一种桥梁高桩承台、桥梁桩基础结构及其施工方法与流程

本发明实施例涉及桥梁局部结构领域，具体涉及一种桥梁高桩承台、桥梁桩基础结构及其施工方法。

背景技术：

桥梁桩基础是桥梁结构物直接与地基接触的最下部分，是桥梁下部结构的重要组成部分，其作用在于将承受到的全部载荷传递给地基。

然而，在实际应用过程中，由于桥梁桩基础使用环境的特殊性，使得其相较于一般的建筑物结构容易受到较大且频繁的冲击，同时，由于桥梁桩基础结构往往都是需要出离于地基之上对桥梁本身起到支撑作用，因此，其一般都是形成为高桩承台。在此基础上，就使得桥梁桩基础结构更加容易受到持续且频繁的外力冲击，因此，往往其桩体不仅更大，且深入地基的深度也往往更深，不仅相对而言需要消耗的施工材料更多，且施工难度也更大。

现有技术中虽然有一些防浪结构，但是其本身仍然是从破浪结构的增加去进行设计，不仅耗费材料，且施工难度进一步增大；而其他承台的施工方式，例如，专利号为cn104775354a的专利中虽然公开了一种大体积桥梁承台结构及施工方法，也仅仅是从施工步骤上的分步施工来实现浇筑过程的改进，并没有从本质上解决承台对于冲击力的分散。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种桥梁高桩承台、桥梁桩基础结构及其施工方法，通过对承台进行分层设置，并相应地在不同的层次中设置反弹组件，配合桩体的结构的设置和反弹组件在桩体上的对应安装，从而通过力的部分抵消来保证在冲击力的作用下，承台结构的稳定性；并且，整个结构从承台的整体内应力出发，能够有效节约桩体材料，且大大降低施工难度，提高施工效率。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

在本发明实施例的一个方面，提供了一种桥梁高桩承台，包括围合设置于外侧的钢套箱，以及设置于所述钢套箱内部的承台本体；且，

所述承台本体包括自上而下顺次设置的承力层、受力过渡层和受力层；

所述受力过渡层和所述受力层之间形成有多组反弹组件，且每组所述反弹组件至少包括设置于所述受力层中的受力块，以及设置于所述受力过渡层中的反弹块，且所述受力块与所述反弹块在同一个方向上相对设置，所述受力块与所述反弹块之间连接有弹力挤压组件。

作为本发明的一种优选方案，所述承力层为钢筋混凝土浇筑层；

所述受力过渡层为泥土填充层，且所述泥土填充层中设置有多块沿水平方向延伸设置的钢筋网架；

所述受力层为钢筋混凝土浇筑层，且所述受力层中沿竖直方向形成有桩体孔，所述桩体孔的外围设置有包覆圈，所述包覆圈与所述桩体孔之间填充有泥土。

作为本发明的一种优选方案，所述钢筋网架包括形成为框体的网架主体，以及设置于所述网架主体内部的多条沿水平方向和竖直方向延伸的波浪形弹性胶条。

作为本发明的一种优选方案，所述承力层、所述受力过渡层和所述受力层的厚度之比为2:0.2-0.5:1-2。

在本发明实施例的另一个方面，还提供了一种桥梁桩基础结构，包括多根桩体，以及设置于多根所述桩体上的根据上述所述的桥梁高桩承台；其中，

每根所述桩体至少包括中心柱体和外周环柱，且所述中心柱体的顶端位于所述受力过渡层中，所述外周环柱的顶端位于所述受力层中，所述中心柱体和所述外周环柱之间至少部分形成有间隙。

作为本发明的一种优选方案，所述外周环柱套接于所述中心柱体的外部，且所述中心柱体和所述外周环柱之间嵌设有多个滚动球体，所述中心柱体与所述外周环柱各自与所述滚动球体之间形成有间隙。

作为本发明的一种优选方案，每根桩体上形成有四组反弹组件，且四个所述受力块通过水平设置的第一弹性圈串联连接，四个所述反弹块通过水平设置的第二弹性圈串联连接，所述第一弹性圈与所述第二弹性圈之间通过沿竖直方向设置的多条弹性导力杆连接；

