一种岩锥体斜坡上的桥梁基础空间防护结构制造技术

本发明专利技术提供一种岩锥体斜坡上的桥梁基础空间防护结构，它包括设置在桥梁桩基周围的防护桩，防护桩桩顶布置的连系梁，桩顶连系梁间的中间连系梁，挡墙以及桩间混凝土板，防护桩布置在桥梁桩基的远离边坡的桥梁桩基和靠近边坡的桥梁桩基的外侧，且两处防护桩均呈类三角形方式布置，靠近边坡的桥梁桩基外侧的防护桩呈锐角类三角形分布，该防护桩顶部上方布置挡墙，远离边坡的桥梁桩基外侧的防护桩呈钝角类三角形分布，该防护桩顶部下方布置桩间混凝土板，两部分类三角形分布的防护桩间均由桩顶连系梁相连接，桩顶连系梁由中间连系梁连接。本发明专利技术消除了因岩锥体滑动引起的桥梁基础的剪切力，保证桥梁基础的受力稳定性及上部桥梁结构的稳定性和平顺性。

A Spatial Protection Structure for Bridge Foundation on Rock Cone Slope

The invention provides a bridge foundation space protection structure on a rock cone slope, which includes protective piles arranged around the bridge pile foundation, connecting beams arranged at the top of protective piles, intermediate connecting beams between connecting beams at the top of piles, retaining walls and concrete slabs between piles. The protective piles are arranged on the bridge pile foundation far from the slope and the outer side of the bridge pile foundation near the slope, and are protected at two places. The protective piles are arranged in a triangle-like manner, and the protective piles on the outer side of the bridge pile foundation near the slope are distributed in an acute triangle. The protective piles are arranged above the top of the protective pile, and the protective piles on the outer side of the bridge pile foundation far from the slope are distributed in a blunt triangle. The concrete slabs between the piles are arranged below the top of the protective pile, and the protective piles with triangular distribution are connected by the connecting beams at the top of the piles. The connecting beam at the top of the pile is connected by the intermediate connecting beam. The invention eliminates the shear force of the bridge foundation caused by the sliding of rock cone, and ensures the stress stability of the bridge foundation and the stability and smoothness of the upper bridge structure.

