一种深水环境下桩承式预制罩型承台基础及施工方法技术

本发明专利技术涉及一种深水环境下桩承式预制罩型承台基础及施工方法，承台基础包括承台本体以及墩台，墩台设置在承台本体表面中心位置；承台本体包括承台侧壁、中隔墙以及顶板，四块承台侧壁顺次连接形成方形腔体，在方型腔体的顶部安装顶板形成方形罩体，墩台置于顶板中心，且墩台侧壁垂直顶板表面布设；在承台本体的方形腔体内设置若干中隔墙，将方形腔体内部分成若干小腔室；若干管桩均由方形腔体的开口端插设至承台本体内，每个小腔室匹配一根管桩；本发明专利技术满足了桥梁基础预制化、机械化和设计施工一体化的要求，解决目前深水环境中桥梁基础施工周期长，风险高以及造价高的问题，同时保证优良的承载性能。时保证优良的承载性能。时保证优良的承载性能。

【技术实现步骤摘要】
一种深水环境下桩承式预制罩型承台基础及施工方法


[0001]本专利技术涉及一种深水环境下桩承式预制罩型承台基础及施工方法，属于桥梁基础


技术介绍

[0002]深水环境下的长大桥梁具有桥墩基础数量多、施工周期长及运营环境复杂恶劣等特点，尤其是在海上施工作业，施工窗口期短，一旦错过窗口期，会极大地影响整个工程的工期。因此针对深水条件、复杂施工环境的影响以及大型桥梁基础预制化、机械化和设计施工一体化的要求，需要一种新的基础形式来满足深水环境下长大桥梁功能需求。
[0003]随着社会经济的发展，公路铁路建设力度逐年加大，深水环境下的长大桥梁数量日益增多。目前已建成的跨江跨海桥梁基础大多采用群桩基础(苏通长江大桥、杭州湾跨海大桥、港珠澳大桥等)或沉井基础(沪通长江大桥、瓯江北口大桥等)。如能有一种基础形式可以采取陆地预制方式，然后拖运至深水环境下进行施工，将大幅减少深水环境下作业的工程量，降低复杂环境下的施工风险，缩短工程周期，降低造价。因此设计一种预制的承台基础显得尤为重要，对促进深水环境下的长大桥梁的发展具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种深水环境下桩承式预制罩型承台基础及施工方法，满足了桥梁基础预制化、机械化和设计施工一体化的要求。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种深水环境下桩承式预制罩型承台基础，包括承台本体以及墩台，墩台设置在承台本体表面中心位置；
[0007]所述承台本体包括承台侧壁、中隔墙以及顶板，四块承台侧壁顺次连接形成方形腔体，在方型腔体的顶部安装顶板形成方形罩体，墩台置于顶板中心，且墩台侧壁垂直顶板表面布设；
[0008]在承台本体的方形腔体内设置若干中隔墙，将方形腔体内部分成若干小腔室；
[0009]还包括若干管桩，若干管桩均由方形腔体的开口端插设至承台本体内，每个小腔室匹配一根管桩；
[0010]作为本专利技术的进一步优选，所述承台本体内，承台侧壁与中隔墙连接处、承台侧壁与顶板连接处均安装钢筋；
[0011]作为本专利技术的进一步优选，在所述承台侧壁内侧设置剪力键；
[0012]作为本专利技术的进一步优选，所述承台基础置于深水环境内时，墩台的顶部伸出深水环境水面；
[0013]作为本专利技术的进一步优选，在所述中隔墙两侧均设置剪力键；
[0014]一种基于任一所述深水环境下桩承式预制罩型承台基础的施工方法，具体包括以下步骤：
[0015]步骤S1：在陆地预制承台基础；
[0016]步骤S2：河底或海底开挖，打入管桩；
[0017]步骤S3：将承台基础运输至打入的管桩位置，吊装后进行下放；
[0018]步骤S4：在河底或海底对承台基础的开口端进行混凝土封底，即在承台本体开口端形成一层封底混凝土；
[0019]步骤S5：继续浇筑混凝土，完成施工；
[0020]作为本专利技术的进一步优选，步骤S1中，在陆地预制承台基础时，需对承台侧壁进行配筋，具体包括以下步骤：
[0021]步骤S111：根据在深水环境中的位置深度确定其承受的外荷载，再根据确定的侧壁尺寸建立有限元模型，得到承台侧壁的长边以及短边的支座弯矩、跨中弯矩以及支座剪力；
[0022]步骤S112：依据获取的承台侧壁的支座弯矩、跨中弯矩以及支座剪力，对承台侧壁进行初步配筋；
[0023]步骤S113：根据混凝土压应力、剪应力以及裂缝大小对初步配筋的方案进行验算，得到最终满足外力条件的配筋组合；
[0024]作为本专利技术的进一步优选，步骤S1中，在陆地预制承台基础时，需对顶板进行配筋，具体包括以下步骤：
[0025]步骤S121：依据顶板长宽比得到对应的弯矩系数，由外力条件计算得到顶板的跨中弯矩以及支座弯矩；
[0026]步骤S122：依据获取的顶板的跨中弯矩以及支座弯矩，对顶板进行初步配筋；
[0027]步骤S123：根据混凝土压应力、剪应力以及裂缝大小对初步配筋的方案进行验算，得到最终满足外力条件的配筋组合。
