CN204475361U - 预应力减震式轮胎构造地基 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及建筑地基领域，具体地说是一种预应力减震式轮胎构造地基。以装有填充料的废弃轮胎作为轮胎桩体，层叠设置于上钢板和下钢板之间形成柱状体，锚杆竖向自下而上穿设于上钢板、层叠设置的废弃轮胎和下钢板，锚杆沿圆周方向均匀布置，通过锚杆对上钢板、废弃轮胎、填充料、下钢板施加预应力，形成预应力轮胎单体桩。本实用新型利用了轮胎约束的散体材料承受剪切变形，吸收能量，可以大幅度的提高抗侧能力和抵御地震荷载的能力，可以弥补毛石基础的不足。本实用新型耐久性好、承载可靠、环保利废，具有较好发展前景。

Description

预应力减震式轮胎构造地基

技术领域

本实用新型涉及建筑地基领域，具体地说是一种预应力减震式轮胎构造地基。

背景技术

城镇化的大力推行，使村镇建设规模不断扩张。但是由于缺少建筑结构知识，并受经济及技术条件的限制，目前的村镇建筑普遍存在由于地基基础不均匀沉降而导致的建筑倾斜、墙体开裂等现象。在地震等灾害来临时，村镇建筑倒塌和破坏严重，导致了巨大的人员伤亡和经济损失，地基基础问题已经成为是影响村镇建筑安全性能的关键因素之一。

我国是世界上自然灾害最多的国家之一，其中地震和地质灾害影响最为突出。调查显示，我国破坏性地震大多数发生在村镇地区，造成的伤亡人员近60％为村镇人口。我国目前有13.86亿人口，村镇人口约占总人口的67％，提高村镇应对灾害的综合能力关乎9亿多人的生命与财产安全。随着村镇建筑规模的增大，建筑质量安全隐患及应对灾害的脆弱性日益突出。2008年汶川地震和2010年青海玉树地震的惨重损失，为我国村镇建筑的防震减灾敲响了警钟。

目前，我国村镇建筑的结构形式主要有砌体结构，木结构，生土结构，石结构等，其中以砌体结构应用最为广泛。基础形式以墙下条形砖基础、毛石基础、卵石基础、灰土基础居多。历次地震的震害分析表明，村镇建筑产生破坏的主要原因包括场地条件、下部地基(沉降、液化、强震振动)、基础形式、构件破坏(屈服、剪坏、错位、扭转、拉张、挤压)、结构缺陷(没有抗震措施、材料强度不够)和次生灾害(滑坡、周围建筑物倒塌碰撞)。

解决村镇建筑地基问题是解决村镇建筑安全性能差的根本所在。在同一烈度区内，由于工程地质条件的不同，建筑物的破坏程度有明显的差异。我国不少村镇建筑选址不合理，很多村镇房屋建于抗震不利地段甚至危险地段，地震时极易造成地基基础失效而引起严重破坏。在具有临空面的填土场地上，在地震作用下土层发生滑移、沉降和震陷形成了地表裂缝，房屋底层易发生了严重破坏甚至局部坍塌。软弱地基、新近填土地基及不均匀土层在村镇建筑建设中被忽视，使房屋存在先天不足，极易产生墙体开裂、建筑物倾斜、地基不均匀沉降等破坏现象。由于地基深埋房屋地下，出现危险之前不易被发现，而危险一旦出现则很难补救。此外，村镇建筑采用毛石基础、灰土基础时，绝大多数不设置基础圈梁，也是地震时房屋发生严重破坏甚至倒塌的原因之一。

随着轿车进入家庭和汽车保有量的增加，废旧橡胶轮胎的数量不断增加。废弃轮胎橡胶是一种弹性的固体高分子聚合物，在自然条件下不溶于水，难溶于有机溶剂。废弃轮胎长期露天堆放，不仅占用土地，而且极易滋生蚊虫、传染疾病，同时容易引发火灾，因此美欧等国家、地区已经禁止了一切形式的堆放和填埋。废旧轮胎作为固体废弃物，如果焚烧和炼油，将造成严重的环境二次污染；简单处理再装车上路，存在安全隐患；原始加工生产再生胶及制造碳黑，既有污染且利用率低下。因此，我国每年生成的约140万吨废旧橡胶轮胎，处理利用率不足20％，占据大量空间，成为环境污染的重大威胁。如何有效回收利用，避免“黑色污染”，是人类面临的一个世界性难题。

