CN217438989U - 一种水平抗侧基础 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种水平抗侧基础，由竖向支撑系统、桩顶承台、水平向支撑系统和水平位移监测评估系统组成，竖向支撑系统为竖向抗压桩，桩顶连接固定在桩顶承台底部，桩身埋置于岩土中；桩顶承台为刚性承台，布置在竖向抗压桩上；水平向支撑系统为斜向布置的预应力锚杆，其一端锚固在桩顶承台上表面，另一端锚固在地基内；水平位移监测评估系统设置在桩顶承台上，用于张拉预应力锚杆时监测桩顶承台的水平位移。本公开提出的水平抗侧基础，通过刚性承台使竖向抗压桩和预应力锚杆成为整体，共同抵抗竖向荷载和水平荷载，传力路径清晰明确，减少基桩数量，减小承台尺寸和配筋，节省建筑材料，缩短建设工期。

Description

一种水平抗侧基础

技术领域

本公开涉及建筑结构领域，具体涉及一种水平抗侧基础。

背景技术

随着经济技术的发展，环保要求逐渐提高，已经在运的火力发电厂、炼钢厂等的露天储煤场均需要进行全封闭改造，新建工程火力发电厂的储煤场也必须进行同步封闭化设计。大跨度全封闭干煤棚的上部结构一般为拱形结构，基础反力水平分力较大，基础设计时通常是水平分力控制，经常会出现竖向荷载单桩就能满足要求，而水平荷载单桩不满足要求的情况。

常用的煤棚基础有多桩承台基础和条形基础，上部结构基础设计时，通常与挡煤墙整体综合考虑，上部结构基础与挡煤墙基础设计成整体，统一考虑。

多桩承台基础：由多根基桩和连接桩顶的桩承台(简称承台)组成的深基础，桩基具有承载力高、沉降量小而较均匀的特点，可承受较大的水平力和弯矩，利用多桩承台共同抵抗基础竖向荷载和水平荷载，基础造价较高，桩基施工周期较长，且需要进行基桩竖向承载力和水平承载力检测等，进一步加大了施工周期和成本。

条形基础：由于基底存在较大的水平力和弯矩，条形基础通常做成不对称的形式，且需要较大基础截面来抵抗水平力和弯矩。地基不能承受拉力，为了抵抗基底较大的水平力和弯矩，需要较大的基础截面和埋深。同时受到地基土层特性的制约，一般承载力相对较低，地基变形较大，对地面附加荷载引起的附加沉降敏感，适用范围有限，施工周期短，造价较低。

因此，研发一种安全、适用、经济实惠、易于推广的煤棚基础，具有重要意义。

实用新型内容

鉴于现有技术的不足，本公开的主要目的是提供一种水平抗侧基础，以解决现有技术中的一个或多个问题。

本公开的技术方案如下：

一种水平抗侧基础，由竖向支撑系统、桩顶承台、水平向支撑系统和水平位移监测评估系统组成，其中：

所述竖向支撑系统为竖向抗压桩，桩顶连接固定在桩顶承台底部，桩身埋置于岩土中；

所述桩顶承台布置在竖向抗压桩上，由竖向抗压桩支撑；

所述水平向支撑系统为斜向布置的预应力锚杆，其一端锚固在桩顶承台上表面，另一端锚固在地基内；

所述水平位移监测评估系统设置在桩顶承台上，用于张拉预应力锚杆时监测和评估桩顶承台的水平位移。

较佳的，所述竖向抗压桩为钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩或钢管桩，对于钢筋混凝土桩其桩身纵筋伸入桩顶承台中。

