內撐灌漿式水平抗側變剛度樁基的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種內撐灌漿式水平抗側變剛度樁基。本實用新型的目的是提供一種結構簡單、制作方便的內撐灌漿式水平抗側變剛度樁基，以在保持鋼管樁樁徑和壁厚不變的情況下，增強鋼管樁抗彎剛度，起到減少樁基水平位移和轉角的目的。本實用新型的技術方案是：一種內撐灌漿式水平抗側變剛度樁基，樁基打入泥面，該樁基包括鋼管樁，以及設置于鋼管樁內部預定高程的變剛度段，變剛度段上下分別設置上蓋板和下蓋板，上、下蓋板焊接固定于鋼管樁內壁。本實用新型適用于近海海洋工程、水利水電工程、港口通航工程中水平抗側樁基【技術領域】。
【專利說明】內撐灌漿式水平抗側變剛度粧基

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種內撐灌漿式水平抗側變剛度樁基。適用于近海海洋工程、水利水電工程、港口通航工程中水平抗側樁基【技術領域】。

【背景技術】
[0002]近幾十年來，隨著開敞式碼頭、跨海大橋、海洋石油平臺、海上風電場的建設，浪、潮、流、風等荷載成為建筑物的重要水平設計荷載，其循環(huán)作用和動力作用也對樁的設計計算提出了更高的要求。另外如柔性靠船樁等結構，是充分利用鋼管樁的水平位移來吸收水平荷載產生的巨大能量；在滑坡防治中，廣泛采用抗滑樁來抵抗滑坡橫向下滑推力。
[0003]目前水平抗側樁的計算方法常采用屬于彈塑性分析的P-Y曲線法，它可以對樁、土體系統(tǒng)進行非線性分析，被美國石油學會制定的《固定式海上平臺設計施工技術規(guī)范》所采用，我國標準《港口工程樁基規(guī)范》亦采用該方法。
[0004]通過P-Y曲線法計算分析，地層淺部土體對樁受力及變形影響較為關鍵，相比之下，深層土的影響要小很多，對鋼管樁而言，一般水平位移及彎矩影響深度約為泥面以下樁徑D的6?8倍，具體深度范圍與樁身的抗彎剛度E1、地層巖土體工程地質特性及所施加的荷載大小有關，需根據實際情況進行設計計算而確定。對其所需參數進行了敏感性分析，發(fā)現各個參數對樁頂的水平位移和轉角影響不一，其中樁的抗彎剛度EI對水平位移和轉角影響較為顯著，EI增大20%，樁基的水平位移和轉角約降低13%。


【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型要解決的技術問題是:提供一種結構簡單、制作方便的內撐灌漿式水平抗側變剛度樁基，以在保持鋼管樁樁徑和壁厚不變的情況下，增強鋼管樁抗彎剛度，起到減少樁基水平位移和轉角的目的。
[0006]本實用新型所采用的技術方案是:一種內撐灌漿式水平抗側變剛度樁基，樁基打入泥面，其特征在于:該樁基包括鋼管樁，以及設置于鋼管樁內部預定高程的變剛度段，變剛度段上下分別設置上蓋板和下蓋板，上、下蓋板焊接固定于鋼管樁內壁；
[0007]所述變剛度段具有三種結構形式:其一為焊接固定于鋼管樁內壁的鋼結構內撐；其二為與鋼管樁內壁黏結的灌漿段；其三為鋼結構內撐與灌漿段相結合，鋼結構內撐焊接固定于鋼管樁內壁，灌漿段包裹鋼結構內撐并與鋼管樁內壁黏結。
[0008]所述鋼結構內撐設置長度及所述灌漿段長度為泥面以上0.5?ID至泥面以下6?8D，D為鋼管樁直徑。泥面以下應根據實際地層分布情況結合P-Y曲線法計算分析其位移及彎矩影響距離而確定，另考慮泥面以上0.5?I倍鋼管樁樁徑D范圍的影響距離。
[0009]所述灌漿段由水泥砂漿灌注而成，灌漿段對應的鋼管樁內壁需經磨砂加工處理。
[0010]所述鋼結構內撐與鋼管樁內壁采用雙面焊縫連接。
[0011]所述鋼結構內撐采用十字內撐或井字形內撐等形式。
[0012]本實用新型的有益效果是:1、本實用新型在樁基一處或多處設置變剛度段，不需變動樁徑和鋼管壁厚，即可起到增強鋼管樁截面抗彎剛度，減少樁基水平位移和轉角，減少鋼材用量，節(jié)省成本且布置靈活；2、鋼結構內撐在鋼管樁內焊接可在工廠預制，保證了質量，同時縮短作業(yè)時間；3、可根據設計、施工實際情況，對變剛度段可選擇鋼結構內撐、灌漿段或兩種相組合的方式，其靈活性和適用性高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為實施例1的立面示意圖。
[0014]圖2為實施例1的截面示意圖。
[0015]圖3為實施例2的立面示意圖。
[0016]圖4為實施例2的截面示意圖。
[0017]圖5為實施例3的立面示意圖。
[0018]圖6為實施例3的截面示意圖。

