CN110258362A - 一种城市地下工程穿越既有桥梁的变形控制方法 - Google Patents
一种城市地下工程穿越既有桥梁的变形控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110258362A CN110258362A CN201910424888.4A CN201910424888A CN110258362A CN 110258362 A CN110258362 A CN 110258362A CN 201910424888 A CN201910424888 A CN 201910424888A CN 110258362 A CN110258362 A CN 110258362A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rod
- cushion cap
- bridge
- tie
- pile foundation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
- E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
- E01D19/02—Piers; Abutments ; Protecting same against drifting ice
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
- E01D22/00—Methods or apparatus for repairing or strengthening existing bridges ; Methods or apparatus for dismantling bridges
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D27/00—Foundations as substructures
- E02D27/10—Deep foundations
- E02D27/12—Pile foundations
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/06—Power analysis or power optimisation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Geometry (AREA)
- Architecture (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Foundations (AREA)
Abstract
本发明涉及一种城市地下工程穿越既有桥梁的变形控制方法,属于桥梁结构控制技术领域。采用在地下结构上方桥梁两承台之间增设水平撑杆系杆的方法进行预加固,并提供了一种增设水平撑杆系杆的新方法。本申请提高了地下工程开挖过程中,既有桥梁桩基、承台、桥墩的稳定性,有效限制了地下工程施工过程中桩顶的位移,使地下工程近接施工过程中,既有桥梁结构的安全性得到显著提高。
Description
技术领域
本发明属于桥梁结构控制技术领域,具体涉及城市地下工程下穿既有桥梁近接施工时,对桥梁变形进行控制的一种方法。
背景技术
随着城市交通需求量的不断增多,地下空间的开发与利用成为我国交通发展的新趋势,城市地下工程的建设因此相应增多。在城市中修建地下结构,往往会不可避免的发生地下结构要下穿既有桥梁、道路或建筑物的情况。
当地下工程下穿既有桥梁近接施工时,由于地下结构开挖的卸载作用,会导致桥梁桩基因土体位移发生附加变形。当桩顶因地下结构开挖引起的水平位移较大时,一方面由于承台的嵌固作用导致桩基附加弯矩较大,不利于结构受力,另一方面可能导致墩顶活动支座发生滑动,超出允许活动范围。因此在地下结构下穿既有桥梁近接施工时,限制桩顶水平位移对桥梁结构安全及桥梁的正常使用具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,当城市地下工程下穿既有桥梁近接施工时,提出一种限制地下工程开挖引起桥梁变形的一种方法,从而减小地下工程开挖对既有桥梁的安全影响,提高桥梁安全性。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:一种城市地下工程穿越既有桥梁的变形控制方法,步骤如下:
1)采用在地下结构上方桥梁两承台之间增设水平撑杆系杆的方法进行预加固;所述增设水平撑杆系杆的方法为:
[1]不考虑桩身轴力,建立桩基微分控制方程
对于圆形桩等效宽度bp为:
对于方形桩桩等效宽度bp为:
[2]将隧道自由位移场δ利用Loganathan解析解,带入微分控制方程
[3]将微分方程[1]改写为差分方程
[4]由于承台设置水平撑杆系杆,可以有效减小桩顶水平位移,又由于承台的刚度较大,此时可认为桩头固定;对嵌岩桩或长桩可认为桩底固结,建立边界条件,对桩顶:y-1-y2=0;y1=0;对桩底:yn-yn+2=0;yn+1=0;
[5]将[2]式带入[3]式,并与[4]式边界条件联立方程组,进行迭代直至两次迭代结果差值在允许误差范围内;
[6]确定桩基位移后,计算单桩桩顶撑杆系杆设计内力:
[7]计算群桩撑杆系杆设计内力
[8]根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2018)进行撑杆系杆的受压、受拉验算以及承台的局部承压验算。
