一种跨沟对称型高边坡桩基高桥墩结构的制作方法

本实用新型涉及边坡支挡及高桥墩桥梁工程领域，特别是一种土压力自平衡及生态减灾减振控制的跨沟对称型高边坡桩基高桥墩结构。

背景技术：

在山区公路交通的建设中，受线路选型的需要，公路桥梁桩基桥墩结构在山沟纵横地带具有较好的适用性。随着建设力度的不断增大，位于高陡边坡上的桩基高桥墩逐渐增多，特别是跨越山沟而对称布置于山沟两侧山体边坡的桩基高桥墩更是屡见不鲜，然而在桩基高桥墩结构桥梁体系的公路运行中发现，此类跨沟对称型高边坡桩基高桥墩结构及工程存在以下几点问题：①在桩基高桥墩结构设计时，跨沟两侧高边坡桩基高桥墩结构为独立分开式，从力学角度而言，在上部汽车运行荷载等的作用下彼此的协调工作状态较差，不利于桥梁公路的长期健康稳定性；②位于高陡边坡上的桩基高桥墩力学状态不平衡，临空面与临坡面存在边坡土压力所形成的水平推力差，对整个结构体系而言具有指向临空面的水平荷载，特别在后期边坡失稳滑坡事故下极易对其产生较大水平推力，结构发生失稳，影响上部公路的安全运行；③上述两条问题对于高桥墩结构而言，在上部运行汽车荷载以及边坡土压力所形成的耦合力系作用下，高桥墩结构的受力比较复杂，特别是对于高度较大的墩柱而言最为突出的是容易发生沿边坡土压力作用位置而指向临空面的墩柱绕曲，严重危及桩基高桥墩结构体系的安全稳定性；④针对高陡边坡桩基高桥墩的受力及稳定性，为了有效控制边坡土压力以及滑坡次生灾害对高桥墩结构的影响，常需对高桥墩结构的后坡体采用抗滑桩、挡土墙等进行抗滑加固，然而抗滑加固结构的耐久性未有保证，由抗滑结构失效进而引发桩基高桥墩失稳的事故频现不断；与此同时，抗滑桩等结构的建造不可避免的需开挖原有山坡体，对生态的破坏较大，后期恢复难度大。因此考虑桩基高桥墩与边坡土压力的相互作用关系，以及结合抗滑加固的工程问题，寻求能够实现边坡土压力自平衡以及控制边坡失稳所引起的灾害影响的跨沟对称型高边坡桩基高桥墩结构成为沟壑纵横山区地带交通基础健康快速发展的关键性问题。

综上所述，对于跨越山沟而对称布置于山沟两侧山体边坡的桩基高桥墩而言，在结构设计时应充分考虑该类工程的力学特征及问题特点，设计具有实现边坡土压力自平衡以及避免边坡失稳滑坡等灾害对其造成破坏的全新跨沟桩基高桥墩结构型式，同时该结构应充分考虑公路交通的动荷载情况，具备一定的减振隔振性能，而以上问题及要求正是本实用新型一种土压力自平衡及生态减灾减振控制的跨沟对称型高边坡桩基高桥墩结构所要实现的目标。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种土压力自平衡及生态减灾减振控制的跨沟对称型高边坡桩基高桥墩结构。

本实用新型采用的技术方案为一种跨沟对称型高边坡桩基高桥墩结构，该高桥墩结构由左幅一号桩1、左幅一号墩柱2、左幅二号桩3、左幅二号墩柱4、右幅一号桩5、右幅一号墩柱6、右幅二号桩7、右幅二号墩柱8、左幅连梁9、右幅连梁10、内拱跨梁11和减振橡胶体12组成。

左侧边坡13、沟底15和右侧边坡14顺次连接，沿左侧边坡13、沟底15和右侧边坡14的竖直方向上，左幅一号桩1、左幅二号桩3、右幅二号桩7、右幅一号桩5沿直线排开；左幅一号桩1位于左侧边坡13高位桩位处，右幅一号桩5四根桩位于右侧边坡14高位桩位处，而左幅二号桩3和右幅二号桩7分别位于左侧边坡13和右侧边坡14低位桩位处；左幅一号桩1、左幅二号桩3、右幅二号桩7、右幅一号桩5四根桩桩端坐落于山体内持力层上，桩顶位于边坡面而与上部墩柱联结，即桩基和桥墩在边坡面处接触相连。

