樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于水位線高的蓄水庫(kù)區(qū)的連續(xù)剛構(gòu)橋梁。既不需要設(shè)置常規(guī)橋墩，又能滿足強(qiáng)度和柔性要求的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁，包括主梁、兩跨主梁之間的主梁連接部、由一組灌注樁構(gòu)成的群樁基礎(chǔ)，灌注樁與主梁連接部之間采用剛性連接；所述灌注樁分為與主梁連接部連接的上柱和注入到基巖中的下樁；所述上柱按照下列承載能力極限狀態(tài)計(jì)算和正常使用極限狀態(tài)計(jì)算后配置縱向鋼筋；所述下樁按照樁基要求配置縱向鋼筋；在所述的下樁與上柱之間設(shè)置有樁柱過(guò)渡段，所述的樁柱過(guò)渡段內(nèi)的縱向鋼筋與其上柱的縱向配筋相同。同時(shí)本發(fā)明還提供了樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁的施工方法。本發(fā)明具有滿足抗震需要，施工便利，節(jié)約工程造價(jià)，節(jié)省工期等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】粧柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種連續(xù)剛構(gòu)橋梁，尤其是一種適用于水位線高的蓄水庫(kù)區(qū)的連續(xù)剛構(gòu)橋梁及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]連續(xù)剛構(gòu)橋由T型剛構(gòu)橋演變而來(lái)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是梁體連續(xù)、梁墩固結(jié)，其既保持了連續(xù)梁無(wú)伸縮縫、行車平順的優(yōu)點(diǎn)，又保持了 T型剛構(gòu)橋不設(shè)支座、施工時(shí)無(wú)需臨時(shí)固結(jié)的優(yōu)點(diǎn)，且具有很大的順橋向抗彎剛度和橫向抗扭剛度。因此，連續(xù)剛構(gòu)橋的跨越能力大，受力合理，結(jié)構(gòu)整體性能好，抗震能力強(qiáng)，抗扭潛力大，造型簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，常用在跨越U形谷地等地形的長(zhǎng)大跨徑、高墩橋梁上。
[0003]隨著西部大開(kāi)發(fā)的深入實(shí)施，西部山區(qū)水庫(kù)建設(shè)進(jìn)入高潮，山區(qū)水庫(kù)庫(kù)區(qū)修建橋梁的需求也在日益增加。山區(qū)水庫(kù)庫(kù)區(qū)橋梁具有水深、水位波動(dòng)大，庫(kù)水和河岸高差小的特點(diǎn)，由于大跨的懸索橋、拱橋造價(jià)高,而且后期養(yǎng)護(hù)成本高，因此建設(shè)成本和后期養(yǎng)護(hù)成本均較低的大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁成為山區(qū)水庫(kù)庫(kù)區(qū)橋梁的主要橋型。
[0004]如圖1所示，常規(guī)連續(xù)剛構(gòu)橋梁為高墩式，其下部構(gòu)造由灌注樁、承臺(tái)和橋墩組成，連續(xù)剛構(gòu)橋梁的橋墩形式通常有雙肢薄壁墩、空心墩兩種主要形式，還有個(gè)別采用單肢薄壁墩、Y型墩、V型墩等形式，橋墩與樁基之間設(shè)置承臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)過(guò)渡，樁基和橋墩受力模式和采用的規(guī)范各不不同，樁基是主要承受豎向壓力的結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)主要考慮樁周地基土是否能承受其豎向壓力、樁身材料能否承受其豎向壓力，其設(shè)計(jì)主要依據(jù)上述的《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D63-2006)的相關(guān)條款進(jìn)行，而橋墩則要承受豎向壓力、彎矩和剪力的組合作用，采用《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(jreD62-2004)進(jìn)行設(shè)計(jì)。