CN109914463A - 一种桩基与桥台柔性连接结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种桩基与桥台柔性连接结构及其施工方法，包括桥梁桩基和桥台，桥梁桩基的上端具有伸入桥台内部的桩头，桩头为上大、下小的变截面结构，桩头的上端通过连接件与桥台相连接，桩头的外表面与桥台之间设置有弹性垫层。施工时包括如下步骤：（1）进行桥梁桩基与桩头的施工；（2）在桩头的顶面预埋至少一圈呈环形分布的连接钢筋；（3）在桩头的外表面铺设弹性垫层；（4）进行桥台的施工。变截面的桩头与桥台之间通过弹性垫层作用，能够吸收桥台相对转角和位移，减弱桥台对桥梁桩基的约束作用，从而减小桩顶弯矩，避免桩头与桥梁桩基出现损坏，提高结构的耐久性和抗震性能，整体结构设计简单、合理，施工方便。
Description
技术领域：
本发明涉及一种桩基与桥台柔性连接结构及其施工方法。
背景技术：
对于整体式无缝桥梁，其桩基与桥台一般通过桩顶嵌入桥台实现刚性连接，桥台对桩基的约束作用很大。当桥梁在车辆荷载作用和地震作用下主梁和桥台发生转角和位移时，桥台带动桩基一起运动，并将绝大部分弯矩和剪力传递到桩基，桩基与桥台连接部位在复杂的压、弯、剪作用下会出现混凝土破坏现象。桩基不仅要承受上部结构自重和活载等引起的竖向荷载，还要承受地震、温度作用等引起的水平荷载。此外，桩基的刚度远小于桥台，桥台在温度作用下产生循坏的水平位移时，桩基与桥台同步运动，使得桩在桥台连接处混凝土产生较大的应力，极易使混凝土出现裂缝，从而降低桩的水平承载能力。
针对整体式无缝桥中刚性连接的桩基和桥台，桩基与桥台连接段混凝土破坏以及桩基损坏现象，如何采取有效的连接方式成为亟待解决的问题。
发明内容：
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种桩基与桥台柔性连接结构及其施工方法，不仅结构合理、新颖，而且施工方便。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种桩基与桥台柔性连接结构，包括桥梁桩基和位于桥梁桩基上方的桥台，所述桥梁桩基的上端具有伸入桥台内部的桩头，所述桩头为上大、下小的变截面结构，桩头的上端通过连接件与桥台相连接，桩头的外表面与桥台之间设置有弹性垫层。
进一步的，所述桥台的下端设有与桩头的外形相适应的并用以容置桩头的凹部，所述凹部的内表面与桩头的外表面之间设有弹性垫层。
进一步的，所述桩头的顶面与底面相平行。
进一步的，所述桩头的侧边与桩头的竖直轴线的夹角为30°~45°。
进一步的，所述桩头的底面与桥台的底面相齐平，桩头的高度为桥梁桩基桩径的1~2倍。
进一步的，所述连接件包括至少一圈呈环形分布在桩头顶面的连接钢筋，所述连接钢筋与桥台浇筑为一体。
进一步的，所述连接钢筋的上下两端分别设有连接弯钩。
进一步的，所述弹性垫层由柔性材料制成，弹性垫层的厚度为桥梁桩基桩径的1/8～1/5。
进一步的，所述桥梁桩基的截面为圆形或矩形；所述桩头为圆台状或棱台状。
本发明采用的另一种技术方案是：一种桩基与桥台柔性连接结构的施工方法，包含如下步骤：
步骤S1：进行桥梁桩基与桩头的施工并养护；
步骤S2：在桩头的顶面预埋至少一圈呈环形分布的连接钢筋；
步骤S3：在桩头的外表面铺设弹性垫层；
步骤S4：进行桥台的施工并养护，使得桥台与连接钢筋浇筑为一体。
与现有技术相比，本发明具有以下效果：本发明中变截面的桩头与桥台之间通过弹性垫层作用，能够吸收桥台相对转角和位移，减弱桥台对桥梁桩基的约束作用，从而减小桩顶弯矩，避免桩头与桥梁桩基出现损坏，提高结构的耐久性和抗震性能，整体结构设计简单、合理，施工方便。
附图说明：
图1是本发明实施例的构造示意图；
图2是图1中的A-A剖面示意图。
