CN111535348B

CN111535348B - 一种强震下桩筏复合隔震槽基础结构

Info

Publication number: CN111535348B
Application number: CN202010380657.0A
Authority: CN
Inventors: 马千惠; 关大鹏; 孙鹏; 龙秋颖; 葛梦静; 赵莹莹
Original assignee: Jiamusi University
Current assignee: Jiamusi University
Priority date: 2020-05-08
Filing date: 2020-05-08
Publication date: 2021-11-12
Anticipated expiration: 2040-05-08
Also published as: CN111535348A

Abstract

本发明提供一种强震下桩筏复合隔震槽基础结构，包括多根桩基和多个隔震支座，地基土中布设多根矩阵排列的桩基，每根桩基的桩顶固定安装有隔震支座，并且还包括隔震槽，隔震槽安装在隔振震座上，在隔震槽内侧壁铺设有热熔橡胶层，在隔震槽中从下往上依次铺设有橡胶垫层、卵石缓冲垫层、土工格栅、橡胶砂砾垫层、复合土工膜、环氧树脂浇筑层、沥青砂垫层和筏板。本发明可有效衰减或消除地震能量，避免上部建筑摇晃、震动，降低地震造成的灾害。抗震效果突出，施工简单，工期短，成本降低。

Description

一种强震下桩筏复合隔震槽基础结构

技术领域

本发明属于抗震工程领域，具体涉及一种强震下桩筏复合隔震槽基础结构。

背景技术

桩筏基础是1972年由Davis和Poulos提出，指筏板与桩之间为刚结连接的基础形式，常用于房屋建筑中高层建筑。近些年，随着高速铁路、核电厂房、房屋建筑等的快速发展，桩筏基础不断应用推广到其他建筑领域。我国是地震频发的多地震国家，地震带来的灾害极其严重，往往危机生命及财产安全。同时，桩筏基础应用面临如何解决地震灾害问题新的挑战。因此，需采取有效的建筑隔震技术。现有隔震技术多为结构隔震，在桩与上部结构间设置隔震装置，通常为隔震支座，把上部结构与基础隔离开来，作用在于降低地震能量向上传递造成上部结构破坏或变形。这种上部结构隔震技术仅仅满足上部结构的隔震要求，当遭遇强震情况下，往往会出现桩基破坏的现象。然而，对于大型桩筏基础而言，基础规模大、刚度大等特点，仅采用橡胶隔震支座隔震效果有限，难以满足强震条件下大型桩筏基础的隔震要求。

发明内容

为了克服现有技术水平存在的缺陷，本发明提供一种强震下桩筏复合隔震槽基础结构，用于解决传统隔震基础结构形式抗震性能有限，遭遇罕见及强地震难于抵御的难题，可有效衰减或消除地震能量，避免上部建筑摇晃、震动，降低地震造成的灾害。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种强震下桩筏复合隔震槽基础结构，包括多根桩基和多个隔震支座，地基土中布设多根桩基，每根桩基的桩顶固定安装有隔震支座，并且还包括隔震槽，隔震槽安装在隔振支座上，在隔震槽内侧壁铺设有热熔橡胶层，在隔震槽中从下往上依次铺设有橡胶垫层、卵石缓冲垫层、土工格栅、橡胶砂砾垫层、复合土工膜、环氧树脂浇筑层、沥青砂垫层和筏板。

本发明还具有如下技术特征：

1、如上所述隔震槽开有若干个泄水孔。

2、如上所述橡胶垫层厚度为12-20mm。

3、如上所述卵石缓冲垫层厚度为250-300mm。

4、如上所述橡胶砂砾垫层为橡胶颗粒与碎石颗粒按质量比1-2:2均匀混合，橡胶颗粒粒径3-5mm，橡胶砂砾垫层厚度为250-300mm。

5、如上所述沥青砂垫层为沥青与砂质量比为1-2:3均匀混合，沥青砂垫层厚度为5-10cm。

6、如上所述桩采用矩阵排列。

7、如上所述筏板为C30钢筋混凝土筏板。

8、如上所述隔震支座为橡胶隔震支座。

本发明的优点及有益效果：隔震槽起到支挡作用，防止多层结构的垫层在强震作用下滑移而坍塌，同时，也避免垫层与周围环境的接触，增加垫层的完整性，保障长久的隔震效果；其四壁一圈热熔橡胶层，在强震下垫层水平运动时起到减震隔震的作用，减弱地震对隔震槽水平力的作用。橡胶垫层具有较好的隔震效果，避免或减轻卵石对隔震槽的摩擦破坏作用。隔震槽和内部保护层(热熔橡胶层、橡胶垫层)共同起到阻挡、隔震及降低损失的作用。卵石缓冲垫层中卵石垫层颗粒较为圆滑，耗能性最好，在强震作用下会相对滑动或搓位，主体结构会维持惯性不变或小的反向运动，起到隔震减震、消耗地震能量的效果。橡胶砂砾垫层具有很好的吸收消耗地震能量的效果。土工格栅、复合土工膜主要起到加筋作用，不但能有效提升垫层的力学性能，还能有效防止在强震下颗粒间运动滑移，加强垫层的整体性。隔震槽下的隔震支座能较好的安定隔震槽上部重量，可改善隔震槽及上部结构水平变形，抵抗结构地震破坏。隔震支座、卵石缓冲垫层、橡胶砂砾垫层三者联合具有很好的隔震效果。环氧树脂浇筑层是橡胶砂砾垫层与沥青砂垫层之间的过渡层。沥青砂垫层中沥青与砂间有较大摩擦系数，在强震运动下两种材料互相摩擦，能力得以消耗，受力产生滑移时良好的摩擦耗能能力与滑移耗能性，具有一定的阻尼。筏板能均匀上部结构荷载，避免不均匀沉降。桩基可提升基础承载力。

