本发明专利技术公开了一种大直径高桩重型无损支承体系及其设计方法。所述支承体系用于支承外径不小于1.2的大直径高桩，包括通过两块半圆形抱箍分体拼合而成的圆形抱箍结构；每一块半圆形抱箍分体均包括半圆形钢抱箍面板、环向加劲肋以及钢牛腿支承，钢牛腿支承安装在半圆形钢抱箍面板的外壁；两组环形加劲肋对称分布在钢牛腿支承的两侧；每组环形加劲肋所包括的各环形加劲肋相互平行设置并沿着圆形抱箍结构的高度方向均匀布置在半圆形钢抱箍面板的外侧，且每一块环形加劲肋的两端分别与承压板、钢牛腿支承对应位置焊接固定。由此可知，本发明专利技术优选地改善了钢牛腿支承布置位置处的脱空距离，改善了抱箍接触应力的不均匀性，支承体系稳定可靠。系稳定可靠。系稳定可靠。
【技术实现步骤摘要】
大直径高桩重型无损支承体系及其设计方法
[0001]本专利技术涉及一种大直径高桩重型无损支承体系及其设计方法，属于土木工程桥梁临时支承结构设计与工程施工领域。
技术介绍
[0002]在港口码头建设中，高桩码头结构是采用的最多的一种结构型式，特别是在软土地区。沿海、河口和河流的下游地区有分布很广的软土地基，这种地基表层由近代沉积土组成，硬土位置较低，对这种地基，高桩码头几乎是目前唯一可行的结构型式，并可用以建设深水大码头。
[0003]在经历了杭州湾跨海大桥、港珠澳跨海大桥等重点项目的施工建造后，我国海上施工技术、施工机械及设计经验得到了大幅的提高，现在的高桩码头的桩径从原出的1.5米逐渐突破到2.5米，甚至部分桩基础直径达到了3米。施工技术也逐步形成了钢护筒支撑+水上作业平台或大型作业船的模式，但是因其特殊的作业环境，依然存在以下几个问题：
[0004]1)钢结构防腐要求高
[0005]高桩码头施工中不管是桩基础的钢护筒，还是上部结构的作业平台一般均采用钢结构临时支承体系。但是在海上作业环境中对钢结构的防腐要求高，空气中的含水量大且带有氯离子等腐蚀性成分，特别是浪溅区水
‑
空交接处。因此钢护筒在进行防腐处理后在现场施工时禁止进行焊接作业，避免破坏钢护筒的防腐性能。
[0006]2)海平面高度变化频繁
[0007]海上施工时海平面的变化是较为频繁的现象，时常出现海平面淹没钢结构临时支承连接节点的情况，在经过焊接作业后焊缝位置的防腐性能基本消失，长时间的海水侵蚀将会影响焊缝质量，对临时钢结构的结构稳定性造成影响。
[0008]3)高桩直径的增加
[0009]随着高桩的直径逐步增大，临时支承体系的设计施工的参考经验不足，在焊接受损工艺无法满足现状施工要求的前提下，新型临时支承体系的设计理论尚未形成有效共识，可借鉴文献较少。
[0010]另外，目前圆形抱箍体系的试验研究集中在400
‑
600mm直径的，工程应用未见1.2m以上抱箍的应用报导。随着抱箍直径的增加，在竖向荷载作用下，主要呈现2方面的变化：
①
牛腿区域脱空距离大幅增大；
②
抱箍接触应力不均匀性大幅增加——这2点导致了传统抱箍设计方法的有效性的急剧下滑，使结构呈不确定性、不安全性状态。
[0011]因此，研发一种大直径高桩重型无损支承体系来解决海上作业防腐性能高，高桩直径大的难题是十分必要的，同时需归纳总结无损临时支承体系的设计方法。
技术实现思路
[0012]本专利技术针对现有技术的不足，提供一种大直径高桩重型无损支承体系，以满足不同直径、不同上部荷载的承载需求，尤其适用于外径大于1.2米，甚至高达3m的大直径高桩
的支承，具有结构可靠、施工简便的优点。
[0013]为实现上述的技术目的，本专利技术将采取如下的技术方案：