[0028]通过以上技术方案，相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0029]1、本专利技术提供的承台基础中所有部分均可在陆地上进行预制拼接，由于深水环境下的长大桥梁具有桥墩基础数量多的特点，只需设计一套模板，即可完成全桥所有承台基础的预制工作，大大降低造价；
[0030]2、本专利技术提供的承台基础在陆地进行预制时，可以同步进行河(海)底的开挖与管桩的打入工作，二者同步进行可大幅缩短工期，减少深水环境下作业的工程量，降低复杂环境下的施工风险，便于设备的调度与运转，大大提高深水环境下的施工效率；
[0031]3、本专利技术提供的承台基础整体呈方形罩体结构，结构内部多为空腔，合理地设计侧壁厚度与顶板厚度，可大大减轻自重，便于后续的托运与吊放工作；在完成承台本体内部的混凝土浇筑工作后，承台基础可与管桩实现刚接，结构受力合理，具有优良的承载性能，安全可靠。
附图说明
[0032]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0033]图1是本专利技术提供的优选实施例的立面示意图；
[0034]图2是本专利技术提供的优选实施例的侧立面示意图；
[0035]图3是本专利技术提供的优选实施例的顶面俯视图；
[0036]图4是本专利技术提供的承台侧壁中长边支座弯矩、剪力建模示意图；
[0037]图5是本专利技术提供的承台侧壁中长边跨中弯矩建模示意图；
[0038]图6是本专利技术提供的承台侧壁中短边支座弯矩、剪力建模示意图；
[0039]图7是本专利技术提供的承台侧壁中短边跨中弯矩建模示意图。
[0040]图中：1为承台基础，2为管桩，10为顶板，11为承台侧壁，12为中隔墙，13为墩台，100为剪力键。
具体实施方式
[0041]现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。本申请的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本专利技术的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本专利技术的保护范围。
[0042]目前深水环境中的桥梁基础施工方法多为，建围堰抽水干作业施工，施工周期长，风险高，造价高。因此在施工过程中，工程师们一直致力于寻找一种可用于深水环境下桩承式的承台结构。
[0043]本申请经过多次试验与实践，研究出了一种深水环境下桩承式预制罩型承台基础，其从结构来讲，内部为多腔结构，可以合理的设计侧壁厚度与顶板厚度，在不降低性能的前提下，大大减轻自重，便于后续的托运以及吊放安装工作；同时在施工方法上，以陆地预制方式，避免了前述提到的建围堰抽水等施工问题，大幅减少深水环境下的施工量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深水环境下桩承式预制罩型承台基础，其特征在于：包括承台本体以及墩台，墩台设置在承台本体表面中心位置；所述承台本体包括承台侧壁、中隔墙以及顶板，四块承台侧壁顺次连接形成方形腔体，在方型腔体的顶部安装顶板形成方形罩体，墩台置于顶板中心，且墩台侧壁垂直顶板表面布设；在承台本体的方形腔体内设置若干中隔墙，将方形腔体内部分成若干小腔室；还包括若干管桩，若干管桩均由方形腔体的开口端插设至承台本体内，每个小腔室匹配一根管桩。2.根据权利要求1所述的深水环境下桩承式预制罩型承台基础，其特征在于：所述承台本体内，承台侧壁与中隔墙连接处、承台侧壁与顶板连接处均安装钢筋。3.根据权利要求1所述的深水环境下桩承式预制罩型承台基础，其特征在于：在所述承台侧壁内侧设置剪力键。4.根据权利要求1所述的深水环境下桩承式预制罩型承台基础，其特征在于：所述承台基础置于深水环境内时，墩台的顶部伸出深水环境水面。5.根据权利要求1所述的深水环境下桩承式预制罩型承台基础，其特征在于：在所述中隔墙两侧均设置剪力键。6.一种基于权利要求1
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5任一所述深水环境下桩承式预制罩型承台基础的施工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤S1：在陆地预制承台基础；步骤S2：河底或海底开挖，打入管桩；步骤S3：将承台基础...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚维明，王博臣，戴国亮，竺明星，乔晋飞，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：