顶推装置及其提升低承台水平承载性能的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种顶推装置及其提升低承台水平承载性能的方法，属于桥梁工程技术领域。通过该顶推装置能够挤压低承台侧壁土体并回灌密实的碎石混凝土，解决了低承台侧壁地基土体松散且与承台侧壁不能紧密接触而无法提供高水平抗力作用的缺陷，进而达到显著提高低承台水平承载性能的目的，实现提升低承台群桩基础的安全储备目标。该装置在压缩土体后采用复位装置复位，能够将主要部件从卡槽内取出，因此可实现重复利用，从而显著将降低顶推装置的应用成本。其为重要工程的大型低承台群桩基础提供了额外的安全储备，更使得群桩基础设计过程中考虑低承台的作用成为可能，对我国桥梁工程中的大型群桩基础高水平设计和安全应用具有重要作用。

Pushing device and its method of raising horizontal bearing capacity of low bearing platform

【技术实现步骤摘要】
顶推装置及其提升低承台水平承载性能的方法
本专利技术属于桥梁工程
，具体涉及一种顶推装置及其提升低承台水平承载性能的方法。
技术介绍
群桩基础由于原理简单、施工便利、工后沉降小等优点，是桥梁工程中应用最为广泛的基础型式。然而，群桩基础除承担上部传递的竖向荷载之外，还承担风、车辆制动、地震等一系列水平荷载作用。群桩基础水平承载力设计过程中，不论承台是否埋入地基土内均按高承台设计。事实上，由于低承台与周围地基土体之间的相互作用能提供一定程度的水平抗力，上述做法将使得低承台群桩基础的设计偏于保守，造成一定程度的浪费。随着实践与认知的不断深入，尽管设计人员已认识到地基土体对低承台群桩基础受力具有益处，但未能进一步开展有效的措施以提升低承台水平承载性能。随着社会与经济发展，对桥梁的功能要求逐渐提高，使得当前桥梁工程逐渐向超大型、集群工程方向发展，桥梁基础规模亦逐渐增加。相应地，群桩基础的承台尺寸越来越大，埋深越来越深，地基土体对低承台侧壁的抗力作用也越来越显著。如果能有显著提升地基土体对低承台水平抗力作用的方法，不但可以显著提升群桩基础的安全储备，更可充分利用低承台的水平承载力，使得大型群桩基础设计更加合理，造价更为经济。因此低承台水平承载性能提升技术的研究显得非常必要，这对大型低承台群桩基础的设计和应用具有重要的工程价值。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种顶推装置，该装置能够对地基土体进行水平方向的预压，显著提升地基土体水平抗力作用，提高群桩基础的安全储备。本专利技术的另一目的是提供一种采用上述顶推装置提升低承台水平承载性能的方法。技术方案：本专利技术所述的一种顶推装置，包括两个顶推组件、驱动装置和复位装置；所述两个顶推组件分别设置于低承台水平受力方向的两个侧壁面上，顶推组件包括固定于所述侧壁面上的卡槽、插入设置于所述卡槽内的底座、平行设置在所述底座外侧的顶推部、以及设置在底座和顶推部之间用于向外推动所述顶推部的液压油缸，所述液压油缸通过所述驱动装置加压驱动；所述复位装置连接所述底座和所述顶推部，用以将所述顶推部向对应的底座方向拉回复位。其中，所述卡槽包括两个开口相对的U型导槽，两个所述U型导槽分别设置于所述侧壁面的两个竖向边沿处。所述底座和所述顶推部均为钢质矩形结构，且底座和顶推部的平面尺寸均与所述侧壁面的边沿轮廓尺寸一致。具体的，每个所述顶推组件中，所述液压油缸的数量根据所述顶推部的平面面积确定；将所述顶推部按液压油缸的数量等尺寸均分成若干个矩形区域，每个液压油缸对应安装在每个所述矩形区域的中心。优选的，每个所述顶推组件中，所述液压油缸的总加载能力为与所述顶推部接触的地基土体水平极限承载力的两倍。所述复位装置包括设置在低承台上方的收线器、自所述收线器引出的钢丝绳、设置在底座上边沿的顶部定滑轮、设置在底座与顶推部相对的表面的中心位置的中间定滑轮、以及设置在顶推部与底座相对的表面上的扣环；所述钢丝绳依次穿过所述顶部定滑轮、中间定滑轮，并连接在所述扣环上。每个顶推部上固定的扣环的数量根据该顶推部上设置的液压油缸的数量确定，当液压油缸为偶数个时，设置一个扣环；当液压油缸为奇数个时，设置两个扣环。