[0014]一种大直径高桩重型无损支承体系，用于支承外径不小于1.2的大直径高桩，包括圆形抱箍结构，所述圆形抱箍结构的内径不小于1.2m，并通过两块半圆形抱箍分体拼合而成，所述的两块半圆形抱箍分体，对应为第一、第二半圆形抱箍分体；
[0015]每一块半圆形抱箍分体，均包括半圆形钢抱箍面板、环向加劲肋以及钢牛腿支承，其中：
[0016]所述半圆形钢抱箍面板的两端均各自沿着圆形抱箍结构的径向设置一块矩形承压板，所述承压板处于半圆形钢抱箍面板的外侧，并通过半圆形钢抱箍面板的端面向外延伸而形成；所述半圆形钢抱箍面板两端的矩形承压板对应为第一、第二矩形承压板；
[0017]所述钢牛腿支承安装在半圆形钢抱箍面板的外壁并处于半圆形钢抱箍面板的中部位置处；
[0018]所述环形加劲肋具有两组；两组环形加劲肋对称分布在钢牛腿支承的两侧；
[0019]每组环形加劲肋所包括的各环形加劲肋相互平行设置并沿着圆形抱箍结构的高度方向均匀布置在半圆形钢抱箍面板的外侧，且每一块环形加劲肋的两端分别与承压板、钢牛腿支承对应位置焊接固定；
[0020]第一半圆形抱箍分体的第一矩形承压板与第二半圆形抱箍分体的第一矩形承压板相贴，并通过若干呈矩形阵列布置的螺栓紧固；第一半圆形抱箍分体的第二矩形承压板与第二半圆形抱箍分体的第二矩形承压板相贴，并通过若干呈矩形阵列布置的螺栓紧固。
[0021]优选地，所述第一半圆形抱箍分体与第二半圆形抱箍分体的单侧环向拼合位置处所需要的螺栓数量n通过下式确定：
[0022][0023]其中：k为钢牛腿支承在承担荷载P时的安全系数；μ为圆形抱箍结构的内壁面相对于大直径高桩外壁面的实际摩擦系数；
[0024][0025]式中：μ
o
为圆形抱箍结构的内壁面相对于大直径高桩外壁面的理论摩擦系数；F
N
表示圆形抱箍结构施加至大直径高桩的正压力；T表示螺栓紧固力。
[0026]优选地，所述圆形抱箍结构的内壁面与大直径高桩外壁面之间设置有橡胶垫层；理论摩擦系数μ
o
则为橡胶垫层相对于大直径高桩外壁面的理论摩擦系数。
[0027]优选地，所述橡胶垫层的厚度为5mm
‑
10mm。
[0028]优选地，所述的钢牛腿支承为双腹板箱型结构，包括上翼缘板、下翼缘板、第一腹板、第二腹板；
[0029]上翼缘板、下翼缘板相互平行，且下翼缘板位于上翼缘板的下方；
[0030]第一腹板、第二腹板相互平行地布置在上翼缘板、下翼缘板之间。
[0031]优选地，所述的环向加劲肋为一环形板件，包括焊接固定端A、内缘型面、焊接固定端B以及外缘型面；
[0032]环向加劲肋通过焊接固定端A与钢牛腿支承焊接固定，通过焊接固定端B与矩形承
压板焊接固定；环向加劲肋的厚度与上翼缘板/下翼缘板的厚度匹配，且焊接固定端B的宽度与矩形承压板的宽度匹配；
[0033]环向加劲肋的内缘型面与圆形抱箍结构的外壁型面匹配，并能够与圆形抱箍结构的外壁型面相触接；
[0034]环向加劲肋的外缘型面为焊接固定端A的外侧端点、焊接固定端B的外侧端点之间光滑过渡连接所形成的型面。
[0035]优选地，所述的每组环形加劲肋均包括顶板环形加劲肋、底板环形加劲肋以及均匀布置在顶板环形加劲肋、底板环形加劲肋之间的一块以上的腹板环形加劲肋；
[0036]顶板环形加劲肋通过焊接固定端A与钢牛腿支承的上翼缘板焊接固定，通过焊接固定端B与矩形承压板的对应位置焊接固定并紧靠着矩形承压板的上端面设置；
[0037]底板环形加劲肋通过焊接固定端A与钢牛腿支承的下翼缘板焊接固定，通过焊接固定端B与矩形承压板的对应位置焊接固定并紧靠着矩形承压板的下端面设置；