其中,Ep、Ip分别为桩基弹性模量与惯性矩;z为深度;bp为桩基的计算宽度;d为圆形桩基直径,b为矩形桩基受水平力方向宽度;k为地基土水平基床系数;δ为无桩基时自由场地的土体位移;y为桩身变位;ε0为平均地层损失比;R为隧道半径;h为隧道轴线埋深;x为距隧道中心线的水平距离;z为地表以下深度;λ为节点弹簧等效土体厚度;N0为单桩撑杆系杆设计轴力;Nd为群桩撑杆系杆设计轴力;γd为撑杆系杆设计安全系数;Q0为桩顶水平剪力;n为一个承台下桩基的数量。
2)在既有桥梁承台上新设撑杆系杆按下列步骤实施:
[9]开挖两承台之间土体至撑杆系杆底面;
[10]将根据步骤1设计好的预制混凝土撑杆系杆吊装就位;
[11]在既有承台侧壁植筋,植入的钢筋应避让承台主筋并尽量不破坏承台箍筋,钢筋必须保证足够的锚固长度与外露长度;在既有承台侧壁植入螺栓,将带剪力钉的钢板通过螺栓及环氧树脂与承台侧壁相连;
[12]制作承台植筋与预制混凝土撑杆系杆钢筋间的扣环式接头,将主筋与扣环式接头进行焊接;
[13]利用补偿收缩混凝土后浇湿接缝
[14]待湿接缝混凝土达到设计值强度的100%时,进行土体回填。
本发明的有益效果:通过一种控制城市地下工程穿越既有桥梁变形的方法,提高了地下结构工程开挖过程中,既有桥梁桩基、承台的稳定性,有效限制了地下工程施工过程中桩顶的位移,使地下工程近接施工过程中,既有桥梁结构的安全性得到显著提高。
附图说明
图1是地下工程下穿既有桥梁时设置的预制撑杆系杆示意图。
图2是扣环式接头连接示意图。
图3是带剪力钉的钢板结构示意图。
图中:1撑杆系杆;2桥梁承台;3湿接缝;4承台植筋;5撑杆系杆的纵筋;6植入螺栓;7带剪力钉的钢板;8地下结构;9桥梁桩基;10桥墩。
具体实施方式
以下结合技术方案(和附图)详细叙述本发明的具体实施方式。
实施例
本实施例提供一种城市地下工程穿越既有桥梁的变形控制方法,包括以下施工步骤:
1)根据既有桥梁承台2尺寸与地下工程开挖对承台位移的影响,确定撑杆系杆1的数量与尺寸。根据既有承台配筋图,确定新设置的撑杆系杆在桥梁承台上的位置,应使撑杆系杆的纵筋5及承台植筋4不与承台内的主筋发生冲突,同时尽量避开承台箍筋。
2)开挖两桥梁承台2之间地下结构8上方的土体,直至混凝土撑杆系杆1的设计底面,注意施工中不得超挖,开挖时可采用泥浆护壁进行临时支护;
3)在工厂中对混凝土撑杆系杆1进行预制,运输至现场后吊装就位;
4)在桥梁承台2侧面植入承台植筋4与螺栓6,主要施工步骤为:在承台侧面弹线定位、钻孔、洗孔、注胶、植筋、固化养护、抗拔试验(抽检);
5)将带剪力钉的钢板7背面涂抹环氧树脂后,通过带剪力钉的钢板7上预留的螺栓孔与植入螺栓6进行定位安装;
6)绑扎湿接缝3节点钢筋,将撑杆系杆的纵筋5与承台植筋4在节点处进行焊接,焊接点距离承台侧面不小于15倍植筋直径且不小于200mm,以保证植筋强度不受损害,靠近承台位置箍筋应适当加密;
6)浇筑湿接缝3处混凝土,混凝土标号不得小于承台混凝土标号,湿接缝3处宜采用微膨胀混凝土;
7)待湿接缝3混凝土达到设计强度的100%时,回填撑杆系杆上方土体。
Claims (3)
1.一种城市地下工程穿越既有桥梁的变形控制方法,其特征在于,采用在地下结构上方桥梁两承台之间增设水平撑杆系杆的方法进行预加固,具体实施步骤为:
S1:开挖两桥梁承台之间土体至撑杆系杆底面;
S2:将设计好的预制混凝土撑杆系杆吊装就位;
S3:在既有承台侧壁植筋:植入的钢筋避让承台主筋并不破坏承台箍筋,钢筋必须保证足够的锚固长度与外露长度;在既有承台侧壁植入螺栓,将带剪力钉的钢板通过植入螺栓及环氧树脂与承台侧壁相连;
S4:制作承台植筋与预制混凝土撑杆系杆钢筋间的扣环式接头,将主筋与扣环式接头进行焊接;
S5:利用补偿收缩混凝土后浇湿接缝;
S6:待湿接缝混凝土达到设计值强度的100%时,进行土体回填。
2.根据权利要求1所述一种城市地下工程穿越既有桥梁的变形控制方法,其特征在于,所述增设水平撑杆系杆的设计方法为:
[1]建立桩基微分控制方程
对于圆形桩等效宽度bp为:
对于方形桩桩等效宽度bp为:
[2]将隧道自由位移场δ利用Loganathan解析解,带入微分控制方程
[3]将微分方程[1]改写为差分方程[4]建立边界条件,对桩顶:y-1-y2=0;y1=0;对桩底:yn-yn+2=0;yn+1=0;
[5]将[2]式带入[3]式,并与[4]式边界条件联立方程组,进行迭代直至两次迭代结果差值在允许误差范围内;
[6]确定桩基位移后,计算单桩桩顶撑杆系杆设计内力:
[7]计算群桩撑杆系杆设计内力:
[8]进行撑杆系杆的受压、受拉验算以及承台的局部承压验算;
其中,Ep、Ip分别为桩基弹性模量与惯性矩;z为深度;bp为桩基的计算宽度;d为圆形桩基直径,b为矩形桩基受水平力方向宽度;k为地基土水平基床系数;δ为无桩基时自由场地的土体位移;y为桩身变位;ε0为平均地层损失比;R为隧道半径;h为隧道轴线埋深;x为距隧道中心线的水平距离;z为地表以下深度;λ为节点弹簧等效土体厚度;N0为单桩撑杆系杆设计轴力;Nd为群桩撑杆系杆设计轴力;γd为撑杆系杆设计安全系数;Q0为桩顶水平剪力;n为一个承台下桩基的数量。
3.一种用于实施权利要求1或权利要求2所述方法的机构,其特征在于,包括撑杆系杆、桥梁承台、承台植筋、带剪力钉的钢板、桥梁桩基和桥墩,在桥梁桩基上面设有桥梁承台,所述桥墩位于桥梁承台上,在两个桥梁承台之间设有撑杆系杆,撑杆系杆的纵筋通过扣环式接头与承台植筋相连,所述承台植筋的一端位于相应的桥梁承台中,带剪力钉的钢板通过植入螺栓固定在桥梁承台的连接侧壁上。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910424888.4A CN110258362B (zh) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | 一种城市地下工程穿越既有桥梁的变形控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910424888.4A CN110258362B (zh) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | 一种城市地下工程穿越既有桥梁的变形控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110258362A true CN110258362A (zh) | 2019-09-20 |
