一種可耗能自復(fù)位抗滑樁結(jié)構(gòu)及實(shí)施方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可耗能自復(fù)位抗滑樁結(jié)構(gòu)及其實(shí)施方法。該結(jié)構(gòu)由鋼筋混凝土樁體、鋼筋混凝土護(hù)壁及EPS填筑層及彈簧裝置四個(gè)部分構(gòu)成。該結(jié)構(gòu)最主要的特點(diǎn)是：懸臂段的橫截面尺寸大于錨固段的橫截面尺寸，在抗滑樁懸臂段靠山側(cè)與護(hù)壁之間填筑了一層EPS材料并安裝了彈簧裝置。本發(fā)明的實(shí)施方法是：逐節(jié)開(kāi)挖鋼筋混凝土樁體的樁坑，每開(kāi)挖一節(jié)，就及時(shí)施作該節(jié)護(hù)壁，直到樁坑開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高。自樁坑錨固段頂面標(biāo)高逐節(jié)向上進(jìn)行EPS填筑層預(yù)制塊的安裝及彈簧裝置的安裝直至樁頂標(biāo)高，進(jìn)行鋼筋混凝土樁體的鋼筋籠綁扎、混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)。該結(jié)構(gòu)將剛、柔材料相結(jié)合，在正常工況下，依托鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和彈簧裝置承受滑坡推力作用；地震工況下，充分利用EPS材料的柔性產(chǎn)生很好的消能效果，且利用彈簧裝置的恢復(fù)力，減小震后抗滑樁殘余位移。
【專利說(shuō)明】一種可耗能自復(fù)位抗滑粧結(jié)構(gòu)及實(shí)施方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要針對(duì)提高抗滑樁工程的抗震性能以及減小結(jié)構(gòu)在震后的殘余位移而發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)，尤其應(yīng)用于抗震設(shè)防烈度較高的工程以及地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)。

【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，國(guó)內(nèi)發(fā)生了多次重大地震，如四川汶川、青海玉樹(shù)、甘肅岷縣漳縣地震等給人民的生命和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大的損失，因此我國(guó)的防震減災(zāi)形勢(shì)非常嚴(yán)峻?？够瑯妒且环N在治理地質(zhì)災(zāi)害中常用的工程手段，廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、水利等工程領(lǐng)域，而這種剛性結(jié)構(gòu)的抗震性能及震后引起的殘余位移問(wèn)題也越來(lái)越引起工程師的重視。
[0003]中國(guó)專利申請(qǐng)[2013106701829]公開(kāi)了一種抗震性能優(yōu)越的新型抗滑樁結(jié)構(gòu)及其實(shí)施方法。該結(jié)構(gòu)由鋼筋混凝土抗滑樁樁體、鋼筋混凝土護(hù)壁和填筑層三個(gè)部分構(gòu)成。該團(tuán)隊(duì)采用大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)的方法對(duì)普通抗滑樁和抗滑樁的抗震性能進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明在給予一定地震加速度之后，抗滑樁結(jié)構(gòu)的抗震性能有明顯的優(yōu)勢(shì):具體表現(xiàn)在優(yōu)化的抗滑樁在震后傾倒的角度小于普通抗滑樁、采用優(yōu)化結(jié)構(gòu)治理的滑坡在受到地震作用力破壞后其滑坡體出現(xiàn)的張拉裂縫明顯少于普通抗滑樁治理的滑坡。
[0004]上述專利公開(kāi)的抗震性能優(yōu)越的新型抗滑樁結(jié)構(gòu)及其實(shí)施方法，不僅可以滿足抵抗滑坡推力的要求，而且能夠在地震工況下起到很好的消能作用。但該抗滑樁結(jié)構(gòu)無(wú)法有效減小震后抗滑樁和坡體的殘余位移，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物變形過(guò)大而影響正常使用，這與當(dāng)前國(guó)際通用的基于性能設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)理念不太相符。
