[发明专利]桩结构

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁、工业民用建筑等的土木领域中用的桩结构。

背景技术

目前，传统桩包括有在桩身侧臂上带有侧向突出的凸环部，通过该凸部，可使这样的桩的承载力提高。从桩整体受力来说，其上部受力大，其下部受力小，即使设置了凸环部，桩的承载力仍往往受到桩身直径的制约，即桩身的上部强度不够，经常人们通过加大桩身直径的方式，来满足强度的要求。但是，在桥梁基础中，往往采用群桩的桩结构，该群桩的顶部连接有承台，此时，对于每根桩，有竖向承载力的要求，还有抵抗弯矩的要求，这就要求桩的顶部的直径，即，桩径不能够太小，此时，在该桩身上形成凸环部的场合，凸环部的直径就较大，但是就整体结构来说，还有桩间距的要求，在保持较大直径桩身(满足弯矩的要求)的同时又带有较大凸环部(满足竖向承载力的要求)时，为了避免相邻桩的凸环部相互妨碍，往往桩间距过大，其结果是，导致桩顶部的承台的总体尺寸过大，虽然单桩承载力提高，但是上述承台的成本却增加，从总体上来说，整体结构的受力还不合力，经济上不是特别合算。在城市的建筑物密集和临近市政管线的场合，不允许过大的桩间距，也不允许过大的承台，否则会影响邻接建筑物或市政管线，或受到邻接的建筑物的妨碍。对于现有桥梁的基础加固，其桩间距有限，又要求桩的承载力的增加，目前的桩结构难以满足这种要求。

发明的内容

本发明的目的在于提供一种桩结构，其既从整体上使群桩的桩间距的不过大，进而不使承台面积太大，又同时满足水平与竖向荷载的要求。

本发明的目的是通过下述的桩结构来实现的，该桩结构包括多根桩和桩承台，上述多根桩的顶部与该桩承台连接，该桩包括桩身和形成于该桩身上，从该桩身向侧方突出的凸环部，上述桩身沿桩纵向，包括直径不同的多个桩节段，其中，该多个桩节段的等效直径从上往下减小，在最上方的第1桩节段下方的任意的第i桩节段上形成上述凸环部，形成有该凸环部的第i桩节段的等效半径是按照满足下述关系式，以便减小相邻的上述桩间距，进而减小上述桩承台的整体尺寸的方式确定的，该关系为：

ΔF_i＝P_i(πr₁²-πr_i²)×β_i

在该式中，

ΔF_i表示第i桩节段上的凸环部的承载力的增量值；

P_i表示第i桩节段处的凸环部周围土的单位面积承载力；

r₁表示桩最上方的第1桩节段的等效半径；

r_i表示形成有该凸环部的第i桩节段的等效半径；

β_i表示在第i桩节段，当凸环部为非连续环形的凸起时，该凸起的垂直投影面积与其等效半径和该凸环部的等效半径r_i相同的连续纯环形凸环部的垂直投影面积的比，当凸环部为连续纯环形凸环部时，该比值为1。

按照上述方案，由于凸环部形成于较细的桩身节段处，故与等径桩身的场合相比较，在获得相同凸环部的承载力的情况下，可使该该凸环部的直径减小，由于凸环部的直径减小，故相邻桩的凸环部不会相互妨碍，从而施工困难的现象大大缓减，不会造成过大的桩间距，从而不会使桩顶部的承台的总体尺寸或总面积过大，有利于成本的降低。也就是说，本发明依靠桩与土的更加协同的作用效果，在满足桥梁中所特定的要求的，桩顶部抵抗弯矩，竖向荷载的同时，由于受力合理，仍不会使桩结构的整体成本过大。

按照本发明，使上述变径结构的多个桩组合在一起而形成的群桩产生了桩与土，桩与桩，凸环部与凸环部之间的空间利用更加合理，桩土空间布置更加灵活，使得很多问题和矛盾得以优化。

在上述本发明的桩结构中，最好，上述桩为混凝土桩，上述凸环部中配有钢筋。

在上述本发明的桩结构中，最好，上述桩为混凝土桩，在上述桩的桩身中配有钢筋，或预应力钢筋。

在上述本发明的桩结构中，最好，在一个桩节段中设置有多个凸环部。

按照该方案，由于在一个桩节段设置多个凸环部，这样可充分地调动地基土体的承载力，来提高桩的承载力，进而提高桩结构的承载力。

在本发明的桩结构中，最好，上述凸环部尽可能形成于靠近桩底端的桩节段上。

按照该方案，由于伴随地基深度的增加，地基强度，即地基承载力也增加，根据该特性，将凸环部更加靠近桩底端设置，从而可更加充分地调动地基土体参与受力，将更多的地基承载力转化为桩的承载力。