在某个充气式浮体失效的情况下，还可以依赖其它的充气式浮体进行工作。
进一步地，所述镂空板为圆盘，所述圆盘上沿径向分布有镂孔。由此使得沉入式混凝土结构沉入水里之后，水能够由镂孔进入浮体腔。
进一步地，所述充气式浮体包括放置于各浮体腔室内的充气式气囊。
进一步地，所述充气式浮体通过充气管沿钢管体内部延伸至外接充气装置。
进一步地，所述充气管包括外接充气装置的总管以及由总管分支后与各气囊相连的分管。
进一步地，两个筒体通过横向连接通道连接，两个筒体上分别设有与连接通道连通的通孔。由此实现筒体之间的连通，保证本发明在水中的下沉效果。
进一步地，所述钢管柱底部与筒体上端口通过锥形连接体相连。由此减小了本发明上提过程中的阻力，除此之外，当本发明投入使用时，桥址区风浪流荷载产生的水平荷载和弯矩由锥形连接体和筒体共同承担。
进一步地，所述筒体下端口延伸出倒锥形筒体。由此减小了本发明下沉工程中的阻力，除此之外还利于本发明的沉入式混凝土结构插入海床内。
可见，本发明的轴向荷载由沉入式混凝土结构承担并传地基，由于该基础结构采用顶板承载模式，可显著地提高整个基础的抵抗弯矩的能力，从而可降低对地基承载力的要求；该基础内置气囊，充气即可自浮于海洋之上，便于海上运输，释放气垫区气体，利用基础自重下沉至海床上，抽空钢管桩内部水汽，采用负压快速下沉至指定高程，施工速度快；海水中利用锥形体结构可确保结构的耐久性；整个结构在岸边整体预制与拼装，海上整体自浮式运输至指定位置，海上在自重作用下下沉至海床，负压下沉安装，施工方便，效率高，成本低；海洋桥梁施工栈桥设计寿命到达时，气囊充气，利用气囊浮力和钢管桩上部抬升力，可实现基础结构的快速拔出并移除，实现海上工程的“零残余”。
本发明从根本上解决了海洋桥梁施工栈桥基础的安装效率低，成本高和施工复杂问题，以期实现海洋栈桥基础的快速，经济与安全建造。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明负压式栈桥基础施工结构的结构示意图。
图2为图1中沿AA线沉入式混凝土结构上部的剖视图。
图3为本发明中筒体内部结构示意图。
图4为本发明中镂空板的结构示意图。
上述附图中的有关标记为：
1：筒体；
11：蜂窝状竖架；
110：浮体腔室；
12：镂空板；
2：横向连接通道；
21：通孔；
3：锥形连接体；
4：钢管柱；
51：总管；
52：分管；
53：气囊；
6：盖板；
7：倒锥形筒体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：
本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。“沉入式混凝土结构”是指放置在水面上能够沉入水面下的混凝土结构。
本发明负压式栈桥基础施工结构，包括钢管柱4，还包括与钢管柱4内相连的抽真空装置、设置于钢管柱4底部的沉入式混凝土结构，所述沉入式混凝土结构内设有外接充气装置的充气式浮体。
所述沉入式混凝土结构包括分别固定于相邻钢管柱4底的两个筒体1以及设置于筒体1内供充气式浮体放置的浮体腔，两个筒体1的浮体腔相互连通，所述浮体腔与筒体1外连通。
所述筒体1内设有蜂窝状竖架11以及水平穿过蜂窝状竖架11中部的镂空板12，蜂窝状竖架11的蜂窝孔与镂空板12共同形成构成浮体腔的浮体腔室110。
所述镂空板12为圆盘，所述圆盘上沿径向分布有镂孔。
所述充气式浮体包括放置于各浮体腔室内的充气式气囊53。
所述充气式浮体通过充气管沿钢管体内部延伸至外接充气装置。
所述充气管包括外接充气装置的总管51以及由总管51分支后与各气囊53相连的分管52。
两个筒体1通过横向连接通道2连接，两个筒体1上分别设有与连接通道连通的通孔21。
所述钢管柱4底部与筒体1上端口通过锥形连接体3相连，所述锥形连接体3与筒体1上端口之间设有盖板6。
所述筒体1下端口延伸出倒锥形筒体。