当所述扣环的数量为一个时，该扣环固定在顶推部的与底座相对的表面的中心点处；当所述扣环的数量为两个时，所述两个扣环关于所述中心点对称分布。而对应于上述顶推装置，本专利技术所述的一种提升低承台水平承载性能的方法，包括如下步骤：(1)根据低承台水平受力方向的两个侧壁面尺寸，确定顶推部和底座的尺寸；(2)根据顶推部的平面面积确定液压油缸的数量；(3)根据地基土极限承载力和液压油缸数量确定液压油缸的加载能力；(4)根据液压油缸数量确定扣环数量，并焊接在顶推部的指定位置，在底座中心位置和上边沿焊接配套定滑轮，随后钢丝绳进行穿线连接操作；将顶推部、底座和液压油缸进行组装；(5)将U型导槽按要求提前预埋在低承台相应位置处形成卡槽，将底座自上而下插入卡槽内，并下压至指定深度；(6)通过驱动装置对液压油缸加压驱动，使得顶推部在水平方向压缩土体；当驱动装置的液压油泵压力陡降或达到液压油缸最大允许行程时，液压油泵停止工作并开始泄压；(7)收线器工作，通过钢丝绳将顶推部往底座方向拉，然后将底座从卡槽内取出，连同顶推部、液压油缸一并取出；(8)在低承台侧壁与地基土之间的空隙中浇筑碎石混凝土并振捣密实。所述步骤(2)中，将顶推部的平面面积除以5m2并向上取整，所得结果即为液压油缸的数量。有益效果：与现有技术相比，通过该顶推装置能够挤压低承台侧壁土体并回灌密实的碎石混凝土，解决了低承台侧壁地基土体松散且与承台侧壁不能紧密接触而无法提供高水平抗力作用的缺陷，进而达到显著提高低承台水平承载性能的目的，实现提升低承台群桩基础的安全储备目标。此外，该顶推装置结构简单，制造和应用比较便利，在压缩土体后采用复位装置复位，能够将主要部件从卡槽内取出，因此可实现重复利用，从而显著将降低顶推装置的应用成本。附图说明图1是本专利技术的顶推装置在低承台群桩基础中应用示意图；图2是本专利技术的顶推装置侧面结构示意图；图3是本专利技术的顶推装置中液压油缸布置示意图，其中3a、3b、3c、3d分别示出了不同数量液压油缸及相应扣环的布置情况；图4是本专利技术的顶推装置应用后碎石混凝土回填示意图。具体实施方式下面，结合附图对本专利技术做进一步详细说明。如图1所示，本实施例公开的一种顶推装置，包括两个顶推组件10、由液压油管4和液压油泵5组成的驱动装置、以及复位装置。其中，两个顶推组件10分别设置于低承台100水平受力方向的两个侧壁面上。驱动装置和复位装置均自低承台上方向顶推组件10延伸。请一并参阅图2，顶推组件10包括固定于低承台100侧壁面上的卡槽、插入设置于卡槽内的底座2、平行设置在底座2外侧的顶推部1、以及设置在底座2和顶推部1之间用于向外推动顶推部1的液压油缸3。具体的，卡槽包括两个开口相对的U型导槽101，两个U型导槽101采用槽钢制作而成，分别预埋设置于所述侧壁面的两个竖向边沿处。顶推部1和底座2均为钢质矩形结构，两者的平面尺寸均与低承台100的对应侧壁面的边沿轮廓尺寸一致，且两者完全对齐放置。顶推部1采用Q235及以上强度的钢板制作，其厚度在5mm以上，底座2采用Q345及以上强度的钢板制作，厚度1cm以上。结合图3所示，在每个顶推组件中，液压油缸3的数量根据顶推部1的平面面积确定，具体是将顶推部的平面面积除以5m2并向上取整，所得结果即为液压油缸的数量。然后将顶推部1按液压油缸3的数量等尺寸均分成若干个矩形区域，每个液压油缸3对应安装在每个所述矩形区域的中心，液压油缸3的另一端与底座2的相对应位置连接。单个液压油缸3设计时，首先根据与顶推钢板1接触的地基土体水平极限承载力的两倍值确定出液压油缸3的总加载能力，随后根据液压油本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种顶推装置，其特征在于，包括两个顶推组件(10)、驱动装置和复位装置；所述两个顶推组件(10)分别设置于低承台(100)水平受力方向的两个侧壁面上，顶推组件(10)包括固定于所述侧壁面上的卡槽、插入设置于所述卡槽内的底座(2)、平行设置在所述底座(2)外侧的顶推部(1)、以及设置在底座(2)和顶推部(1)之间用于向外推动所述顶推部(1)的液压油缸(3)，所述液压油缸(3)通过所述驱动装置加压驱动；所述复位装置连接所述底座(2)和所述顶推部(1)，用以将所述顶推部(1)向对应的底座(2)方向拉回复位。/n

