一種基于復(fù)合柔性樁的整體式橋臺(tái)橋梁構(gòu)造及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁領(lǐng)域，尤其涉及一種基于復(fù)合柔性樁的整體式橋臺(tái)橋梁構(gòu)造及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于整體式橋臺(tái)橋梁的橋臺(tái)與主梁梁端整體澆筑，取消了橋梁支座，并取消了橋梁的伸縮縫，從而節(jié)省了橋梁的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用；改善了行車狀況；提高了橋梁的耐久性。因此整體式橋臺(tái)橋梁的設(shè)計(jì)方案受到國內(nèi)外廣大工程師的認(rèn)可。但是由于整體式橋臺(tái)橋梁的上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)被澆筑成整體，取消了伸縮裝置，這使得主梁的任何一個(gè)微小的伸縮變形，都將影響下部結(jié)構(gòu)的受力狀況。為了適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)的變形，橋臺(tái)處的樁基礎(chǔ)的縱橋向抗彎剛度不能過大，設(shè)計(jì)時(shí)通常采用柔性樁，國外一般以H型鋼樁為主。
[0003]雖然H型鋼樁的縱橋向抗推柔度大，能夠很好的適應(yīng)整體式橋臺(tái)橋梁上部結(jié)構(gòu)的縱向變形，但是H型鋼樁在地質(zhì)條件惡劣的情形下容易腐蝕失效，耐久性較差。另外，我國橋梁設(shè)計(jì)基本以普通混凝土樁為主，而常規(guī)的普通鋼筋混凝土樁在縱橋向的抗彎剛度大，變形能力差，并且整體式橋臺(tái)橋梁在受力時(shí)產(chǎn)生的樁基截面拉應(yīng)力往往超過了混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致混凝土開裂，甚至樁基在使用過程中出現(xiàn)斷樁的現(xiàn)象，極大的影響了橋梁的安全性能。再者，鋼樁價(jià)格高，鋼樁在施工捶擊時(shí)樁頭常常屈曲；樁底遇到孤石時(shí)，鋼樁也會(huì)發(fā)生屈曲。對(duì)軟土地基或者液化砂土區(qū)，H型鋼樁因?yàn)榻孛鎲伪。菀自诘卣鹱饔昧ο掳l(fā)生屈曲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于復(fù)合柔性樁的整體式橋臺(tái)橋梁構(gòu)造及其施工方法，來消除因普通混凝土樁水平剛度大，縱橋向變形能力差，普通混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值小，在外界作用下容易產(chǎn)生混凝土開裂，甚至最終導(dǎo)致樁基結(jié)構(gòu)截面斷裂失效的問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案在于:一種基于復(fù)合柔性樁的整體式橋臺(tái)橋梁構(gòu)造，包括沿護(hù)坡臥放設(shè)置的橋臺(tái)，所述橋臺(tái)由埋設(shè)于護(hù)坡內(nèi)的若干豎直柔性樁支撐，所述柔性樁由埋設(shè)于地表線下地質(zhì)中的普通混凝土區(qū)域和連接于其上的超高性能纖維混凝土復(fù)合材料區(qū)域組成，所述橋臺(tái)及柔性樁與岸邊地面之間的空間里堆設(shè)有填土，所述填土上鋪設(shè)有搭板，所述搭板的近臺(tái)端與放置于橋臺(tái)上的主梁端部相搭接。
[0006]優(yōu)選的，所述主梁端部設(shè)置有塌陷部，所述搭板與主梁端部的塌陷部相搭接，所述主梁、搭板及土堆的上表面還鋪設(shè)有鋪裝層。
[0007]優(yōu)選的，所述超高性能纖維混凝土復(fù)合材料區(qū)域的下部埋設(shè)于地質(zhì)中與普通混凝土區(qū)域相連接。
[0008]優(yōu)選的，所述超高性能纖維混凝土復(fù)合材料區(qū)域的混凝土材料為ECC混凝土材料、UHPC混凝土材料或UHPFRC。
[0009]一種基于復(fù)合柔性樁的整體式橋臺(tái)橋梁構(gòu)造的施工方法，包括以下步驟: 1)通過整體式橋臺(tái)橋梁的結(jié)構(gòu)受力性能分析，求出柔性樁的內(nèi)力圖，并計(jì)算出樁身截面的應(yīng)力值，以確定超高性能纖維混凝土復(fù)合材料區(qū)域的長度；
2)根據(jù)步驟I計(jì)算所得施工柔性樁基:從柔性樁底部的普通混凝土區(qū)域開始往上施工，繼而施工超高性能混凝土區(qū)域；
3)于柔性樁上端澆筑橋臺(tái)；
4)吊裝主梁，并將橋臺(tái)與主梁梁端整體澆筑成一體；
5)依次砌筑翼墻、回填橋臺(tái)后填土、砌筑橋臺(tái)護(hù)坡及澆筑搭板；
