钢管复合桩与承台的PBL剪力键连接结构及其施工方法与流程

本发明属于桥梁桩基技术，尤其涉及一种钢管复合桩与承台的pbl剪力键连接结构，还涉及该钢管复合桩与承台的pbl剪力键连接结构的施工方法。

背景技术：

钢管复合桩主要由钢护筒和位于钢护筒内的混凝土桩组成。近年来，大直径钢管复合桩以其足够大的承载力、相对简单的沉桩工艺、较小的排土量与良好的抗弯能力等优点，广泛应用于特大型跨海大桥的深水基础工程、海港工程和高地震烈度地区的桥梁工程。特别是随着我国钢材产量的增加、钢管桩防腐新技术及新材料的研制与开发，钢管复合桩日益受到设计人员的重视和广泛应用。

应用于桥梁工程的钢管复合桩，其钢护筒的上端伸入承台中，钢护筒与承台之间要求锚固可靠，以便钢护筒可有效承受荷载，且与核心混凝土协同受力、共同工作。目前，钢护筒与承台之间常用的锚固方式是将钢护筒伸入承台的部分切割成带状形成钢带，在钢带上焊接补强钢筋。承台受力钢筋从被切除的钢护筒处穿过。

但是，上述锚固方式存在着以下缺陷：钢带所处的位置与承台钢筋的位置依旧存在较多冲突，会阻挡承台内水平钢筋的设置，导致承台钢筋实施困难。现有解决该问题的办法是割除掉阻挡了钢筋设置的钢带，通常割除的钢带数量较多，使得钢护筒难以充分发挥其作用。另外，将钢护筒伸入承台的部分切割成带状，且进行割除，施工量大，施工效率低，造成施工工期延长。

技术实现要素：

本发明的第一个目的在于提供一种结构简单、施工方便、施工效率高、连接可靠、有利于充分发挥钢护筒作用的钢管复合桩与承台的pbl剪力键连接结构。

本发明的第二个目的在于提供一种上述钢管复合桩与承台的pbl剪力键连接结构的施工方法。

本发明的第一个目的通过以下的技术措施来实现：一种钢管复合桩与承台的pbl剪力键连接结构，包括钢护筒、混凝土桩、承台和位于承台底部的封底，所述混凝土桩位于所述钢护筒内构成钢管复合桩，所述钢护筒向上穿过封底伸入所述承台中，所述承台内设受力钢筋，为承台受力钢筋，其特征在于：所述钢护筒伸入承台部分的筒壁上开有与承台受力钢筋相对应的孔洞，所述承台受力钢筋穿过对应的孔洞构成pbl剪力键连接结构。

本发明采用在钢护筒伸入承台的部分上开有孔洞，承台受力钢筋穿过孔洞构成pbl剪力键连接结构，钢护筒兼作为施工用护筒，施工完成后，钢护筒作为永久结构，参与受力，有利于充分发挥钢护筒的作用，可以解决现有技术由于承台钢筋实施困难而将大量钢带割除，使得钢护筒难以充分发挥其作用的问题。本发明的钢护筒与混凝土协同受力，共同抵御水平、竖向荷载，尤其适用于高地震烈度地区结构、强冲刷下的结构及深水结构。另外，本发明结构简单、连接可靠、实施方便，可大幅度提高施工效率。

本发明的传力途径是：上部结构传递至承台的力，一部分通过承台内部混凝土及钢筋传递给桩基，另一部分通过pbl剪力键连接结构、混凝土与钢护筒的摩擦力、混凝土与钢护筒顶部的直接压力传递至钢护筒。在pbl剪力键连接结构中，穿过钢护筒孔洞的承台受力钢筋及混凝土受剪切力，钢护筒孔洞边缘局部承压，传力路径明确。

作为本发明的一种实施方式，所述钢管复合桩与承台的pbl剪力键连接结构还包括数个剪力环，每个剪力环由一对处于同一水平面的弧形环组成，每对弧形环焊接在靠近桩顶的钢护筒内壁上，以保证钢护筒与混凝土紧密嵌固。

剪力环设置在靠近桩顶一段承受较大弯矩的区域内。所述钢管复合桩设置在河床中，桩顶位于水体内，所述剪力环位于自桩顶至河床以及自河床至3～5倍桩径的区域中。

作为本发明的一种优选实施方式，相邻剪力环之间的间距是1m～2倍桩径，该间距从下至上逐渐减小。

作为本发明的一种优选实施方式，所述钢护筒上孔洞的孔径为50～70mm。

本发明钢护筒伸入承台的深度为500～800mm。

本发明承台受力钢筋的直径是32～40mm。

本发明的第二个目的通过以下的技术措施来实现：一种上述钢管复合桩与承台的pbl剪力键连接结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