较佳的，所述桩顶承台为刚性承台，其下部设置有垫层。

较佳的，所述预应力锚杆由端部锚具、自由段和锚固段组成，端部锚具锚固在桩顶承台上表面，锚固段锚固在地基内。

较佳的，所述自由段由预应力钢筋或钢绞线和套管组成，预应力钢筋或钢绞线设置在套管内；所述锚固段为预应力钢筋或钢绞线外包混凝土。

较佳的，所述预应力锚杆设置单排或上下两排，上下两排时上排锚固在竖向抗压桩内侧的桩顶承台上表面，下排锚固在竖向抗压桩外侧的桩顶承台上表面。

较佳的，上排预应力锚杆与下排预应力锚杆的锚固段之间竖向间距及水平向间距均不小于1.5m。

较佳的，所述水平位移监测评估系统设置在桩顶承台左右侧面或上表面，与竖向抗压桩轴心线对齐。

较佳的，所述水平位移监测评估系统包括硬件和软件，其中硬件包括光纤传感器、解调器、光电挠度计、计算机服务器、便携式计算机，软件包括监测项目配套软件、数据库、数据管理系统及工作状态综合评估系统。

较佳的，所述桩顶承台水平位移在预应力锚杆张拉时始终为0或接近0。

本公开相对于现有技术的有益效果是：本公开提出的水平抗侧基础，通过刚性承台使竖向抗压桩和预应力锚杆成为整体，共同抵抗竖向荷载和水平荷载，传力路径清晰明确，材料强度可以充分利用，可减少基桩数量，减小承台尺寸和配筋，节省建筑材料，缩短建设工期，节省建造成本，经济性非常好；技术先进，安全可靠，经济合理，施工便捷简单易行；节点构造简单，可操作性强，易于推广；节约资源，是绿色建筑节能节材的一种体现，具有重要的社会效益和经济效益。具体而言，至少具有如下实际效果：

预应力锚杆斜向锚固在刚性承台上，提供较大的水平向承载力，能够抵抗由上部结构柱传递给刚性承台的水平剪力和弯矩，使整体结构更加稳定。

水平位移监测评估系统用于张拉预应力锚杆时对桩顶承台水平位移的监测和评估，确保桩顶承台水平位移为0或接近0，保证竖向抗压桩为轴心受压状态，使得竖向抗压桩和预应力锚杆承载力可以充分发挥，互不影响，且安全可靠，并且避免了对竖向抗压桩水平承载力检测导致的施工周期增加的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本公开的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本公开可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本公开所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本公开所揭示的技术内容涵盖的范围内。

图1为本公开一个实施例的水平抗侧基础整体结构示意图；

图2为本公开一个实施例的水平抗侧基础1-1剖面示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本公开实施例作进一步详细说明。在此，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，但并不作为对本公开的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

应当理解，术语“包括/包含”、“由……组成”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

还需要理解，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本公开的限制。

一般煤棚基底竖向反力较小，水平向反力较大，单桩竖向承载力满足要求，而水平承载力却难以满足要求，因此需要设计成多桩承台，才能满足承载力要求，造成了巨大浪费。本公开提出一种水平抗侧基础，通过合理的结构布置，使基础水平承载力大幅提高，从而使桩基数量大幅减少。

以下结合较佳的实施方式对本公开的实现进行详细的描述。

如图1、图2所示，一种水平抗侧基础，由竖向支撑系统、桩顶承台3、水平向支撑系统和水平位移监测评估系统4组成。桩顶承台3承载上部结构，承受由上部结构传递而来的竖向力N和水平力V。

竖向支撑系统为竖向抗压桩1，桩顶连接固定在桩顶承台3底部，桩身埋置于岩土中；水平向支撑系统为斜向布置的预应力锚杆2，其一端锚固在桩顶承台3上表面，另一端锚固在地基内；桩顶承台3为刚性承台，支撑在竖向抗压桩1上；水平位移监测评估系统4设置在桩顶承台3上，用于张拉预应力锚杆2时监测桩顶承台水平位移，并使得桩顶承台水平位移接近0，保证竖向抗压桩1为轴心受压状态。传力路径清晰明确，材料强度得到充分发挥，节省建筑材料。

本公开中，桩顶承台3将竖向抗压桩1、斜向的预应力锚杆2和上部结构柱6连接成整体，上部结构柱6的内力(弯矩、剪力、轴力等)通过桩顶承台3传递给竖向抗压桩1和预应力锚杆2，竖向轴力由竖向抗压桩1承受，水平剪力和弯矩由预应力锚杆2承受。传力路径清晰明确，材料强度可以充分利用，节省基础建设成本效果显著。