[0005]性能設(shè)計(jì)是巖土工程抗震設(shè)計(jì)最前沿的研究方向，基于位移的設(shè)計(jì)方法是目前最重要的性能設(shè)計(jì)理論之一。位移設(shè)計(jì)方法的基本理念是:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照位移控制，位移是反映結(jié)構(gòu)破壞最直觀的參數(shù)。在巖土工程抗震設(shè)計(jì)中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也已充分認(rèn)識(shí)到，在不影響公路、鐵路使用功能的情況下，應(yīng)允許支擋結(jié)構(gòu)有一定的位移量。例如，歐洲抗震設(shè)計(jì)規(guī)范2111X^0(168規(guī)定:擋土墻在地震作用下的永久性位移包括滑移位移與傾覆位移，為不影響墻體的美觀和正常使用功能的發(fā)揮，必須使其震后的位移控制在合理的范圍內(nèi)。例如，新西蘭抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定:在設(shè)計(jì)地震下，可允許支擋結(jié)構(gòu)保持彈性狀態(tài)；在強(qiáng)地震下，可允許支擋結(jié)構(gòu)具備有限的永久性位移，對(duì)于剛性支擋結(jié)構(gòu)允許的墻體位移是100皿。
[0006]本次提出的這種可耗能自復(fù)位抗滑樁結(jié)構(gòu)由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、2？8材料和彈簧構(gòu)成有機(jī)整體，是一種帶有阻尼器裝置的抗滑樁，本發(fā)明不僅能在地震過(guò)程中耗散部分震動(dòng)能量，也能在震后減小抗滑樁的殘余位移。
[0007]本發(fā)明中抗滑樁作為一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其剛度大的特點(diǎn)適用于抵抗滑坡的推力出？3材料具有充分的柔性，在地震慣性力作用下有很好的消能效果；彈簧裝置在正常工況下可以承受滑坡推力作用，在地震工況下可發(fā)揮其恢復(fù)力作用，減小震后抗滑樁殘余位移。本發(fā)明將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、材料和彈簧這幾種剛、柔材料有機(jī)結(jié)合起來(lái)，不僅可以滿足抵抗滑坡推力的要求，而且能提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，并且在結(jié)構(gòu)遭遇極端條件下仍然可以維持結(jié)構(gòu)的支擋作用，為結(jié)構(gòu)的維修提供方便，不至于使結(jié)構(gòu)完全損壞而失去作用，節(jié)省工程投資并為抗震救災(zāi)贏得寶貴的時(shí)間，有重要的工程意義，在抗震設(shè)防烈度較高的地區(qū)有廣闊的實(shí)用前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)抗震設(shè)防較高的滑坡工程，本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種可耗能自復(fù)位抗滑樁結(jié)構(gòu)及其實(shí)施方法。該結(jié)構(gòu)將剛、柔材料相結(jié)合，在正常工況下，依托鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和彈簧裝置承受滑坡推力作用；地震工況下，充分利用材料的柔性產(chǎn)生很好的消能效果，且利用彈簧裝置的恢復(fù)力，減小震后抗滑樁殘余位移。
[0009]本發(fā)明是由以下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種可耗能自復(fù)位抗滑樁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括鋼筋混凝土樁體、填筑層、彈簧裝置及鋼筋混凝土護(hù)壁。該結(jié)構(gòu)最主要的特點(diǎn)是:懸臂段的橫截面尺寸大于錨固段的橫截面尺寸，在抗滑樁懸臂段靠山側(cè)與護(hù)壁之間預(yù)留一定的空間用來(lái)填筑一層材料并安裝了彈簧裝置。本結(jié)構(gòu)的實(shí)施方法可以參考⑶103669338八的做法。所述的抗滑樁結(jié)構(gòu)的實(shí)施方法是逐節(jié)開(kāi)挖鋼筋混凝土抗滑樁樁體的樁坑，每開(kāi)挖一節(jié)，就及時(shí)施作該節(jié)護(hù)壁，直到樁坑開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高且護(hù)壁緊隨施作完成，自樁坑錨固段頂面標(biāo)高逐節(jié)向上進(jìn)行填筑層預(yù)制塊的安裝及彈簧裝置的安裝直至樁頂標(biāo)高，進(jìn)行鋼筋混凝土抗滑樁樁體的鋼筋籠綁扎、混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)效果是:防治結(jié)構(gòu)為剛-柔結(jié)合的有機(jī)整體，鋼筋混凝土抗滑樁樁體屬于剛性結(jié)構(gòu)，用于抵抗滑坡推力；護(hù)壁屬于防護(hù)結(jié)構(gòu)，保證施工期間樁坑作業(yè)的安全；
填筑層及彈簧裝置屬于柔性材料，用于吸收地震波能量并減小地震時(shí)產(chǎn)生的慣性力，并利用彈簧裝置減小樁體受力變形后的位移。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是疋？3材料及彈簧裝置價(jià)格便宜，對(duì)工程造價(jià)影響不大；其次，施工便利，塊體的組裝可以在樁孔內(nèi)完成，自下而上拼裝并粘結(jié)，本發(fā)明所需塊體可根據(jù)具體需要進(jìn)行預(yù)制；再次，本發(fā)明應(yīng)用于工程可提高結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備，在結(jié)構(gòu)遭受極不利條件下不至于瞬間失效，為工程維修節(jié)省工程量。