图中：
1-桥梁桩基；2-桩头；3-桥台；4-连接钢筋；5-弹性垫层；6-凹部；7-连接弯钩。
具体实施方式:
为了更清楚地解释本发明，下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明，显而易见地，下面所列的附图仅仅是本发明的一些具体实施例。
如图1～2所示，本发明一种桩基与桥台柔性连接结构，包括桥梁桩基1和位于桥梁桩基1上方的桥台3，所述桥梁桩基1的上端具有伸入桥台3内部的桩头2，所述桩头2为上大、下小的变截面结构，桩头2的顶面与底面相平行，桩头2的上端通过连接件与桥台3相连接，桩头2的外表面与桥台3之间设置有弹性垫层5。变截面的桩头2与桥台3之间通过弹性垫层5作用，能够吸收桥台3相对转角和位移，减弱桥台3对桥梁桩基1的约束作用，从而减小桩顶弯矩，避免桩头2与桥梁桩基1出现损坏，提高结构的耐久性和抗震性能。
本实施例中，所述桥台3的下端设有与桩头2的外形相适应的并用以容置桩头2的凹部6，所述凹部6的内表面与桩头2的外表面之间设有弹性垫层5。所述桥台3为混凝土桥台，桥台3内凹部6的尺寸与弹性垫层5相适应，使得桥台3内部能与桩头2紧密贴合。
本实施例中，所述桩头2的侧边与桩头2的竖直轴线的夹角为30°~45°。变截面状的桩头2有利于分散桥台3传递下来的荷载，防止桩头2混凝土出现应力集中而破坏，并可以提高桥台3与桥梁桩基1的连接性能。
本实施例中，所述桩头2的底面与桥台3的底面相齐平，桩头2的高度为桥梁桩基1桩径的1~2倍，保证桩头2的结构优点，有利于允许桥台3发生转角和位移变形。
本实施例中，所述连接件包括至少一圈呈环形分布在桩头2顶面的连接钢筋4，所述连接钢筋4与桥台3浇筑为一体。连接钢筋4不仅可以提高桥台3与桥梁桩基1的连接强度，还可以充当柔性连接件使得桥台3在发生转角和位移时保证桥台3和桥梁桩基1结构不易出现断裂，提高了桥梁的安全性。
本实施例中，所述连接钢筋4的上下两端分别设有连接弯钩7。位于上端的连接弯钩7与桥台3浇筑为一体，位于下端的连接弯钩7预埋在桩头2中，且与桩头2浇筑为一体。连接钢筋4的上下两端分别设置连接弯钩7，可提高连接强度。
本实施例中，所述弹性垫层5的形状与桩头2相适应，也为上大、下小的变截面结构，所述弹性垫层5由柔性材料制成，弹性垫层5的厚度为桥梁桩基1桩径的1/8～1/5。优选的，所述弹性垫层5采用天然橡胶，可以有效的吸收桥台3的位移和转角，弹性垫层5与桩头2紧密贴合，防止雨水渗透到桩头2混凝土内部，提高混凝土的耐久性。所述弹性垫层5黏接在桩头2的外表面。
本实施例中，所述桥梁桩基1的截面为圆形或矩形，在实际生产加工过程中，可根据需要设置桥梁桩基1的截面形状。所述桩头2为圆台状或棱台状。当桥梁桩基1的截面为圆形时，则桩头2为圆台形；当桩基1截面为矩形时，则桩头2为棱台状。
本实施例中，所述桥梁桩基1和桥台2的混凝土强度等级与配筋率满足设计要求即可，所述连接钢筋4为普通钢筋，满足受力和变形要求即可。
本发明的优点在于：
（1）桩基属于隐蔽工程，一旦出现混凝土开裂或压溃现象，将极大削弱结构的承载力和耐久性，并且难以维修；本发明所述的结构能允许桥台与桥梁桩基间发生转角和位移，减弱桥台对桥梁桩基的约束作用，减小桥梁桩基所受的弯矩作用，有效避免桥梁桩基破坏，提高结构的安全性；
（2）本发明中的弹性垫层一来能防止雨水渗入桩头与桥台的连接部分，提高了钢筋混凝土结构的安全性和耐久性，二来能够吸收桥台引起的转角和水平位移，改善下部桩基的受力状态，增加结构的延性，可以应用于地震较频繁的区域；
（3）本发明的变截面桩头能分散桥梁桩基顶部的竖向荷载，减少应力集中，使桩身受力更均匀，防止桩顶混凝土局部破坏；
（4）本发明结构简单、受力合理，并且无需复杂的施工技术即能达到本发明结构所述的优良性能，具有重要的工程应用价值。
