CN108824097A - 预制gfrp管混凝土桩与钢筋混凝土板顶置式路基桩板结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了预制GFRP管混凝土桩与钢筋混凝土板顶置式路基桩板结构,包括GFRP管混凝土桩、钢筋混凝土板、碎石褥垫层和路堤填土,碎石褥垫层设置于钢筋混凝土板的下方,GFRP管混凝土桩的顶部与碎石褥垫层的底部接触或贯穿碎石褥垫层与钢筋混凝土板的底部连接,路堤填土设置于钢筋混凝土板的上方、下方或包裹在钢筋混凝土板的外部,本发明一方面,利用钢筋混凝土板均化上部传递到地基的荷载,再利用GFRP管混凝土桩将荷载传递至地基深处持力层;另一方面,GFRP管对混凝土形成约束,使混凝土处于三向受力状态,提高混凝土延性,从而提高了GFRP管混凝土桩的承载能力和抗震延性,且GFRP管具有极强的耐腐性能,对其内部混凝土和钢筋起到极好的保护作用。
Description
技术领域
本发明属于基础工程领域,涉及一种铁路路基结构,尤其涉及一种高速铁路用顶置式路基桩板结构。
背景技术
在我国经济建设迅速发展的今天,铁路建设也产生了日新月异的进展,穿越的地质条件也变得复杂,软土路基沉降成为铁路建设中面临的重大问题之一。采用常规软土路基处理方法需要很长的工期,而且不能根本解决地基的不均匀沉降问题。目前,对软土路基处理方法主要分为浅层和深层处理方法,浅层处理方法主要有加筋土法、强夯法、换填法以及袋装沙井法等,深层处理方法主要有深层搅拌法、排水固结法、石灰桩法以及高压喷射注浆法等。实践证明,目前这些处理方法普遍存在施工周期长,并且,也出现路基整体或局部沉降问题,对一些工期紧且对地基变形要求很高的工程,很难满足要求。为了解决这些问题,出现了采用桩-筏板复合地基,这种地基承载力高、刚度大、稳定性好,而软土地基中含水率较高,特别是有很多地区存在腐蚀性很强的地质条件,对桩体产生很强的腐蚀,造成安全隐患和较高的维护费用。近几年,一种轻质、高强、耐腐性能极好的纤维增强复合材料FRP(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)进入建筑市场,已经成为土木工程领域中的一种新型材料。FRP管材及在其内部灌入混凝土而形成的FRP管混凝土结构也相继在土木工程中得到应用,并引起了土木工程领域国内外研究者的极大兴趣。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题,本发明提供了一种针对铁路软土路基中使用的预制GFRP管混凝土桩与钢筋混凝土板顶置式路基桩板结构,本发明技术方案如下:
预制GFRP管混凝土桩与钢筋混凝土板顶置式路基桩板结构,包括GFRP管混凝土桩、钢筋混凝土板、碎石褥垫层和路堤填土层,所述碎石褥垫层设置于所述钢筋混凝土板的下方,所述GFRP管混凝土桩的顶部与所述碎石褥垫层的底部接触或贯穿所述碎石褥垫层与所述钢筋混凝土板的底部连接,所述路堤填土层设置于钢筋混凝土板的上方、下方或包裹在钢筋混凝土板的外部。
优选的,所述GFRP管混凝土桩包括第一GFRP管和混凝土,所述第一GFRP管内填充有混凝土。
优选的,所述混凝土中央设有通孔,所述通孔与第一GFRP管同轴设置。
优选的,所述通孔内壁固定装配有第二GFRP管。
优选的,所述GFRP管混凝土桩还包括钢筋笼,所述钢筋笼设置于混凝土中,所述钢筋笼包括螺旋箍筋和纵筋,所述螺旋箍筋和纵筋固定连接。
优选的,所述GFRP管混凝土桩顶部设有桩帽。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:通过静压力和锤击等方式,将预制的GFRP管混凝土桩打入软土中,在GFRP管混凝土桩的顶部浇筑钢筋混凝土板或铺设预制的钢筋混凝土板,使其与路基填土、碎石工作垫层等共同组成路基结构。在这种顶置式路基桩板结构中,一方面,利用钢筋混凝土板均化上部传递到地基的荷载,再利用GFRP管混凝土桩将荷载传递至地基深处持力层;另一方面,GFRP管对混凝土形成约束,使混凝土处于三向受力状态,提高混凝土延性,从而提高了GFRP管混凝土桩的承载能力和抗震延性,特别是,GFRP管具有极强的耐腐性能,对其内部混凝土和钢筋起到极好的保护作用。本发明的顶置式路基桩板结构体系具有刚度大、承载力高、整体性好、抗腐蚀性强、不均匀沉降小等特点。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图;
