一种FRP管与半预制半现浇再生混凝土预应力叠合桩基础及制备方法与流程

本发明土木工程技术领域，具体涉及一种frp管与半预制半现浇再生混凝土预应力叠合桩基础。

背景技术：

面对日益严重的环境和资源问题，建筑垃圾的大量堆积和工程建设对资源的需求无异于雪上加霜，使人与自然的矛盾进一步加大，加大对建筑垃圾的循环利用及新资源的开发已刻不容缓。

据统计，我国每年产生的混凝土垃圾量正在增长速度，预计2020年达到6.38亿吨，而天然骨料却以每年约80亿吨的量被消耗，将建筑垃圾中的混凝土制成再生骨料混凝土或再生块体混凝土放置于结构中，循环利用、变废为宝，解决了资源与环境的问题，实现了建筑行业的可持续发展。

钢管混凝土作为新兴的结构形式，已被广泛应用于建筑结构中。而本发明所涉及的frp管再生骨料混凝土叠合桩基础结合了传统钢筋混凝土、钢管混凝土、预应力、建筑垃圾再利用和frp新型材料五者的优点，施工简单，造价较低，有效解决了传统桩基础抗腐蚀、抗上拔力、抗倾覆力、抗震差的缺点。

技术实现要素：

为提供一种节能环保、耐腐蚀、抗屈曲能力好的钢管混凝土，本发明提供一种frp管与半预制半现浇再生混凝土预应力叠合桩基础及制作方法。桩基采用frp复合材料，frp管同心位置放置预制预应力钢管混凝土芯柱，frp管和预制芯柱之间浇筑钢筋再生骨料混凝土，承台则以再生块体混凝土为基体，浇筑再生骨料混凝土制成。

为了解决上述问题及实现上述要求，本发明采取如下的技术解决方案：一种frp管与半预制半现浇再生混凝土预应力叠合桩基础，其特征在于，钢管中布置多根预应力筋，钢管内壁与预应力筋之间浇筑再生骨料混凝土，钢管、预应力筋和管内再生骨料混凝土形成一个预制芯柱，最外层为frp管，在预制芯柱与frp管之间浇筑钢筋再生骨料混凝土，承台为再生块体混凝土承台。

所述的预应力筋为螺纹钢筋、刻痕钢丝或钢绞线。

基桩截面为圆形、方形、矩形。

一个基桩中可有多个预制芯柱，相邻预制芯柱之间均浇筑再生骨料混凝土，组成多芯柱叠合桩基础。

预制芯柱内、外均浇筑再生骨料混凝土。

基桩最外层为frp管。

一种frp管与半预制半现浇再生混凝土预应力叠合桩基础的制备方法，其特征在于：

（1）在钢管内沿其长度方向放置多根预应力筋，在钢管内浇筑再生骨料混凝土，振捣密实；

（2）待其到达一定强度后，将其放置于挖好的基础孔洞中，并将frp管放置于同心侧最外层，放置好钢筋笼并浇筑再生骨料混凝土形成柱式基桩；

（3）将基桩与用再生块体混凝土作混凝土基本骨架的承台浇筑在一起即形成frp管与半预制半现浇再生混凝土预应力叠合桩基础，其中预制预应力芯柱采用先张法制作。

frp管内径与预制芯柱半径之差大于10cm。

提前将废旧混凝土块体充分浇水润湿，浇筑再生块体混凝土承台时，在成型模板内投放提前润湿的废旧混凝土块体，再加入普通混凝土，再生块体混凝土与普通混凝土的重量比在2:1-4:1之间。

本发明的创新性：1.桩基外层复合材料frp管作有机复合材料具有轻质高强的特点，使桩基础的抗腐蚀能力、耐久性能显著提高。2.预制钢管混凝土芯柱较钢筋混凝土而言抗屈曲能力较好，解决了桩基础局部失稳的问题；塑性、韧性较强，工作可靠度得到提高；可防止混凝土脆性破坏，充分发挥混凝土的作用。3.钢管混凝土芯柱中预应力钢筋可以有效提高桩基础的弹性刚度和延性，且能减小地震后的桩基础的残余变形，耗能能力强，具有良好的自复位能力。4.桩基中浇筑再生骨料混凝土，具有绿色，节能，降低成本的特点。5.利用再生块体混凝土材料做承台，很大简化了废弃混凝土利用时的处理过程，使建筑垃圾得到了高效的循环利用，实现了建筑业的可持续发展。

附图说明

图1为一种圆形截面frp管与圆形截面预制钢管混凝土预应力芯柱仰视图。

图2为一种圆形截面frp管与方形截面预制钢管混凝土预应力芯柱仰视图。

图3为一种方形截面frp管与圆形截面预制钢管混凝土预应力芯柱仰视图。

图4为一种方形截面frp管与方形截面预制钢管混凝土预应力芯柱仰视图。

图5为承台轴侧图。

图6为一种frp管与半预制半现浇再生混凝土预应力叠合桩基础仰视图。

图7为一种frp管与半预制半现浇再生骨料混凝土预应力多芯柱叠合桩基础仰视图。

图8为一种frp管与半预制半现浇再生混凝土预应力叠合桩基础轴侧图。

图中：1—frp管；2—箍筋；3—纵筋；4—再生混凝土；5—钢管；6—预应力钢筋。图中：7—再生块体混凝土。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