本发明从设计、施工、养护阶段出发，从根本上解决桥梁桩基与桥台连接处混凝土破坏的问题，即采用该方法措施后，将有效减少桩头与桥台连接处混凝土破坏等病害，减小桥梁桩基所受的弯矩作用，进而减少桥梁桩基发生损坏，同时提高桥梁的安全性和抗震性能，可广泛运用于实际的桥梁领域，解决桥梁桩头混凝土破坏、桩基损坏等病害，具有较高的经济效益和实用价值。
本发明采用的另一种技术方案是：一种桩基与桥台柔性连接结构的施工方法，包含如下步骤：
步骤S1：进行桥梁桩基与桩头的施工并养护；
步骤S2：在桩头的顶面预埋至少一圈呈环形分布的连接钢筋；
步骤S3：在桩头的外表面铺设弹性垫层；
步骤S4：进行桥台的施工并养护，使得桥台与连接钢筋浇筑为一体。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (10)
1.一种桩基与桥台柔性连接结构，包括桥梁桩基和位于桥梁桩基上方的桥台，其特征在于：所述桥梁桩基的上端具有伸入桥台内部的桩头，所述桩头为上大、下小的变截面结构，桩头的上端通过连接件与桥台相连接，桩头的外表面与桥台之间设置有弹性垫层。
2.根据权利要求1所述的一种桩基与桥台柔性连接结构，其特征在于：所述桥台的下端设有与桩头的外形相适应的并用以容置桩头的凹部，所述凹部的内表面与桩头的外表面之间设有弹性垫层。
3.根据权利要求1或2所述的一种桩基与桥台柔性连接结构，其特征在于：所述桩头的顶面与底面相平行。
4.根据权利要求1所述的一种桩基与桥台柔性连接结构，其特征在于：所述桩头的侧边与桩头的竖直轴线的夹角为30°~45°。
5.根据权利要求1所述的一种桩基与桥台柔性连接结构，其特征在于：所述桩头的底面与桥台的底面相齐平，桩头的高度为桥梁桩基桩径的1~2倍。
6.根据权利要求1所述的一种桩基与桥台柔性连接结构，其特征在于：所述连接件包括至少一圈呈环形分布在桩头顶面的连接钢筋，所述连接钢筋与桥台浇筑为一体。
7.根据权利要求6所述的一种桩基与桥台柔性连接结构，其特征在于：所述连接钢筋的上下两端分别设有连接弯钩。
8.根据权利要求1或2所述的一种桩基与桥台柔性连接结构，其特征在于：所述弹性垫层由柔性材料制成，弹性垫层的厚度为桥梁桩基桩径的1/8～1/5。
9.根据权利要求1所述的一种桩基与桥台柔性连接结构，其特征在于：所述桥梁桩基的截面为圆形或矩形；所述桩头为圆台状或棱台状。
10.一种桩基与桥台柔性连接结构的施工方法，其特征在于：包括采用如权利要求1～9任一项所述的桩基与桥台柔性连接结构，包含如下步骤：
步骤S1：进行桥梁桩基与桩头的施工并养护；
步骤S2：在桩头的顶面预埋至少一圈呈环形分布的连接钢筋；
步骤S3：在桩头的外表面铺设弹性垫层；
步骤S4：进行桥台的施工并养护，使得桥台与连接钢筋浇筑为一体。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN111021231A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-04-17 | 福州大学 | 一种h型钢-phc组合桩与桥台柔性连接的构造及其施工方法 |
| CN112176853A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-01-05 | 武汉大学 | 一种桩承式减震加筋土桥台及其施工方法 |
| CN115110563A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-09-27 | 国网山东省电力公司经济技术研究院 | 一种装配式承台钢管群桩基础 |
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