图2是本发明实施例2的结构示意图;
图3是本发明实施例3的结构示意图;
图4是本发明实施例4的结构示意图;
图5是本发明实施例5的结构示意图;
图6是图1至图3中A-A处截面示意图;
图7是本发明实施例1的GFRP管混凝土桩截面示意图;
图8是本发明实施例6的GFRP管混凝土桩截面示意图;
图9是本发明实施例7的GFRP管混凝土桩截面示意图;
图10是本发明实施例8的GFRP管混凝土桩截面示意图;
图11是图4、图5中C-C处截面示意图;
其中,
1GFRP管混凝土桩,2钢筋混凝土板,3碎石褥垫层,4路堤填土层,5桩帽,6混凝土,7螺旋箍筋,8纵筋,9第一GFRP管,10第二GFRP管。
具体实施方式
实施例1
为了解决现有技术存在的问题,如图1至图11所示,本发明提供了预制GFRP管混凝土桩与钢筋混凝土板顶置式路基桩板结构,包括GFRP管混凝土桩1、钢筋混凝土板2、碎石褥垫层3和路堤填土层4,碎石褥垫层3设置于钢筋混凝土板2的下方,GFRP管混凝土桩1的顶部与碎石褥垫层3的底部连接,碎石褥垫层3的底部与地面接触,路堤填土层4设置于钢筋混凝土板2的上方。
具体而言,GFRP管混凝土桩1包括第一GFRP管9和混凝土6,第一GFRP管9内填充有混凝土6,使用第一GFRP管9包裹其中的混凝土6,一方面可提高GFRP管混凝土桩1的耐腐蚀性,另一方面,第一GFRP管9内的混凝土6在三向应力状态下,提高了混凝土6延性,从而提高了GFRP管混凝土桩1的承载能力和抗震延性。
具体而言,GFRP管混凝土桩1还包括钢筋笼,钢筋笼设置于混凝土中,钢筋笼包括螺旋箍筋7和纵筋8,螺旋箍筋7和纵筋8固定连接,钢筋笼的设置,进一步提高了GFRP管混凝土桩1的强度。
具体而言,GFRP管混凝土桩1顶部设有桩帽5,桩帽5设计增大了GFRP管混凝土桩1顶部的受力面积,增大GFRP管混凝土桩1上刺碎石褥垫层3的阻力,上部荷载大部分作用于GFRP管混凝土桩1的桩体,减小桩间土受力,提高了基础的承载力,减小由桩体上刺碎石褥垫层3压缩桩间土所形成的沉降。
本发明实施例1的预制GFRP管混凝土桩与钢筋混凝土板顶置式路基桩板结构的施工安装方法包括:
步骤1、按设计要求预制GFRP管混凝土桩1、钢筋混凝土板2、桩帽5;
步骤2、按设计要求配置纵筋8、螺旋箍筋7,绑扎钢筋笼;
步骤3、将钢筋笼放入第一GFRP管9中,并加以固定;
步骤4、在第一GFRP管9中浇筑混凝土6(或在模板中浇筑混凝土6);
步骤5、按照GFRP管混凝土桩1的桩体类型和地质条件选取打桩机,按打桩要求进行预制GFRP管混凝土桩1沉桩;
步骤6、在GFRP管混凝土桩1顶部铺设一定厚度碎石褥垫层3;
步骤7、浇筑钢筋混凝土板2;
步骤8、按设计要求在钢筋混凝土板2上部铺设路堤填土层4。
实施例2
预制GFRP管混凝土桩与钢筋混凝土板顶置式路基桩板结构,其它特征与实施例1相同,不同之处在于:该实施例中公开了另一种无桩帽5的路基桩板结构,如图2所示,GFRP管混凝土桩1的顶部与碎石褥垫层3的底部连接,无桩帽5设计,GFRP管混凝土桩1的桩体上刺碎石褥垫层3,桩间土受压密实以承受部分上部荷载,减小桩体所承受的荷载,从而节省桩体材料,适用于土质相对较好的地基。
实施例3
预制GFRP管混凝土桩与钢筋混凝土板顶置式路基桩板结构,其它特征与实施例1相同,不同之处在于:该实施例中公开了另一种GFRP管混凝土桩1的桩体顶部穿透碎石褥垫层3的结构,如图3所示,GFRP管混凝土桩1的桩体顶部贯穿碎石褥垫层3且与钢筋混凝土板2底部连接,上部荷载全部由GFRP管混凝土桩1的桩体承受,避免了桩体顶部和钢筋混凝土板2之间垫层压缩产生的沉降,提高基础的稳定性。用于土质较差的软土地基。
实施例4
