CN109706834A

CN109706834A - 跨地下结构公路桥梁基础

Info

Publication number: CN109706834A
Application number: CN201811533431.9A
Authority: CN
Inventors: 王琼; 高云峰; 李永斌; 唐文峰; 王蔚; 张山山; 许天会
Original assignee: China Planning Research And Design Institute Of Sino Rural Urban And Rural Construction Co Ltd; CCCC Second Highway Consultants Co Ltd
Current assignee: China Planning Research And Design Institute Of Sino Rural Urban And Rural Construction Co Ltd; CCCC Second Highway Consultants Co Ltd
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2019-05-03

Abstract

本发明涉及公路桥梁建设工程技术领域，公开了一种跨地下结构公路桥梁基础包括竖直支承在桥面下的桥墩墩柱及埋于地面下的梁式承台和桩基础，桥墩墩柱支承在梁式承台上，梁式承台支承在桩基础上，桩基础沿竖直方向设置在待跨越的地下结构两侧；梁式承台包括分别设置在地下结构同侧的桩基础上的小承台及水平方向上连接隧道两侧的小承台的系梁；桥墩墩柱在宽度方向上位于系梁宽度方向的中部，在长度方向上布置在系梁及小承台顶面的任意位置。本发明的跨地下结构公路桥梁基础利用连接两个小承台的系梁跨越地下结构，避免了桥梁桩基与地下结构冲突，大大减小了地下工程桥梁跨径布置的影响；梁式承台结构为埋在地下的跨越构件，大大减少了地面占用面积。

Description

跨地下结构公路桥梁基础

技术领域

本发明涉及公路桥梁建设工程技术领域，具体地指一种跨地下结构公路桥梁基础。

背景技术

在公路桥梁建设中，桥梁跨越现有地下结构(如隧道)是很常见的一种工程情况。目前，公路桥梁在跨越地下隧道时通常采用调整跨径、改变平面线位等方式，调整跨径、改变平面线位等方式会导致工程规模大幅增加，不利于城市建设的快节奏发展。更重要的是，在城市中心地段建设的公路桥梁往往受用地红线狭小、地面交通复杂、周边建筑密集等因素限制，无法采用以上方式建设桥梁。

因此，亟需结合地下结构自身特点，提出一种新的桥梁基础方案，解决桥梁与地下结构共建的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种跨地下结构公路桥梁基础，能够实现较小工程规模和用地跨越地下结构。

为实现上述目的，本发明所设计的跨地下结构公路桥梁基础包括竖直支承在桥面下的桥墩墩柱及埋于地面下的梁式承台和桩基础，所述桥墩墩柱支承在所述梁式承台上，所述梁式承台支承在桩基础上，所述桩基础沿竖直方向设置在待跨越的地下结构两侧；所述梁式承台现浇成型在所述桩基础上，所述梁式承台包括分别设置在地下结构同侧的所述桩基础上的小承台及水平方向上连接隧道两侧的所述小承台的系梁；所述桥墩墩柱在宽度方向上位于所述系梁宽度方向的中部，在长度方向上布置在所述系梁及所述小承台顶面的任意位置。

作为优选方案，所述系梁为长方体实心钢筋混凝土或预应力混凝土构件，所述系梁的端部位于所述小承台长度方向的中部位置，所述系梁的顶部与所述小承台顶部齐平。

作为优选方案，所述小承台的高度H_台与所述系梁的高度H_梁满足以下公式：H_台＝H_梁+50cm；所述小承台的长度L_台与所述桩基础(30)的直径D之间满足以下关系：L_台＝3D+120cm。

作为优选方案，所述系梁的长度L_梁不大于25米；所述系梁的宽度W_梁为所述桥墩墩柱在宽度方向的尺寸在两侧各加50cm且不小于1.5米；所述系梁的高度H_梁满足以下公式：H_梁＝0.2L_梁～0.4L_梁。

作为优选方案，所述桩基础位于所述小承台长度方向的两端且在宽度方向居中设置，所述桩基础的外缘距所述小承台边缘不小于所述桩基础的直径D的0.3倍及50cm。

作为优选方案，两侧的所述小承台下各设置两根在长度方向上间隔设置的所述桩基础；所述小承台的宽度W_台与所述桩基础的直径D满足以下公式：W_台＝D+0.3D、W_台≥50cm。