左幅一号桩1和左幅一号墩柱2联结，左幅二号桩3和左幅二号墩柱4联结，右幅一号桩5和右幅一号墩柱6联结、右幅二号桩7和右幅二号墩柱8联结，联结方式采用桩体预留钢筋与上部墩柱钢筋搭接，并浇筑混凝土形成一体受力结构。从左幅一号桩1和左幅一号墩柱2的联结位置向左幅二号墩柱4处筑有水平钢筋混凝土左幅连梁9，将左幅一号及左幅二号桩3基墩柱结构连接为一体，右侧边坡14相同，即从右幅一号桩5和右幅一号墩柱6的联结位置向右幅二号墩柱8处筑有水平钢筋混凝土右幅连梁10。内拱跨梁11的下底面为内拱型，内拱跨梁11的上顶面为平面，上顶面与左幅连梁9和右幅连梁10的平面高度一致，位于同一水平线；而下底面的内拱左脚位于左幅二号桩3和左幅二号墩柱4的联结位置处，内拱右脚位于右幅二号桩7和右幅二号墩柱8的联结位置处。内拱跨梁11与桩-墩柱或墩柱接触位置为钢筋混凝土联结，即采用预留钢筋，混凝土一体浇筑方式。在内拱跨梁11内预留有圆柱形孔洞16，减振橡胶体12填充于圆柱形孔洞16中。

左幅连梁9和右幅连梁10的截面为矩形，梁高大于梁宽尺寸，其中梁宽尺寸最小大于所联结墩柱截面最大尺寸，其中对于圆形截面墩柱应大于其圆形直径的5～15cm，对于矩形截面墩柱应大于其矩形截面中的最大边长尺寸的10～15cm。

从左幅一号桩1和左幅一号墩柱2联结位置至左幅二号桩3和左幅二号墩柱4联结位置间竖向高度差的1/2处，同右幅一号桩5和右幅一号墩柱6联结位置至右幅二号桩7和右幅二号墩柱8联结位置间竖向高度差的1/2处，为内拱跨梁11的拱顶标高。

内拱跨梁11各圆柱形孔洞16的孔心水平连线与内拱跨梁11梁高的1/2位置水平线重合，并且以内拱跨梁11梁宽的1/2处左右对称布置，最左侧或最右侧内拱跨梁11圆柱形孔洞16边缘距内拱跨梁11梁端距离为80cm～120cm。圆柱形孔洞16孔心距为1.5m～2.4m，孔洞直径为80cm～160cm。

减振橡胶体12为圆柱式橡胶，圆形等截面，截面直径为80cm～160cm，并同内拱跨梁11各圆柱形孔洞16直径。减振橡胶体12最大承压力大于4000kN，计入制动力时最大位移量为100mm，减振橡胶体12内夹有5～10层加劲钢板17，最外层加劲钢板17距减振橡胶体12外露表面尺寸大于50cm，其中加劲钢板17厚度为2.5mm。

本实用新型一种土压力自平衡及生态减灾减振控制的跨沟对称型高边坡桩基高桥墩结构，针对山区边坡跨沟桩基高桥墩结构及工程特点，设计了具有实现边坡土压力平衡以及减灾减振的新型结构。通过左幅连梁9、右幅连梁10以及内拱跨梁11与跨沟两侧桩基高桥墩结构相连，利用结构优势解决了边坡土压力对桩基高桥墩结构的侧向推力作用，使得左右边坡土压力互相抵消，内部平衡，保证高桥墩结构不发生绕曲变形与破坏；同时，本结构体系对于边坡体而言，形成了内支撑式的抗滑结构，避免了左右边坡两侧边坡独立的二次抗滑结构设计与加固，减小了对边坡生态植被的破坏，因而对于边坡体起到了生态减灾抗滑的目的；最后，本结构内拱跨梁11内部填充有数个减振橡胶体12，具有吸收振动波的作用，可以控制汽车荷载振动下因结构体系刚度较大而造成的桩基高桥墩结构振动疲劳及灾害发生。综上所述，本实用新型对于山区沟壑纵横地带交通基础设施的跨沟边坡桩基高桥墩结构而言具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为一种土压力自平衡及生态减灾减振控制的跨沟对称型高边坡桩基高桥墩结构的立面图。

图2为内拱跨梁的立面图。

图3为减振橡胶体的剖面图。

图4为减振橡胶体的平面图。

附图标记及对应名称为：1、左幅一号桩，2、左幅一号墩柱，3、左幅二号桩，4、左幅二号墩柱，5、右幅一号桩，6、右幅一号墩柱，7、右幅二号桩，8、右幅二号墩柱，9、左幅连梁，10、右幅连梁，11、内拱跨梁，12、减振橡胶体，13、左侧边坡，14、右侧边坡，15、沟底，16、圆柱形孔洞，17、加劲钢板。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型一种土压力自平衡及生态减灾减振控制的跨沟对称型高边坡桩基高桥墩结构由左幅一号桩1、左幅一号墩柱2、左幅二号桩3、左幅二号墩柱4、右幅一号桩5、右幅一号墩柱6、右幅二号桩7、右幅二号墩柱8、左幅连梁9、右幅连梁10、内拱跨梁11和减振橡胶体12组成。