预制GFRP管混凝土桩与钢筋混凝土板顶置式路基桩板结构,其它特征与实施例1相同,不同之处在于:该实施例中公开了一种路堤填土层4设置于钢筋混凝土板2的下方,且无碎石褥垫层3的结构,如图4所示,GFRP管混凝土桩1的顶部穿透路堤填土层4与钢筋混凝土板2的底部连接,并直接与道床作用,上部荷载由GFRP管混凝土桩1的桩体承受,避免了由于桩体上刺和桩间土密实所引起的沉降,以及路堤填土层4密实所引起的沉降,提高地基稳定性;无碎石褥垫层3,简化施工过程。适用于表层土质较差、有淤泥等地基。
实施例5
预制GFRP管混凝土桩与钢筋混凝土板顶置式路基桩板结构,其它特征与实施例1相同,不同之处在于:该实施例中公开了一种路堤填土层4包裹在钢筋混凝土板2的外部的结构,如图5所示,钢筋混凝土板2埋于路堤填土层4中,减小了钢筋混凝土板2以上路堤填土层4的厚度,减小由于路堤填土层4密实所引起的沉降;桩体直接与钢筋混凝土板2连接,提高地基稳定性;无碎石褥垫层3,简化了施工过程。用于土质较差的地基。
实施例6
预制GFRP管混凝土桩与钢筋混凝土板顶置式路基桩板结构,其它特征与实施例1相同,不同之处在于:该实施例中公开了一种GFRP管混凝土桩1内部的混凝土6中央设有通孔的结构,如图8所示,由于采用了空心桩,减轻了自重,便于施工吊装;设计承载力较实施例1稍低。
实施例7
预制GFRP管混凝土桩与钢筋混凝土板顶置式路基桩板结构,其它特征与实施例1相同,不同之处在于:该实施例中公开了一种GFRP管混凝土桩1内部的混凝土6中央设有通孔,且通孔内装配有第二GFRP管10的结构,如图9所示,在GFRP管混凝土桩1内部设置第二GFRP管10,使GFRP管混凝土桩1在减轻自重的同时,具有更好的耐腐蚀性和较高的承载力。
实施例8
预制GFRP管混凝土桩与钢筋混凝土板顶置式路基桩板结构,其它特征与实施例7相同,不同之处在于:该实施例中公开了一种不带钢筋笼的GFRP管混凝土桩1,如图10所示,用钢量少,节约成本,可用于对抗弯承载力要求不高的工况。
本发明通过静压力和锤击等方式,将预制的GFRP管混凝土桩1打入软土中,在GFRP管混凝土桩1的顶部浇筑钢筋混凝土板2或铺设预制的钢筋混凝土板2,使其与路基填土、碎石工作垫层等共同组成路基结构。在这种顶置式路基桩板结构中,一方面,利用钢筋混凝土板2均化上部传递到地基的荷载,再利用GFRP管混凝土桩1将荷载传递至地基深处持力层;另一方面,GFRP管对混凝土6形成约束,使混凝土6处于三向受力状态,提高混凝土6延性,从而提高了GFRP管混凝土桩1的承载能力和抗震延性,特别是,GFRP管具有极强的耐腐性能,对其内部混凝土6和钢筋起到极好的保护作用。本发明的顶置式路基桩板结构体系具有刚度大、承载力高、整体性好、抗腐蚀性强、不均匀沉降小等特点。
以上仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.预制GFRP管混凝土桩与混凝土板顶置式路基桩板结构,其特征在于,包括GFRP管混凝土桩、钢筋混凝土板、碎石褥垫层和路堤填土层,所述碎石褥垫层设置于所述钢筋混凝土板的下方,所述GFRP管混凝土桩的顶部与所述碎石褥垫层的底部接触或贯穿所述碎石褥垫层与所述钢筋混凝土板的底部连接,所述路堤填土层设置于钢筋混凝土板的上方、下方或包裹在钢筋混凝土板的外部。
2.如权利要求1所述的预制GFRP管混凝土桩与混凝土板顶置式路基桩板结构,其特征在于,所述GFRP管混凝土桩包括第一GFRP管和混凝土,所述第一GFRP管内填充有混凝土。
3.如权利要求2所述的预制GFRP管混凝土桩与混凝土板顶置式路基桩板结构,其特征在于,所述混凝土中央设有通孔,所述通孔与第一GFRP管同轴设置。
4.如权利要求3所述的预制GFRP管混凝土桩与混凝土板顶置式路基桩板结构,其特征在于,所述通孔内壁固定装配有第二GFRP管。
5.如权利要求4所述的预制GFRP管混凝土桩与混凝土板顶置式路基桩板结构,其特征在于,所述GFRP管混凝土桩还包括钢筋笼,所述钢筋笼设置于混凝土中,所述钢筋笼包括螺旋箍筋和纵筋,所述螺旋箍筋和纵筋固定连接。
6.如权利要求5所述的预制GFRP管混凝土桩与混凝土板顶置式路基桩板结构,其特征在于,所述GFRP管混凝土桩顶部设有桩帽。
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