[0012]附圖內(nèi)容
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014]圖1是本發(fā)明的抗滑樁平面布置示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明的抗滑樁橫剖面示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明的抗滑樁縱剖面示意圖；
[0017]圖4是本發(fā)明的抗滑樁護(hù)壁配筋示意圖；
[0018]圖5本發(fā)明的抗滑樁預(yù)制塊體結(jié)構(gòu)示意圖，其中(幻:主視圖，(幻:側(cè)視圖，
(0):俯視圖。
[0019]圖中:1.鋼筋混凝土抗滑樁樁體，2.鋼筋混凝土護(hù)壁，3.填筑層，4.滑坡周界，5.滑坡主滑方向，6.護(hù)壁預(yù)留鋼筋，7.彈簧裝置，8.護(hù)壁主筋和箍筋，9.2%預(yù)制塊預(yù)留鋼筋孔，10.2？8預(yù)制塊半圓形卡槽。

【具體實(shí)施方式】
[0020]本結(jié)構(gòu)的實(shí)施方法可以參考⑶103669338八的做法。本發(fā)明實(shí)施的關(guān)鍵是已?3填筑層與彈簧裝置的生產(chǎn)與安裝，下面參照附圖對(duì)可耗能自復(fù)位抗滑樁結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施方法作進(jìn)一步說(shuō)明，:
[0021](1)施工準(zhǔn)備。與一般抗滑樁工程一樣，按工程要求進(jìn)行備料，所選用材料、型號(hào)要符合設(shè)計(jì)要求；
[0022](2)樁坑開(kāi)挖。樁坑開(kāi)挖以人工開(kāi)挖為主，并采用間隔式開(kāi)挖，孔口做鎖口處理，樁身做護(hù)壁處理，懸臂段的橫截面尺寸大于錨固段的橫截面尺寸，懸臂段樁坑尺寸應(yīng)包括安裝填筑層(3)及彈簧裝置(7)的空間；
[0023](3)地下水處理。樁坑開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)及時(shí)排出孔內(nèi)積水，可采用孔內(nèi)直接排水和樁外管泵降排水；
[0024](4)護(hù)壁制作。樁坑開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)及時(shí)進(jìn)行鋼筋混凝土護(hù)壁(2)施作。護(hù)壁高度一般為1?1.5%根據(jù)附圖4所示，制作護(hù)壁時(shí)，在每節(jié)護(hù)壁頂端向內(nèi)伸出2根鋼筋，用于連接預(yù)制塊，護(hù)壁頂部預(yù)留鋼筋的長(zhǎng)度由填筑層的厚度決定，施作完成的護(hù)壁應(yīng)保證其內(nèi)壁垂直、光滑；
[0025](5)2%填筑層(3)與彈簧裝置(7)的生產(chǎn)與安裝。填筑層(3)預(yù)制塊宜采用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，其預(yù)制塊厚度不小于50。?。。?，高度以2?50為宜，可按照設(shè)計(jì)文件要求，根據(jù)每節(jié)護(hù)壁上預(yù)留鋼筋的位置，在預(yù)制塊相應(yīng)位置預(yù)留孔洞(或在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況鉆造孔洞)，在預(yù)制塊頂端與底端分別設(shè)置相應(yīng)于彈簧尺寸的半圓形卡槽。彈簧裝置(7)的彈性常數(shù)和所需的彈簧個(gè)數(shù)由預(yù)設(shè)定的屈服剛度確定，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行批量生產(chǎn)。
[0026]完成樁坑開(kāi)挖和護(hù)壁施作之后，自樁坑錨固段頂面標(biāo)高逐節(jié)向上進(jìn)行即3填筑層預(yù)制塊及彈簧裝置的安裝直至樁頂標(biāo)高。填筑層(3)預(yù)制塊與彈簧裝置(7)的連接:先安裝底部填筑層(3)預(yù)制塊，然后將彈簧裝置(7)放置于預(yù)制塊半圓形卡槽(10),再填筑上部填筑層(3)預(yù)制塊并使其預(yù)設(shè)的半圓形卡槽與底部預(yù)制塊的卡槽吻合，將彈簧包裹填筑層(3)預(yù)制塊與護(hù)壁的結(jié)合方式是將護(hù)壁上部預(yù)留鋼筋插入預(yù)制塊上的預(yù)留孔內(nèi)，并將預(yù)制塊與護(hù)壁用粘結(jié)劑進(jìn)行粘接，保證其與護(hù)壁緊密結(jié)合；2？3填筑層(3)預(yù)制塊之間的結(jié)合方式是通過(guò)粘合劑粘接，并避免2？3預(yù)制塊接觸面與護(hù)壁接頭處于同一高程；彈簧裝置(7)與鋼筋混凝土護(hù)壁(3)的連接是通過(guò)彈簧的一端與護(hù)壁預(yù)留鋼筋焊接而固定于護(hù)壁，彈簧裝置(7)與鋼筋混凝土抗滑樁樁體(1)是通過(guò)彈簧另一端與鋼筋籠焊接而固定于樁體。
[0027](6)鋼筋籠的制作與安裝。鋼筋籠的制作可在孔外進(jìn)行，也可在孔內(nèi)進(jìn)行；
[0028](7)混凝土燒筑和養(yǎng)護(hù)。樁身混凝土燒筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,不留施工縫,每燒筑0.5?
