一种铁路桥梁管桩与承台连接结构、基础结构及施工方法与流程

本发明属于桥梁工程领域，具体涉及一种铁路桥梁大直径管桩与承台的连接结构、铁路桥梁基础结构及施工方法。

背景技术：

近年来，大直径管桩因为适合软土地区的地质条件，施工方便快捷，节省材料等原因在铁路桥梁上应用广泛。不同于建筑基础受力特点，铁路桥梁基础因为制动力等水平荷载，在桩顶与承台连接处承受较大的水平力和弯矩，原“管桩标准设计图集”推荐的、目前常用的连接形式主要有桩顶端板焊接锚固钢筋、管内放置插筋并浇灌混凝土填心，但这两种连接方式已不能满足铁路大直径管桩抗弯连接的需求，在管桩与承台的连接方式应用上存在以下问题：

1、桩顶端板焊接锚固钢筋法连接钢板与管桩端板中间的焊缝跟钢筋的受力方向垂直，受力不连续，容易导致焊缝撕裂失效，允许抗拉力较小。

2、管内放置插筋并浇灌混凝土填芯法的填芯混凝土与管桩之间的连接性能直接决定了承台与管桩整体性的好坏，从而影响受力的传递。

3、现场施工复杂，施工员操作水平存在一定的差异，这两种连接方法的工程质量不容易保证。

技术实现要素：

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种铁路桥梁大直径管桩与承台的连接结构，是一种抗弯受力性能好、经济性好、施工速度快的全新合理的新型基础形式。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种铁路桥梁大直径管桩与承台的连接结构，包括第一法兰盘、预设钢套筒的第二法兰盘、锚固钢筋；

所述第一法兰盘焊接固定在管桩顶端的端板上，多个所述钢套筒固定连接在所述第二法兰盘的顶面周向上；每个所述钢套筒中固定连接有一根锚固钢筋；

在管桩的顶部浇筑有承台，将整个第一法兰盘、第二法兰盘、钢套筒、锚固钢筋以及管桩顶部的一部分相互连接、埋入其中。

优选地，所述第一法兰盘、第二法兰盘和所述端板均为环形。

优选地，所述第一法兰盘的环宽小于所述端板的环宽。

优选地，所述端板多出所述第一法兰盘的两侧宽度部分与所述第一法兰盘的角禺处形成焊缝进行焊接固定。

优选地，多个所述钢套筒均匀分布在所述第二法兰盘的环边周向上。

优选地，所述钢套筒的内部设有内螺纹，所述锚固钢筋的下端部设有外螺纹，所述锚固钢筋的下端拧入所述钢套筒中进行螺纹匹配连接。

优选地，所述锚固钢筋的下端插入所述钢套筒中并进行焊接连接。

优选地，所述第二法兰盘和所述钢套筒为工厂预制一体结构。

为实现上述目的，按照本发明的第二方面，还提供了一种铁路桥梁的基础结构，包括管桩、承台以及如前所述的铁路桥梁大直径管桩与承台的连接结构，所述承台上设置铁路桥梁的上部结构。

为实现上述目的，按照本发明的第三方面，还提供了一种如前所述的铁路桥梁的基础结构的施工方法，包括如下步骤：

s1、管桩沉桩就位后，将所述第一法兰盘焊接固定在管桩顶端的端板上，然后将第一法兰盘与带有钢套筒的第二法兰盘螺栓连接；

s2、将锚固钢筋固定在预设在该第二法兰盘上的钢套筒中；

s3、浇筑承台混凝土，实现管桩与承台的连接；

s4、施工承台以上的铁路桥梁的上部结构。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明的铁路桥梁大直径管桩与承台的连接结构，采用一种预埋钢套筒的法兰盘能同时解决现有技术存在的以上问题，是一种全新合理的大直径管桩与承台的连接方式。

2、这种连接方式确保了桩与承台连接的整体性，特别是上法兰盘横截面为工字型，埋于承台混凝土中更能提高连接强度，能较好的将桩顶受到的水平力传递给整个桩身，保证了受力的连续性。

