[发明专利]一种可扩大土体参与度的桥梁挖井基础

说明书

本发明涉及一种可扩大土体参与度的桥梁挖井基础，具体是指一种根键式挖井基础。该新型基础通过在基础四周土体内顶入根健（一种预制的钢筋混凝土杆件）带动基础周围更多的土体参与受力，进而提高挖井基础在地震作用下的力学性能和抗震安全性，具有经济成本低，施工方便，适应性强的特点。该新型基础可在不增加基础开挖工程量的前提下有效提高桥墩的承载能力、耗能能力，减缓桥墩的刚度退化，显著改善挖井基础的抗震性能，扩大挖井基础的应用范围，对挖井基础的进一步推广和应用具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种可扩大土体参与度的桥梁挖井基础，具体是指一种根键式挖井基础。该基础可显著提高普通挖井基础的抗震性能，扩大挖井基础的应用范围，具有经济成本低，施工方便，适应性强的特点，在不增加基础开挖工程量的前提下有效提高挖井基础的抗震性能。

背景技术

桥梁作为道路的重要组成部分发挥着不可替代的作用，桥梁一旦遭到破坏，往往造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此，如何确保桥梁在地震中的安全成为工程界广泛关注的问题。桥梁基础作为桥梁结构重要的组成部分承担着桥梁的全部荷载，对整个结构的使用和安全举足轻重，大量的震害资料表明：地震时由于基础破坏而引起桥梁破坏的现象非常普遍。例如，1994年美国北岭地震引起的桩基破坏就导致多座桥梁严重受损甚至倒塌。因此，提高基础的抗震性能，确保其在地震中的稳定性对桥梁的安全及正常运营至关重要；

挖井基础作为一种桥梁基础形式以其施工简单、速度快、使用机具少、造价低等优点在铁路桥梁中得到普遍应用。该基础利用人工或机械直壁开挖，采用边开挖边混凝土护壁支护的方式进行，待开挖支护到设计深度后将挖井内部用混凝土浇满形成桥梁基础。与桩基础等深基础相比，挖井基础具有经济成本低，施工方便，适应性强等优点，特别适合在覆盖层较浅的地区使用，可显著提高施工效率，降低工程造价。王义等人2020年发表于《应用力学学报》第37卷第6期的“挖井基础铁路桥墩的抗震性能影响参数分析”一文中指出“挖井基础在我国铁路及公路桥梁中得到了普遍应用。近年来，高速铁路桥梁也开始使用挖井基础。尽管挖井基础以其良好的静力学性能获得了桥梁设计者的青睐，然而，该基础在地震作用下依然会发生破坏。Chowdhury等人2017年在《Soil Dynamics and EarthquakeEngineering》第97卷发表的“Dynamic soil structure interaction of bridge pierssupported on well foundation”一文中也指出1989年美国洛马普列塔地震，1999年日本神户地震，2015年尼泊尔地震均造成了挖井基础的损坏。因此，提出一种可提高普通挖井基础抗震性能的新型挖井基础形式是非常必要的，对于挖井基础的进一步应用与推广，桥梁地震安全性的提高，尤其是挖井基础在高速铁路上的应用具有重要的现实意义。

发明内容

为提高普通挖井基础的力学性能和抗震安全性，扩大挖井基础的应用范围，本发明旨在提供一种可扩大土体参与度的桥梁挖井基础，具体是指一种根键式挖井基础。该新型基础通过在挖井基础四周土体内插入根健（一种预制的钢筋混凝土杆件）带动基础周围更多的土体参与受力，进而提高挖井基础在地震作用下的力学性能和抗震安全性，与深基础（桩基础）相比具有经济成本低，施工方便，适应性强的特点，可在不增加基础开挖工程量的前提下有效提高挖井基础的抗震性能。

本发明所采用的技术方案是：

a. 分层开挖基坑并浇筑基坑护壁混凝土，同时在混凝土护壁上预留根键插入孔；

b. 预制钢筋混凝土根键；

c. 在基坑内安装液压千斤顶，待基坑护壁混凝土达到设计强度的50%后，借助液压千斤顶将预制钢筋混凝土根键顶入位于基坑护壁上的根键顶入孔内；

d.采用环氧砂浆对根键与顶入孔间的间隙进行密封处理；

e.浇筑基坑混凝土并对混凝土进行养护；

f. 浇筑桥墩混凝土。

本发明的优点和产生的有益效果是：