連續(xù)剛構(gòu)橋梁的優(yōu)點(diǎn)是使橋墩高柔而降低橋墩對(duì)主梁的嵌固作用，使其主梁內(nèi)力分布近似于連續(xù)梁，但又省去了連續(xù)梁橋的支座以及施工過(guò)程中所需的墩梁臨時(shí)固結(jié)，節(jié)省了造價(jià)、方便了施工且橋梁跨徑比連續(xù)梁大，另外，橋墩的高柔性還使在地震時(shí)相當(dāng)多的地震能量轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)的動(dòng)能而減少了橋梁的變性能，因此，橋墩高柔、抗推剛度小是發(fā)揮連續(xù)剛構(gòu)橋梁優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵因素。但在山區(qū)水庫(kù)庫(kù)區(qū)蓄水后修建橋梁，由于水深大，水位高，水、陸高差小，使得在合理的主梁標(biāo)高下，橋墩高度受到限制，甚至沒(méi)有設(shè)置橋墩的空間，如圖2所示，由于水位線高，受到主梁和承臺(tái)的限制，連續(xù)剛構(gòu)橋利用橋墩的高度來(lái)增加橋墩柔性的需求難以得到滿足，同時(shí)，山區(qū)水庫(kù)位置偏僻，交通條件差，承臺(tái)圍水施工的臨時(shí)構(gòu)筑物如鋼圍堰、鋼吊箱等所需要的大型深水施工設(shè)備難以進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。要將連續(xù)剛構(gòu)橋應(yīng)用于這一特殊條件，必須另辟蹊徑，引入新的適應(yīng)主梁溫度變形和抗震需要的機(jī)制，創(chuàng)新結(jié)構(gòu)體系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種既不需要設(shè)置常規(guī)橋墩，又能滿足強(qiáng)度和柔性要求的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁。[0006]本發(fā)明所采用的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁，包括主梁、兩跨主梁之間的主梁連接部、由一組灌注樁構(gòu)成的群樁基礎(chǔ)，灌注樁與主梁連接部之間采用剛性連接；所述灌注樁分為與主梁連接部連接的上柱和注入到基巖中的下樁；所述上柱按照下列承載能力極限狀態(tài)計(jì)算和正常使用極限狀態(tài)計(jì)算后配置縱向鋼筋；所述下樁按照樁基要求配置縱向鋼筋；在所述的下樁與上柱之間設(shè)置有樁柱過(guò)渡段，所述的樁柱過(guò)渡段內(nèi)的縱向鋼筋與其上柱的縱向配筋相同。
[0007]上柱的縱向鋼筋分為上柱連續(xù)縱向鋼筋和上柱分段縱向鋼筋；所述上柱連續(xù)縱向鋼筋與下樁的下樁縱向鋼筋配置相同，并連續(xù)鋼筋貫通上柱、樁柱過(guò)渡段和下樁；所述上柱分段縱向鋼筋的下段設(shè)置在樁柱過(guò)渡段的樁柱過(guò)渡段下截面處。
[0008]所述樁柱過(guò)渡段的樁柱過(guò)渡段箍筋之間的間距小于下樁的下樁箍筋的間距，且至少與上柱的上柱箍筋的間距相等。
[0009]對(duì)于高裂度地震區(qū)，樁柱過(guò)渡段箍筋之間的間距小于上柱箍筋的間距。
[0010]所述的樁柱過(guò)渡段設(shè)置在基巖中風(fēng)化界限以上1.0d和基巖2中風(fēng)化界限以下
3.0d范圍內(nèi)，其中d為灌注樁直徑。
[0011]在所述主梁連接部的下部設(shè)置有一體的底板；所述的底板的配筋結(jié)構(gòu)采用與常規(guī)連續(xù)剛構(gòu)橋梁的承臺(tái)相同的配筋結(jié)構(gòu)。
[0012]主梁連接部與底板的厚度之和不小于常規(guī)連續(xù)剛構(gòu)橋的承臺(tái)的厚度。
[0013]當(dāng)主梁寬度小于一組群樁基礎(chǔ)橫截面寬度時(shí)，在群樁基礎(chǔ)上部設(shè)置有承臺(tái)，在承臺(tái)(6)與主梁連接部之間設(shè)置有上承臺(tái)。
[0014]所述的上承臺(tái)高度為I?1.5M。
