折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)作用力計(jì)算方法和施工方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)作用力計(jì)算方法和施工方法，該折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括用于連接上部結(jié)構(gòu)的傾斜上段和用于埋入地下的豎直下段，所述豎直下段的上端面與傾斜上段的下端面相連接，所述傾斜上段的上端面中心與豎直下段的上端面中心之間的連線為折線，所述折線在豎直下段上端面上的投影延長線與二者連接處的交點(diǎn)為折點(diǎn)，所述折點(diǎn)位于傾斜上段與上部結(jié)構(gòu)連接件的錨固端下部且位于豎直下段計(jì)算埋深地面以上。本發(fā)明利用樁基礎(chǔ)的折線形結(jié)構(gòu)抵消上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的水平力，從而滿足樁基礎(chǔ)的水平承載力，避免采用增大樁徑樁長的辦法，也減少基礎(chǔ)鋼筋的使用量，特別適用于有一定的計(jì)算出露高度、基礎(chǔ)水平作用力又比較大的樁基礎(chǔ)。
【專利說明】折線形粧基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)作用力計(jì)算方法和施工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑領(lǐng)域的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，特別是一種折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)作用力 計(jì)算方法和施工方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 樁基礎(chǔ)可以承載比較大的基礎(chǔ)堅(jiān)向作用力，但樁基礎(chǔ)的水平承載力一般比較低， 當(dāng)基礎(chǔ)水平作用力的效應(yīng)比較大時(shí)，一般采用增大樁徑或加大樁埋深以使樁基礎(chǔ)滿足承載 力要求，但增大樁徑或加大樁埋深會使基礎(chǔ)工程本體費(fèi)用增加，也可像港口工程采用斜樁 基礎(chǔ)，但斜樁基礎(chǔ)的施工設(shè)備比較復(fù)雜，施工費(fèi)用也比較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)作 用力計(jì)算方法和施工方法，該折線形樁基礎(chǔ)利用折線結(jié)構(gòu)抵消部分基礎(chǔ)水平作用荷載效 應(yīng)，從而減少基礎(chǔ)本體工程量。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括用于連接 上部結(jié)構(gòu)的傾斜上段和用于埋入地下的堅(jiān)直下段，所述堅(jiān)直下段的上端面與傾斜上段的下 端面相連接，所述傾斜上段的上端面中心與堅(jiān)直下段的上端面中心之間的連線為折線，所 述折線在堅(jiān)直下段上端面上的投影延長線與二者連接處的交點(diǎn)為折點(diǎn)，所述折點(diǎn)位于傾斜 上段與上部結(jié)構(gòu)連接件的錨固端下部且位于堅(jiān)直下段計(jì)算埋深地面以上。
[0005] 進(jìn)一步的，所述傾斜上段與上部結(jié)構(gòu)采用地腳螺栓連接，所述折線的斜率值不大 于上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的水平力與堅(jiān)向力的比值。
[0006] 進(jìn)一步的，所述上部結(jié)構(gòu)直接延伸與傾斜上段相連接，所述折線的斜率值與上部 結(jié)構(gòu)主材的斜率值一致。
[0007] 進(jìn)一步的，所述折線的傾斜方向與上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的水平力方向相反。
[0008] 進(jìn)一步的，所述折線形樁基礎(chǔ)在傾斜方向的120度平面范圍內(nèi)的縱向主筋斷開成 上段斷開主筋和下段斷開主筋，所述斷開主筋均具有在另一段的錨固長度。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)作用力 計(jì)算方法，所述折線形樁基礎(chǔ)地面處的基礎(chǔ)作用力由水平力、堅(jiān)向力和彎矩組成，設(shè)定傾斜 上段的高度為L，傾斜上段的偏心距為e，所述水平力等于上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的水平力H，所 述堅(jiān)向力等于上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的堅(jiān)向力N與傾斜上段的自重力匕之和，所述彎矩等于正 向彎矩札與負(fù)向彎矩M 2之差，其中MfHXUMfNXe + G'e/2。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工方法，計(jì) 算折線形樁基礎(chǔ)的出露地面線；當(dāng)折線形樁基礎(chǔ)設(shè)置在斜坡上時(shí)，若折點(diǎn)在地面以下，平整 折點(diǎn)以上部分的土方，形成施工作業(yè)平臺，若折點(diǎn)在地面以上，省略開挖土方的步驟；當(dāng)折 線形樁基礎(chǔ)設(shè)置在平地上時(shí)，折點(diǎn)在地面以上，省略開挖土方的步驟。