进入21世纪以来，汽车行业出现了井喷式的发展。根据统计显示，全球汽车保有量已经超过10亿辆。其中，中国的汽车保有量已超过1亿辆，汽车保有量增速已经超越欧洲和美国成为世界第一。在如此繁荣的汽车工业发展中，也看到了废旧轮胎所产生的负面影响也是不容小视的。全球每年大约产生10亿条废旧轮胎，而我国每年也有上千万的废旧轮胎被替换，这些废旧轮胎已经对人类的生活造成了危害。废旧轮胎之所以被国际上公认为有害垃圾，是因为大量废旧轮胎被随意的、长时间的堆放在室外，不仅占用土地资源，造成大面积的土地资源浪费，还污染环境，而且废胎经过雨淋水浸、风吹日晒，势必酿成公害。一是滋生蚊虫，传染登革热等疾病。二是大量堆积的废旧轮胎容易酿成火灾、危害环境。历史上，日本、加拿大、美国都曾因大量堆积的废胎起火，不仅蒙受巨大损失，还给人类赖以生存的环境带来了很大的污染。由此可见，废旧橡胶的危害处理目前已经成为一个全球性的问题。因此，废旧轮胎的回收再利用越来越受到人们的关注，寻找新的轮胎回收再利用的方法已经迫在眉睫。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种预应力减震式轮胎构造地基，具有整体性好、环保利废的优点，并可有效改善房屋的抗震性能，增强建筑安全性。

本实用新型的技术方案是：

一种预应力减震式轮胎构造地基，包括预应力轮胎单体桩，预应力轮胎单体桩设有锚杆、上钢板、废弃轮胎、填充料、下钢板，具体结构如下：

装有填充料的废弃轮胎作为轮胎桩体，层叠设置于上钢板和下钢板之间形成柱状体，锚杆竖向自下而上穿设于上钢板、层叠设置的废弃轮胎和下钢板，锚杆沿圆周方向均匀布置，通过锚杆对上钢板、废弃轮胎、填充料、下钢板施加预应力，形成预应力轮胎单体桩。

所述的预应力减震式轮胎构造地基，锚杆采用带螺纹的钢筋或FRP筋，锚杆伸出上钢板的一端安装锁紧螺母。

所述的预应力减震式轮胎构造地基，预应力轮胎单体桩组合构成预应力减震式轮胎构造地基，相邻的预应力轮胎单体桩之间用混凝土板连接。

所述的预应力减震式轮胎构造地基，采用3～5个预应力轮胎单体桩按三角形或十字形相邻布置，形成整体。

所述的预应力减震式轮胎构造地基，在组合的预应力轮胎单体桩顶部设置混凝土板，混凝土板上的开孔与预应力轮胎单体桩上的锚杆伸出端相对应，锚杆穿设于混凝土板，锚杆伸出混凝土板的一端安装锁紧螺母紧固。

所述的预应力减震式轮胎构造地基，锚杆采用直径12～16mm带螺纹的钢筋或PRP筋，且长于预应力单体桩顶部300mm，混凝土板厚度为100～200mm。

所述的预应力减震式轮胎构造地基，废弃轮胎直径550～750mm，钢板厚度3～5mm。

本实用新型的设计思想是：

当前，世界各国在处理废旧轮胎上最常用的方法有燃烧、生产胶粉、翻新轮胎或炼油、炭黑、可燃气体等。而这些方法都是将废旧轮胎进行二次加工，不仅增加了成本，有些处理方法还对环境产生了严重的影响，不利于保护环境。在土木工程建设中将废弃橡胶轮胎直接利用，不仅减少了因橡胶轮胎的二次加工而带来的环境污染，人力和物力的投入，节约了成本，而且还提高了废旧橡胶轮胎的利用率。我国不少村镇建筑选址不合理，很多村镇房屋建于抗震不利地段甚至危险地段，地震时极易产生墙体开裂、建筑物倾斜、地基不均匀沉降等破坏现象。正是因为看到了在废弃橡胶轮胎回收处理上的缺点，以及在抗震应用上的优点，提出用废弃橡胶轮胎叠合体作为加筋材料，形成预应力减震式构造地基。