如图1所示，在左侧边坡13、沟底15、右侧边坡14方向上，左幅一号桩1、左幅二号桩3、右幅二号桩7、右幅一号桩5四根桩一线排开，左幅一号桩1位于左侧边坡13高位桩位处，右幅一号桩5四根桩位于右侧边坡14高位桩位处，而左幅二号桩3和右幅二号桩7分别位于左侧边坡13和右侧边坡14低位桩位处；四根桩桩端坐落于山体内持力层上，桩顶位于边坡面而与上部墩柱联结，即桩基和桥墩在边坡面处接触相连。具体为左幅一号桩1和左幅一号墩柱2、左幅二号桩3和左幅二号墩柱4、右幅一号桩5和右幅一号墩柱6、右幅二号桩7和右幅二号墩柱8联结，其中桩基与墩柱的联结方式采用桩体预留钢筋与上部墩柱钢筋搭接，并浇筑混凝土形成一体受力结构。

如图1所示，从左幅一号桩1和左幅一号墩柱2的联结位置向左幅二号墩柱4处筑有水平钢筋混凝土土左幅连梁9，将左幅一号及左幅二号桩3基墩柱结构连接为一体，右侧边坡14相同，即从右幅一号桩5和右幅一号墩柱6的联结位置向右幅二号墩柱8处筑有水平钢筋混凝土右幅连梁10。其中左幅连梁9及右幅连梁10与桩基及墩柱的联结方式采用预留钢筋搭接，并浇筑混凝土形成一体受力结构。

如图1、图2所示，内拱跨梁11下底面为内拱型，而上顶面为平面。其中，上顶面与左幅连梁9和右幅连梁10的平面高度一致，位于同一水平面；而下底面的内拱左脚位于左幅二号桩3和左幅二号墩柱4的联结位置处，内拱右脚位于右幅二号桩7和右幅二号墩柱8的联结位置处。通过左幅连梁9、右幅连梁10及内拱跨梁11的结构联结，从而将左侧边坡13(或右侧边坡14)在坡体与临空面交界处由土压力差所形成，并施加给左幅一号墩柱2和左幅二号墩柱4(或右幅一号墩柱6和右幅二号墩柱8)的水平推力通过结构传递至跨沟对面右侧边坡14(或左侧边坡13)，实现左右侧边坡14土压力相互抵消，达到自平衡。内拱跨梁11与桩-墩柱或墩柱接触位置为钢筋混凝土联结，即采用预留钢筋，混凝土一体浇筑方式。在内拱跨梁11内有数个圆柱形孔洞16，减振橡胶体12填充于其中。

如图1所示，左幅连梁9和右幅连梁10的截面为矩形，梁高大于梁宽尺寸，其中梁宽尺寸最小应大于所联结墩柱截面最大尺寸，其中对于圆形截面墩柱应大于其圆形直径的5～15cm，对于矩形截面墩柱应大于其矩形截面中的最大边长尺寸的10～15cm。

如图1所示，从左幅一号桩1和左幅一号墩柱2联结位置至左幅二号桩3和左幅二号墩柱4联结位置间竖向高度差的1/2处，同右幅一号桩5和右幅一号墩柱6联结位置至右幅二号桩7和右幅二号墩柱8联结位置间竖向高度差的1/2处，为本实用新型内拱跨梁11的拱顶标高。

如图1所示，内拱跨梁11各圆柱形孔洞16的孔心水平连线与内拱跨梁11梁高的1/2位置水平线重合，并且以内拱跨梁11梁宽的1/2处左右对称布置，最左侧或最右侧内拱跨梁11圆柱形孔洞16边缘距内拱跨梁11梁端距离为80cm～120cm。其中，圆柱形孔洞16孔心距为1.5m～2.4m，孔洞直径为80cm～160cm。

如图3、图4所示，减振橡胶体12为圆柱式橡胶，圆形等截面，截面直径为80cm～160cm，并同内拱跨梁11各圆柱形孔洞16直径。减振橡胶体12最大承压力大于4000kN，计入制动力时最大位移量为100mm，减振橡胶体12内夹有5～10层加劲钢板17，最外层加劲钢板17距减振橡胶体12外露表面尺寸大于50cm，其中加劲钢板17厚度为2.5mm。

如图1所示，本结构所述左幅连梁9、右幅连梁10和内拱跨梁11均为钢筋混凝土结构，其中混凝土强度不低于C35。