CN112796352B - 一种高桩码头的组合减隔震结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种高桩码头的组合减隔震结构及其施工方法，属于港口工程减震技术领域。管桩的上端与桩帽连接，桩帽与管桩的连接处的外端套装有环状多向弹簧，桩帽的上端通过隔震支座与甲板连接，桩帽的边侧通过油阻尼器与甲板连接。其施工方法如下：安装管桩，将环状多向弹簧安装在对应的管桩的环向加劲肋上，将桩帽与对应的管桩进行连接安装，将桩帽通过油阻尼器与甲板连接，将隔震支座与桩帽连接，进行甲板的施工，将隔震支座与甲板连接。本发明减轻了地震荷载对高桩码头的损害，可补偿安装和设计的误差，可减弱管桩与桩帽连接处的动荷载效应，给施工、维修和更换带来了极大便利；适用于强震荷载作用下的港口工程防灾减灾。

Description

一种高桩码头的组合减隔震结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种高桩码头的组合减隔震结构及其施工方法，属于港口工程减震技术领域。

背景技术

港口作为水陆联运的枢纽，对区域和国家的经济具有举足轻重的影响。

我国的港口工程多位于地震频发区，面临着严重的地震风险。震后调查表明，港口桩基的破坏主要集中在桩头节点处，破坏形式有断裂、侧移和屈曲等，这是因为桩头节点吸收了地震产生的大部分能量。因此，针对桩头节点发展有效的组合减隔震结构尤为必要。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种高桩码头的组合减隔震结构及其施工方法。

实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种高桩码头的组合减隔震结构，包括管桩、桩帽、隔震支座、环状多向弹簧以及油阻尼器；所述管桩的上端与桩帽连接，所述桩帽与管桩的连接处的外端套装有环状多向弹簧，桩帽的上端通过隔震支座与甲板连接，桩帽的边侧通过油阻尼器与甲板连接。

本发明的一种高桩码头的组合减隔震结构的施工方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一、安装管桩；

步骤二、将环状多向弹簧安装在对应的管桩的环向加劲肋上；

步骤三、将桩帽与对应的管桩进行连接安装；

步骤四、将桩帽通过油阻尼器与甲板连接；

步骤五、将隔震支座与桩帽连接；

步骤六、进行甲板的施工，将隔震支座与甲板连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明减轻了地震荷载对高桩码头的损害，通过隔震支座可补偿安装和设计的误差，通过环状多向弹簧可减弱管桩与桩帽连接处的动荷载效应，通过并联油阻尼器给施工、维修和更换带来了极大便利；适用于强震荷载作用下的港口工程防灾减灾。

2、本发明在港口工程中进行由管桩、桩帽、隔震支座、环状多向弹簧和油阻尼器组成的组合减隔震结构的施工，形成了抗震性能极强的桩基础体系，有效解决了传统港口工程桩头节点易破坏的问题；

3、本发明可有效消耗地震能量，显著提升高桩码头抗震性能；

4、本发明采用装配式的PHC的管桩和桩帽，具有造价低、工期短和施工环境好等优点，适应复杂地质条件下的深基础港口工程；

5、本发明采用高度可调的隔震支座，可通过旋转钢柱芯螺纹孔中的高度控制螺栓改变顶板底托的位置，再用固定螺母将顶板位置固定，最后通过顶板上的油液灌注孔注入适量油液，从而改变隔震支座的高度，以补偿安装和设计的误差、提高甲板平整度，有效地减小竖向地震震害；

6、本发明采用环状多向弹簧，可减弱管桩与桩帽连接处的动荷载效应，防止桩头节点在强震作用下发生侧移或破坏，且对油阻尼器工作耗能起到缓冲作用，提升油阻尼器的减震效果；

7、本发明采用并联油阻尼器，通过主活塞杆带动活塞在减震器腔体内往复运动，油液则通过活塞上通孔在腔体左右往复运动，将地震能量转化为热能并消散掉，从而减小水平向地震震害；两个油阻尼器并联设置可以减小单个油阻尼器的体积，给施工、维修和更换带来了极大便利。

附图说明

图1是本发明的使用状态示意图，图中标号1为本发明的组合减隔震结构；

图2是本发明的结构示意图；

图3是隔震支座的结构示意图；

图4是图2的A-A剖视图；

图5是图4的C-C剖视图；

图6是油阻尼器的结构示意图；

图7是图2的B-B剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种高桩码头的组合减隔震结构，包括管桩2、桩帽3、隔震支座4、环状多向弹簧5以及油阻尼器6；所述管桩2的上端与桩帽3连接，所述桩帽3为长方体结构，所述长方体结构的下端同轴设有圆柱状凸台，所述圆柱状凸台的截面与管桩2的截面相匹配；所述管桩2为预制高预应力混凝土管桩，管桩2的桩顶埋设有若干根管桩钢筋8，管桩2与桩帽3的圆柱状凸台通过若干根管桩钢筋8连接，管桩2和桩帽3的侧壁均对称设有两个提吊；所述桩帽3与管桩2的连接处7的外端套装有环状多向弹簧5，桩帽3的上端通过隔震支座4与甲板连接，桩帽3的边侧通过两个并联设置的油阻尼器6与甲板的锚块10连接。

油阻尼器6的一端通过螺栓与桩帽3固定连接，另一端通过锚块10与甲板固定连接。

所述环状多向弹簧5的下端与管桩2之间沿管桩2的周向均布设有多个环向加劲肋9。

所述环向加劲肋9的顶面与管桩2桩顶的距离为环状多向弹簧5高度的1/2，使得环状多向弹簧5的高度中心面与管桩2和桩帽3的连接处7于同一水平面上。

所述隔震支座4的高度可调。

所述隔震支座4包括顶板41、底板42、钢柱芯44、高度控制螺栓45、缓冲层46以及多个支座钢筋43；所述顶板41和底板42均为耐腐蚀钢材，底板42上端的中部设有钢柱芯44，所述钢柱芯44的上端设有高度控制螺栓45，且外侧套装有缓冲层46，所述高度控制螺栓45与顶板41螺纹限位连接，所述钢柱芯44顶部设有螺纹孔，所述螺纹孔与高度控制螺栓45螺纹连接；所述高度控制螺栓45设有顶板底托451以及固定螺母452，所述顶板底托451置于顶板41下方，以调整顶板41高度，所述固定螺母452置于顶板41上方，以固定顶板41高度；所述顶板41的上端以及底板42的下端分别均布设有多个支座钢筋43，顶板41的多个支座钢筋43与甲板连接，底板42的多个支座钢筋43与管桩2连接，顶板41贯穿其厚度方向设有的多个油液灌注孔411。

所述缓冲层46包括若干个一一交替叠放设置的聚氨酯橡胶层461与钢板层462，且缓冲层46的外侧套设有聚氨酯橡胶的包裹层，所述包裹层的上端与顶板41接触，缓冲层46的上端与顶板41之间留有间隙。

所述环状多向弹簧5包括内壁板51、外壁板52、聚氨酯橡胶的两个保护层53以及多个弹簧54，所述多个弹簧54的一端与内壁板51固定连接，且另一端与外壁板52固定连接，所述内壁板51同轴设置在外壁板52的内侧，并内壁板51和外壁板52的上下两端均设有保护层53，内壁板51以及外壁板52均为耐腐蚀钢材。

所述内壁板51的内侧设有橡胶层。

所述油阻尼器6的数量为两个，且两个油阻尼器6并联设置。

每个所述油阻尼器6均包括减震器缸体61、主活塞杆62、活塞体63以及两个限位橡胶体64；所述减震器缸体61内充满液压油，并内部设有活塞体63以及两个限位橡胶体64，所述两个限位橡胶体64分别设置在减震器缸体61的两端，所述活塞体63设置在两个限位橡胶体64之间，并外壁与减震器缸体61的内壁贴合，且外壁设有活塞圈，活塞体63贯穿其厚度方向设有多个通孔，所述主活塞杆62的一端滑动伸入至减震器缸体61内并与活塞体63连接，主活塞杆62的另一端与桩帽3连接，主活塞杆62与活塞体63一体制造成型。

本发明的一种高桩码头的组合减隔震结构的施工方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一、安装管桩2；

测量、定位并进行桩位放线，桩机就位并完成起吊、定位、锤击等施工工序，利用全站仪控制管桩2垂直度及桩顶标高；

步骤二、清理管桩2的桩顶平面，将环状多向弹簧5安装在对应的管桩2的环向加劲肋9上，并在管桩2桩顶的预留钢筋孔中进行管桩钢筋8的施工；

步骤三、将桩帽3与对应的管桩2进行连接安装；

进行桩帽3的起吊、定位、连接预埋钢筋灌浆连接等施工工序；

步骤四、将桩帽3通过油阻尼器6与甲板连接；

两个油阻尼器6通过螺栓并联设置在桩帽3一侧的中心线位置，并将油阻尼器6的另一端通过螺栓固定在甲板的锚块10上；将锚块10通过螺栓与甲板连接；

步骤五、将隔震支座4通过支座钢筋43与桩帽3连接；

当桩帽3的施工高度与设计高度有些许偏差，可调节高度控制螺栓45及固定螺母452找平，通过顶板41上的油液灌注孔411注入适量油液并做好密封工作，提升桩帽3与甲板的连接质量；

所述步骤三以及步骤五中，桩帽3顶部与底部均预留有相应的螺旋状粗糙表面的孔洞，且桩帽3侧壁预留有相应的注浆口。

步骤六、进行甲板的施工，将隔震支座4通过支座预埋钢筋43与甲板连接。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种高桩码头的组合减隔震结构，其特征在于：包括管桩（2）、桩帽（3）、隔震支座（4）、环状多向弹簧（5）以及油阻尼器（6）；所述管桩（2）的上端与桩帽（3）连接，所述桩帽（3）与管桩（2）的连接处（7）的外端套装有环状多向弹簧（5），桩帽（3）的上端通过隔震支座（4）与甲板连接，桩帽（3）的边侧通过油阻尼器（6）与甲板连接，所述隔震支座（4）包括顶板（41）、底板（42）、钢柱芯（44）、高度控制螺栓（45）、缓冲层（46）以及多个支座钢筋（43）；所述底板（42）的中部设有钢柱芯（44），所述钢柱芯（44）的上端设有高度控制螺栓（45），且外侧套装有缓冲层（46），所述高度控制螺栓（45）与顶板（41）螺纹限位连接，所述顶板（41）的上端以及底板（42）的下端分别设有多个支座钢筋（43），顶板（41）的多个支座钢筋（43）与甲板连接，底板（42）的多个支座钢筋（43）与管桩（2）连接，顶板（41）贯穿其厚度方向设有的多个油液灌注孔（411）；所述环状多向弹簧（5）包括内壁板（51）、外壁板（52）、两个保护层（53）以及多个弹簧（54），所述多个弹簧（54）的一端与内壁板（51）固定连接，且另一端与外壁板（52）固定连接，所述内壁板（51）同轴设置在外壁板（52）的内侧，并内壁板（51）和外壁板（52）的上下两端均设有保护层（53）；每个所述油阻尼器（6）均包括减震器缸体（61）、主活塞杆（62）、活塞体（63）以及两个限位橡胶体（64）；所述减震器缸体（61）内充满液压油，并内部设有活塞体（63）以及两个限位橡胶体（64），所述两个限位橡胶体（64）分别设置在减震器缸体（61）的两端，所述活塞体（63）设置在两个限位橡胶体（64）之间，并外壁与减震器缸体（61）的内壁贴合，且外壁设有活塞圈，活塞体（63）设有多个通孔，所述主活塞杆（62）的一端滑动伸入至减震器缸体（61）内并与活塞体（63）连接，主活塞杆（62）的另一端与桩帽（3）连接，主活塞杆（62）与活塞体（63）一体制造成型。

2.根据权利要求1所述的一种高桩码头的组合减隔震结构，其特征在于：所述环状多向弹簧（5）与管桩（2）之间设有多个环向加劲肋（9）。

3.根据权利要求2所述的一种高桩码头的组合减隔震结构，其特征在于：所述环向加劲肋（9）的顶面与管桩（2）桩顶的距离为环状多向弹簧（5）高度的1/2。

4.根据权利要求1或2所述的一种高桩码头的组合减隔震结构，其特征在于：所述隔震支座（4）的高度可调。

5.根据权利要求1所述的一种高桩码头的组合减隔震结构，其特征在于：所述缓冲层（46）包括若干个一一交替叠放设置的聚氨酯橡胶层（461）与钢板层（462），且缓冲层（46）的外侧套设有包裹层，所述包裹层的上端与顶板（41）接触，缓冲层（46）的上端与顶板（41）之间留有间隙。

6.根据权利要求5所述的一种高桩码头的组合减隔震结构，其特征在于：所述内壁板（51）的内侧设有橡胶层。

7.根据权利要求6所述的一种高桩码头的组合减隔震结构，其特征在于：所述油阻尼器（6）的数量为两个，且两个油阻尼器（6）并联设置。

8.一种根据权利要求1-7中任一权利要求所述的高桩码头的组合减隔震结构的施工方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤一、安装管桩（2）；

步骤二、将环状多向弹簧（5）安装在对应的管桩（2）的环向加劲肋（9）上；

步骤三、将桩帽（3）与对应的管桩（2）进行连接安装；

步骤四、将桩帽（3）通过油阻尼器（6）与甲板连接；

步骤五、将隔震支座（4）与桩帽（3）连接；

步骤六、进行甲板的施工，将隔震支座（4）与甲板连接。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述步骤三以及步骤五中，桩帽（3）顶部与底部均预留有相应的螺旋状粗糙表面的孔洞，且桩帽（3）侧壁预留有相应的注浆口。

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