如图1所示，本具体实施方式中负压式栈桥基础施工结构包括上端口分别通过锥形连接体3固定于相邻钢管柱4底部的两个筒体1，所述筒体1均为圆筒状混凝土结构，所述筒体1的下端口分别设有倒锥形筒体7，相邻两个筒体1之间通过横向连接通道2相连，所述横向连接通道2为作为上下板的混凝土盖板和作为前后板的预应力板连接构成的方形筒体结构，所述钢管柱4为现有技术中栈桥基础结构用的钢管柱。所述钢管柱4外接有与钢管柱4内部连通的抽真空装置。
如图2-3所示，筒体1与横向连接通道2的连接部设有连通筒体1内部与横向连接通道2内部的通孔21，所述筒体1内设有蜂窝状竖架11以及水平穿过蜂窝状竖架11中部的镂空板12，在制造时将筒体1与其内部设置的蜂窝状竖架11、镂空板12整体预制，在本具体实施方式中蜂窝状竖架11具有七个蜂窝孔，包括中部呈六边形状的蜂窝孔，以及分布于该蜂窝孔六条边上的其它六个蜂窝孔，蜂窝孔与镂空板12共同形成构成浮体腔的浮体腔室。如图4所示，在本具体实施方式中所述镂空板12为圆盘，所述圆盘上沿径向分布有六列镂孔。
结合图、图2、图3所示，所述充气式浮体包括放置于各浮体腔室内的充气式气囊53。所述充气式浮体通过充气管沿钢管体内部延伸至外接充气装置。所述充气管包括外接充气装置的总管51以及由总管51分支后与各气囊53相连的分管52。两个筒体1通过横向连接通道2连接，两个筒体1上分别设有与连接通道连通的通孔21。所述钢管柱4底部与筒体1上端口通过锥形连接体3相连，所述锥形连接体3与筒体1上端口之间设有盖板6。所述筒体1下端口延伸出倒锥形筒体。图3中的气囊53和分管52未完全表示，实际操作中充气式气囊53的放置在浮体腔内的数量可以根据实际需要的浮力大小进行增减。分管52与总管51相连，图中未示出。充气装置可以选用现有技术中的充气装置。
以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.负压式栈桥基础施工结构，包括钢管柱(4)，其特征在于，还包括与钢管柱(4)内相连的抽真空装置、设置于钢管柱(4)底部的沉入式混凝土结构，所述沉入式混凝土结构内设有外接充气装置的充气式浮体。
2.如权利要求1所述的负压式栈桥基础施工结构，其特征在于，所述沉入式混凝土结构包括分别固定于相邻钢管柱(4)底的两个筒体(1)以及设置于筒体(1)内供充气式浮体放置的浮体腔，两个筒体(1)的浮体腔相互连通，所述浮体腔与筒体(1)外连通。
3.如权利要求2所述的负压式栈桥基础施工结构，其特征在于，所述筒体(1)内设有蜂窝状竖架(11)以及水平穿过蜂窝状竖架(11)中部的镂空板(12)，蜂窝状竖架(11)的蜂窝孔与镂空板(12)共同形成构成浮体腔的浮体腔室(110)。
4.如权利要求3所述的负压式栈桥基础施工结构，其特征在于，所述镂空板(12)为圆盘，所述圆盘上沿径向分布有镂孔。
5.如权利要求3所述的负压式栈桥基础施工结构，其特征在于，所述充气式浮体包括放置于各浮体腔室内的充气式气囊(53)。
6.如权利要求5所述的负压式栈桥基础施工结构，其特征在于，所述充气式浮体通过充气管沿钢管体内部延伸至外接充气装置。
7.如权利要求6所述的负压式栈桥基础施工结构，其特征在于，所述充气管包括外接充气装置的总管(51)以及由总管(51)分支后与各气囊(53)相连的分管(52)。
8.如权利要求2所述的负压式栈桥基础施工结构，其特征在于，两个筒体(1)通过横向连接通道(2)连接，两个筒体(1)上分别设有与连接通道连通的通孔(21)。
9.如权利要求2所述的负压式栈桥基础施工结构，其特征在于，所述钢管柱(4)底部与筒体(1)上端口通过锥形连接体(3)相连，所述锥形连接体(3)与筒体(1)上端口之间设有盖板(6)。
10.如权利要求2所述的负压式栈桥基础施工结构，其特征在于，所述筒体(1)下端口延伸出倒锥形筒体。
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