实施例1:一种圆形截面frp管与圆形截面预制钢管混凝土预应力叠合桩基础。

1.根据设计要求，确定钢管（5）、再生块体混凝土（7）的尺寸和预应力筋（6）数量、直径、布置位置，再生骨料混凝土（4）、普通混凝土（8）的强度和配合比以及桩基孔洞的大小。

2.固定钢管（5），按设计要求布置、张拉、锚固预应力钢筋（6）并支好承台模板，将再生块体混凝土（7）有间隙的布置其中。

3.将再生骨料混凝土（4）泵送至钢管（5），并振捣密实。

4.待再生骨料混凝土（4）达到一定强度后，切断预应力筋（6），进行放张，形成预制钢管混凝土预应力芯柱。

5.将预制钢管混凝土预应力芯柱运送至施工现场，放入打好的基础孔洞内。

6.将由纵筋（3）、箍筋（2）绑扎的钢筋笼放置于预制芯柱外围，并将frp管放置在与预制芯柱同心侧的最外层，浇筑再生骨料混凝土（4），待其施工完成时，搭支承台模板，将基桩纵筋与承台钢筋骨架搭接在一起，且将再生块体混凝土放置于承台模板中，并浇筑再生骨料混凝土，即形成带有5根预应力筋的frp管与半预制半现浇再生混凝土预应力叠合桩基础。

实施例2:一种圆形截面frp管与方形截面预制钢管混凝土预应力叠合桩基础。

1.根据设计要求，确定钢管（5）、再生块体混凝土（7）的尺寸和预应力筋（6）数量、直径、布置位置，再生骨料混凝土（4）、普通混凝土（8）的强度和配合比以及桩基孔洞的大小。

2.固定钢管（5），按设计要求布置、张拉、锚固预应力钢筋（6）并支好承台模板，将再生块体混凝土（7）有间隙的布置其中。

3.将再生骨料混凝土（4）泵送至钢管（5），并振捣密实。

4.待再生骨料混凝土（4）达到一定强度后，切断预应力筋（6），进行放张，形成预制钢管混凝土预应力芯柱。

5.将预制钢管混凝土预应力芯柱运送至施工现场，放入打好的基础孔洞内。

6.将由纵筋（3）、箍筋（2）绑扎的钢筋笼放置于预制芯柱外围，并将frp管放置在与预制芯柱同心侧的最外层，浇筑再生骨料混凝土（4），待其施工完成时，搭支承台模板，将基桩纵筋与承台钢筋骨架搭接在一起，且将再生块体混凝土放置于承台模板中，并浇筑再生骨料混凝土，即形成带有9根预应力筋的frp管与半预制半现浇再生混凝土预应力叠合桩基础。

实施例3:一种方形截面frp管与圆形截面预制钢管混凝土预应力叠合桩基础。

该叠合桩基础施工步骤和实施例1一致。

实施例4:一种方形截面frp管与方形截面预制钢管混凝土预应力叠合桩基础。

该叠合桩基础施工步骤和实施例2一致。

实施例5:一种frp管与半预制半现浇再生骨料混凝土预应力多芯柱叠合桩基础。

1.根据设计要求，确定钢管（5）、再生块体混凝土（7）的尺寸和预应力筋（6）数量、直径、布置位置，再生骨料混凝土（4）、普通混凝土（8）的强度和配合比以及桩基孔洞的大小。

2.固定钢管（5），按设计要求布置、张拉、锚固预应力钢筋（6）并支好承台模板，将再生块体混凝土（7）有间隙的布置其中。

3.将再生骨料混凝土（4）泵送至钢管（5），并振捣密实。

4.待再生骨料混凝土（4）达到一定强度后，切断预应力筋（6），进行放张，形成预制钢管混凝土预应力芯柱。

5.将预制钢管混凝土预应力芯柱运送至施工现场，放入打好的基础孔洞内。

6.将由纵筋（3）、箍筋（2）绑扎的钢筋笼放置于预制芯柱外围，并将frp管放置在与预制芯柱同心侧的最外层，浇筑再生骨料混凝土（4），待其施工完成时，搭支承台模板，将基桩纵筋与承台钢筋骨架搭接在一起，且将再生块体混凝土放置于承台模板中，并浇筑再生骨料混凝土，即形成带有10根预应力筋的frp管与半预制半现浇再生骨料混凝土预应力多芯柱叠合桩基础。

具体实施例中，可采用圆形、矩形、方形相结合的多芯柱叠合桩基础，而frp材料也可以由碳纤维增强复合材料（cfrp）、玻璃纤维增强复合材料（gfrp）等有机复合材料所代替。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。