本公开中，在桩顶承台3的下部设置垫层5，较佳的，垫层5为碎石垫层，可以避免桩顶承台3的不均匀沉降，使水平抗侧基础整体更加牢固。

本公开中，竖向抗压桩1为钢筋混凝土桩，由桩身纵筋11、桩身箍筋12和桩身混凝土13组成。桩身直径和桩长根据地勘报告和所需抗压承载力计算确定。竖向抗压桩1可以采用钻孔灌注桩，也可采用预制桩或钢管桩。节点构造简单，便于施工。

本公开中，预应力锚杆2由端部锚具21、自由段22和锚固段23组成，端部锚具21在最上端，锚固在桩顶承台3上表面，中间为自由段22，锚固段23在最下端，锚固在地基内。预应力锚杆2提供水平向抗力，用于抵抗上部结构柱6通过桩顶承台3传递给预应力锚杆2的水平剪力和弯矩。

自由段22由预应力钢筋221或钢绞线和套管222组成，预应力钢筋221或钢绞线设置在套管222内。套管222将自由段22的预应力钢筋221或钢绞线与注浆固结体隔离，防止对锚杆进行预应力张拉时，锚杆端部上缘出现过大的拉应力，造成锚杆预应力整体受力不均匀。自由段22的长度由锚固段23的长度和位置决定，自由段22的长度对锚杆抗拉承载力无影响，只是影响锚杆抗拉刚度。

锚固段23呈圆柱体形状，由预应力钢筋221或钢绞线外包混凝土，预应力钢筋221或钢绞线设置在外包混凝土内。锚固段23的长度、直径根据地勘报告土层资料，钢筋及钢绞线直径，混凝土强度等级和所需的抗拉承载力等计算确定。锚固段23能够将作用于锚杆杆体上的拉力更好的传递给周围地层，使锚固更加稳定。

本公开中，预应力锚杆2可设置一排，较佳的，也可设置上下两排，其中，上排锚固在竖向抗压桩1内侧或上部结构柱6内侧，下排锚固在竖向抗压桩1外侧或上部结构柱6外侧，其上端都锚固在桩顶承台3上表面，下端都锚固在地基内。预应力锚杆2同时在竖向抗压桩1或上部结构柱6内外侧布置，能够提供更大的水平向承载力，并且使桩顶承台3受力更加均匀，使整体结构更加稳定。

本公开中，当设置上下两排时，上下两排预应力锚杆2通过调整倾斜角度使得锚固段23之间有足够的距离空间，一般要求锚固段23之间竖向间距及水平向间距最近距离均不小于1.5m，这样既可以保证锚杆承载力得以充分发挥，又可以减小上端桩顶承台3的尺寸，从而节省建筑材料，缩短建设工期。

本公开中，水平位移监测评估系统4设置在桩顶承台3左右两侧或上表面，与竖向抗压桩1轴心线相对齐。容易理解，水平位移监测评估系统可采用常规结构，能够实现水平位移的监测和评估即可。较佳的，水平位移监测评估系统包括硬件和软件，其中硬件主要包括光纤传感器(应力、温度)、解调器、光电挠度计、计算机服务器、便携式计算机，软件主要包括各项监测项目配套软件、数据库、数据管理系统及工作状态综合评估系统。

本公开中，水平位移监测评估系统4可设置一套或多套，例如设置在桩顶承台3的左侧、右侧、上表面中的一者或多者。水平位移监测评估系统4通过监测桩顶承台3的水平位移来控制竖向抗压桩1的桩顶位移。对预应力锚杆2初加预应力时，可以加到杆底水平反力的50％，且不能超过竖向抗压桩1的水平承载力，同时采用水平位移监测评估系统4监测桩顶承台水平位移，水平位移值不宜过大，不能超过竖向抗压桩1的容许水平位移限值，必要时采取临时锚具进行锚固。上部结构柱6安装施工时，水平位移监测评估系统4对桩顶承台水平位移进行实时监测，桩顶承台反向水平位移值不能超过竖向抗压桩1的容许水平位移限值，必要时应采取临时支撑措施，保证桩顶承台水平位移不宜过大。上部结构柱6安装完毕后，对预应力锚杆2进行二次张拉，同时监测桩顶承台水平位移，张拉控制应力控制采用桩顶承台水平位移控制，尽量保证桩顶承台水平位移为0或接近0，保证竖向抗压桩1为轴心受压状态，即竖向抗压桩1和预应力锚杆2承载力可以充分发挥，互不影响，且安全可靠。

