一种用于深水组合基础的可协调变形的连接装置制造方法
【专利摘要】本发明是一种用于深水组合基础的可协调变形的连接装置，该连接装置在沉井底板(2)中心的预留孔中设有钢管套筒(3)，在钢管套筒(3)的下部设有刚性垫板(7)，在钢管套筒(3)的内部设有剪力键(8)，刚性垫板(7)的下部设置柔性垫层(6)，柔性垫层(6)的下部设置刚性限位板(5)；桩基础(1)穿过刚性限位板(5)、可伸缩变形的柔性垫层(6)、刚性垫板(7)，剪力键(8)，封桩混凝土(9)位于沉井底板(2)和桩基础(1)的上部。本发明不仅能够解决沉井(沉箱)基础与桩基础的接头问题，同时能够根据上部荷载情况改变沉井(沉箱)基础与桩基础的相对位置，使基础与土体协调变形，改变土体支撑刚度，充分发挥基础底部土体的承载力，减少基础尺寸，降低造价。
【专利说明】—种用于深水组合基础的可协调变形的连接装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及土木工程桥梁建设领域，涉及桥梁基础技术，具体涉及一种用于深水组合基础的可协调变形的连接装置。
【背景技术】
[0002]目前，我国的桥梁建设事业发展迅猛，取得了举世瞩目的成就，相继建成了一批世界级的高水平特大桥梁，如苏通长江大桥、杭州湾跨海大桥、港珠澳跨海大桥等。我国的桥梁建设水平已经走在了世界前列，但随着桥梁建设向更大跨径、更深水域发展，出现了新的技术难题:传统单一的基础型式，如单体沉井、单体沉箱、桩基础等难以满足大跨径深水桥梁的承载力与变形要求，而将传统基础型式进行合理优化与组合，发挥各自的特点与长处，能够达到设计要求。但如何处理传统沉井、沉箱基础与桩基础的接头问题，成为了组合基础进一步推广与发展的瓶颈，所以加紧研究接头装置显得尤为重要，对促进我国桥梁建设的进一步发展具有重要现实意义。
[0003]随着桥梁跨径的增大，建设条件向更复杂的水域发展，为了承担上部荷载，减少不均匀变形，桥梁基础的尺寸也越来越大，动辄达到上万平方米，投资造价也越来越多。当前的设计大多不考虑基础底部土体的作用，给实际工程建设造成了巨大浪费。如何充分发挥土体的承载力，使基础与土体协调变形，共同作用承担上部荷载，对于减少桥梁建设的投资造价，建设环境节约型社会具有重要的意义。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于深水组合基础的可协调变形的连接装置。本发明不仅能够解决沉井(沉箱)基础与桩基础的接头问题，同时能够根据上部荷载情况改变沉井(沉箱)基础与桩基础的相对位置，使基础与土体协调变形，改变土体支撑刚度，充分发挥基础底部土体的承载力，减少基础尺寸，降低造价。
[0005]技术方案:本发明针对我国大跨径深水桥梁基础存在的造价过高，不能充分发挥土体承载力的缺点，发明了一种用于深水组合基础的可协调变形的连接装置，可以用于沉井(沉箱)加桩组合基础的接头部位，同时可以使沉井底部土体充分发挥承载力，减小基础尺寸，达到节约投资的目的。
[0006]本发明的用于深水组合基础的可协调变形的连接装置包括沉井底板、钢管套筒、刚性限位板、可伸缩变形的柔性垫层、刚性垫板，剪力键，封桩混凝土；在沉井底板中心的预留孔中设有钢管套筒，在钢管套筒的下部设有刚性垫板，在钢管套筒的内部设有剪力键，刚性垫板的下部设置柔性垫层，柔性垫层的下部设置刚性限位板；桩基础穿过刚性限位板、可伸缩变形的柔性垫层、刚性垫板，剪力键，封桩混凝土位于沉井底板和桩基础的上部。
[0007]在钢管套筒的外周设有铆钉。
[0008]所述的刚性限位板采用厚度为50mm的钢板制作，其平面外围尺寸大于桩基础500?IOOOmm ;当桩基础为钢管桩时，刚性限位板与钢管桩直接焊接连接；当桩基础为钻孔灌注桩时，刚性限位板与钻孔灌注桩的主筋焊接连接。
