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一种由钢纤维橡胶桩和钢筋混凝土桩组合的复合地基

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-12-28 17:37:47

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 王正伦 | 2022-12-28 17:37:47

本实用新型提出了一种由钢纤维橡胶桩和钢筋混凝土桩组合的复合地基,包括从下至上依次设置的下卧层、桩基层和褥垫层,其中:所述桩基层包括多根组合桩和充满在组合桩之间的桩间土,所述组合桩包括嵌套在一起的钢纤维橡胶桩和钢筋混凝土桩,且所述钢纤维橡胶桩的桩顶设在所述褥垫层中。作为进一步优选的,所述组合桩均匀分布排列,且各组合桩的间距为3~5倍桩径。作为进一步优选的,所述钢纤维橡胶桩下端有一挖空的圆柱体形凹陷,所述钢筋混凝土桩上端有一凸起部分,该凸起部分与圆柱体形凹陷的形状尺寸一致。

本实用新型属于复合地基领域,并具体公开了一种由钢纤维橡胶桩和钢筋混凝土桩组合的复合地基,其包括从下至上依次设置的下卧层、桩基层和褥垫层,其中:所述桩基层包括多根组合桩和充满在组合桩之间的桩间土,所述组合桩包括嵌套在一起的钢纤维橡胶桩和钢筋混凝土桩,且所述钢纤维橡胶桩的桩顶设在所述褥垫层中。本实用新型通过将钢纤维橡胶桩和钢筋混凝土桩组合形成复合地基,使其具有一定变形能力,且桩?土差异沉降较小、经济性较好、具备一定隔震作用,解决了普通钢筋混凝土桩复合地基的桩?土差异沉降大、不能充分发挥桩间土承载力、抗震性能不佳的问题。

以前将碎石桩加固过的地基称为复合地基,随着复合地基技术的迅猛发展,除碎石桩复合地基以外,先后发展了各类水泥桩复合地基、灰土桩复合地基、各类混凝土桩复合地基以及各种型式的组合桩复合地基。

钢筋混凝土桩复合地基近年来应用广泛,但是钢筋混凝土桩的变形能力差,钢筋混凝土桩采用的钢筋混凝土的弹性模量一般在15~40GPa,而桩间软土的弹性模量一般在2~8MPa,桩-土的刚度差异很大,容易造成基础底面的土体的不均匀沉降,且不能充分发挥桩间土的承载力,经济性较差,不利于复合地基的发展和应用。

现有的解决钢筋混凝土桩复合地基中土体不均匀沉降的方法是设置横向加筋垫层,但是加筋垫层的施工工序较为复杂,费时费力且经济性不佳,而且在软土地区的复合地基中设置横向加筋垫层对减小桩-土差异沉降的作用有限。

华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流” “985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0,是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地,为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

主要具备以下的技术优点:

1.本实用新型通过将钢纤维橡胶桩和钢筋混凝土桩组合形成复合地基,使其具有一定变形能力,且桩-土差异沉降较小、经济性较好、具备一定隔震作用,解决了普通钢筋混凝土桩复合地基的桩-土差异沉降大、不能充分发挥桩间土承载力、抗震性能不佳的问题。

2.本实用新型在复合地基中采用钢纤维橡胶桩和钢筋混凝土桩,钢纤维橡胶桩具有较高的阻尼比,在地震发生时能够减小地震波向上传递的能量,起到隔震作用,同时由于钢纤维橡胶刚度与土体刚度较接近,减小了上部的桩与土的刚度差异,上部桩体的变形能力较强,桩体对垫层的刺入变形较小,桩-土差异沉降相应减小,优化了桩-土共同作用机理,可以更充分发挥桩间土的承载力,提高了工程经济性,减小了土体的不均匀沉降,优化了地基承载力和桩体的局部变形能力。

3.本实用新型组合桩均匀分布排列并控制桩间距,合理的桩间距可保证合理的桩-土应力比,充分利用桩间土的承载能力,橡胶桩的横向变形对桩间土有一定的挤密作用,加速桩间土的排水固结过程,因排水固结而挤密的桩间土也对钢纤维橡胶桩和钢筋混凝土桩有箍紧作用,增大了桩-土之间的摩阻力,从而提高了桩体的竖向承载力。

4.本实用新型的钢纤维橡胶桩由硫化橡胶与钢纤维混合在工厂预制而成,硫化橡胶具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐蚀等等优良性能,钢纤维的加入能减少橡胶桩内部裂纹的发生和发展,而且提高了橡胶的抗剪切能力和抗裂性能,钢纤维橡胶桩外表面有一定厚度防水耐腐蚀耐磨涂层,阻碍了土中碱性物质和水对橡胶桩的腐蚀,减缓橡胶的老化。

5.本实用新型的钢纤维橡胶桩含钢纤维量为3%~8%,合理控制钢纤维掺量,能够改善钢纤维橡胶桩的弹性模量和泊松比等基本力学特性,使得钢纤维橡胶桩的弹性模量为5~15MPa,并与实际工程中桩间土的弹性模量尽量接近,而且可以提高橡胶桩的抗裂性和抗剪切能力,达到改良橡胶桩的目的。

6.本实用新型的褥垫层为由级配砂石组成,能合理分配竖向荷载,保证一部分的荷载通过褥垫层作用在桩间土上,与组合桩共同承担荷载,降低了工程造价,提高了经济效益;同时褥垫层的厚度为15~50cm,合理褥垫层厚度可充分调动桩间土的承载力,使得基础的沉降较小,工程经济性较高。

本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。