0.70時(shí)應(yīng)插入振動(dòng)器振搗密實(shí)一次，完成抗滑樁施工后，要對(duì)出露地表的抗滑樁按規(guī)定進(jìn)行混凝土的養(yǎng)護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種可耗能自復(fù)位抗滑樁結(jié)構(gòu)及其實(shí)施方法，其特征在于:所述的抗滑樁結(jié)構(gòu)包括鋼筋混凝土樁體(I)、鋼筋混凝土護(hù)壁(2)、EPS填筑層(3)及彈簧裝置(7)四個(gè)部分；所述的抗滑樁結(jié)構(gòu)的實(shí)施方法是逐節(jié)開(kāi)挖鋼筋混凝土樁體(I)的樁坑，每開(kāi)挖一節(jié)，就及時(shí)施作該節(jié)護(hù)壁，直到樁坑開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高，懸臂段的橫截面尺寸大于錨固段的橫截面尺寸，懸臂段樁坑尺寸應(yīng)包括安裝EPS填筑層(3)及彈簧裝置(7)的空間。自樁坑錨固段頂面標(biāo)高逐節(jié)向上進(jìn)行EPS填筑層(3)預(yù)制塊的安裝及彈簧裝置(4)的安裝直至樁頂標(biāo)高，進(jìn)行鋼筋混凝土樁體的鋼筋籠綁扎、混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可耗能自復(fù)位抗滑樁結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的抗滑樁結(jié)構(gòu)將剛、柔材料相結(jié)合，在正常工況下，依托鋼筋混凝土樁體(I)和彈簧裝置(7)承受滑坡推力作用；地震工況下，充分利用EPS填筑層(3)的柔性產(chǎn)生很好的消能效果，且利用彈簧裝置(7)的恢復(fù)力，減小震后抗滑樁殘余位移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可耗能自復(fù)位抗滑樁結(jié)構(gòu)，其特征在于:先安裝底部EPS填筑層(3)預(yù)制塊，然后將彈簧裝置(7)放置于預(yù)制塊半圓形卡槽(10)，再填筑上部EPS填筑層(3)預(yù)制塊，并使其預(yù)設(shè)的半圓形卡槽與底部預(yù)制塊的卡槽吻合，將彈簧包裹。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可耗能自復(fù)位抗滑樁結(jié)構(gòu)，其特征在于:彈簧裝置(7)與鋼筋混凝土護(hù)壁(3)的連接是通過(guò)彈簧的一端與護(hù)壁預(yù)留鋼筋焊接而固定于護(hù)壁，彈簧裝置(7)與鋼筋混凝土樁體(I)是通過(guò)彈簧另一端與鋼筋籠焊接而固定于樁體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可耗能自復(fù)位抗滑樁結(jié)構(gòu)，其特征在于:彈簧裝置(7)的彈性常數(shù)和所需的彈簧個(gè)數(shù)由預(yù)設(shè)定的屈服剛度確定。
【文檔編號(hào)】E02D5/34GK104389307SQ201410741608
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】吳紅剛, 楊昊天, 馬惠民, 張紅利, 張俊德, 宋響軍 申請(qǐng)人:中鐵西北科學(xué)研究院有限公司勘察設(shè)計(jì)分公司