[0009]所述的可伸缩变形的柔性垫层,采用弹簧钢板制作；垫层厚度为300mm?500mm,为使应力传递均匀，其平面外围尺寸大于刚性限位板500?1000mm。
[0010]所述的刚性垫板，采用厚度为50mm的钢板制作，与钢管套筒焊接连成一个整体，为增加刚度，在与钢管套筒焊接处增加焊接钢筋或钢板支撑。
[0011]所述的钢管套筒采用厚度为30mm的钢板制作，用铆钉牢固锚定在沉井底板上。
[0012]所述的剪力键应紧密填充在钢管套筒与刚性垫板组成的空间内，采用橡胶、塑料材料制作剪力键。
[0013]工作原理:通过设置柔性垫层，使桩基础与沉井(沉箱)之间发生相对位移，使土体协调变形参与承担上部荷载。
[0014]工作过程:当基础上部荷载向底部传递时，当荷载不大时，主要由沉井(沉箱)及桩基础承担，当荷载继续增大，则使沉井(沉箱)与桩基础之间发生相对位移，挤压沉井底部土体，使桩间土参与承担上部荷载，发挥桩间土的承载力。
[0015]有益效果:与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0016]1.考虑了基础与土体共同作用，通过设置柔性垫层装置，使桩基础可以根据上部荷载情况而发生相对协调变形，充分发挥土体的承载能力，从而减小基础尺寸，降低工程投资造价。
[0017]2.通过采用刚性限位板阻止桩基础变形过大，满足了桩基础的变形要求，解决了桩基础与沉井(沉箱)基础的连接难题。
[0018]3.本发明发明工艺简单，操作方便，经济适用，适合在深水基础施工现场制作，便于推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的结构示意图，其中有:桩基础1，沉井底板2，钢管套筒3，铆钉4，刚性限位板5，柔性垫层6，刚性垫板7，剪力键8，封桩混凝土 9。
【具体实施方式】
[0020]本发明用于深水组合基础的可协调变形的连接装置由刚性限位板、可伸缩变形的柔性垫层、底板预留孔、钢管套筒与剪力键组成。桩基础由沉井(沉箱)底板预留孔穿入沉井(沉箱)中，预留孔内填充剪力键，剪力键与沉井(沉箱)底板间用钢管套筒隔开，桩头和沉井(沉箱)底板下部桩身上设置刚性限位装置，刚性限位装置和剪力键之间设置可伸缩柔性垫层。
[0021]作为优选，所述的刚性限位板可用厚度为50_的钢板制作，其平面外围尺寸大于桩基础500?1000mm，若桩基础为钢管桩时，刚性限位板可与钢管桩直接焊接连接，若桩基础为钻孔灌注桩，刚性限位板可与钻孔灌注桩的主筋焊接连接。
[0022]作为优选，所述的可伸缩变形的柔性垫层，可采用弹簧钢板制作。垫层厚度为300mm?500mm，为使应力传递均匀，其平面外围尺寸大于刚性限位板500?1000mm。
[0023]作为优选，所述的刚性垫板，可用厚度为50mm的钢板制作，与钢管套筒焊接连成一个整体，为增加刚度，可在与钢管套筒焊接处增加焊接钢筋或钢板支撑。[0024]作为优选，所述的钢管套筒可用厚度为30mm的钢板制作，用铆钉牢固锚定在沉井(沉箱)底板上。
[0025]作为优选，所述的剪力键应紧密填充在钢管套筒与刚性垫板组成的空间内，可采用橡胶、塑料等材料制作剪力键。
[0026]操作步骤:
[0027]1.预留孔留置:在沉井底板2浇筑之前将钢管套筒3和铆钉4按照图1位置安放好，然后浇筑沉井底板2，钢管套筒3便形成了预留孔。钢管套筒3可选取厚度为30_的钢板制作。
[0028]2.刚性限位板5:选取厚度为50mm的Q235钢板作为刚性限位板5。其外围尺寸大于桩基础I尺寸500?1000mm。若桩基础为钢管桩时，刚性限位板可与钢管桩直接焊接连接，若桩基础为钻孔灌注桩，刚性限位板可与钻孔灌注桩的主筋焊接连接。刚性限位板5与桩基础焊接好后，从预留孔中穿过沉井(沉箱)底板。