作为优选方案，两侧的所述小承台下各设置四根所述桩基础，所述小承台的宽度W_台与所述桩基础的直径D满足以下公式：W_台＝3D+0.3D、W_台≥50cm。

作为优选方案，所述梁式承台内植入有至少一层钢束，所述钢束的位置最低段位于所述桥墩墩柱的正下方，所述位置最低段为水平段。

作为优选方案，所述钢束中交替布置有奇数钢筋和偶数钢筋，所述奇数钢筋与所述偶数钢筋的固定端和张拉端交替分布在对应的所述小承台上。

作为优选方案，所述梁式承台内植入有上层钢束、下层钢束，所述上层钢束、所述下层钢束包括交替设置的上层奇数钢筋、上层偶数钢筋，所述下层钢束包括交替设置的下层奇数钢筋、下层偶数钢筋，上层奇数钢筋固定端、上层偶数钢筋张拉端、下层奇数钢筋固定端、下层偶数钢筋张拉端设置在同一侧的所述小承台上，上层奇数钢筋张拉端、上层偶数钢筋固定端、下层奇数钢筋张拉端、下层偶数钢筋固定端设置另一侧的所述小承台上。

本发明的有益效果是：本发明的跨地下结构公路桥梁基础利用连接两个小承台的系梁跨越地下结构，而桥梁桩基则避开了地下结构，避免了桥梁桩基与地下结构冲突，大大减小了地下工程桥梁跨径布置的影响；梁式承台结构为埋在地下的跨越构件，地面上仅需提供墩柱布置空间，大大减少了地面占用面积，由于梁式承台的设置，墩柱布置更加灵活，进一步减小了墩柱对地面交通组织的影响，同时由于梁式承台的设置，高架桥下桥墩位置更加合理景观效果更好。

附图说明

图1为本发明的第一优选实施例的跨地下结构公路桥梁基础的立面图。

图2为图1的仰视图。

图3为图1的侧视图。

图4为图1沿桥墩墩柱横向截断后的俯视图。

图5为图1截去部分桥墩墩柱及桩基础后的透视图。

图6为图5中梁式承台的透视俯视图。

图7A、7B、7C分别为沿图5中A-A方向、B-B方向、C-C方向的截面图。

图8为图6中I部分的放大图。

图9为图6中II部分的放大图。

图10为本发明的第二优选实施例的跨地下结构公路桥梁基础的立面图。

图11为图10的俯视图。

图12为图10的侧视图。

图中各部件标号如下：桥墩墩柱10、梁式承台20(其中，小承台21、系梁22、上层钢束23、下层钢束24；小承台砼垫层211、系梁砼垫层221；上层奇数钢筋231、上层偶数钢筋232、下层奇数钢筋241、下层偶数钢筋242；上层奇数钢筋固定端2311、上层奇数钢筋张拉端2312；上层偶数钢筋固定端2321、上层偶数钢筋张拉端2322；下层奇数钢筋固定端2411、下层奇数钢筋张拉端2412；下层偶数钢筋固定端2421、下层偶数钢筋张拉端2422)、桩基础30。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

基于上述问题，通过大量的计算和试验研究，本发明提供一种跨地下结构公路桥梁基础，利用地下梁式承台跨越地下结构，既能有效减少桥梁建设造价，又能解决在特殊条件下常规桥梁无法实现的桥梁与地下结构交叉建设的难题。

请参阅图1、图2、图3和图4，本发明第一优选实施例的跨地下结构公路桥梁基础包括竖直支承在桥面下的桥墩墩柱10及埋于地面下的梁式承台20和桩基础30。桥墩墩柱10支承在梁式承台20上，梁式承台20支承在桩基础30上。桩基础30沿竖直方向设置在待跨越的地下结构两侧，梁式承台20现浇成型在桩基础30上。