[0011] 進(jìn)一步的，當(dāng)折線形樁基礎(chǔ)采用干作業(yè)成孔時(shí)，在折點(diǎn)以下的地面基坑成孔后，折 點(diǎn)以上的傾斜上段、以下的堅(jiān)直下段一體澆筑完成。
[0012] 進(jìn)一步的，當(dāng)折線形樁基礎(chǔ)采用水下作業(yè)成孔時(shí)，在折點(diǎn)以下的地面基坑成孔后， 澆筑折點(diǎn)以下的堅(jiān)直下段，并預(yù)留折點(diǎn)以上部分的插筋，待下部砍完樁頭后，澆筑折點(diǎn)以上 的傾斜上段。
[0013] 進(jìn)一步的，所述折線形樁基礎(chǔ)出露地面的傾斜上段采用支模澆筑。
[0014] 本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)合理、傳力途徑清晰、減少基礎(chǔ)規(guī)格等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于基礎(chǔ)水平 作用力效應(yīng)比較大的樁基礎(chǔ)。與現(xiàn)有樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式相比，本發(fā)明利用折線結(jié)構(gòu)抵消部分 基礎(chǔ)水平作用荷載效應(yīng)，因此可以采用比較小樁徑或比較小埋深的樁基礎(chǔ)型式，也使樁基 礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)力減少，可以減少基礎(chǔ)受力鋼筋的截面積，從而減少基礎(chǔ)本體工程量。
[0015] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為折線形粧基礎(chǔ)的俯視不意圖。
[0017] 圖2為圖1中A-A處的剖視示意圖。
[0018] 圖3為圖2的局部示意圖。
[0019] 圖4為圖3中B-B處的剖視示意圖。
[0020] 圖5為折線形粧基礎(chǔ)的受:力不意圖。
[0021] 圖6為折線形樁基礎(chǔ)地面處的受力示意圖。
[0022] 圖7為折線形樁基礎(chǔ)在斜坡上的施工示意圖。
[0023] 圖8為折線形樁基礎(chǔ)在平地上的施工示意圖。
[0024] 圖中：1-堅(jiān)直下段，2-傾斜上段，3-下段斷開主筋，4-上段斷開主筋，5-未斷開主 筋，Θ-斷開主筋角度范圍，D-折線的傾斜方向，e-傾斜上段的偏心距，傾斜上段的自 重力，H-水平力，L-傾斜上段的高度，-正向彎矩，M 2-負(fù)向彎矩，N-上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的 堅(jiān)向力，Z-折線，0-折點(diǎn)，-堅(jiān)直下段的上端面中心，02-傾斜上段的上端面中心，P-原始 坡面。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 如圖廣4所示，一種折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括用于連接上部結(jié)構(gòu)的傾斜上段2和用 于埋入地下的堅(jiān)直下段1，所述堅(jiān)直下段1的上端面與傾斜上段2的下端面相連接，所述傾 斜上段2的上端面中心02 (也是上部結(jié)構(gòu)連接件中心）與堅(jiān)直下段1的上端面中心h之間 的連線為折線Z，所述折線Z在堅(jiān)直下段1上端面上的投影延長線與二者連接處的交點(diǎn)為折 點(diǎn)〇,所述折點(diǎn)〇位于傾斜上段2與上部結(jié)構(gòu)連接件的錨固端下部且位于堅(jiān)直下段1計(jì)算埋 深地面以上。
[0026] 在本實(shí)施例中，當(dāng)傾斜上段2與上部結(jié)構(gòu)采用地腳螺栓連接時(shí)，所述折線Z的斜率 值不大于上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的水平力Η與堅(jiān)向力的比值，所述折線Z的斜率值可優(yōu)先取上 部結(jié)構(gòu)傳遞下來的水平力Η與堅(jiān)向力的比值。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)直接延伸與傾斜上段2相連接時(shí)， 所述折線Ζ的斜率值與上部結(jié)構(gòu)主材的斜率值一致。所述折線Ζ的傾斜方向D與上部結(jié)構(gòu) 傳遞下來的水平力Η方向相反。