[0029]3.柔性垫层6:选取弹簧钢板作为可伸缩柔性垫层。桩基础穿过沉井(沉箱)底板厚即进行设置底板下面柔性垫层6。当上部荷载较大时，弹簧钢板可以因压力较大而产生一定的压缩变形，使沉井(沉箱)-桩基础-桩间土之间发生协调变形，充分发挥桩间土的承载力。垫层厚度为300_?500_，为使应力传递均匀，其平面外围尺寸大于刚性限位板500 ?1000mm。
[0030]4.刚性垫板7:选用厚度为50mm的钢板制作刚性垫板7，与钢管套筒焊接连成一个整体，为增加刚度，可在与钢管套筒焊接处增加焊接钢筋或钢板支撑。
[0031]5.剪力键8:剪力键应尽量与桩基础、钢管套筒紧密接触在一起，选用橡胶制作剪力键，可用千斤顶压入桩基础与钢管套筒之间。
[0032]6.施工剪力键上部刚性垫板与柔性可伸缩垫层，其方法与3、4相同。
[0033]7.封桩混凝土9:最后进行封桩混凝土9的浇筑施工，封桩混凝土应选取比底板混凝土高一个等级的混凝土。
[0034]本实施例是沉井与桩基础之间可协调变形的连接装置制作。
[0035]第一步:桩基础从沉井底板预留孔浇筑到沉井底板上部；
[0036]第二步:安装沉井底板之下桩基础桩身刚性限位板；
[0037]第三步:在沉井底板与桩身刚性限位板之间安放柔性垫层；
[0038]第四步:安装桩身与沉井底板之间的钢管套筒，并用铆钉固定住；
[0039]第五步:安装刚性垫板，并在桩身与钢管套筒之间安装剪力键；
[0040]第六步:安装沉井底板上表面刚性垫板；
[0041]第七步:安装沉井底板之上桩基础桩身刚性限位板，并在刚性限位板与沉井底板上表面刚性垫板之间安放柔性垫层；
[0042]第八步:浇筑封桩混凝土。
【权利要求】
1.一种用于深水组合基础的可协调变形的连接装置，其特征在于该连接装置包括沉井底板(2)、钢管套筒(3)、刚性限位板(5)、可伸缩变形的柔性垫层(6)、刚性垫板(7)，剪力键(8)，封桩混凝土(9);在沉井底板(2)中心的预留孔中设有钢管套筒(3)，在钢管套筒(3)的下部设有刚性垫板(7)，在钢管套筒(3)的内部设有剪力键(8)，刚性垫板(7)的下部设置柔性垫层(6)，柔性垫层(6)的下部设置刚性限位板(5);桩基础(I)穿过刚性限位板(5)、可伸缩变形的柔性垫层(6)、刚性垫板(7)，剪力键(8)，封桩混凝土(9)位于沉井底板(2)和桩基础(I)的上部。
2.根据权利要求1所述的用于深水组合基础的可协调变形的连接装置，其特征在于在钢管套筒(3)的外周设有铆钉(4)。
3.根据权利要求1所述的用于深水组合基础的可协调变形的连接装置，其特征在于所述的刚性限位板(5)采用厚度为50mm的钢板制作，其平面外围尺寸大于桩基础(1)500~1000mm ;当桩基础为钢管桩时，刚性限位板与钢管桩直接焊接连接；当桩基础为钻孔灌注桩时，刚性限位板与钻孔灌注桩的主筋焊接连接。
4.根据权利要求1所述的用于深水组合基础的可协调变形的连接装置，其特征在于所述的可伸缩变形的柔性垫层(6),采用弹簧钢板制作；垫层厚度为300mm~500mm,为使应力传递均匀，其平面外围尺寸大于刚性限位板500~1000mm。
5.根据权利要求1所述的用于深水组合基础的可协调变形的连接装置，其特征在于所述的刚性垫板(7)，采用厚度为50mm的钢板制作，与钢管套筒焊接连成一个整体，为增加刚度，在与钢管套筒焊接处增 加焊接钢筋或钢板支撑。
6.根据权利要求1所述的用于深水组合基础的可协调变形的连接装置，其特征在于所述的钢管套筒采用厚度为30mm的钢板制作，用铆钉牢固锚定在沉井底板上。
7.根据权利要求1所述的用于深水组合基础的可协调变形的连接装置，其特征在于所述的剪力键应紧密填充在钢管套筒与刚性垫板组成的空间内，采用橡胶、塑料材料制作剪力键。
【文档编号】E02D27/52GK104005427SQ201410256373
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】戴国亮, 王磊, 刘高, 过超, 付佰勇 申请人:东南大学