梁式承台20一般埋于地面1～1.5米以下，作为桥梁基础使用。梁式承台20包括分别设置在地下结构同侧的桩基础30上的小承台21及水平方向上连接隧道两侧的小承台21的系梁22，一定长度的系梁22连接两端的小承台21。本实施例中两侧小承台21下各设置两根桩基础30，两根桩基础30在长度方向上间隔设置。小承台21为长方体形实心钢筋混凝土构件，尺寸根据桩基础30的直径D确定。

小承台的宽度W_台一般为桩基础的直径D加两侧各0.3D且不小于50公分。即：

W_台＝D+0.3D；

W_台≥50cm。

小承台的高度H_台根据系梁高度H_梁确定。小承台的高度H_台一般为系梁的高度H_梁加50公分。即：

H_台＝H_梁+50cm。

小承台的长度L_台根据桩基直径D确定，一般为桩基础的直径D的3倍加1.2米。即：

L_台＝3D+120cm。

系梁22为长方体实心钢筋混凝土或预应力混凝土构件，系梁22连接两端小承台21，端部位于小承台21长边方向的中部位置，顶部与小承台21顶部齐平。

系梁22的长度L_梁根据跨越地下构造物的需要取用，但不宜大于25米。

系梁22的宽度W_梁根据其上面放置的桥墩墩柱10尺寸确定，一般为桥墩墩柱10在该方向尺寸加两侧各50公分，但不应小于1.5米。

系梁22的高度H_梁根据系梁22的长度L_梁确定，为0.2L_梁～0.4L_梁。即：

H_梁＝0.2L_梁～0.4L_梁。

桩基础30的位置处于小承台21长度方向的两端，宽度方向居中设置，桩基础30的外缘距小承台21边缘距离不小于0.3D(D为桩基础的直径)和50公分。

桥墩墩柱10布置在系梁22宽度方向的中部，长度方向可布置在系梁22及小承台21顶面的任意位置，但不超出系梁22及小承台21顶面，如此给桥墩的布置提供了很大的便利。

梁式承台20中，小承台21的下方设有小承台砼垫层211，系梁22的下方设有系梁砼垫层221，小承台砼垫层211、系梁砼垫层221采用混凝土强度等级为C15的砼垫层。

梁式承台20内植入的钢束的层数由桥墩墩柱10的受力来决定，最少一层，可设多层。在图示实施例中，梁式承台20内植入有上层钢束23、下层钢束24。上层钢束23、下层钢束24的位置最低段(水平段)位于桥墩墩柱10的正下方(如图5中所示)。上层钢束23由交替设置的上层奇数钢筋231、上层偶数钢筋232构成。同样地，下层钢束24由交替设置的下层奇数钢筋241、下层偶数钢筋242构成。上层奇数钢筋固定端2311、上层偶数钢筋张拉端2322、下层奇数钢筋固定端2411、下层偶数钢筋张拉端2422设置在同一侧小承台21上；上层奇数钢筋张拉端2312、上层偶数钢筋固定端2321、下层奇数钢筋张拉端2412、下层偶数钢筋固定端2421设置另一侧小承台21上。钢束的固定端和张拉端交替分布，能够保证端部应力均匀，防止端部混凝土压坏。

钢束(上层钢束23、下层钢束24)下料长度包含张拉端100cm工作长度。钢束中，钢筋的纵向预应力束标准强度为fpk＝1860MPa，弹性模量为Ep＝1.95×10⁵MPa。钢筋的张拉控制应力为纵向预应力束标准强度的0.72倍，取值为1340MPa。钢束张拉按对称原则从中间向两边对称张拉，张拉不居中的钢束时每次张拉不少于两束。纵向预应力束采用张拉控制力与张拉伸长量双控，应力控制为主，以伸长量进行校核；表中钢束伸长量仅计算至锚下，并未计入10％初始张拉力产生的非弹性伸长量，实测延伸量与计算延伸量允许-6％～+6％的误差。混凝土强度达到90％设计强度后，且养护龄期不小于7天方可分批张拉预应力束。承台主筋(上层钢束23、下层钢束24)在张拉完钢束后应等强恢复。