[0027] 在本實(shí)施例中，所述折線形樁基礎(chǔ)在傾斜方向D的120度平面范圍內(nèi)的縱向主筋 斷開成上段斷開主筋4和下段斷開主筋3,所述斷開主筋3、4均具有在另一段的錨固長度。 所述折線形樁基礎(chǔ)的徑向截面為圓形，但并不局限于此，還可以是方形等。
[0028] 如圖5飛所示，該折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)作用力計(jì)算方法如下：所述折線形樁 基礎(chǔ)地面處的基礎(chǔ)作用力由水平力、堅(jiān)向力和彎矩組成，設(shè)定傾斜上段2的高度為L，傾斜 上段2的偏心距（即傾斜上段2的上端面中心0 2與傾斜下段1的上端面中心之間的水平 距離)為e，所述水平力等于上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的水平力H，所述堅(jiān)向力等于上部結(jié)構(gòu)傳遞下 來的堅(jiān)向力N與傾斜上段2的自重力Gi之和，所述彎矩等于正向彎矩W與負(fù)向彎矩M 2之 差，其中 MfHXL，M2=NXe + G'e/2。
[0029] 此基礎(chǔ)作用力是衡量樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承載力與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，該折線 形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)降低了水平荷載效應(yīng)，即在不增加水平、堅(jiān)向荷載情況下，減少計(jì)算地面處的 彎矩值，從而提高基礎(chǔ)的承載力，剩余的計(jì)算方法與普通樁基礎(chǔ)一致。相比普通的樁基礎(chǔ)， 該折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)計(jì)算地面處的基礎(chǔ)作用力減少了比較多。
[0030] 施工時(shí)：先確定基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)連接件錨固端下部的位置，結(jié)合現(xiàn)場樁基礎(chǔ)的計(jì) 算出露高度，從而確定折線形樁基礎(chǔ)的折點(diǎn)0位置；再根據(jù)基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)連接件的斜率 或水平力Η與堅(jiān)向力的比值確定折點(diǎn)0以上部分（即傾斜上段2)的斜率，即折線Z的斜率； 折點(diǎn)〇以下部分（即堅(jiān)直下段1)采用常規(guī)的樁基礎(chǔ)施工方式施工，折點(diǎn)〇以上部分采用組 模澆制。其中，當(dāng)折點(diǎn)〇以下部分為水下澆制混凝土?xí)r，折點(diǎn)〇以上部分應(yīng)采用二次澆制模 式，否則可以一次澆制；當(dāng)采用二次澆制模式，折點(diǎn)〇以上部分的陰角處鋼筋應(yīng)在折點(diǎn)〇以 下部分預(yù)留插筋。
[0031] 在本實(shí)施例中，該折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的具體施工方法如下：按常規(guī)方法計(jì)算折線 形樁基礎(chǔ)的出露地面線；如7所示，當(dāng)折線形樁基礎(chǔ)設(shè)置在斜坡上時(shí)，若折點(diǎn)0在地面以下， 平整折點(diǎn)〇以上部分的土方，形成施工作業(yè)平臺，若折點(diǎn)〇在地面以上，省略開挖土方的步 驟；如8所示，當(dāng)折線形樁基礎(chǔ)設(shè)置在平地上時(shí)，折點(diǎn)0在地面以上，省略開挖土方的步驟； 余下的施工步驟和要求與普通樁基礎(chǔ)一致。
[0032] 當(dāng)折線形樁基礎(chǔ)采用干作業(yè)成孔時(shí)，在折點(diǎn)0以下的地面基坑成孔后，折點(diǎn)0以上 部分（即傾斜上段2)、以下部分（即堅(jiān)直下段1)一體澆筑完成。當(dāng)折線形樁基礎(chǔ)采用水下作 業(yè)成孔時(shí)，在折點(diǎn)〇以下的地面基坑成孔后，澆筑折點(diǎn)〇以下部分，并預(yù)留折點(diǎn)〇以上部分 的插筋(包括上段斷開主筋4和未斷開主筋5)，待下部砍完樁頭后，澆筑折點(diǎn)0以上部分。 所述折線形樁基礎(chǔ)出露地面部分（即傾斜上段2)采用支模澆筑。