【具體實施方式】
[0019]實施例1:如圖1、圖2所示，在鋼管樁I中靠近泥面6處設置變剛度段，長度為泥面6上I倍樁徑加上泥面下7倍樁徑，起到增強該部位鋼管樁I水平抗側剛度的作用，以減少泥面6處鋼管樁I的水平位移和轉角，鋼管樁I內變剛度段上下分別設置上蓋板2和下蓋板3，以起到打樁時固定變剛度段內撐作用，且上、下蓋板焊接固定于鋼管樁I內壁。本例中變剛度段為鋼結構內撐4，具體為十字內撐，由雙面焊縫同鋼管樁I連接，可工廠預制。
[0020]實施例2:如圖3、圖4所示，本實施例結構與實施例1基本相同，不同之處在于本例中變剛度段為灌漿段5，灌漿段5由水泥砂漿灌注而成，此水泥砂漿材料易取、致密均勻、黏結性能好且抗彎剛度值大。灌漿段5對應的鋼管樁I內壁需經磨砂加工處理，以增加其粗糙度，該灌漿段與鋼管樁I內壁黏結。
[0021]實施例3:如圖5、圖6所示，本實施例結構與實施例1基本相同，不同之處在于本例中變剛度段為鋼結構內撐4(采用十字內撐)與灌漿段5的組合形式，十字內撐由雙面焊縫同鋼管樁I連接，可工廠預制；為變剛度段進行灌漿，形成包裹鋼結構內撐4的灌漿段5，該灌漿段對應的鋼管樁I內壁需經磨砂加工處理，灌漿段與鋼管樁I內壁黏結。
[0022]上述實施例中鋼管樁I截面抗彎剛度EtlItl由下式計算:
[0023]E010 =-d4)

64
[0024]其中，D為鋼管樁I外徑，d為鋼管樁I內徑，E0為鋼材模量。
[0025]十字內撐截面抗彎剛度EtlI1由下式計算:
[0026]EnI'= (Ht + ?/ζ )

12
[0027]其中，h為十字內撐單撐長度，t為十字內撐厚度。
[0028]灌漿段5截面抗彎剛度E1I2由下式計算:
[0029]￡丨/') = //丄丄 ￠/4
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[0030]其中，E1為混凝土模量，η為剛度折減系數，為由外界因素影響而導致漿液與鋼材黏結的剛度折減。
[0031]針對實施例，鋼管樁I外徑D = 120cm,內徑d = 116.2cm，采用C35水泥砂漿，十字內撐h等于鋼管樁內徑d,為116.2cm,厚度t亦為1.9cm,剛度折減系數η =0.8,計算表明只設置十字內撐(如實施例1)抗彎剛度增加20.2%，只設置灌漿段(如實施例2)抗彎剛度增加91.7%，兩種方式組合設置(實施例3)時，抗彎剛度增加1.12倍。
[0032]另外，針對本實施例，采用P-Y曲線法計算分析水平抗側樁(黏性土參數不排水抗剪強度Cu = 54KPa，有效重度r’ = 9KN/m3，最大主應力差一半的應變ε 50 = 0.017)，泥面以上鋼管樁I懸臂高度為7.9m,鋼管樁I入土深度為45m，變剛度段設置長度為10m，在水平力P = 400KN下，樁頂水平位移由19.4cm降低為9.8cm，樁頂水平位移約降低了 49.5%，效果顯著。
【權利要求】
1.一種內撐灌漿式水平抗側變剛度樁基，樁基打入泥面￠)，其特征在于:該樁基包括鋼管樁(1)，以及設置于鋼管樁內部預定高程的變剛度段，變剛度段上下分別設置上蓋板(2)和下蓋板(3)，上、下蓋板焊接固定于鋼管樁(I)內壁； 所述變剛度段具有三種結構形式:其一為焊接固定于鋼管樁(I)內壁的鋼結構內撐(4);其二為與鋼管樁(I)內壁黏結的灌漿段(5);其三為鋼結構內撐(4)與灌漿段(5)相結合，鋼結構內撐(4)焊接固定于鋼管樁(I)內壁，灌漿段(5)包裹鋼結構內撐(4)并與鋼管樁內壁黏結。
2.根據權利要求1所述的內撐灌漿式水平抗側變剛度樁基，其特征在于:所述鋼結構內撐(4)設置長度及所述灌漿段(5)長度為泥面￠)以上0.5?ID至泥面￠)以下6?8D，D為鋼管樁⑴直徑。
3.根據權利要求1所述的內撐灌漿式水平抗側變剛度樁基，其特征在于:所述灌漿段(5)由水泥砂漿灌注而成，灌漿段(5)對應的鋼管樁⑴內壁需經磨砂加工處理。
4.根據權利要求1所述的內撐灌漿式水平抗側變剛度樁基，其特征在于:所述鋼結構內撐(4)與鋼管樁(I)內壁采用雙面焊縫連接。
5.根據權利要求4所述的內撐灌漿式水平抗側變剛度樁基，其特征在于:所述鋼結構內撐(4)采用十字內撐或井字形內撐等形式。
【文檔編號】E02D5/50GK204000856SQ201420408526
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權日:2014年7月23日
【發(fā)明者】狄圣杰, 單治鋼, 白福青, 徐學勇, 張琳 申請人:中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司