[0038]各腹板环形加劲肋均通过焊接固定端A与钢牛腿支承的腹板焊接固定，通过焊接固定端B与矩形承压板的对应位置焊接固定。
[0039]根据权利要求7所述的大直径高桩重型无损支承体系，其特征在于，所述的矩本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大直径高桩重型无损支承体系，用于支承外径不小于1.2的大直径高桩，包括圆形抱箍结构，其特征在于，所述圆形抱箍结构的内径不小于1.2m，并通过两块半圆形抱箍分体拼合而成，所述的两块半圆形抱箍分体，对应为第一、第二半圆形抱箍分体；每一块半圆形抱箍分体，均包括半圆形钢抱箍面板、环向加劲肋以及钢牛腿支承，其中：所述半圆形钢抱箍面板的两端均各自沿着圆形抱箍结构的径向设置一块矩形承压板，所述承压板处于半圆形钢抱箍面板的外侧，并通过半圆形钢抱箍面板的端面向外延伸而形成；所述半圆形钢抱箍面板两端的矩形承压板对应为第一、第二矩形承压板；所述钢牛腿支承安装在半圆形钢抱箍面板的外壁并处于半圆形钢抱箍面板的中部位置处；所述环形加劲肋具有两组；两组环形加劲肋对称分布在钢牛腿支承的两侧；每组环形加劲肋所包括的各环形加劲肋相互平行设置并沿着圆形抱箍结构的高度方向均匀布置在半圆形钢抱箍面板的外侧，且每一块环形加劲肋的两端分别与承压板、钢牛腿支承对应位置焊接固定；第一半圆形抱箍分体的第一矩形承压板与第二半圆形抱箍分体的第一矩形承压板相贴，并通过若干呈矩形阵列布置的螺栓紧固；第一半圆形抱箍分体的第二矩形承压板与第二半圆形抱箍分体的第二矩形承压板相贴，并通过若干呈矩形阵列布置的螺栓紧固。2.根据权利要求1所述的大直径高桩重型无损支承体系，其特征在于，所述第一半圆形抱箍分体与第二半圆形抱箍分体的单侧环向拼合位置处所需要的螺栓数量n通过下式确定：其中：k为钢牛腿支承在承担荷载P时的安全系数；μ为圆形抱箍结构的内壁面相对于大直径高桩外壁面的实际摩擦系数；式中：μ
o
为圆形抱箍结构的内壁面相对于大直径高桩外壁面的理论摩擦系数；F
N
表示圆形抱箍结构施加至大直径高桩的正压力；T表示螺栓紧固力。3.根据权利要求2所述的大直径高桩重型无损支承体系，其特征在于，所述圆形抱箍结构的内壁面与大直径高桩外壁面之间设置有橡胶垫层；理论摩擦系数μ
o
则为橡胶垫层相对于大直径高桩外壁面的理论摩擦系数。4.根据权利要求3所述的大直径高桩重型无损支承体系，其特征在于，所述橡胶垫层的厚度为5mm
‑
10mm。5.根据权利要求4所述的大直径高桩重型无损支承体系，其特征在于，所述的钢牛腿支承为双腹板箱型结构，包括上翼缘板、下翼缘板、第一腹板、第二腹板；上翼缘板、下翼缘板相互平行，且下翼缘板位于上翼缘板的下方；第一腹板、第二腹板相互平行地布置在上翼缘板、下翼缘板之间。6.根据权利要求5所述的大直径高桩重型无损支承体系，其特征在于，所述的环向加劲肋为一环形板件，包括焊接固定端A、内缘型面、焊接固定端B以及外缘型面；
环向加劲肋通过焊接固定端A与钢牛腿支承焊接固定，通过焊接固定端...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐声亮，王明达，陈生云，
申请(专利权)人：宁波市政工程建设集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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