本实用新型的优点及有益效果是：

1、本实用新型预应力减震式构造地基是利用钢板、废弃轮胎和混凝土板，用锚杆连接，形成构造地基。从而，可增加基础的整体性和稳定性，在基础与房屋框架之间的连接更有意义。

2、本实用新型提升地震区建筑的整体抗震能力，废弃橡胶轮胎构造地基依靠环箍效应和变形自修复能力吸收地震能量，减小上部结构在地震中的破坏，有效实现了建筑工程设计与上部结构隔振减震设计的结合，提升了建筑的整体抗震能力。

3、本实用新型有效提高废弃橡胶轮胎的综合利用率，减少环境污染。废弃橡胶轮胎构造地基合理的利用了整形废弃橡胶轮胎，具有工艺简单，使用量大等优点，对提高废弃轮胎利用率，减少“黑色污染”，保护人类赖以生存的生态环境具有重要意义。

4、本实用新型提高复杂环境下建筑地基耐久性能。由于废弃橡胶轮胎的外包作用，提高了散体材料抵抗侵蚀能力，因此可以广泛应用于盐渍土等复杂地质环境区。同时，废弃橡胶轮胎改善了冻胀对地基的影响，有效提高了寒冷地区建筑地基抗冻融能力。

附图说明

图1是预应力轮胎单体桩的剖面图。

图2-图3是预应力轮胎单体桩的平面图。其中，图2为俯视图；图3为侧视图(上钢板以上部分)。

图4是预应力减震式构造地基外部效果图。

图中，1锚杆；2上钢板；3废弃轮胎；4填充料；5锁紧螺母；6混凝土板；7预应力轮胎单体桩；8下钢板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

如图1～图4所示，本实用新型预应力减震式轮胎构造地基，包括预应力轮胎单体桩7，预应力轮胎单体桩7设有锚杆1、上钢板2、废弃轮胎3、填充料4(碎石或废弃骨料)、锁紧螺母5、下钢板8，具体结构如下：

装有填充料4的废弃轮胎3作为轮胎桩体，层叠设置于上钢板2和下钢板8之间形成柱状体，锚杆1竖向自下而上穿设于上钢板2、层叠设置的废弃轮胎3和下钢板8，锚杆1沿圆周方向均匀布置，锚杆1采用带螺纹的钢筋或FRP筋，锚杆1伸出上钢板2的一端安装锁紧螺母5，通过锚杆1对上钢板2、废弃轮胎3、填充料4、下钢板8施加预应力，形成预应力轮胎单体桩7。

预应力轮胎单体桩7组合构成预应力减震式轮胎构造地基，相邻的预应力轮胎单体桩7之间用混凝土板6连接。在组合的预应力轮胎单体桩7顶部设置混凝土板6，混凝土板6上的开孔与预应力轮胎单体桩7上的锚杆1伸出端相对应，锚杆1穿设于混凝土板6，锚杆1伸出混凝土板6的一端安装锁紧螺母紧固。

首先，废弃轮胎3和钢板(上钢板2和下钢板8)在工厂加工好，都带有直径16～20mm的圆孔。轮胎桩体底部和顶部有钢板，通过锚杆1连接，轮胎桩体内是散体材料：碎石或废弃骨料。最后将预应力轮胎单体桩7固定在混凝土板6下。在锚杆1锚固时，进行预加应力。废弃轮胎直径550～750mm，钢板厚度3～5mm，直径根据轮胎大小而定。锚杆采用直径12～16mm带螺纹的钢筋或PRP筋，且长于预应力单体桩顶部300mm。混凝土板厚度为100～200mm，面积根据单体桩个数而定。