【技术实现步骤摘要】
一种岩锥体斜坡上的桥梁基础空间防护结构
本专利技术涉及土木工程建筑领域中，山区岩锥体斜坡上的桥梁门型桩基础防护技术。
技术介绍
岩锥体是陡山陡崖长期小规模掉落、坍塌与局部垮塌的岩碴，堆积在山崖下部，表面坡度接近其自然休止角，表部一定深度范围内的碎块石岩碴在降雨和自重作用下，会持续缓慢地向坡下变形移动，其表面呈似圆锥形的不完整堆积体。岩锥体内部结构往往因周期性的塌落-堆积而具有二元性，即锥体坡面法向上“下(层)粗上(层)细”的韵律分布特点和锥体坡面切向上的“(坡)上细(坡)下粗”的空间分布特征。岩锥体分为活动型、休眠型和稳定型(又称“死亡”型岩锥)岩锥体。活动性岩锥体是指其上部山崖岩块及碎石正在持续性不断地塌落，堆积在原有岩锥体表面，使岩锥变大的岩锥。休眠型岩锥是指上部山崖岩体数年或数十年处于暂时稳定状态，没有岩块或碎石塌落，下部原有岩锥体表面暂时没有接受堆积，锥体坡表杂草或低矮灌木纵发育，但若遇地震或山崖岩体的卸荷持续变形，下一次崩塌随时可能发生而接受堆积的岩锥。“死亡”型岩锥是指上部山崖岩体数十年或更长时间处于稳定状态，下部原有岩锥体表面没有接受堆积，锥体坡表杂草或低矮灌木纵和乔木发育的岩锥。不管是活动型岩锥还是“死亡”型岩锥，其坡表岩土都处于极限稳定状态，在降雨饱水或中小地震扰动下都会产生不同程度的变形，甚至局部滑塌。随着我国经济发展和基础建设水平的增加，西部大开发的推进，在高原地区逐渐增多的铁路、公路及桥梁修筑过程中，不可避免会遇到很多岩锥体斜坡。工程建设中活动型岩锥体必须回避，而休眠型岩锥稳定性稍好，可加以使用，但还是达不到工程要求。在休眠型岩锥体上修桥、路基，特别是修桥时，开挖会使岩锥体发生扰动变形，而在此类区域采用传统的拉锚结构因锚固体不可靠而支护效果很差。目前工程上采取的方法是，在桥梁桩基的上侧和下侧设置抗滑桩，呈一字型排列，形成一个安全走廊。这种在其上下侧分别设置一字型分布的抗滑结构，纯粹采用抗滑桩本身的强度和刚度来抵挡岩锥表层向下变形产生的作用，这样设计的抗滑桩，无论对桩长、桩径、桩距和施工的可操作性，都有很高的要求，造价昂贵且不能完全保证安全。因此，迫切需要一种新的结构或措施来解决岩锥体斜坡上桥梁基础的防护加固问题，且需要具有造价经济、施工简单易行等特点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提出一种在高原地区的休眠岩锥区域，岩锥体斜坡上修建桥梁基础的空间防护结构。在靠近边坡的桥梁桩基外侧设置类三角形分布的防护结构，防护结构由间隔的防护桩与连系梁组成；远离边坡的桥梁桩基外侧方向也设置类三角形分布的防护结构。靠近边坡的桥梁桩基外侧的类三角形防护结构呈锐角类三角形分布，形成类似于“导流”的形式，“上部超压、下部负压”，可以降低休眠岩锥下滑过程中对桥梁基础的作用力。而远离边坡的桥梁桩基外侧的类三角形防护结构呈钝角类三角形分布，可以增加桥梁基础及其周围岩土体的抗力，从而减少桥梁桩基因偏压作用造成弯矩及对桩基产生的拉力。技术术语解释：上部超压、下部负压：将滑动的岩锥看做流体，则上部承受相对集中荷载作用，由于类三角形空间结构作用，上部荷载传递至下部时荷载扩散，减小处于类三角形内部桩基所受荷载。超压：类三角形结构承担主要荷载并传至两腰底部，所受荷载大于未设置类三角形结构时的原处荷载。负压：由于主要荷载被类三角形结构承受，故类三角形内部荷载小于未设类三角形结构的原处荷载。术语：潜在变形界面-即变形下限，岩锥体边坡坡表岩土都处于极限稳定状态，在降雨饱水或中小地震等外界环境的扰动下都会产生不同程度的变形，甚至局部滑塌，而变形下限就是这些环境改变时变形体的下界面。本专利技术采用如下技术方案：一种岩锥体斜坡上的桥梁基础空间防护结构，包括防护桩、连系梁，靠近边坡的桥梁桩基6、远离边坡的桥梁桩基5外侧均布置防护桩，靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩2呈符号“Λ”状排列布置，符号“Λ”的夹角为α，α＜90°，远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩1呈字母“V”字状排列布置，且字母“V”字的夹角为β，90°＜β＜180°，靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩2之间采用连系梁连接，靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁4的“Λ”状内角正对靠近边坡的桥梁桩基6、远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩5之间采用连系梁连接，远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁3的“V”状内角正对远离边坡的桥梁桩基5，承台7安装于靠近边坡的桥梁桩基6、远离边坡的桥梁桩基5之间，并露出地面，桥墩8安装于承台7上，桥板9安装于桥墩8上，靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁4与远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁3之间通过中间联系梁12连接在一起，靠近边坡的桥梁桩基6、远离边坡的桥梁桩基5、承台7、桥墩8、桥板9的投影均置于连系梁空间顺次连线围成的区域内。本专利技术进一步的技术方案是，所述远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩1、靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩2均采用人工挖孔的钢筋混凝土圆桩，桩径为φ1000mm～φ2000mm，远离边坡的桥梁桩基外侧的防护桩1桩径小于靠近边坡的桥梁桩基外侧的防护桩2，且埋深大于潜在变形界面11。本专利技术进一步的技术方案是，所述远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁3、靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁4均由钢筋混凝土制成，远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁3、靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁4的截面均为固定尺寸的长方形，且远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩的连系梁3截面积小于靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩的连系梁4。本专利技术进一步的技术方案是，靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩2冒出地面一端的端头靠近岩锥体斜坡面10距离1m，并在防护桩端头位置设置桩端连系梁4，埋深1m，总高2m，靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁4的末端水平面与远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁3在同一水平面，且远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁3和中间连系梁12均在一个水平面上。本专利技术进一步的技术方案是，靠近边坡的桥梁桩基外侧的防护桩6设置为3根或5根或7根或9根，远离边坡的桥梁桩基外侧的防护桩5设置为3根或5根。挡墙13安装于靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁4上方；桩间混凝土板14安装于远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩的连系梁3下方防护桩之间。本专利技术进一步的技术方案是，靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩2顶面不在同一个水平面上，浇筑混凝土布置靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁4模板时增加顶面模板，分台阶进行浇筑。本专利技术中的防护结构中挡墙的设置，相当于“分流面”，可与岩锥体垮塌的块石形成拱形分布，防护桩的分布可以稀疏一些，能够形成一个“导流”的形式即可，相当于“导流墙”，拱形外侧是超压，内侧是负压。远离边坡的桥梁桩基外侧的防护桩与桩间混凝土板组合结构是为了防止桩后侧变形，可增强桩基及周围岩土体的抗力。本专利技术提出的类三角形排列的空间防护桩结构，一方面利用流体力学的原理，可降低岩锥体垮塌对桥梁基础的作用力；另一方面利用其空间结构的自稳性，增强对其作用力的抵抗力，从而可以降低造价并提高结构稳定性。若地质条件允许，地表设计稳定性好，防护桩的类三角形结构可为垮塌块石形提供“引导线”，作为引导结构，促使其形成拱形自稳结构(拱形分布)，从而降低作用在类三角形结构上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.岩锥体斜坡上的桥梁基础空间防护结构，包括设置在桥梁桩基周围的防护桩，以及设置在防护桩桩顶处的连系梁，其特征是：靠近边坡的桥梁桩基(6)、远离边坡的桥梁桩基(5)外侧均布置防护桩，靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩(2)呈符号“Λ”状排列布置，符号“Λ”的夹角为α，α＜90°，远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩(1)呈字母“V”字状排列布置，且字母“V”字的夹角为β，90°＜β＜180°，靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩(2)之间采用连系梁连接，靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁(4)的“Λ”状内角正对靠近边坡的桥梁桩基(6)，远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩(5)之间采用连系梁连接，远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁(3)的“V”状内角正对远离边坡的桥梁桩基(5)，承台(7)安装于靠近边坡的桥梁桩基(6)、远离边坡的桥梁桩基(5)之间，并露出地面，桥墩(8)安装于承台(7)上，桥板(9)安装于桥墩(8)上，靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁(4)与远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁(3)之间通过中间联系梁(12)连接在一起，靠近边坡的桥梁桩基(6)、远离边坡的桥梁桩基(5)、承台(7)、桥墩(8)、桥板(9)的投影均置于连系梁空间顺次连线围成的区域内。...