CN110258362B CN110258362B (zh) | 2020-11-06 |
Family
ID=67915019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910424888.4A Active CN110258362B (zh) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | 一种城市地下工程穿越既有桥梁的变形控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110258362B (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111259478A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-06-09 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种抑制既有路堑重力式挡墙变形的方法 |
CN111926854A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-11-13 | 广州地铁设计研究院股份有限公司 | 一种桩基加固方法 |
CN113123233A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-07-16 | 中交二航局第二工程有限公司 | 一种锚碇设计及施工方法 |
CN113293706A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-24 | 中建三局集团有限公司 | 一种桥梁桩基与周边地下结构物同步设计施工方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101487274A (zh) * | 2009-02-23 | 2009-07-22 | 北京交通大学 | 一种城市隧道穿越既有建(构)筑物注浆抬升方法 |
JP5041481B2 (ja) * | 2007-12-19 | 2012-10-03 | 株式会社美和テック | 既設支承装置の更新方法及び更新構造 |
CN102966122A (zh) * | 2011-08-31 | 2013-03-13 | 北京市重大项目建设指挥部办公室 | 在桥梁的基础附近建造隧道时控制桥梁变形的方法 |
CN203160113U (zh) * | 2013-01-30 | 2013-08-28 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 哑铃型承台 |
CN103726503A (zh) * | 2014-01-08 | 2014-04-16 | 中铁十一局集团有限公司 | 用于加固变形桥桩的锚杆桩加固承台结构及施工方法 |
CN205662837U (zh) * | 2016-06-01 | 2016-10-26 | 广州市公路勘察设计有限公司 | 高架桥梁改造结构 |
CN108104146A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-01 | 郑州大学 | 防止承台移位的预应力钢管混凝土抗拉系梁及施工方法 |
-
2019
- 2019-05-21 CN CN201910424888.4A patent/CN110258362B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5041481B2 (ja) * | 2007-12-19 | 2012-10-03 | 株式会社美和テック | 既設支承装置の更新方法及び更新構造 |
CN101487274A (zh) * | 2009-02-23 | 2009-07-22 | 北京交通大学 | 一种城市隧道穿越既有建(构)筑物注浆抬升方法 |
CN102966122A (zh) * | 2011-08-31 | 2013-03-13 | 北京市重大项目建设指挥部办公室 | 在桥梁的基础附近建造隧道时控制桥梁变形的方法 |
CN203160113U (zh) * | 2013-01-30 | 2013-08-28 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 哑铃型承台 |
CN103726503A (zh) * | 2014-01-08 | 2014-04-16 | 中铁十一局集团有限公司 | 用于加固变形桥桩的锚杆桩加固承台结构及施工方法 |
CN205662837U (zh) * | 2016-06-01 | 2016-10-26 | 广州市公路勘察设计有限公司 | 高架桥梁改造结构 |
CN108104146A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-01 | 郑州大学 | 防止承台移位的预应力钢管混凝土抗拉系梁及施工方法 |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