⑴测量放线定桩位，搭设桩基施工平台，埋设钢护筒至设计位置；或者先埋设钢护筒至设计位置，再搭设桩基施工平台；成孔；

⑵吊装钢筋笼并下放到孔中，孔内浇筑混凝土；

⑶在钢护筒的外围施工钢围堰，进行封底施工；

⑷封底施工完成后抽水，水抽干后，根据承台受力钢筋的位置，定位钢护筒上孔洞的位置，开孔；

⑸布设承台受力钢筋，将与孔洞相对应的承台受力钢筋穿过钢护筒的孔洞；

⑹依次分层浇筑承台混凝土。

与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：

⑴本发明采用在钢护筒伸入承台的部分上开有孔洞，承台受力钢筋穿过孔洞构成pbl剪力键连接结构，钢护筒兼作为施工用护筒，施工完成后，钢护筒作为永久结构，参与受力，有利于充分发挥钢护筒的作用，可以解决现有技术由于承台钢筋实施困难而将大量钢带割除，使得钢护筒难以充分发挥其作用的问题。

⑵本发明的钢护筒兼作为施工用护筒，在桩身混凝土施工完成、承台封底施工完成后，在其上开孔，然后穿过承台受力钢筋，钢护筒作为永久结构，参与受力。

⑶本发明结构简单、连接可靠、实施方便，可大幅度提高施工效率，缩短施工工期。

⑷本发明适用于桥梁桩基，尤其适用于高地震烈度地区结构、强冲刷下的结构及深水结构。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明的立面图；

图2是沿图1中a-a线剖面图；

图3是沿图1中b-b线剖面图；

图4是沿图3中c-c线剖面图；

图5是图1中d局部放大示意图。

具体实施方式

如图1～5所示，是本发明一种钢管复合桩与承台的pbl剪力键连接结构，包括钢护筒1、混凝土桩2、承台3、位于承台3底部的封底4和数个剪力环8，混凝土桩2位于钢护筒1内构成钢管复合桩5，钢护筒1向上穿过封底4伸入承台3中，承台3内设受力钢筋，为承台受力钢筋6，承台受力钢筋6是两主受力方向的钢筋，承台受力钢筋6的直径是32～40mm，钢护筒1伸入承台3的深度为500～800mm，钢护筒1伸入承台3的部分的筒壁上开有与承台受力钢筋6相对应的孔洞7，孔洞7的孔径为50～70mm，承台受力钢筋6穿过对应的孔洞7构成pbl剪力键连接结构。

每个剪力环8由一对处于同一水平面的弧形环组成，每对弧形环焊接在靠近桩顶的钢护筒1内壁上，以保证钢护筒与混凝土紧密嵌固。剪力环8设置在靠近桩顶一段承受较大弯矩的区域内，钢管复合桩5设置在河床中，桩顶位于水体内，剪力环位于自桩顶至河床以及自河床至3～5倍桩径的区域中。相邻剪力环8之间的间距是1m～2倍桩径，该间距从下至上逐渐减小。

本发明的传力途径是：上部结构传递至承台的力，一部分通过承台内部混凝土及钢筋传递给桩基，另一部分通过pbl剪力键连接结构、混凝土与钢护筒的摩擦力、混凝土与钢护筒顶部的直接压力传递至钢护筒。在pbl剪力键连接结构中，穿过钢护筒孔洞的承台受力钢筋及混凝土受剪切力，钢护筒孔洞边缘局部承压。

钢护筒兼作为施工用护筒，在桩身混凝土施工完成、承台封底部分施工后，在其上开孔，然后穿过承台受力钢筋，钢护筒作为永久结构，参与受力。

上述钢管复合桩与承台的pbl剪力键连接结构的施工方法，包括以下步骤：

⑴测量放线定桩位，搭设桩基施工平台，埋设钢护筒1至设计位置；或者先埋设钢护筒1至设计位置，再搭设桩基施工平台；具体是打入或静压沉入钢护筒1；采用回旋钻机或冲孔钻机成孔；

⑵吊装钢筋笼并下放到孔中，孔内浇筑混凝土，形成混凝土桩2；

⑶在钢护筒1的外围施工钢围堰，进行封底4施工，抽水；

⑷根据承台受力钢筋6的位置，定位钢护筒1上孔洞7的位置，开孔；

⑸布设承台受力钢筋6，将与孔洞7相对应的承台受力钢筋6穿过钢护筒1的孔洞7；

⑹依次分层浇筑承台混凝土。

本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。