[发明专利]一种适用于深水、强震条件下的桥梁复合基础

说明书

本发明公开了一种用于深水、强震条件下的桥梁复合基础，具体为群桩基础、吸力式沉箱基础、无压式沉箱基础、加筋垫层的组合运用。吸力式沉箱基础有多个，成圆环形布置在无压式沉箱基础周围，无压式沉箱基础直接置于加筋垫层顶部，与桩、吸力式沉箱基础都不相连，吸力式沉箱基础与无压式沉箱基础中间填入纵横加筋的碎石，加筋垫层起主要隔震作用，由砂垫层、卵石层、碎石层组合而成，并布有土工织物和土工格栅以控制颗粒错动和垫层液化。本发明提供的新型桥梁复合基础，可以适用于深水、强震的恶劣自然条件，既可以起到隔震效果，减少地震力由地基向基础的传输，同时可以承受较大的水平荷载，限制基础横向位移，保证桥梁的安全使用。

技术领域

本发明属于桥梁技术领域，涉及一种适用于深水、强震条件下的桥梁复合基础，具体为群桩基础、吸力式沉箱基础、无压式沉箱基础、加筋垫层的组合运用。

背景技术

目前常见的桥梁深水基础有管柱基础、桩基础、沉井基础、沉箱基础等。跨越海湾、海峡的特大跨桥梁由于水深较深、覆盖层软硬不均等问题，采用单一的基础形式往往不能适应环境的需要，因此常采用沉井加桩或沉井加管柱等组合形式。但是跨海大桥因为其独特的地理环境，往往还需面临地震、强风等极端荷载的作用。特别是基于中国地震区域广阔而分散、地震频繁而强烈的严峻现实，作为生命线工程的跨江跨海大桥的抗震问题更需要高度重视。

传统的桥梁隔震是通过设置减震装置将上部结构体系与基础隔离开来，以减少地震传递到结构体系的能量。然而，对于深水桥梁基础而言（水深大于60m），由于深水导致基础规模及基础刚度大，以致减震装置效果有限；同时，桥梁基础位于深水中且水文地质条件复杂，造成桥墩过长的悬臂段容易导致产生地震破坏。

1906年德国的Jacob Bechtold首先提出了采用“基础隔震”技术以保证建筑物安全的建议。希腊Rion-Antirion大桥（里约-安蒂里奥大桥）为解决深水桥梁基础抗震问题，采用了一种由沉箱、垫层、桩以及地基土体组合而成的新型隔震基础。沉箱与桥台连接，直接承受从上部传来的竖向及水平向荷载；桩复合地基提高地基承载力的同时，还可以有效控制整体沉降；碎石组成垫层置于沉箱基础和桩复合地基之间，区别于传统的桩箱复合基础，桩与沉箱并不相连，因此既可以有效发挥桩间土的承载力，又可以在地震时提供足够的水平位移消耗地震能量，降低上下部结构之间的剪力，保证桥梁结构及基础的安全可靠。

但是在实际工程应用中，在地震来临时，若沉箱基础与下部复合地基之间发生位移较大，沉箱基础错动到桩基加固范围边界以外，将会由地基承载力不均造成整个基础发生倾覆破坏。再者，隔震垫层在有效阻止地震力的传递的同时也削弱了基础抵抗水平荷载的能力，其水平荷载主要靠沉箱和碎石垫层间的摩擦力来承担。在常见的风、浪、流等荷载作用下，基础能基本保持稳定，但是在强风以及长期冲刷条件下，基础有可能发生较大位移。同时，在深水、地震条件下，碎石垫层很有能发生震动液化，这也有可能导致整个基础的破坏，从而威胁桥梁整体的安全。

因此，需要研究开发具有隔震性能、较大水平承载力、不会发生液化破坏的新型桥梁深水隔震基础。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种适用于深水、强震条件下的桥梁复合基础，采用桩、吸力式沉箱基础、无压式沉箱基础、加筋垫层组成的新型基础形式，设计合理，结构新颖独特，隔震效果好，可有效用于桥梁的减震、防震，确保桥梁的安全使用。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种适用于深水、强震条件下的桥梁复合基础，包括桩、吸力式沉箱基础、无压式沉箱基础、加筋垫层，所述吸力式沉箱基础有多个，成圆环形布置在无压式沉箱基础周围，无压式沉箱基础设置于桩顶部，加筋垫层设置在无压式沉箱基础与桩之间，所述桩以及吸力式沉箱基础的下端设置在地下，所述无压式沉箱基础与桩、吸力式沉箱基础互不相连。