1.本发明涉及建筑工程中的一种用于挡土、护堤、护岸、江湖堰围护结构的支护桩及其生产方法,具体涉及一种预应力混凝土支护桩及其生产方法。
背景技术:2.目前用于基坑开挖、河道整治等工程建设中需要设置挡土支护结构,而常规的支护方法主要有混凝土灌注桩、地下连续墙、自立式水泥挡土墙、smw法、钢板桩、预制混凝土板桩等,对于现场浇筑的混凝土灌注桩、地下连续墙、自立式水泥挡土墙等虽然桩身抗弯性能较好,但受天气影响较大,雨天几乎无法施工,造成施工工期无法保证,成桩质量得不到保证,且浪费国家资源。对于smw法、钢板桩等支护方法,虽然也具有较高的抗弯性能,但需要消耗大量的钢材,其成本造价过高,用作长久性支护结构时,还存在抗腐蚀差,后期的维护费用高等缺点。另外,smw法施工比较复杂,容易出现施工质量问题。
技术实现要素:3.针对现有技术中存在的不足,本发明提供了一种预应力混凝土支护桩及其生产方法,具有结构简单、抗水平承载力高、造价低、施工效率高等特点,用工厂化预制生产,达到养护强度后出厂运往工地直接施工,可节省现场旋挖、放笼、混凝土浇筑等制作工序,减少工地现场人力成本。
4.本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
5.一种预应力混凝土支护桩,包括圆弧形混凝土桩身和连接板;所述圆弧形混凝土桩身至少一个端面安装连接板,且所述连接板的轮廓小于混凝土桩身的轮廓。
6.进一步,所述连接板的外径小于圆弧形混凝土桩身横截面的外径,所述混凝土桩身横截面的内径小于所述连接板的内径。
7.进一步,相邻的所述圆弧形混凝土桩身衔接处安装挡板。
8.进一步,所述圆弧形混凝土桩身横截面的两侧分别设有止口,相邻的所述圆弧形混凝土桩身通过止口搭接。
9.进一步,所述连接板上设有与止口对应的突出部,所述圆弧形混凝土桩身上设有加强结构,所述加强结构位于止口处,且所述加强结构一端与连接板连接。
10.进一步,所述加强结构包括加强柱和/或挡浆板,所述加强柱位于止口处的圆弧形混凝土桩身的内部,且所述加强柱一端与突出部连接;所述圆弧形混凝土桩身的止口边缘处包裹挡浆板,且所述挡浆板一端与连接板边缘连接。
11.进一步,所述连接板上均布锚固孔,所述连接板上每个锚固孔附近设有一个张拉孔,所述锚固孔与张拉孔之间通过过筋槽连通。
12.进一步,所述锚固孔圆心到连接板中心的第一轴线与所述张拉孔圆心到连接板中心的第二轴线的夹角θ为5
°
~15
°
。
13.进一步,所述圆弧形混凝土桩身内包括若干预应力钢筋,所述预应力钢筋包括钢
筋主体,所述钢筋主体至少一端设有镦帽,所述镦帽的最小直径大于等于钢筋主体直径,所述镦帽穿过混凝土桩身端面,且所述镦帽位于连接板的锚筋孔内。
14.进一步,所述钢筋主体和镦帽的外表面周向均布若干连续的螺旋凹槽。
15.进一步,所述螺旋凹槽的螺旋角为35
°
~60
°
。
16.进一步,所述镦帽顶部设有凸台。
17.进一步,所述凸台高度为0.1mm~10mm。
18.进一步,以最大横截面积作为平面将所述镦帽分为上凸部和下凹部,所述下凹部与钢筋主体连接,所述上凸部的高度与下凹部的高度比值为1/8~1/2。
19.进一步,所述圆弧形混凝土桩身内还设置有非预应力钢筋,所述非预应力钢筋和预应力钢筋交错设置。
20.一种预应力混凝土支护桩生产方法,包括如下步骤:
21.制作整体的钢筋骨架笼;