[0015]本發(fā)明還提供了上述樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁的施工方法。
[0016]本發(fā)明的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁的施工方法，其步驟包括:
[0017](I)在岸邊拼裝浮箱，并在浮箱上拼裝龍門(mén)架；
[0018](2)將拼裝好的浮箱龍門(mén)架系統(tǒng)，使用如小型船只、卷?yè)P(yáng)機(jī)等牽引裝置牽引，將浮箱龍門(mén)架系統(tǒng)牽引到橋梁群樁基礎(chǔ)位置就位，設(shè)置拉纜索調(diào)整和固定浮箱龍門(mén)架系統(tǒng)形成第一次施工平臺(tái)；
[0019](3)在龍門(mén)架上安裝起重系統(tǒng)形成浮箱龍門(mén)架吊裝系統(tǒng)；
[0020](4)利用浮箱龍門(mén)架吊裝系統(tǒng)下放樁基鋼護(hù)筒，并采用護(hù)筒跟進(jìn)及振動(dòng)沉樁技術(shù)使護(hù)筒可靠嵌入基巖內(nèi)，其后將第一次施工平臺(tái)轉(zhuǎn)換至樁基鋼護(hù)筒上形成第二次施工平臺(tái)；
[0021](5)在第二次施工平臺(tái)上安裝鉆孔機(jī)械施工灌注樁及河床以上灌注樁，下樁和上柱澆筑完成后截樁并接長(zhǎng)鋼護(hù)筒，上移第二次施工平臺(tái)施工其余灌注樁，直至群樁基礎(chǔ)位置的所有灌注樁澆筑施工完成；
[0022](6)最后與常規(guī)連續(xù)剛構(gòu)橋梁相同工藝施工主梁。
[0023]進(jìn)一步，還在步驟(6)中增加對(duì)承臺(tái)和上承臺(tái)的施工步驟。
[0024]采用本發(fā)明樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁，特別是對(duì)于高烈度山區(qū)水庫(kù)庫(kù)區(qū)橋梁，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0025](I)通過(guò)下樁、上柱一體的高樁變形適應(yīng)主梁溫度變形，有效解決了大跨連續(xù)剛構(gòu)橋中跨由于溫度變化造成的主梁變形大的問(wèn)題，使得這一橋型較好地適應(yīng)了西部庫(kù)區(qū)水位聞，水、陸聞差小，橋壤聞度受:限的問(wèn)題。
[0026](2)在地震荷載作用下，高樁變形增大主梁位移量，將更多的地震能量轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)動(dòng)能，釋放了上部結(jié)構(gòu)地震效應(yīng)，使連續(xù)剛構(gòu)自振周期長(zhǎng)，下部結(jié)構(gòu)彎矩小的優(yōu)點(diǎn)得以繼承，滿足山區(qū)高烈度區(qū)的抗震需求。
[0027](3)不設(shè)置承臺(tái)或設(shè)置的承臺(tái)位置高的優(yōu)點(diǎn)很好地適應(yīng)了庫(kù)區(qū)水位周期性變化、變化幅度大、不可預(yù)見(jiàn)因素多的特點(diǎn)，使施工的便利性大于提高，水位基本上不會(huì)成為控制施工的關(guān)鍵因素。
[0028](4)本發(fā)明節(jié)省了常規(guī)連續(xù)剛構(gòu)橋梁的承臺(tái)施工所需要的鋼吊箱工藝，極大地節(jié)約了工程造價(jià)，節(jié)省了工期，且不需要鋼吊箱施工所需要的大型施工機(jī)械，經(jīng)濟(jì)效益極為顯著。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)連續(xù)剛構(gòu)橋梁示意圖；
[0030]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)連續(xù)剛構(gòu)橋梁在水位線較高時(shí)的示意圖
[0031]圖3本發(fā)明第一種實(shí)施例的連續(xù)剛構(gòu)橋梁示意圖；
[0032]圖4是本發(fā)明第二種實(shí)施例的連續(xù)剛構(gòu)橋梁示意圖；
[0033]圖5是圖4中的主梁與群樁基礎(chǔ)連接處的俯視圖；
[0034]圖6是本發(fā)明的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋無(wú)預(yù)應(yīng)力效應(yīng)狀態(tài)下恒載主梁彎矩；