请参照图10、图11和图12，本发明第二优选实施例的跨地下结构公路桥梁基础包括竖直支承在桥面下的桥墩墩柱10及埋于地面下的梁式承台20和桩基础30。桥墩墩柱10支承在梁式承台20上，梁式承台20支承在桩基础30上。桩基础30沿竖直方向设置在待跨越的地下结构两侧，梁式承台20现浇成型在桩基础30上。

梁式承台20一般埋于地面1～1.5米以下，作为桥梁基础使用。梁式承台20包括分别设置在地下结构同侧的桩基础30上的小承台21及水平方向上连接隧道两侧的小承台21的系梁22，一定长度的系梁22连接两端的小承台21。本实施例中两侧小承台21下各设置四根桩基础30，适用于桥墩荷载较大或系梁长度较长的情况。小承台21为实心钢筋混凝土构件，尺寸根据桩基础直径D确定。

小承台的宽度W_台为桩基础直径D的3倍加两侧各0.3D且不小于50公分。即：

W_台＝3D+0.3D；

W_台≥50cm。

小承台的高度H_台根据系梁22的高度H_梁确定。一般为系梁高度H_梁加50公分。即：

H_台＝H_梁+50cm。

小承台的长度L_台根据桩基础30的直径D确定，一般为桩基础30的直径D的3倍加1.2米。即：

L_台＝3D+120cm。

桩基础30的位置处于小承台21四周，桩基础30的外缘距小承台21的边缘距离不小于0.3D(D为桩基础30的直径)和50公分。

系梁22为长方体实心钢筋混凝土或预应力构件，连接两端小承台，系梁22的端部位于小承台21一侧的中部位置，系梁22的顶部与小承台21的顶部齐平。

系梁22的宽度W_梁根据其上面放置的桥墩墩柱30尺寸确定，一般为桥墩墩柱30在该方向尺寸加两侧各50公分，但不应小于1.5米。

H_梁＝0.2L_梁～0.4L_梁。

桥墩墩柱30布置在系梁21的宽度方向的中部，长度方向可布置在系梁22及小承台21顶面的任意位置，且可以布置多个桥墩墩柱30，但不超出系梁22及小承台21的顶面。

同样地，梁式承台20中植入钢束，且可按照第一第二优选实施例中的钢束结构来布置。

本发明的跨地下结构公路桥梁基础，其中梁式承台下在某一方向的桩基础的间距远大于常规桩基础的间距，成为类似于深梁的一种结构体系。梁式承台下的桩基础在地下结构两侧布置，以避开地下结构，并在桩基顶部设置小承台，由一根矩形截面的系梁连接两侧小承台，构成整个梁式承台结构，桥墩墩柱可设置在整个系梁及小承台的范围内。桥梁上构的荷载通过设置在梁式承台上的桥墩墩柱，传至梁式承台结构的系梁上，并通过两侧的小承台传至桩基础及岩层，达到既避开地下结构又能支撑桥梁上部结构的目的。

本发明的跨地下结构公路桥梁基础的优点主要体现在：利用连接两个小承台的系梁，跨越地下结构，而桥梁桩基则避开了地下结构，避免了桥梁桩基与地下结构冲突；桥墩设置在系梁范围内，具有较大的灵活性，既给桥梁下地面交通组织优化提供便利条件，又有利于选用合适及景观效果好的桥墩形式。

本发明的跨地下结构公路桥梁基础中，梁式承台结构的使用，不仅具有传统承台支撑上部结构的作用，同时承台自身也具有一定的跨越能力，部分的替代了承台顶面以上桥梁结构的跨径能力，大大减小了地下工程桥梁跨径布置的影响，将桥梁与地下工程交叉建设的问题转化成梁式承台与地下工程的交叉建设问题。梁式承台结构为埋在地下的跨越构件，其跨越及支撑功能构件为埋在地下的梁式结构，地面上仅需提供墩柱布置空间，大大减少了地面占用面积，由于梁式承台的设置，墩柱布置更加灵活，进一步减小了墩柱对地面交通组织的影响，同时由于梁式承台的设置，高架桥下桥墩位置更加合理景观效果更好。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种跨地下结构公路桥梁基础，其特征在于：所述跨地下结构公路桥梁基础包括竖直支承在桥面下的桥墩墩柱(10)及埋于地面下的梁式承台(20)和桩基础(30)，所述桥墩墩柱(10)支承在所述梁式承台(20)上，所述梁式承台(20)支承在桩基础(30)上，所述桩基础(30)沿竖直方向设置在待跨越的地下结构两侧；所述梁式承台(20)现浇成型在所述桩基础(30)上，所述梁式承台(20)包括分别设置在地下结构同侧的所述桩基础(30)上的小承台(21)及水平方向上连接隧道两侧的所述小承台(21)的系梁(22)；所述桥墩墩柱(10)在宽度方向上位于所述系梁(22)宽度方向的中部，在长度方向布置在所述系梁(22)及所述小承台(21)顶面的任意位置。