【技术特征摘要】
1.一种顶推装置，其特征在于，包括两个顶推组件(10)、驱动装置和复位装置；所述两个顶推组件(10)分别设置于低承台(100)水平受力方向的两个侧壁面上，顶推组件(10)包括固定于所述侧壁面上的卡槽、插入设置于所述卡槽内的底座(2)、平行设置在所述底座(2)外侧的顶推部(1)、以及设置在底座(2)和顶推部(1)之间用于向外推动所述顶推部(1)的液压油缸(3)，所述液压油缸(3)通过所述驱动装置加压驱动；所述复位装置连接所述底座(2)和所述顶推部(1)，用以将所述顶推部(1)向对应的底座(2)方向拉回复位。


2.根据权利要求1所述的顶推装置，其特征在于，所述卡槽包括两个开口相对的U型导槽(101)，两个所述U型导槽(101)分别设置于所述侧壁面的两个竖向边沿处。


3.根据权利要求1所述的顶推装置，其特征在于，所述底座(2)和所述顶推部(1)均为钢质矩形结构，且底座(2)和顶推部(1)的平面尺寸均与所述侧壁面的边沿轮廓尺寸一致。


4.根据权利要求3所述的顶推装置，其特征在于，每个所述顶推组件中，所述液压油缸(3)的数量根据所述顶推部(1)的平面面积确定；将所述顶推部(1)按液压油缸(3)的数量等尺寸均分成若干个矩形区域，每个液压油缸(3)对应安装在每个所述矩形区域的中心。


5.根据权利要求4所述的顶推装置，其特征在于，每个所述顶推组件中，所述液压油缸(3)的总加载能力为与所述顶推部(1)接触的地基土体水平极限承载力的两倍。


6.根据权利要求4或5所述的顶推装置，其特征在于，所述复位装置包括设置在低承台(100)上方的收线器(15)、自所述收线器(15)引出的钢丝绳(14)、设置在底座(2)上边沿的顶部定滑轮(13)、设置在底座(2)与顶推部(1)相对的表面的中心位置的中间定滑轮(12)、以及设置在顶推部(1)与底座(2)相对的表面上的扣环(11)；所述钢丝绳(14)依次穿过所述顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：竺明星，龚维明，张志彤，戴国亮，王博臣，王正振，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32