[0035]圖7是常規(guī)連續(xù)剛構(gòu)橋梁無(wú)預(yù)應(yīng)力效應(yīng)狀態(tài)下恒載主梁彎矩；
[0036]圖8是本發(fā)明的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋整體升溫橋梁變形圖；
[0037]圖9是常規(guī)連續(xù)剛構(gòu)橋梁整體升溫橋梁變形圖；
[0038]圖10是本發(fā)明的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋整體降溫橋梁變形圖；
[0039]圖11是常規(guī)連續(xù)剛構(gòu)橋梁整體降溫橋梁變形圖；
[0040]圖12是樁柱之間鋼筋布置示意圖。
[0041]圖中標(biāo)記:1-主梁，2-基巖，3-灌注樁，31-下樁，311-下樁縱向鋼筋，312-下樁箍筋，32-上柱，321-上柱連續(xù)縱向鋼筋，322-上柱箍筋，323-上柱分段縱向鋼筋，33-樁柱過(guò)渡段，332-樁柱過(guò)渡段箍筋，333-樁柱過(guò)渡段下截面，4-橋墩，5-主梁連接部，6-承臺(tái)，
7-上承臺(tái)，8-底板，9-水位線，30-群樁基礎(chǔ)。
【具體實(shí)施方式】
[0042]如圖1所示的現(xiàn)有常規(guī)連續(xù)剛構(gòu)橋梁，灌注樁3注入安裝在中風(fēng)化基巖2以下，并由多根灌注樁3形成的群樁基礎(chǔ)30上部設(shè)置一個(gè)承臺(tái)6，承臺(tái)6上有設(shè)置一段高度較高的橋墩4，橋墩4與主梁I上的主梁連接部5相連接，最終形成主梁的支撐結(jié)構(gòu)。在這種常規(guī)的支撐結(jié)構(gòu)中，對(duì)于主梁受力時(shí)所發(fā)生的震動(dòng)、變形等，是由具有柔性變形功能的橋墩4來(lái)吸收、抵消，灌注樁3主要是承受其壓力作用。如圖2所示，在山區(qū)水庫(kù)等場(chǎng)合，由于水位線9較高，受到施工條件等限制，相應(yīng)的灌注樁3、承臺(tái)6的高度要高于水位線9的高度，在橋梁整體高度不變時(shí)，使橋墩4的高度也就受到限制變得較低，橋墩4起到的柔性變形作用降低，對(duì)整體橋梁的安全、使用造成影響。
[0043]在現(xiàn)有常規(guī)的剛構(gòu)橋梁的灌注樁的配筋要求是根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D63-2007)中的規(guī)范條文5.3.4款，單樁軸向受壓承載力容許值[Ra]，按下式計(jì)算:
【權(quán)利要求】
1.樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁，包括主梁(I)、兩跨主梁之間的主梁連接部(5)、由一組灌注樁(3)構(gòu)成的群樁基礎(chǔ)(30)，其特征在于: 灌注樁(3)與主梁連接部(5)之間采用剛性連接； 所述灌注樁(3)分為與主梁連接部(5)連接的上柱(32)和注入到基巖中的下樁(31); 所述上柱(32)按照下列承載能力極限狀態(tài)計(jì)算和正常使用極限狀態(tài)計(jì)算后配置縱向鋼筋； 所述下樁(31)按照樁基要求配置縱向鋼筋； 在所述的下樁(31)與上柱(32)之間設(shè)置有樁柱過(guò)渡段(33)，所述的樁柱過(guò)渡段(33)內(nèi)的縱向鋼筋與其上柱(32)的縱向配筋相同。
2.如權(quán)利要求1所述的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁，其特征在于:上柱(32)的縱向鋼筋分為上柱連續(xù)縱向鋼筋(321)和上柱分段縱向鋼筋(323)； 所述上柱連續(xù)縱向鋼筋(321)與下樁(31)的下樁縱向鋼筋(311)配置相同，并連續(xù)鋼筋貫通上柱(32)、樁柱過(guò)渡段(33)和下樁(31)； 所述上柱分段縱向鋼筋(323)的下段設(shè)置在樁柱過(guò)渡段(33)的樁柱過(guò)渡段下截面(333)處。
3.如權(quán)利要求2所述的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁，其特征在于:所述樁柱過(guò)渡段(33)的樁柱過(guò)渡段箍筋(332)之間的間距小于下樁(31)的下樁箍筋(312)的間距，且至少與上柱(32)的上柱箍筋(322)的間距`相等。