水平位移监测评估系统4与竖向抗压桩1轴心线相对齐，监测到的桩顶承台3水平位移值更加接近竖向抗压桩1的水平位移值。

本公开的水平抗侧基础的施工工序如下：

步骤一：施工竖向抗压桩1；

步骤二：施工斜向的预应力锚杆2；

步骤三：最后施工桩顶承台3；

步骤四：对施工后的整体结构进行养护；

步骤五：对预应力锚杆2的预应力钢筋221或钢绞线进行初步张拉；

步骤六：施工上部结构柱6；

步骤七：对预应力锚杆2的预应力钢筋221或钢绞线进行二次张拉；

步骤八：固定预应力锚杆2的端部锚具21。

本公开提出的水平抗侧基础，通过桩顶承台使竖向抗压桩和预应力锚杆成为整体，共同抵抗竖向荷载和水平荷载，传力路径清晰明确，材料强度可以充分利用。通过合理的结构布置，使基础水平承载力大幅提高，从而桩基数量大幅减少。本结构安全可靠，可操作性强，易于推广，节能节材绿色环保，经济性好，可节约大量建设成本。

本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本公开的较佳实施方式而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水平抗侧基础，其特征在于，由竖向支撑系统、桩顶承台、水平向支撑系统和水平位移监测评估系统组成，其中：

所述竖向支撑系统为竖向抗压桩，桩顶连接固定在桩顶承台底部，桩身埋置于岩土中；

所述桩顶承台布置在竖向抗压桩上，由竖向抗压桩支撑；

所述水平向支撑系统为斜向布置的预应力锚杆，其一端锚固在桩顶承台上表面，另一端锚固在地基内；

所述水平位移监测评估系统设置在桩顶承台上，用于张拉预应力锚杆时监测和评估桩顶承台的水平位移。

2.根据权利要求1所述的水平抗侧基础，其特征在于，所述竖向抗压桩为钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩或钢管桩，对于钢筋混凝土桩其桩身纵筋伸入桩顶承台中。

3.根据权利要求1所述的水平抗侧基础，其特征在于，所述桩顶承台为刚性承台，其下部设置有垫层。

4.根据权利要求1所述的水平抗侧基础，其特征在于，所述预应力锚杆由端部锚具、自由段和锚固段组成，端部锚具锚固在桩顶承台上表面，锚固段锚固在地基内。

5.根据权利要求4所述的水平抗侧基础，其特征在于，所述自由段由预应力钢筋或钢绞线和套管组成，预应力钢筋或钢绞线设置在套管内；所述锚固段为预应力钢筋或钢绞线外包混凝土。

6.根据权利要求4所述的水平抗侧基础，其特征在于，所述预应力锚杆设置单排或上下两排，上下两排时上排锚固在竖向抗压桩内侧的桩顶承台上表面，下排锚固在竖向抗压桩外侧的桩顶承台上表面。

7.根据权利要求6所述的水平抗侧基础，其特征在于，上排预应力锚杆与下排预应力锚杆的锚固段之间竖向间距及水平向间距均不小于1.5m。

8.根据权利要求1所述的水平抗侧基础，其特征在于，所述水平位移监测评估系统设置在桩顶承台左右侧面或上表面，与竖向抗压桩轴心线对齐。

9.根据权利要求8所述的水平抗侧基础，其特征在于，所述水平位移监测评估系统包括硬件和软件，其中硬件包括光纤传感器、解调器、光电挠度计、计算机服务器、便携式计算机，软件包括监测项目配套软件、数据库、数据管理系统及工作状态综合评估系统。

10.根据权利要求1～9任一项所述的水平抗侧基础，其特征在于，所述桩顶承台水平位移在预应力锚杆张拉时始终为0或接近0。

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