一种适用于立柱桩插接的格构柱及其制备方法与流程

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种适用于与立柱桩插接的格构柱及其制备方法。

背景技术：

架设有水平内支撑的基坑工程，一般需要设置竖向支撑系统，用以承受支撑杆件的自重等荷载。基坑竖向支撑系统，通常采用格构柱插入立柱桩基础的形式。格构柱插入立柱桩需要确保在插入范围内，立柱桩的钢筋笼内径大于格构柱的对角线长度。因此，基坑竖向支撑系统设计过程中，格构柱断面尺寸除需要满足承载能力要求外，还要考虑立柱桩桩径。格构柱做为细长受压杆件，承载力由整体稳定性控制，在承受较大竖向荷载时要求断面尺寸较大。立柱桩承载力主要由土的极限承载力和桩身受压承载力决定，当桩侧和桩端地层较好时，小直径立柱桩能满足上部承载力要求。这样在实际工程中，会遇到大断面的格构柱与小直径的立柱桩不匹配，钢筋笼内径小于格构柱对角线长度的情况。

目前，传统的处理方法是加大立柱桩直径，或将立柱桩顶一定范围进行扩径处理。例如专利文献cn102767178a中公开了一种立柱桩，其包括桩体以及立柱，立柱包括钢筋笼以及位于钢筋笼顶部的格构柱，且桩体以及钢筋笼具有桩顶扩径区以及桩身未扩径区，桩顶扩径区以及桩身未扩径区之间形成具有坡度的交接处。该技术方案通过扩大桩顶格构件插入影响范围内的桩直径，使得在满足格构柱能够顺利插入钢筋笼条件下，大大降低钻孔灌注桩资源消耗和工程造价。上述方案尽管仅是一部分增加立柱部分范围内的桩直径，但是依然会增加立柱桩空桩及实桩工程量，导致增加不必要的工程费用，而且这种存在坡度的钢筋笼及柱体结构会带来施工难度的增加以及结构安全强度的降低。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于与立柱桩插接的格构柱及其制备方法，其通过对格构柱结构的优化改进，将其插接端设置为适应于立柱桩钢筋笼的断面尺寸，从而实现格构柱与立柱桩之间可靠插接，无需增大桩径，且不会增加施工难度或降低结构安全强度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种适用于与立柱桩插接的格构柱，其特征在于，包括具有第一断面尺寸的非插入段、具有第二断面尺寸的插入段以及位于两者之间的板体，其中，

所述非插入段端面与所述板体一侧表面紧固连接并通过多个角钢进行加固连接；

所述插入段用于插入立柱桩的钢筋笼中，其端面与所述板体另一侧表面紧固连接并通过多个角钢进行加固连接；

所述非插入段与所述插入段同轴，且该插入段的断面最大长度小于钢筋笼内径，以此方式可形成具有不同断面尺寸的格构柱，并使得具有第二断面尺寸的所述插入段可插入所述钢筋笼中并使得所述板体表面与钢筋笼端面抵接，从而实现格构柱与立柱桩的插接。

作为本发明的进一步改进，所述格构柱的插入段断面和/或非插入段端面为矩形，其四边侧面均通过角钢与所述板体表面紧固连接。

作为本发明的进一步改进，所述格构柱插入段断面的对角线长度小于钢筋笼的内径。

作为本发明的进一步改进，所述板体为中心开有孔的环形板，且与格构柱插入段和非插入段同轴。

作为本发明的进一步改进，所述非插入段的第一断面尺寸的最大长度大于所述插入段的第二断面尺寸的最大长度。

按照本发明的另一方面，提供一种适用于与立柱桩插接的格构柱的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1在一段格构柱柱体的一端端面紧固连接一板体，即将板体一侧表面与该段格构柱端面紧固连接，其中该格构柱柱体作为非插入段；

s2在格构柱侧面与板体表面件设置角钢，进一步加固连接；

s3在板体另一侧表面紧固连接另一段格构柱柱体以作为插入段，即将另一段格构柱柱体端面与该另一侧表面紧固连接，且该作为插入段的格构柱柱体断面最大长度小于立柱桩钢筋笼内径；

s4在另一段格构柱外侧表面与所述板体另一侧表面之间设置角钢，以进一步加固连接，以此方式形成具有两段断面尺寸不同的格构柱且其中一段作为插入段用于与立柱桩插接。

作为本发明的进一步改进，所述格构柱的插入段断面和/或非插入段端面为矩形，其四边侧面均通过角钢与所述板体表面紧固连接。

作为本发明的进一步改进，所述格构柱插入段断面的对角线长度小于钢筋笼的内径。

作为本发明的进一步改进，所述板体为中心开有孔的环形板，且与格构柱插入段和非插入段同轴。

作为本发明的进一步改进，所述非插入段的第一断面尺寸的最大长度大于所述插入段的第二断面尺寸的最大长度。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明的适用于与立柱桩插接的格构柱，通过在立柱桩顶设置钢环板，且钢环板以上为非插入段，以下为插入段，通过减小插入段的格构柱截面尺寸可实现格构柱能够顺利插入到钢筋笼内一定深度而无需兼顾格构柱与立柱桩各自的强度影响因素的影响，实现格构柱与立柱桩之间可靠插接，无需增大桩径，且不会增加施工难度或降低结构安全强度；