且所述弹性导力杆自上而下斜向外倾斜。

本发明还提供了一种根据上述所述的桥梁桩基础结构的施工方法，包括：

s100、依据桥梁桩基础结构的分布，根据设计图纸，选定施工区域，建造围堰；

s200、根据中心柱体的分布、尺寸和数量，旋挖桩孔，在所述桩孔的外周面自地基向下继续旋挖高度小于所述桩孔高度，且与所述桩孔同轴的外周孔；

s300、在所述桩孔内埋设上端面超出所述地基的第一护筒，且所述第一护筒中靠近上端面的侧面形成有沿周向方向等间距排布的放置口，在所述放置口中嵌设反弹块，采用导管法向所述第一护筒中灌注水下混凝土，静置形成中心柱体；

s400、在所述外周孔埋设第二护筒，并使得所述第二护筒超出所述地基的高度且小于所述第一护筒超出所述地基的高度，而后向所述第二护筒中灌注水下混凝土，并在混凝土的上端插接上端面高于所述第二护筒上端面的受力块，静置形成外周环柱；

s500、采用钢套箱围合形成为上端开放的浇筑区域，并使得多根桩体位于所述钢套箱围合形成的浇筑区域内，同时在每根所述桩体中的一组相对设置的受力块和所述反弹块之间连接弹性挤压圈；

s600、在围合形成的区域内自下而上顺次填充受力层、受力过渡层和承力层，而后采用养护罩封闭进行蒸汽养护，形成桥梁桩基础结构。

作为本发明的一种优选方案，步骤s300中，所述第一护筒上还卡接有外表面上包覆有石蜡的滚动球体，且所述滚动球体位于所述放置口的下方。

作为本发明的一种优选方案，步骤s600中的填充过程具体包括：

s601、在所述外周环柱的外侧套接设置包覆圈，并向所述包覆圈与所述外周环柱之间填充泥土，而后在包覆圈外侧按照施工布局就位钢筋后，浇筑混凝土，形成为受力层；

s602、在所述受力层上方按照施工布局布置钢筋网架后，填充泥土，而后夯实，形成为受力过渡层；

s603、在所述受力过渡层上方按照施工布局就位钢筋后，浇筑混凝土，形成为承力层。

本发明的实施方式具有如下优点：

1、将承台构建形成承力层、受力过渡层和受力层，并在受力过渡层和受力层之间设置反弹组件，使得受力层中的受力块受力后，能够通过弹力挤压组件抵消部分力后进一步传导至反弹块上，在此基础上，反弹块上会产生反作用力，并进一步作用到桩体上，从而将来向方向上的部分力转换为方向相反的力，实现力的进一步抵消，进而大大降低承台本身受到的冲击力；

2、通过中心柱体和外周环柱之间的间隙的设置，将大的冲击力进行一定的缓冲后再作用于中心柱体上，进一步降低对承台的冲击。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的桥梁桩基础结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的钢筋网架的局部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的反弹组件的结构示意图。

图中：

1-钢套箱；2-承台本体；3-反弹组件；

21-承力层；22-受力过渡层；23-受力层；24-钢筋网架；25-包覆圈；

241-网架主体；242-波浪形弹性胶条；

31-受力块；32-反弹块；33-弹力挤压组件；

331-第一弹性圈；332-第二弹性圈；333-弹性导力杆；

41-中心柱体；42-外周环柱；43-滚动球体。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图3所示，本发明提供了一种桥梁高桩承台，包括围合设置于外侧的钢套箱1，以及设置于所述钢套箱1内部的承台本体2；且，

所述承台本体2包括自上而下顺次设置的承力层21、受力过渡层22和受力层23；

所述受力过渡层22和所述受力层23之间形成有多组反弹组件3，且每组所述反弹组件3至少包括设置于所述受力层23中的受力块31，以及设置于所述受力过渡层22中的反弹块32，且所述受力块31与所述反弹块32在同一个方向上相对设置，所述受力块31与所述反弹块32之间连接有弹力挤压组件33。