2.根据权利要求1所述的跨地下结构公路桥梁基础，其特征在于：所述系梁(22)为长方体实心钢筋混凝土或预应力混凝土构件，所述系梁(22)的端部位于所述小承台(21)长度方向的中部位置，所述系梁(22)的顶部与所述小承台(21)顶部齐平。

3.根据权利要求2所述的跨地下结构公路桥梁基础，其特征在于，所述小承台(21)的高度H_台与所述系梁(22)的高度H_梁满足以下公式：H_台＝H_梁+50cm；所述小承台(21)的长度L_台与所述桩基础(30)的直径D之间满足以下关系：L_台＝3D+120cm。

4.根据权利要求3所述的跨地下结构公路桥梁基础，其特征在于，所述系梁(22)的长度L_梁不大于25米；所述系梁(22)的宽度W_梁为所述桥墩墩柱(10)在宽度方向的尺寸在两侧各加50cm且不小于1.5米；所述系梁(22)的高度H_梁满足以下公式：H_梁＝0.2L_梁～0.4L_梁。

5.根据权利要求4所述的跨地下结构公路桥梁基础，其特征在于，所述桩基础(30)位于所述小承台(21)长度方向的两端且在宽度方向居中设置，所述桩基础(30)的外缘距所述小承台(21)边缘不小于所述桩基础(30)的直径D的0.3倍及50cm。

6.根据权利要求4所述的跨地下结构公路桥梁基础，其特征在于，两侧的所述小承台(21)下各设置两根在长度方向上间隔设置的所述桩基础(30)；所述小承台(21)的宽度W_台与所述桩基础(30)的直径D满足以下公式：W_台＝D+0.3D、W_台≥50cm。

7.根据权利要求4所述的跨地下结构公路桥梁基础，其特征在于，两侧的所述小承台(21)下各设置四根所述桩基础(30)，所述小承台(21)的宽度W_台与所述桩基础(30)的直径D满足以下公式：W_台＝3D+0.3D、W_台≥50cm。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的跨地下结构公路桥梁基础，其特征在于：所述梁式承台(20)内植入有至少一层钢束，所述钢束的位置最低段位于所述桥墩墩柱(10)的正下方，所述位置最低段为水平段。

9.根据权利要求8所述的跨地下结构公路桥梁基础，其特征在于：所述钢束中交替布置有奇数钢筋和偶数钢筋，所述奇数钢筋与所述偶数钢筋的固定端和张拉端交替分布在对应的所述小承台(21)上。

10.根据权利要求9所述的跨地下结构公路桥梁基础，其特征在于：所述梁式承台(20)内植入有上层钢束(23)、下层钢束(24)，所述上层钢束(23)、所述下层钢束(24)包括交替设置的上层奇数钢筋(231)、上层偶数钢筋(232)，所述下层钢束(24)包括交替设置的下层奇数钢筋(241)、下层偶数钢筋(242)，上层奇数钢筋固定端(2311)、上层偶数钢筋张拉端(2322)、下层奇数钢筋固定端(2411)、下层偶数钢筋张拉端(2422)设置在同一侧的所述小承台(21)上，上层奇数钢筋张拉端(2312)、上层偶数钢筋固定端(2321)、下层奇数钢筋张拉端(2412)、下层偶数钢筋固定端(2421)设置另一侧的所述小承台(21)上。