4.如權(quán)利要求3所述的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁，其特征在于:對(duì)于高裂度地震區(qū)，樁柱過(guò)渡段箍筋(332)之間的間距小于上柱箍筋(322)的間距。
5.如權(quán)利要求1所述的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁，其特征在于:所述的樁柱過(guò)渡段(33)設(shè)置在基巖(2)中風(fēng)化界限以上1.0d和基巖2中風(fēng)化界限以下3.0d范圍內(nèi)，其中d為灌注樁(3)直徑。
6.如權(quán)利要求1所述的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁，其特征在于:在所述主梁連接部(5)的下部設(shè)置有一體的底板(8);所述的底板(8)的配筋結(jié)構(gòu)采用與常規(guī)連續(xù)剛構(gòu)橋梁的承臺(tái)(6)相同的配筋結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁，其特征在于:主梁連接部(5)與底板(8)的厚度之和不小于常規(guī)連續(xù)剛構(gòu)橋的承臺(tái)(6)的厚度。
8.如權(quán)利要求1所述的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁，其特征在于:當(dāng)主梁(I)寬度小于一組群樁基礎(chǔ)(30 )橫截面寬度時(shí)，在群樁基礎(chǔ)(30 )上部設(shè)置有承臺(tái)(6 )，在承臺(tái)(6 )與主梁連接部(5)之間設(shè)置有上承臺(tái)(7)。
9.如權(quán)利要求6所述的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁，其特征在于:所述的上承臺(tái)(7)高度為I ~1.5M。
10.如權(quán)利要求1所述的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁的施工方法，其步驟包括: (1)在岸邊拼裝浮箱，并在浮箱上拼裝龍門(mén)架； (2)將拼裝好的浮箱龍門(mén)架系統(tǒng)，使用如小型船只、卷?yè)P(yáng)機(jī)等牽引裝置牽引，將浮箱龍門(mén)架系統(tǒng)牽引到橋梁群樁基礎(chǔ)位置就位，設(shè)置拉纜索調(diào)整和固定浮箱龍門(mén)架系統(tǒng)形成第一次施工平臺(tái)； (3)在龍門(mén)架上安裝起重系統(tǒng)形成浮箱龍門(mén)架吊裝系統(tǒng)；(4)利用浮箱龍門(mén)架吊裝系統(tǒng)下放樁基鋼護(hù)筒，并采用護(hù)筒跟進(jìn)及振動(dòng)沉樁技術(shù)使護(hù)筒可靠嵌入基巖內(nèi)，其后將第一次施工平臺(tái)轉(zhuǎn)換至樁基鋼護(hù)筒上形成第二次施工平臺(tái)； (5)在第二次施工平臺(tái)上安裝鉆孔機(jī)械施工灌注樁及河床以上灌注樁，下樁和上柱澆筑完成后截樁并接長(zhǎng)鋼護(hù)筒，上移第二次施工平臺(tái)施工其余灌注樁，直至群樁基礎(chǔ)位置的所有灌注樁澆筑施工完成； (6)最后與常規(guī)連續(xù)剛構(gòu)橋梁相同工藝施工主梁。
11.如權(quán)利要求10所述的樁柱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁的施工方法，其特征在于，在步驟(6)中增加對(duì)承臺(tái)(6)和上承臺(tái)(7) 的施工步驟。
【文檔編號(hào)】E02D5/38GK103510458SQ201310438398
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】胡德貴, 汪軍, 李本偉, 莊衛(wèi)林, 宋恒揚(yáng), 劉蕾蕾, 吳滌, 冮大興, 吉隨旺, 賀智功, 盧小鋒, 任德慶, 肖德仁, 陳應(yīng)忠 申請(qǐng)人:四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院