通过上述设置方式，使得受力层23在受到冲击力后，将力进一步传导到受力块31中，受力块31经弹力挤压组件33实现部分应力的抵消后，再进一步通过弹力挤压组件33将力传递至反弹块32上，而反弹块32在受到冲击力后，其自身会产生与冲击力反向的弹力，进而通过冲击力引导产生的弹力进一步对初始冲击力进行抵消，进一步降低冲击力对整个桥梁高桩承台的冲击。并且，整个结构是处于一个长期循环往复的过程中，在这样的循环抵消过程中能够有效实现处于长期水流波动状态下的稳定性保持。

当然，需要指出的是，这里的弹力挤压组件33只要使得其能够实现力的传导并且具有一定的形变性能来抵消部分冲击应力即可，其具体形状可以根据实际情况进行相应的设置。

具体地，在本发明的一种优选的实施例中，所述承力层21为钢筋混凝土浇筑层；

所述受力过渡层22为泥土填充层，且所述泥土填充层中设置有多块沿水平方向延伸设置的钢筋网架24。当然，进一步地，为了使得钢筋网架24能够更好地实现力的承载和分散，并能够在受到较大的冲击后能够通过钢筋网架24的部分可恢复的形变实现力的分散，进一步地，所述钢筋网架24包括形成为框体的网架主体241，以及设置于所述网架主体241内部的多条沿水平方向和竖直方向延伸的波浪形弹性胶条242。这样的设置方式能够在受力较大的情况下，通过网架主体241将力传导至波浪形弹性胶条242，从而通过波浪形弹性胶条242的可恢复的形变完成力的进一步分散，并且配合受力过渡层22为泥土填充层，从而更好地完成波浪形弹性胶条242的形变。

所述受力层23为钢筋混凝土浇筑层，且所述受力层23中沿竖直方向形成有桩体孔，所述桩体孔的外围设置有包覆圈25，所述包覆圈25与所述桩体孔之间填充有泥土。

在本发明的一种更为优选的实施例中，所述承力层21、所述受力过渡层22和所述受力层23的厚度之比为2:0.2-0.5:1-2。

本发明还提供了一种桥梁桩基础结构，包括多根桩体，以及设置于多根所述桩体上的根据上述所述的桥梁高桩承台；其中，

每根所述桩体至少包括中心柱体41和外周环柱42，且所述中心柱体41的顶端位于所述受力过渡层22中，所述外周环柱42的顶端位于所述受力层23中，所述中心柱体41和所述外周环柱42之间至少部分形成有间隙。

进一步优选的实施例中，所述外周环柱42套接于所述中心柱体41的外部，且所述中心柱体41和所述外周环柱42之间嵌设有多个滚动球体43，所述中心柱体41与所述外周环柱42各自与所述滚动球体43之间形成有间隙。

本发明中采用滚动球体43的引入，使得冲击力能够通过滚动球体43进行一定的缓冲，并且，由于其中具有间隙，因而，滚动球体43一旦某一方向受力较大时，其往往会在间隙中进行一定方向上的位移，从而给中心柱体41的其他方向以一定的载荷，进而使得力的方向发生一定的调整，重新分配受力方向和受力载荷，对部分受力进行内部抵消。

在本发明的一种优选的实施例中，为了进一步提高整个桥梁桩基础结构的稳定性，提高对冲击力的有效分散和传导，具体地，多个所述滚动球体43在同一水平面上沿周向方向等间距排布形成为一圈滚动体组，且多组所述滚动体组沿竖直方向顺次排布；