(2)本发明提供的格构柱无须扩大立柱桩桩径，与立柱桩桩径全长加大或桩头一定范围内扩径的处理方法相比，仅需要增加一块钢环板和若干焊接角钢，对格构柱上下段进行焊接处理，无须改变立柱桩桩径，仅通过减小钢环板下格构柱插入段的断面边长，来保证格构柱能够顺利插入到钢筋笼内一定深度，上部非插入格构柱通过钢环板和加固角钢将竖向力传递给插入段格构柱及立柱桩整体，保证格构柱与其下部立柱桩具有可靠的连接及传力路径，且无须增大桩径。

(3)本发明的格构柱解决了立柱桩钢筋笼内径小于格构柱对角线长度，导致格构柱无法插入的问题，为设计施工人员找到了一个简便的解决方法，开辟了设计施工新手段。该方法简便易行，结构安全，经济合理，技术成熟，前景广阔，效益良好。

附图说明

图1为本发明实施例的适用于与立柱桩插接的格构柱的平面布置示意图；

图2为图1中的格构柱在a-a方向的剖面结构示意图；

图3为图1中的格构柱在b-b方向的剖面结构示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-非插入段格构柱2-加固角钢3-钢环板4-插入段格构柱5-加固角钢6-立柱桩钢筋笼

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明实施例的适用于与立柱桩插接的格构柱的平面布置示意图；图2为图1中的格构柱在a-a方向的剖面结构示意图；图3为图1中的格构柱在b-b方向的剖面结构示意图。

如图1所示，本实施例的适用于与立柱桩插接的格构柱，包括非插入段1、板体3和插入段4。板体3设置在柱状的非插入段1与插入段4之间，并紧固连接。在本实施例中，优选非插入段1与板体3在上表面可靠焊接，并通过焊接角钢2进行加固，优选是在非插入段1的各个侧面均设置角钢2，并与板体3上表面连接加固。

插入段1的断面最大长度小于钢筋笼内径，使得插入段1可插入立柱桩内的钢筋笼中并使得板体3表面与钢筋笼端面抵接，从而实现格构柱与立柱桩的插接

非插入段的断面尺寸的最大长度大于插入段的第二断面尺寸的最大长度，例如可以是插入段4的断面面积大于非插入段1的断面面积，通过这种方式，在满足受力要求的情况下可以适当减小插入段4的断面尺寸，能够保证插入段4能够顺利的插入到立柱桩钢筋笼6内，来解决格构柱无法插入立柱桩钢筋笼内的问题。

优选地，板体3以下的插入段4与板体3在下表面可靠焊接，并通过焊接角钢5进行加固。以此方式，在保证格构柱受力及焊缝传力的前提下，插入段4与立柱桩桩体混凝土和钢筋成为一体，自身受力分担相对较小，实现在不影响插接强度的前提下可以无需增大桩径且不会增加施工难度或降低结构安全强度的可靠插接。

在较佳实施例中，格构柱的非插入段1和插入段4均为断面为矩形的方形柱体，四个边上均设置角钢，以与板体3表面连接固定。对应的，格构柱插入段4断面为矩形，其最大长度即为对角线长度，即插入段对角线长度小于钢筋笼的内径，而非插入段1对角线长度大于插入段4的对角线长度。

优选地，板体3为具有一定厚度的钢板，更优选是环形钢板，其中心开有通孔，用于立柱桩混凝土导管穿过。优选板体3与格构柱的插入段4和非插入段1均同轴。

利用本方案的格构柱进行制备和插接施工的具体工艺过程，可以按照如下方式进行：

(1)在一段格构柱柱体的一端端面紧固连接板体3(优选是环形钢板，当然也可以是其他形状和材质的板体)，即将板体3一侧表面与该段格构柱端面紧固连接，其中该格构柱柱体作为非插入段1。

(2)在格构柱侧面与板体表面件设置角钢2，并优选通过焊接连接，以对格构柱端面与板体3端面进行进一步加固连接。

(3)在板体3另一侧表面紧固连接另一段格构柱柱体以作为插入段4，即将另一段格构柱柱体端面与板体3的该另一侧表面紧固连接，且该作为插入段4的格构柱柱体断面最大长度小于立柱桩钢筋笼6的内径，以便于插入段4插入钢筋笼6内。

(4)在另一段格构柱外侧表面与板体3另一侧表面之间设置角钢5，优选通过焊接连接，以进一步加固连接。

以此方式形成具有两段断面尺寸不同的格构柱且其中一段作为插入段用于与立柱桩插接，从而可以实现在保证格构柱受力及焊缝传力的前提下，插入段4与立柱桩桩体混凝土和钢筋成为一体，自身受力分担相对较小，不影响插接强度的前提下实现无需增大桩径且不会增加施工难度或降低结构安全强度的可靠插接。

优选地，在实施过程中，钢环板预留一定直径的圆孔，以保证立柱桩混凝土导管穿过。

本发明具有设计简单、施工便捷、节省投资、保证结构安全等优点，在地铁等深基坑工程领域具有较好的应用前景。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。