[0033] 本發(fā)明利用樁基礎(chǔ)的折線形結(jié)構(gòu)抵消上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的水平力，從而滿足樁基 礎(chǔ)的水平承載力，避免采用增大樁徑樁長的辦法，也減少基礎(chǔ)鋼筋的使用量，特別適用于有 一定的計(jì)算出露高度、基礎(chǔ)水平作用力又比較大的樁基礎(chǔ)。設(shè)置在斜坡上的樁基礎(chǔ)，或在平 地上計(jì)算出露高度比較大的樁基礎(chǔ)，均因基礎(chǔ)計(jì)算出露高度比較大，水平作用力的效應(yīng)就 比較大。在這種條件下，可以采用折線形樁基礎(chǔ)。
[〇〇34] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括用于連接上部結(jié)構(gòu)的傾斜上段和用于埋 入地下的堅(jiān)直下段，所述堅(jiān)直下段的上端面與傾斜上段的下端面相連接，所述傾斜上段的 上端面中心與堅(jiān)直下段的上端面中心之間的連線為折線，所述折線在堅(jiān)直下段上端面上的 投影延長線與二者連接處的交點(diǎn)為折點(diǎn)，所述折點(diǎn)位于傾斜上段與上部結(jié)構(gòu)連接件的錨固 端下部且位于堅(jiān)直下段計(jì)算埋深地面以上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述傾斜上段與上部結(jié)構(gòu) 采用地腳螺栓連接，所述折線的斜率值不大于上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的水平力與堅(jiān)向力的比 值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述上部結(jié)構(gòu)直接延伸與 傾斜上段相連接，所述折線的斜率值與上部結(jié)構(gòu)主材的斜率值一致。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述折線的傾斜方 向與上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的水平力方向相反。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述折線形樁基礎(chǔ)在傾斜 方向的120度平面范圍內(nèi)的縱向主筋斷開成上段斷開主筋和下段斷開主筋，所述斷開主筋 均具有在另一段的錨固長度。
6. -種如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)作用力計(jì)算方法， 所述折線形樁基礎(chǔ)地面處的基礎(chǔ)作用力由水平力、堅(jiān)向力和彎矩組成，其特征在于：設(shè)定傾 斜上段的高度為L，傾斜上段的偏心距為e，所述水平力等于上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的水平力H， 所述堅(jiān)向力等于上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的堅(jiān)向力N與傾斜上段的自重力Gi之和，所述彎矩等于 正向彎矩札與負(fù)向彎矩M 2之差，其中MfHXUMfNXe + G'e/2。
7. -種如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于： 計(jì)算折線形樁基礎(chǔ)的出露地面線；當(dāng)折線形樁基礎(chǔ)設(shè)置在斜坡上時(shí)，若折點(diǎn)在地面以下，平 整折點(diǎn)以上部分的土方，形成施工作業(yè)平臺，若折點(diǎn)在地面以上，省略開挖土方的步驟；當(dāng) 折線形樁基礎(chǔ)設(shè)置在平地上時(shí)，折點(diǎn)在地面以上，省略開挖土方的步驟。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于：當(dāng)折線形樁基礎(chǔ)采用干作 業(yè)成孔時(shí)，在折點(diǎn)以下的地面基坑成孔后，折點(diǎn)以上的傾斜上段、以下的堅(jiān)直下段一體澆筑 完成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于：當(dāng)折線形樁基礎(chǔ)采用水下 作業(yè)成孔時(shí)，在折點(diǎn)以下的地面基坑成孔后，澆筑折點(diǎn)以下的堅(jiān)直下段，并預(yù)留折點(diǎn)以上部 分的插筋，待下部砍完樁頭后，澆筑折點(diǎn)以上的傾斜上段。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的折線形樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述折線形樁基礎(chǔ)出 露地面的傾斜上段采用支模澆筑。
【文檔編號】E02D5/36GK104060605SQ201410292269
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】劉瑞安, 陳立闖 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院