综上所述，本发明可有效衰减或消除地震能量，避免上部建筑摇晃、震动，降低地震造成的灾害。抗震效果突出，施工简单，工期短，成本降低。

附图说明

图1是本发明中一种强震下桩筏复合隔震槽基础结构示意图；

图2是隔震槽和上部结构地震加速度时程曲线对比图；

图3是卵石缓冲垫层和橡胶砂砾垫层地震加速度时程曲线对比图；

附图标记1、桩基；2、隔震支座；3、隔震槽；4、热熔橡胶层；5、橡胶垫层；6、卵石缓冲垫层；7、土工格栅；8、橡胶砂砾垫层；9、复合土工膜；10、环氧树脂浇筑层；11、沥青砂垫层；12、筏板；13、上部结构。

具体实施方式

以下结合附图及举例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，一种强震下桩筏复合隔震槽基础结构，包括多根桩基1和多个隔震支座2，地基土中布设多根桩基1，每根桩基的桩顶固定安装有隔震支座2，并且还包括隔震槽3，所述的隔震槽3安装在隔振支座上，在隔震槽内侧壁铺设有热熔橡胶层4，在隔震槽中从下往上依次铺设有橡胶垫层5、卵石缓冲垫层6、土工格栅7、橡胶砂砾垫层8、复合土工膜9、环氧树脂浇筑层10、沥青砂垫层11和筏板12。施工时，首先在地基土中布设桩基1，桩呈矩阵排列；接着，在桩顶设置橡胶材质的隔震支座2；接着，在隔震支座2上面浇筑钢筋混凝土结构的隔震槽3，隔震槽3上设置若干个泄水孔；接着，在隔震槽3内侧壁铺设一圈热熔橡胶层4，底部铺设一层橡胶垫层5；接着，在橡胶垫层上面铺设卵石缓冲垫层6，摊铺、整平、碾压；接着再铺一层土工格栅合成材料7；把废旧轮胎粉碎加工成橡胶颗粒，橡胶颗粒与碎石颗粒按质量比1-2:2搅拌均匀，铺设橡胶砂砾垫层8，摊铺、整平、碾压；铺设复合土工膜9，浇筑环氧树脂浇筑层10，铺设沥青砂垫层11，沥青砂垫层为沥青与砂质量比为1-2:3均匀混合，沥青砂垫层厚度为5-10cm。；最后，建造C30钢筋混凝筏板12和上部结构13。

从图2可以看出，上部结构地震加速度明显小于隔震槽，隔震槽内部的各层组合形式垫层对上部结构具有很好的隔震性能。从图3可以看出，处于上面位置的橡胶砂砾垫层地震加速度小于卵石缓冲垫层，说明卵石缓冲垫层具有良好的减震性能。

从图2-3之间对比发现，地震加速幅值从大到小依次为：隔震槽>卵石缓冲垫层>橡胶砂砾垫层>上部结构，说明隔震槽中设置的橡胶垫层、卵石缓冲垫层、橡胶砂砾垫层均具有良好的减震隔震性能。

Claims

1.一种强震下桩筏复合隔震槽基础结构，包括多根桩基(1)和多个隔震支座(2)，地基土中布设多根矩阵排列的桩基(1)，每根桩基的桩顶固定安装有隔震支座(2)，其特征在于，还包括隔震槽(3)，所述的隔震槽(3)安装在隔震支座(2)上，在隔震槽内侧壁铺设有热熔橡胶层(4)，在隔震槽中从下往上依次铺设有橡胶垫层(5)、卵石缓冲垫层(6)、土工格栅(7)、橡胶砂砾垫层(8)、复合土工膜(9)、环氧树脂浇筑层(10)、沥青砂垫层(11)和筏板(12)；所述隔震槽开有若干个泄水孔；所述橡胶垫层厚度为12-20mm；所述卵石缓冲垫层厚度为250-300mm；所述橡胶砂砾垫层为橡胶颗粒与碎石颗粒按质量比1-2:2均匀混合，橡胶颗粒粒径3-5mm，橡胶砂砾垫层厚度为250-300mm；所述沥青砂垫层为沥青与砂质量比为1-2:3，沥青砂垫层厚度为5-10cm。

2.根据权利要求1所述的一种强震下桩筏复合隔震槽基础结构，其特征在于，所述筏板为C30钢筋混凝土筏板。

3.根据权利要求1所述的一种强震下桩筏复合隔震槽基础结构，其特征在于，所述隔震支座为橡胶隔震支座。