[发明专利]顶推装置及其提升低承台水平承载性能的方法

说明书

本发明公开了一种顶推装置及其提升低承台水平承载性能的方法，属于桥梁工程技术领域。通过该顶推装置能够挤压低承台侧壁土体并回灌密实的碎石混凝土，解决了低承台侧壁地基土体松散且与承台侧壁不能紧密接触而无法提供高水平抗力作用的缺陷，进而达到显著提高低承台水平承载性能的目的，实现提升低承台群桩基础的安全储备目标。该装置在压缩土体后采用复位装置复位，能够将主要部件从卡槽内取出，因此可实现重复利用，从而显著将降低顶推装置的应用成本。其为重要工程的大型低承台群桩基础提供了额外的安全储备，更使得群桩基础设计过程中考虑低承台的作用成为可能，对我国桥梁工程中的大型群桩基础高水平设计和安全应用具有重要作用。

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种顶推装置及其提升低承台水平承载性能的方法。

背景技术

群桩基础由于原理简单、施工便利、工后沉降小等优点，是桥梁工程中应用最为广泛的基础型式。然而，群桩基础除承担上部传递的竖向荷载之外，还承担风、车辆制动、地震等一系列水平荷载作用。群桩基础水平承载力设计过程中，不论承台是否埋入地基土内均按高承台设计。事实上，由于低承台与周围地基土体之间的相互作用能提供一定程度的水平抗力，上述做法将使得低承台群桩基础的设计偏于保守，造成一定程度的浪费。随着实践与认知的不断深入，尽管设计人员已认识到地基土体对低承台群桩基础受力具有益处，但未能进一步开展有效的措施以提升低承台水平承载性能。

随着社会与经济发展，对桥梁的功能要求逐渐提高，使得当前桥梁工程逐渐向超大型、集群工程方向发展，桥梁基础规模亦逐渐增加。相应地，群桩基础的承台尺寸越来越大，埋深越来越深，地基土体对低承台侧壁的抗力作用也越来越显著。如果能有显著提升地基土体对低承台水平抗力作用的方法，不但可以显著提升群桩基础的安全储备，更可充分利用低承台的水平承载力，使得大型群桩基础设计更加合理，造价更为经济。因此低承台水平承载性能提升技术的研究显得非常必要，这对大型低承台群桩基础的设计和应用具有重要的工程价值。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种顶推装置，该装置能够对地基土体进行水平方向的预压，显著提升地基土体水平抗力作用，提高群桩基础的安全储备。

本发明的另一目的是提供一种采用上述顶推装置提升低承台水平承载性能的方法。

技术方案：本发明所述的一种顶推装置，包括两个顶推组件、驱动装置和复位装置；所述两个顶推组件分别设置于低承台水平受力方向的两个侧壁面上，顶推组件包括固定于所述侧壁面上的卡槽、插入设置于所述卡槽内的底座、平行设置在所述底座外侧的顶推部、以及设置在底座和顶推部之间用于向外推动所述顶推部的液压油缸，所述液压油缸通过所述驱动装置加压驱动；所述复位装置连接所述底座和所述顶推部，用以将所述顶推部向对应的底座方向拉回复位。

其中，所述卡槽包括两个开口相对的U型导槽，两个所述U型导槽分别设置于所述侧壁面的两个竖向边沿处。

所述底座和所述顶推部均为钢质矩形结构，且底座和顶推部的平面尺寸均与所述侧壁面的边沿轮廓尺寸一致。

具体的，每个所述顶推组件中，所述液压油缸的数量根据所述顶推部的平面面积确定；将所述顶推部按液压油缸的数量等尺寸均分成若干个矩形区域，每个液压油缸对应安装在每个所述矩形区域的中心。

优选的，每个所述顶推组件中，所述液压油缸的总加载能力为与所述顶推部接触的地基土体水平极限承载力的两倍。

所述复位装置包括设置在低承台上方的收线器、自所述收线器引出的钢丝绳、设置在底座上边沿的顶部定滑轮、设置在底座与顶推部相对的表面的中心位置的中间定滑轮、以及设置在顶推部与底座相对的表面上的扣环；所述钢丝绳依次穿过所述顶部定滑轮、中间定滑轮，并连接在所述扣环上。

每个顶推部上固定的扣环的数量根据该顶推部上设置的液压油缸的数量确定，当液压油缸为偶数个时，设置一个扣环；当液压油缸为奇数个时，设置两个扣环。