6)于搭板及主梁上表面澆筑鋪裝層。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟I中取柔性樁彎矩值第一個(gè)零點(diǎn)處作為超高性能纖維混凝土復(fù)合材料區(qū)域和普通混凝土區(qū)域的分界點(diǎn)。
[0011]優(yōu)選的，當(dāng)柔性樁根據(jù)彎矩第一個(gè)零點(diǎn)處求得的超高性能纖維混凝土復(fù)合材料區(qū)域長度較大時(shí)，通過對(duì)柔性樁應(yīng)力計(jì)算求得分界點(diǎn)；當(dāng)柔性樁的拉應(yīng)力小于普通混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值時(shí)，該處作為超高性能纖維混凝土復(fù)合材料區(qū)域和普通混凝土區(qū)域的分界點(diǎn)。
[0012]優(yōu)選的，所述超高性能纖維混凝土復(fù)合材料區(qū)域的長度取橋臺(tái)以下L ( 3m。
[0013]優(yōu)選的，所述超高性能纖維混凝土復(fù)合材料區(qū)域澆筑的混凝土經(jīng)常規(guī)攪拌工藝，將水泥、硅灰、磨細(xì)沙、鋼纖維、水、高效減水劑按0.50-0.60:0.40-0.50:1.20-1.50:
1.50-2.00:0.10-0.25:0.007-0.010 的配合比攪拌制得。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):該發(fā)明設(shè)計(jì)合理、施工方便，通過對(duì)整體式橋臺(tái)橋梁結(jié)構(gòu)受力性能分析，運(yùn)用不同性能的混凝土材料來滿足柔性樁基復(fù)雜的結(jié)構(gòu)受力形式，可以有效地解決整體式橋臺(tái)橋梁中使用混凝土樁基在結(jié)構(gòu)受力下混凝土容易開裂的問題，從而提高整體式橋臺(tái)橋梁的受力性能。在不開裂(即不降低耐久性和豎向承載能力情況下)提高溫度吸納性能(也就可增加無縫橋的橋梁總長)，特別適用于整體無縫橋。正常使用或地震作用下，此結(jié)構(gòu)都是有很大的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖；
圖3為本發(fā)明的柔性樁樁身彎矩示意圖；
圖4為本發(fā)明的柔性樁樁身截面應(yīng)力示意圖；
圖5為本發(fā)明的施工過程示意圖一；
圖6為本發(fā)明的施工過程示意圖二；
圖7為本發(fā)明的施工過程示意圖三；
圖8為本發(fā)明的施工過程示意圖四；
圖中:1_主梁2-橋臺(tái)3-柔性樁4-超高性能纖維混凝土復(fù)合材料區(qū)域5-普通混凝土區(qū)域6-橋臺(tái)護(hù)坡7-搭板8-填土 9-地表線10-地質(zhì)11-樁長12-樁身應(yīng)力13-樁長彎矩14-拉壓力15-壓應(yīng)力16-普通混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值17-彎矩第一反彎點(diǎn)18-鋪裝層。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下，但本發(fā)明并不限于此。
[0017]參考圖1至圖8
一種基于復(fù)合柔性樁的整體式橋臺(tái)橋梁構(gòu)造，包括沿護(hù)坡6臥放設(shè)置的橋臺(tái)2，所述橋臺(tái)由埋設(shè)于護(hù)坡內(nèi)的若干豎直柔性樁3支撐，所述柔性樁由埋設(shè)于地表線9下地質(zhì)10中的普通混凝土區(qū)域5和連接于其上的超高性能纖維混凝土復(fù)合材料區(qū)域4組成，所述橋臺(tái)及柔性樁與岸邊地面之間的空間里堆設(shè)有填土 8，所述填土上鋪設(shè)有搭板7，所述搭板的近臺(tái)端與放置于橋臺(tái)上的主梁I端部相搭接。
[0018]本實(shí)施例中，所述普通混凝土區(qū)域的徑向截面呈矩形，所述超高性能纖維混凝土復(fù)合材料區(qū)域的徑向截面呈H型且其下部設(shè)置有穿出其下端的豎向鋼筋，所述豎向鋼筋伸出段與普通混凝土樁段澆筑成一體；所述豎向鋼筋布設(shè)于超高性能纖維混凝土復(fù)合材料樁段的H型截面的翼緣處，且H型截面的翼緣處分別布設(shè)有4根豎向鋼筋。
[0019]本實(shí)施例中，為了便于搭板與主梁的搭接，所述主梁端部設(shè)置有塌陷部，所述搭板與主梁端部的塌陷部相搭接，所述主梁、搭板及土堆的上表面還鋪設(shè)有鋪裝層18。
[0020]本實(shí)施例中，所述超高性能纖維混凝土復(fù)合材料區(qū)域的下部埋設(shè)于地質(zhì)中與普通混凝土區(qū)域相連接。
[0021]本實(shí)施例中，所述超高性能纖維混凝土復(fù)合材料區(qū)域的混凝土材料為ECC混凝土材料、UHPC混凝土材料或UHPF