【技术特征摘要】
1.岩锥体斜坡上的桥梁基础空间防护结构，包括设置在桥梁桩基周围的防护桩，以及设置在防护桩桩顶处的连系梁，其特征是：靠近边坡的桥梁桩基(6)、远离边坡的桥梁桩基(5)外侧均布置防护桩，靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩(2)呈符号“Λ”状排列布置，符号“Λ”的夹角为α，α＜90°，远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩(1)呈字母“V”字状排列布置，且字母“V”字的夹角为β，90°＜β＜180°，靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩(2)之间采用连系梁连接，靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁(4)的“Λ”状内角正对靠近边坡的桥梁桩基(6)，远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩(5)之间采用连系梁连接，远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁(3)的“V”状内角正对远离边坡的桥梁桩基(5)，承台(7)安装于靠近边坡的桥梁桩基(6)、远离边坡的桥梁桩基(5)之间，并露出地面，桥墩(8)安装于承台(7)上，桥板(9)安装于桥墩(8)上，靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁(4)与远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩端的连系梁(3)之间通过中间联系梁(12)连接在一起，靠近边坡的桥梁桩基(6)、远离边坡的桥梁桩基(5)、承台(7)、桥墩(8)、桥板(9)的投影均置于连系梁空间顺次连线围成的区域内。2.如权利要求1所述的岩锥体斜坡上的桥梁基础空间防护结构，其特征是：所述远离边坡的桥梁桩基外侧防护桩(1)、靠近边坡的桥梁桩基外侧防护桩(2)均采用人工挖孔的钢筋混凝土圆桩，桩径为φ1000mm～φ2000mm，远离边坡的桥梁桩基外侧的防护桩(1)桩径小于靠近边坡的桥梁桩基外侧的防护桩(2)，且埋深均大于潜在变形界面(11)。3.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙怡，邓荣贵，刘远程，王园园，张晋，文琪鑫，董玲，李凯甜，潘玉杰，孟仁帆，林洋，苏文杰，黄博，杨明，刘宇罡，秦光裕，顾磊，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51