KYUNG-HO PARK: "Analytical solution for tunnelling-induced ground movement in clays", 《TUNNELLING AND UNDERGROUND SPACE TECHNOLOGY》 * |
交通部公路规划设计院: "《公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ024-85》", 30 January 2004, 人民交通出版社 * |
商厚胜、张浩、梁发云: "浅覆土隧道穿越对邻近建筑桩基水平性状影响分析", 《岩土工程学报》 * |
石名磊: "《基础工程》", 31 October 2002, 东南大学出版社 * |
苏谦,罗照新,王迅: "《高速铁路路基非埋式桩板结构理论与实践》", 30 September 2011, 中国铁道出版社 * |
陈建荣,高飞: "《建设工程基桩检测技术问答》", 30 January 2011, 上海科学技术出版社 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111259478A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-06-09 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种抑制既有路堑重力式挡墙变形的方法 |
CN111926854A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-11-13 | 广州地铁设计研究院股份有限公司 | 一种桩基加固方法 |
CN113123233A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-07-16 | 中交二航局第二工程有限公司 | 一种锚碇设计及施工方法 |
CN113123233B (zh) * | 2021-03-03 | 2022-11-25 | 中交二航局第二工程有限公司 | 一种锚碇设计及施工方法 |
CN113293706A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-24 | 中建三局集团有限公司 | 一种桥梁桩基与周边地下结构物同步设计施工方法 |
CN113293706B (zh) * | 2021-05-25 | 2022-05-20 | 中建三局集团有限公司 | 一种桥梁桩基与周边地下结构物同步设计施工方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110258362B (zh) | 2020-11-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110258362A (zh) | 一种城市地下工程穿越既有桥梁的变形控制方法 | |
US20140026518A1 (en) | Construction method for root-type foundation anchorage and bored, root-type cast in-situ pile with anchor bolts | |
CN104532868B (zh) | 高陡变形斜坡区桥梁锚拉式高承台群桩基础修建方法 | |
CN102359046A (zh) | 一种高填方路基拼接方法 | |
CN101838957B (zh) | 整体式t形外悬臂道路及其施工方法 | |
CN113668564A (zh) | 明挖地下通道紧邻地铁车站支护加固施工方法 | |
CN110258600B (zh) | 一种适用于深水水域的立式围堰施工工法 | |
CN113431065A (zh) | 一种咬合桩与钢套箱组合围堰快速施工方法及结构 | |
CN110241863B (zh) | 软土基坑开挖过程管廊变形控制装置及其控制方法 | |
CN210195766U (zh) | 一种拱盖暗挖顺筑地下结构 | |
CN111706366A (zh) | 一种穿越大型全充填溶洞的隧道衬砌结构及施工方法 | |
CN216688857U (zh) | 既有线路路堤的帮宽结构 | |
CN110258363A (zh) | 一种用于地下工程下穿既有桥梁变形控制的可回收式装置 | |
CN115506382A (zh) | 一种用于筑岛平台桩板墙的施工方法 | |
CN212001125U (zh) | 一种基于基坑跳挖与拱盖转换的既有隧道跨越体系 | |
CN210507517U (zh) | 一种适用于挡土墙加高的组合构件 | |
CN114411761A (zh) | 一种新建建筑施工时对拟建地铁隧道的超前预支护体系及预支护施工方法 | |
CN113653064A (zh) | 前撑后拉式基坑围护体系及其施工方法 | |
CN113152446A (zh) | 一种多节式预应力空心桩及其施工方法 | |
CN206971246U (zh) | 适用于串珠状溶洞地层的多墩柱桥桩基础 | |
CN110106930A (zh) | 一种新型铁塔基础加固保护方法 | |
CN110130397A (zh) | 倾斜支护与主体结构结合的六边形管廊体系及其施工方法 | |
CN220565238U (zh) | 一种适用于大高差深基坑的桩锚与内支撑组合支护系统 | |
CN212508328U (zh) | 一种偏压隧道洞口段加固结构 | |
CN209837050U (zh) | 一种陡坡路基加固结构 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |