CN203755140U - 关键节点承台及包含该承台的用于岩溶地质的景观桥墩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种关键节点承台及包含该关键节点承台的用于岩溶地质的景观桥墩，关键节点承台包括混凝土和笼形的框架，所述混凝土灌注在笼形框架中，所述笼形框架主要由一组水平的环形箍筋和两组竖向的环形箍筋两两互相垂直且相互套箍构成，各水平的环形箍筋在竖向上并列排布，而各竖向的环形箍筋则在水平方向上并列排布。本实用新型三向箍筋相互嵌套，将混凝土紧紧环抱在内形成笼体套箍效应，提高了混凝土的三向应力强度，使核心混凝土强度比单向应力状态混凝土强度提高；三向正交受力闭合箍筋形成空间各向正交闭合受力体系，实现了拉、压、弯、剪、扭复杂应力流从交叉节点的上部结构向下部结构流畅传递。

Description

关键节点承台及包含该承台的用于岩溶地质的景观桥墩

技术领域

本实用新型涉及建筑工程技术领域，特别涉及一种关键节点承台，还涉及一种包含该关键节点承台的用于岩溶地质的景观桥墩。

背景技术

桥墩位于桥梁的中间部位，是支承相邻两跨上部结构的建筑物。其作用是将上部结构传递的荷载可靠有效地传递给基础。桥墩分为重力式桥墩和轻型桥墩两大类。近年来，由于轻型桥墩具有外形轻盈美观、圬工量少、可减轻地基负荷及节省基础工程等优点而得到迅速发展，而轻型桥墩中的双柱式桥墩是目前传统的桥梁下部结构最常采用的结构形式，柱下一般采用两根桩或群桩基础。

但是，在岩溶地区，地下溶洞具有一定的复杂性：如溶洞的规模大小不一、洞内填充度不同、溶洞性质不好把握及传统群桩基础适应性较差等。因此，岩溶地质条件下的传统桥墩会存在以下缺陷：

⑴由于结构物的视觉美学效果要求不断提高，传统的双柱式桥墩结构较为简单，盖梁造型单调、桥下柱子林立、视线受限，给人以压抑、无创意的感觉，缺乏景观性，很难与周围环境融为一体，难以满足人们的美学追求。

⑵岩溶区溶洞见洞率高，桩基础施工过程中，需要对溶洞进行处治。溶洞高度大于1m时，通常需要采用粘土、片石进行填塞固壁，溶洞填充处理工作量巨大；由于地下溶洞具有难以探明性，所以导致采用粘土、片处理溶洞具有不可控制性，若施工不慎，极易造成地面塌陷，引起人员伤亡和财产损失；若采用双桩或群桩基础时，所耗费的人力、物力、财力及施工风险将成倍增加。

⑶若溶洞不仅垂直高度大，而且水平方向越出桥墩桩基范围，将会导致成桩条件差，使桥墩整体结构的稳定性得不到保障。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的是提供一种可用于建筑交叉点的关键节点承台，可以确保上部结构向下部结构的拉、压、弯、剪、扭复杂应力流的顺利传递。

本实用新型的第一个目的可以通过以下措施来实现，一种关键节点承台，其特征在于：它包括混凝土和笼形的框架，所述混凝土灌注在笼形框架中，所述笼形框架主要由一组水平的环形箍筋和两组竖向的环形箍筋两两互相垂直且相互套箍构成，各水平的环形箍筋在竖向上并列排布，而各竖向的环形箍筋则在水平方向上并列排布。

本实用新型三向箍筋相互嵌套，将混凝土紧紧环抱在内形成笼体套箍效应，提高了混凝土的三向应力强度，使核心混凝土强度比单向应力状态混凝土强度提高；三向正交受力闭合箍筋形成空间各向正交闭合受力体系，实现了拉、压、弯、剪、扭复杂应力流从交叉节点的上部结构向下部结构流畅传递。

作为本实用新型的一种实施方式，所述关键节点承台为矩形块状体，所述笼形框架是矩形体框架，所述两组竖向的环形箍筋是一组横向的环形箍筋和一组纵向的环形箍筋，所述横向的环形箍筋、纵向的环形箍筋及水平的环形箍筋从内至外依次环套；或者所述纵向的环形箍筋、横向的环形箍筋及水平的环形箍筋从内至外依次环套。

作为本实用新型的一种改进，所述水平的环形箍筋上设有纵向和横向拉结筋，所述纵向和横向拉结筋拉结环形箍筋。保证了三向正交受力闭合箍筋在极限状态不外鼓失稳。

作为本实用新型的进一步改进，所述纵向的环形箍筋上设有竖向拉结筋，所述竖向拉结筋拉结纵向的环形箍筋。

作为本实用新型的优选方式，所述水平环形箍筋、竖向环形箍筋均分别间隔0.1～0.2m布置；所述横向、纵向拉结筋和竖向拉结筋均分别间隔0.5～1.0m布置。

本实用新型的第二个目的是提供一种可显著降低岩溶区施工风险、能够降低工程造价、造型新颖且可增强桥梁景观效果的包含上述关键节点承台的用于岩溶地质的景观桥墩。

本实用新型的第二个目的可以通过以下措施来实现，一种包含上述关键节点承台的用于岩溶地质的景观桥墩，它主要由盖梁、墩柱和桩基础组成，所述墩柱设置在所述盖梁与桩基础之间，其特征在于：所述桩基础为独桩基础，在所述墩柱和所述独桩基础之间增设所述的关键节点承台。

本实用新型的关键节点承台内设有三向正交受力箍筋，形成空间各向正交闭合受力体系，并始终使得核心混凝土处于三向受压状态，从而确保了桩向柱的拉、压、弯、剪、扭复杂应力流的顺利传递；桩基础采用独桩基础，施工时一个桥墩仅需集中力量对一根桩基础进行处理，既降低了工程施工风险、又可控制工程造价，加快了施工速度，极大地提高了效率，具有显著的经济效益和社会效益。

作为本实用新型的一种改进，所述盖梁采用大悬臂预应力盖梁，所述墩柱采用矩形薄壁独柱，所述矩形薄壁独柱的长度方向为横向，所述独桩基础的横截面为圆形。矩形薄壁独柱顺桥向抗弯惯矩是现有双柱式桥墩2根直径为1.3m的双圆柱墩的1.6倍，极大地提高桥墩安全度。圆形独桩基础能够满足钻桩需要。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述关键节点承台为矩形块状体，所述笼形的框架是矩形体框架，所述关键节点承台的长度和宽度分别大于所述矩形薄壁独柱和圆形独桩基础长度和宽度的0.5～1.0m。符合建筑结构失效始终在节点外的原则。

作为本实用新型的进一步改进，在所述大悬臂预应力盖梁内沿纵向设有上、下两组预应力钢束，每组预应力钢束包括三根钢绞线，所述预应力钢束分两批张拉，第一批张拉：在架设梁之前，先张拉下组预应力钢束位于两侧的钢绞线，再张拉上组预应力钢束位于中部的钢绞线；第二批张拉：在架设梁之后，先张拉上组预应力钢束位于两侧的钢绞线，再张拉下组预应力钢束位于中部的钢绞线。

本实用新型还可以做以下改进，所述大悬臂预应力盖梁的横向侧面为向其中轴线方向内凹的椭圆形曲面，所述大悬臂预应力盖梁端部和根部转角是圆倒角；所述矩形薄壁独柱的外露阳角是圆倒角。可柔化视觉，造型新颖，大悬臂盖梁具有的空间延伸效果和标志性效应，富有景观性。矩形薄壁独柱与曲线盖梁衔接在一起，实现稳重、简洁、通透的景观效果。

与现有技术相比，本实用新型具有如下显著的效果：

⑴本实用新型三向箍筋相互嵌套，将混凝土紧紧环抱在内形成笼体套箍效应，提高了混凝土的三向应力强度，使核心混凝土强度比单向应力状态混凝土强度提高；三向正交受力闭合箍筋形成空间各向正交闭合受力体系，实现了拉、压、弯、剪、扭复杂应力流从交叉节点的上部结构向下部结构流畅传递。

⑵矩形薄壁独柱顺桥向抗弯惯矩是现有双柱式桥墩2根直径为1.3m的双圆柱墩的1.6倍，极大地提高桥墩安全度。

⑶圆形独桩基础能够满足钻桩需要，施工时一个桥墩仅需集中力量对一根桩基础进行处理，既降低了工程施工风险、又可控制工程造价，加快了施工速度，极大地提高了效率，具有显著的经济效益和社会效益。

⑷对盖梁做了椭圆形、倒圆角处理，可柔化视觉，造型新颖，大悬臂盖梁具有的空间延伸效果和标志性效应，有效增强了桥梁建筑的跨越感，富有景观性，没有传统盖梁厚实、笨重的感觉。盖梁最大悬臂长可达7ｍ，富有震撼感、极具视觉冲击。矩形薄壁独柱与曲线盖梁衔接在一起，可实现稳重、简洁、通透的景观效果。

⑸大悬臂预应力盖梁上设置预应力钢束，保证了盖梁强度、挠度及抗裂性均符合受力要求，而且预应力钢束的张拉方式确保了盖梁受力施工及成桥后安全。

⑹本实用新型可适用于桥宽9m～16.5m、跨径10m～35m的岩溶区桥梁，适用范围广。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型关键节点承台的侧视图（显示关键节点承台内的笼形框架）；

图2是沿图1中关键节点承台的横向剖视示意；

图3是本实用新型关键节点承台的俯视半剖图；

图4是本实用新型景观桥墩的主视图；

图5是本实用新型景观桥墩的侧视图；

图6是本实用新型圆形独桩基础钻孔和岩溶处理示意图；

图7是本实用新型景观桥墩大悬臂盖梁主视图（显示预应力钢束布置）；

图8是沿图7中A-A线剖视图；

图9是沿图7中B-B线剖视图。

具体实施方式

如图1～3所示，是本实用新型一种关键节点承台9，它包括混凝土和矩形体的笼形框架，混凝土灌注在笼形框架中形成矩形块状体，笼形框架主要由一组水平的环形箍筋3和两组竖向的环形箍筋两两互相垂直且相互套箍构成，各水平的环形箍筋3在竖向上并列排布，而各竖向的环形箍筋则在水平方向上并列排布。两组竖向的环形箍筋是一组横向的环形箍筋1和一组纵向的环形箍筋2，纵向的环形箍筋2、横向的环形箍筋1及水平的环形箍筋3从内至外依次环套，横向的环形箍筋1外套在纵向的环形箍筋2上可满足桥墩横向受力最大需要，三向箍筋相互嵌套，将混凝土紧紧环抱在内形成笼体套箍效应，提高了混凝土的三向应力强度，使核心混凝土强度比单向应力状态混凝土强度提高；三向正交受力闭合箍筋形成空间各向正交闭合受力体系，实现了拉、压、弯、剪、扭复杂应力流从交叉节点的上部结构向下部结构流畅传递。在其它实施例中，横向的环形箍筋1、纵向的环形箍筋2及水平的环形箍筋3从内至外依次环套。水平的环形箍筋3上设有纵向拉结筋5和横向拉结筋4，纵向拉结筋5和横向拉结筋4拉结环形箍筋3，纵向的环形箍筋2上设有竖向拉结筋6，竖向拉结筋6拉结纵向的环形箍筋2。水平的环形箍筋3、纵向的环形箍筋2和横向的环形箍筋1均分别间隔0.125m布置，其中纵向的环形箍筋2和横向的环形箍筋1采用Φ25钢筋，水平的环形箍筋3采用Φ20钢筋；横向拉结筋4、纵向拉结筋5和竖向拉结筋6均分别间隔0.75m布置，所有的拉结筋均采用Φ16钢筋，保证了三向正交受力闭合箍筋在极限状态不外鼓失稳。

如图4～9所示，一种包含上述关键节点承台的用于岩溶地质的景观桥墩，它主要由盖梁、墩柱和桩基础组成，墩柱设置在盖梁与桩基础之间，盖梁采用大悬臂预应力盖梁7，是支承和传递上部结构荷载的大悬臂预应力构件，大悬臂预应力盖梁7悬臂4.65m，悬臂端部盖梁截面高1.1m、宽1.75m，柱顶盖梁截面高2.3m，柱顶盖梁截面下半截采用上宽1.75m、下宽1.55m、高1.2m的倒梯形截面，大悬臂预应力盖梁7的横向侧面为向其中轴线C方向内凹的椭圆形曲面11，即盖梁横桥向采用短轴1.2m、长轴4.45m椭圆弧线将大悬臂预应力盖梁端部梁高过渡至根部梁高，更加符合悬臂构件受力，节省了材料，曲面化处理营造出轻盈飘逸的视觉效果，有效增强了桥梁建筑的跨越感。大悬臂预应力盖梁7端部和根部转角12、13是圆倒角；其中，根部转角13是大悬臂预应力盖梁7下部外露阳角，它是半径为0.1m的圆倒角，使得盖梁更加具有流线形，造型新颖，饱含空间延伸效果和标志性效应，富有景观性。墩柱采用矩形薄壁独柱10，矩形薄壁独柱10的长度方向为横向，即顺桥延伸方向，长度为2.5m，宽度为1.3m。矩形薄壁独柱10的外露阳角是半径为0.1m的圆倒角（图中未画出）；矩形薄壁独柱与曲线盖梁衔接在一起，刚劲、流畅、富有传力感，简洁、稳重、通透，如行云流水、引人入胜。

桩基础为独桩基础8，独桩基础的横截面为圆形，桩直径2.2m。在矩形薄壁独柱10和圆形的独桩基础8之间增设关键节点承台9。独桩独柱桥墩在横偏心桥面活载荷载作用下，桩柱将在承受巨大横向弯矩，矩形截面的柱正好能发挥其横向抗弯能力，矩形薄壁独柱顺桥向抗弯惯矩是现有双柱式桥墩2根直径为1.3m的双圆柱墩的1.6倍，极大地提高桥墩安全度，而桩基础设计成圆形截面正好满足其钻桩需要。矩形薄壁独柱10的主钢筋沿其矩形圆周分布，圆形独桩基础的主钢筋沿其圆形的圆周分布，因此其主钢筋不能直接传力，承台转换节点是实现圆形截面桩与矩形截面柱顺利传力的关键节点，通过承台转换节点实现桩向柱的拉、压、弯、扭、剪复杂应力流的传递。关键节点承台的长度和宽度分别大于矩形薄壁独柱和圆形独桩基础长度和宽度的0.6m，符合建筑结构失效始终在节点外的原则。

桩基础采用圆形独桩基础，在岩溶地区见洞率较大时，施工时一个桥墩仅需集中力量对一根桩基础进行处理，因此这种独桩基础较传统的群桩基础可显著减少对溶洞处理的工作量，也减少了溶洞处理费用，既降低了工程施工风险，又具有较强技术及经济可控制性，极大地加快了施工速度，具有显著的经济效益和社会效益。

如图7所示，在大悬臂预应力盖梁7内沿纵向设有上、下两组预应力钢束，保证了盖梁强度、挠度及抗裂性均符合受力要求。每组预应力钢束包括三根高强度、低松弛钢绞线，公称直径为15.2mm，标准抗拉强度为fpk=1860Mpa，共有6根钢绞线：2根N1、1根N2、2根N3、1根N4，即为2N1、1N2、2N3、1N4。预应力钢束分两批张拉，第一批张拉：在架设梁之前，先张拉下组预应力钢束位于两侧的钢绞线N1，再张拉上组预应力钢束位于中部的钢绞线N2；第二批张拉：在架设梁之后，先张拉上组预应力钢束位于两侧的钢绞线N3，再张拉下组预应力钢束位于中部的钢绞线N4。确保了盖梁受力施工及成桥后安全。

如图6所示，圆形独桩基础8穿过第一层溶洞14、第二层溶洞15进入完整岩层。圆形独桩基础钻孔与岩溶处理施工方法如下：

1、打入施工开孔钢护筒，深度度应根据地质情况确定，为防止溶洞漏浆引起地面塌陷，若覆盖层为粉砂、砂、淤泥、卵石，开孔钢护筒宜穿过覆盖层，进入好土。

2、钻孔，由于溶洞外岩层存在裂隙，且部分裂隙贯通，在钻孔进尺过程中保持较大比重的泥浆，可控制浆液的流失速度，并对裂隙的封堵具有较好的效果。当钻至至洞顶0.5～1m时，应缩小冲程，逐渐将洞顶击穿，以防止卡钻。

3、根据钻孔的进尺情况，在击穿洞顶之前，要有专人观测护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆下降，应迅速补水。

4、进入第一层溶洞后，根据填充物的不同，要采取不同的处治方法。当充填物为软弱粘土或淤泥时，应向孔内投入粘土和片石混合物16，将溶洞内的孔壁冲击坚实；当为砂层、卵石层时还应提高泥浆的粘土和相对密度。只有当泥浆漏失情况完全消失后，才转入正常钻进。

5、粘土和片石混合物冲砸固壁后，正常钻进第一层溶洞14及第二层溶洞15顶板。

6、参照上述4、5点施工方法，钻入第二层溶洞15。

7、钻孔达到设计标高后，核查孔径、孔深、孔形、竖直高和孔底地质是否与设计相符合。

8、清孔，必须进行两次，第一次清孔是在成孔完成后，第二次清孔是在钢筋笼下完后。

9、为防止漏浆、塌孔等情况发生，应在钢筋笼下完后8小时内，完成圆形独桩基础混凝土浇注。

本实用新型的实施方式不限于此，根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型的水平环形箍筋、竖向环形箍筋均分别间隔0.1～0.2m布置；横向、纵向拉结筋和竖向拉结筋均分别间隔0.5～1.0m布置；关键节点承台的长度和宽度分别大于矩形薄壁独柱和圆形独桩基础长度和宽度的0.5～1.0m。因此，本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种关键节点承台，其特征在于：它包括混凝土和笼形框架，所述混凝土灌注在所述笼形框架中，所述笼形框架主要由一组水平的环形箍筋和两组竖向的环形箍筋两两互相垂直且相互套箍构成，各水平的环形箍筋在竖向上并列排布，而各竖向的环形箍筋则在水平方向上并列排布。

2.根据权利要求1所述的关键节点承台，其特征在于：所述关键节点承台为矩形块状体，所述笼形框架是矩形体框架，所述两组竖向的环形箍筋是一组横向的环形箍筋和一组纵向的环形箍筋，所述横向的环形箍筋、纵向的环形箍筋及水平的环形箍筋从内至外依次环套；或者所述纵向的环形箍筋、横向的环形箍筋及水平的环形箍筋从内至外依次环套。

3.根据权利要求2所述的关键节点承台，其特征在于：所述水平的环形箍筋上设有纵向拉结筋和横向拉结筋，所述纵向拉结筋和横向拉结筋拉结环形箍筋。

4.根据权利要求3所述的关键节点承台，其特征在于：所述纵向的环形箍筋上设有竖向拉结筋，所述竖向拉结筋拉结纵向的环形箍筋。

5.根据权利要求1～4任一项所述的关键节点承台，其特征在于：所述水平环形箍筋、竖向环形箍筋均分别间隔0.1～0.2m布置；所述横向、纵向拉结筋和竖向拉结筋均分别间隔0.5～1.0m布置。

6.一种包含权利要求1～5任一项所述关键节点承台的用于岩溶地质的景观桥墩，它主要由盖梁、墩柱和桩基础组成，所述墩柱设置在所述盖梁与桩基础之间，其特征在于：所述桩基础为独桩基础，在所述墩柱和所述独桩基础之间增设所述的关键节点承台。

7.根据权利要求6所述的景观桥墩，其特征在于：所述盖梁采用大悬臂预应力盖梁，所述墩柱采用矩形薄壁独柱，所述矩形薄壁独柱的长度方向为横向，所述独桩基础的横截面为圆形。

8.根据权利要求7所述的景观桥墩，其特征在于：所述关键节点承台为矩形块状体，所述笼形框架是矩形体框架，所述关键节点承台的长度和宽度分别大于所述矩形薄壁独柱和圆形独桩基础长度和宽度的0.5～1.0m。

9.根据权利要求8所述的景观桥墩，其特征在于：在所述大悬臂预应力盖梁内沿纵向设有上、下两组预应力钢束，每组预应力钢束包括三根钢绞线，所述预应力钢束分两批张拉，第一批张拉：在架设梁之前，先张拉下组预应力钢束位于两侧的钢绞线，再张拉上组预应力钢束位于中部的钢绞线；第二批张拉：在架设梁之后，先张拉上组预应力钢束位于两侧的钢绞线，再张拉下组预应力钢束位于中部的钢绞线。

10.根据权利要求6～9任一项所述的景观桥墩，其特征在于：所述大悬臂预应力盖梁的横向侧面为向其中轴线方向内凹的椭圆形曲面，所述大悬臂预应力盖梁端部和根部转角是圆倒角；所述矩形薄壁独柱的外露阳角是圆倒角。