每组所述滚动体组中的多个所述滚动球体43之间沿排布方向顺次通过弹性连接件相连；

沿竖直方向设置的相邻的两组所述滚动体组中，至少其中一组对应的所述滚动球体43之间相连通。

通过将每组滚动体组中的滚动球体43之间通过弹性连接件相连，使得在滚动球体43发生位移的情况下，能够将作用力进一步通过弹性连接件进行传导，从而使得整个滚动体组形成为一个受力整体，并且，由于每组滚动体组中的滚动球体43之间为沿桩体的周向方向均匀排布，因而，在此基础上，使得受力能够均匀分散，避免局部受力造成对整个桩体的影响。同时，将相邻的滚动体组之间的一组对应的滚动球体43之间连通设置，给予其一定的形变空间，进一步有效分散冲击应力。同时，这里连通的一组对应的滚动球体43指的是在竖直方向上位于同一竖直面上的两个滚动球体43，并且，多组滚动体组之间的连通平面在竖直方向上不位于同一竖直面上，从而进一步提高对力的均散性。

进一步地，为了更好地提高多组反弹组件3配合后在受到各个方向上的力时均能够有效实现力的缓冲，具体地，每根桩体上形成有四组反弹组件3，且四个所述受力块31通过水平设置的第一弹性圈331串联连接，四个所述反弹块32通过水平设置的第二弹性圈332串联连接，所述第一弹性圈331与所述第二弹性圈332之间通过沿竖直方向设置的多条弹性导力杆333连接；

且所述弹性导力杆333自上而下斜向外倾斜。

当然，这里需要指出的是，一组反弹组件3中的受力块31和反弹块32以中心柱体41为中心相对设置中心柱体41的两侧。这里通过第一弹性圈331串联受力块31，通过第二弹性圈332串联反弹块32，将多组反弹组件3构建形成为整体，更好地实现对力的冲抵。

本发明还提供了一种根据上述所述的桥梁桩基础结构的施工方法，包括：

s100、依据桥梁桩基础结构的分布，根据设计图纸，选定施工区域，建造围堰；

s200、根据中心柱体的分布、尺寸和数量，旋挖桩孔，在所述桩孔的外周面自地基向下继续旋挖高度小于所述桩孔高度，且与所述桩孔同轴的外周孔；

s300、在所述桩孔内埋设上端面超出所述地基的第一护筒，且所述第一护筒中靠近上端面的侧面形成有沿周向方向等间距排布的放置口，在所述放置口中嵌设反弹块，采用导管法向所述第一护筒中灌注水下混凝土，静置形成中心柱体；

s400、在所述外周孔埋设第二护筒，并使得所述第二护筒超出所述地基的高度且小于所述第一护筒超出所述地基的高度，而后向所述第二护筒中灌注水下混凝土，并在混凝土的上端插接上端面高于所述第二护筒上端面的受力块，静置形成外周环柱；

s500、采用钢套箱围合形成为上端开放的浇筑区域，并使得多根桩体位于所述钢套箱围合形成的浇筑区域内，同时在每根所述桩体中的一组相对设置的受力块和所述反弹块之间连接弹性挤压圈；

s600、在围合形成的区域内自下而上顺次填充受力层、受力过渡层和承力层，而后采用养护罩封闭进行蒸汽养护，形成桥梁桩基础结构。

进一步优选的实施例中，步骤s300中，所述第一护筒上还卡接有外表面上包覆有石蜡的滚动球体，且所述滚动球体位于所述放置口的下方。这里采用将滚动球体表面包覆石蜡，使得在后期蒸压养护过程中，能够使得石蜡融化，进而在不改变原先施工方式的基础上，快捷有效地实现滚动球体与中心柱体和外周环柱之间的间隙的形成。

在本发明的一种更为优选的实施例中，步骤s600中的填充过程具体包括：

s601、在所述外周环柱的外侧套接设置包覆圈，并向所述包覆圈与所述外周环柱之间填充泥土，而后在包覆圈外侧按照施工布局就位钢筋后，浇筑混凝土，形成为受力层；

s602、在所述受力层上方按照施工布局布置钢筋网架后，填充泥土，而后夯实，形成为受力过渡层；

s603、在所述受力过渡层上方按照施工布局就位钢筋后，浇筑混凝土，形成为承力层。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。