实施例

如图1～图4所示，本实施例中预应力减震式构造地基的具体步骤如下：

(1)首先在废弃轮胎3侧面中点钻取3～4个直径为16～20mm的孔洞，使其均匀分布在胎侧表面。

(2)准备厚度为3～5mm的钢板，经加工后其直径与轮胎外径相同，钢板打孔后和胎侧表面孔洞一一对应。

(3)选取3～4个直径16mm的锚杆1，穿过钢板孔。同理，把打孔的若干个废弃轮胎3依次穿过锚杆，叠成柱状体。将碎石或废弃骨料填入废弃轮胎3内，分层压实，直至填满。

(4)让钢板穿过锚杆1压在轮胎顶部，开始用轻型千斤顶对钢筋或FRP筋逐一张拉，逐根顺直。张拉按多次多级进行，一般采用两次两级，初次张拉吨位为锚索设计锚固荷载的50％～70％。各级张拉均需持荷稳定10分钟以上，使预应力在土体压缩变形稳定后能较好的均匀传递并得到调整。张拉完成后，立即用锁紧螺母5将锚索锁定于锚具上，组成预应力轮胎单体桩7。

(5)将3～5个预应力轮胎单体桩7按三角形或十字形相邻布置，形成整体。

(6)在预应力轮胎单体桩7顶部支护模板，布置钢筋，浇筑强度等级为C20的混凝土，厚度在100～200mm之间，预应力轮胎单体桩7顶部预留300mm长的锚杆1，用于锚固混凝土板6，此外还能与柱或梁连接一起，成为整体。

结果表明，本实用新型是将废弃轮胎散体材料桩用锚杆、钢板使其形成一种预应力轮胎单体桩，在相邻的单体桩之间用混凝土板连接，采用预留的锚杆锚固，提高地基的承载力和抗震性能，这种构造地基或基础形式叫预应力减震式构造地基。这种构造地基的承载力是优于毛石基础的一种新型构造地基，利用了轮胎约束的散体材料承受剪切变形，吸收能量，可以大幅度的提高抗侧能力和抵御地震荷载的能力，可以弥补毛石基础的不足。本实用新型耐久性好、承载可靠、环保利废，具有较好发展前景。

Claims (7)

1.一种预应力减震式轮胎构造地基，其特征在于，包括预应力轮胎单体桩，预应力轮胎单体桩设有锚杆、上钢板、废弃轮胎、填充料、下钢板，具体结构如下：

装有填充料的废弃轮胎作为轮胎桩体，层叠设置于上钢板和下钢板之间形成柱状体，锚杆竖向自下而上穿设于上钢板、层叠设置的废弃轮胎和下钢板，锚杆沿圆周方向均匀布置，通过锚杆对上钢板、废弃轮胎、填充料、下钢板施加预应力，形成预应力轮胎单体桩。

2.按照权利要求1所述的预应力减震式轮胎构造地基，其特征在于，锚杆采用带螺纹的钢筋或FRP筋，锚杆伸出上钢板的一端安装锁紧螺母。

3.按照权利要求1所述的预应力减震式轮胎构造地基，其特征在于，预应力轮胎单体桩组合构成预应力减震式轮胎构造地基，相邻的预应力轮胎单体桩之间用混凝土板连接。

4.按照权利要求3所述的预应力减震式轮胎构造地基，其特征在于，采用3～5个预应力轮胎单体桩按三角形或十字形相邻布置，形成整体。

5.按照权利要求3所述的预应力减震式轮胎构造地基，其特征在于，在组合的预应力轮胎单体桩顶部设置混凝土板，混凝土板上的开孔与预应力轮胎单体桩上的锚杆伸出端相对应，锚杆穿设于混凝土板，锚杆伸出混凝土板的一端安装锁紧螺母紧固。

6.按照权利要求5所述的预应力减震式轮胎构造地基，其特征在于，锚杆采用直径12～16mm带螺纹的钢筋或PRP筋，且长于预应力单体桩顶部300mm，混凝土板厚度为100～200mm。

7.按照权利要求1所述的预应力减震式轮胎构造地基，其特征在于，废弃轮胎直径550～750mm，钢板厚度3～5mm。