3、预设钢套筒的第二法兰盘是在机械加工厂进行制作和加工，其质量得到保证，避免了现场条件下作业的不稳定性。

4、本发明法兰盘之间通过螺栓连接，并通过预制件的使用，施工便捷，节约了施工时间。

5、本发明可应用于大直径管桩与承台的抗弯连接，不仅可满足桥梁基础结构受力，其经济性和可实施性也优于目前常用的连接形式，一经推广，可得到广泛认同及应用。

附图说明

图1是本发明的铁路桥梁大直径管桩与承台的连接结构的侧视示意图；

图2是本发明的铁路桥梁大直径管桩与承台的连接结构中预设钢套筒的第二法兰盘的立体效果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

如图1-2所示，本发明的一种铁路桥梁大直径管桩与承台的连接结构，包括第一法兰盘31、预设钢套筒4的第二法兰盘32、锚固钢筋5。

所述第一法兰盘31焊接固定在管桩1顶端的端板2上，多个所述钢套筒4固定连接在所述第二法兰盘32的顶面周向上；每个所述钢套筒4中固定连接有一根锚固钢筋5。

在管桩1的顶部浇筑有承台6，将整个第一法兰盘31、第二法兰盘32、钢套筒4、锚固钢筋5以及管桩1顶部的一部分相互连接、埋入其中。

如图2所示，所述第一法兰盘31、第二法兰盘32和所述端板2均为环形，其同轴心设置并适应空心管桩的直径。所述第一法兰盘31的环宽小于所述端板2的环宽。所述端板2多出所述第一法兰盘31的两侧宽度部分与所述第一法兰盘31的角禺处8形成焊缝进行焊接固定，可以是多点焊接或者连续环缝焊接。所述第二法兰盘32横截面为工字型，包括上下两个盘面、以及之间的圆筒和肋板，多个所述钢套筒4均匀分布在所述第一法兰盘31的环边周向上。

对于预埋钢套筒和锚固钢筋的连接方式，第一种是，所述钢套筒4的内部设有内螺纹，所述锚固钢筋5的下端部设有外螺纹，所述锚固钢筋5的下端拧入所述钢套筒4中进行螺纹匹配连接；第二种是，所述锚固钢筋5的下端插入所述钢套筒4中并进行焊接连接。对于锚固钢筋的朝向，第一种是，所有的锚固钢筋5都竖直设置；第二种是，部分竖直设置，部分朝管桩1外侧倾斜设置以分解水平力，例如下端弯折设置，特别是承台6长度方向的锚固钢筋5朝管桩1外侧倾斜设置，宽度方向的竖直设置。

优选地，所述第二法兰盘32和所述钢套筒4为工厂预制一体成型结构，其质量得到保证，避免了现场条件下作业的不稳定性。

本发明还提供了一种铁路桥梁的基础结构，包括管桩1、承台6以及如前所述的铁路桥梁大直径管桩与承台的连接结构，所述承台6上设置铁路桥梁的上部结构。

本发明的铁路桥梁的基础结构的施工方法，包括如下步骤：

s1、管桩1沉桩就位后，将第一法兰盘31焊接固定在管桩1顶端的端板2上，然后将第一法兰盘31与工厂预制的带有钢套筒4的第二法兰盘32通过螺栓33进行连接；

s2、将锚固钢筋5拧入预设在第二法兰盘32上的钢套筒4中；

s3、浇筑承台6的混凝土，将整个第一法兰盘31、第二法兰盘32、钢套筒4、锚固钢筋5以及管桩1顶部的一部分相互连接、埋入其中，实现管桩1与承台6的连接；

s4、施工承台6以上的铁路桥梁的上部结构。

进一步地，在浇筑承台6的混凝土前，在承台基础开挖完成后先浇筑混凝土垫层7，再浇筑承台6的混凝土，且混凝土垫层7的浇筑宽度范围大于承台6的浇筑宽度。

本发明的连接方式确保了桩与承台连接的整体性，上法兰盘埋于承台混凝土中更能提高连接强度，能较好的将桩顶受到的水平力传递给整个桩身，保证了受力的连续性。带有钢套筒的第一法兰盘的工厂预制化以及与锚固钢筋的现场装配方式，在保障质量的同时加快了施工速度，节约了施工时间。本发明可应用于大直径管桩与承台的抗弯连接，不仅可满足桥梁基础结构受力，其经济性和可实施性也优于目前常用的连接形式，一经推广，可得到广泛认同及应用。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。