22.将连接板和用于预应力张拉的部件安装在笼筋骨架笼上;
23.根据支护桩外形将钢筋骨架笼的箍筋切断,并将切断的箍筋形成弯钩后与钢筋主体绑扎;
24.钢筋骨架笼入模;混凝土布料与张拉;产品脱模。
25.进一步,还包括如下步骤:
26.安装钢筋骨架笼端部的所述连接板时,在连接板边缘安装若干加强柱,且所述加强柱位于钢筋骨架笼内。
27.进一步,根据支护桩外形将钢筋骨架笼的箍筋切断,并将箍筋形成弯钩后与钢筋主体绑扎,具体包括如下步骤:
28.将钢筋骨架笼的一侧的箍筋切断,并将切断的箍筋形成弯钩后与钢筋主体绑扎;
29.将钢筋骨架笼的另一侧的螺旋筋间隔切断;
30.将整体的钢筋骨架笼入模,切断钢筋骨架笼的另一侧剩余的箍筋,并将切断的箍筋形成弯钩后与钢筋主体绑扎。
31.进一步,根据支护桩外形将钢筋骨架笼的箍筋切断,并将箍筋形成弯钩后与钢筋主体绑扎,具体包括如下步骤:
32.将钢筋骨架笼的两侧的箍筋切断,在切断过程中通过工装防止钢筋骨架笼变形;
33.将切断的箍筋形成弯钩后与钢筋主体绑扎;将通过工装切断后的钢筋骨架笼入模。
34.本发明的有益效果在于:
35.1.本发明所述的预应力混凝土支护桩具有结构简单、抗水平承载力高、造价低、施工效率高等特点,用工厂化预制生产,达到养护强度后出厂运往工地直接施工,可节省现场旋挖、放笼、混凝土浇筑等制作工序,减少工地现场人力成本。
36.2.本发明所述的预应力混凝土支护桩,通过镦帽顶部设有凸台,在钢筋端部受到外部荷载冲击时,由于端板与混凝土发生轴向变形使钢筋镦帽直接与外部冲击力接触,此时凸台可以先抵消一部分冲击力,避免钢筋镦帽受损,从而影响主筋的连接质量。
37.3.本发明所述的预应力混凝土支护桩,由于连接板的外径小于混凝土桩身横截面的外径,在相邻支护桩拼接时,可有效确保桩与桩的咬合,避免连接板直接接触。
38.4.本发明所述的预应力混凝土支护桩,通过镦帽的最小直径大于等于钢筋主体直径,以最大横截面积作为平面将所述镦帽分为上凸部和下凹部,有效降低了钢筋在张拉过程中,镦头产生的应力集中现象,有效避免了镦头的破坏出现在镦头与筋体衔接处变形,提升了钢筋的抗拉性能。
39.5.本发明所述的预应力混凝土支护桩的生产方法,通过制作整体的钢筋骨架笼,然后再根据支护桩外形将钢筋骨架笼的箍筋切断,并将切断的箍筋形成弯钩后与钢筋主体绑扎,这个样比分体制作钢筋骨架笼,节省工时,而且提高效率。更重要的可以防止分体制作钢筋骨架笼的变形。
40.6.本发明所述的预应力混凝土支护桩的生产方法,通过在连接板边缘安装若干加强柱,以增加连接板与混凝土桩身的连接力,增强支护桩桩头的耐打性。特别可以放在止口位置在脱模过程中产生的破损。
41.7.本发明所述的预应力混凝土支护桩的生产方法,通过在连接板两侧边缘安装挡浆板,可以将所述圆弧形混凝土桩身的止口边缘处包裹,可以在成型过程中挡浆,避免漏浆。
附图说明
42.图1为本发明所述的预应力混凝土支护桩立体图。
43.图2为本发明所述的连接板主视图。
44.图3为图1的主视图。
45.图4为实施例1所述的预应力混凝土支护桩的剖视图。
46.图5为实施例2所述的预应力混凝土支护桩的剖视图。
47.图6为实施例1所述的预应力混凝土支护桩安装示意图。
48.图7为实施例2所述的预应力混凝土支护桩安装示意图。
49.图8为本发明所述的预应力钢筋三维图。
50.图9为本发明所述的预应力钢筋主视图。
51.图10为图9的俯视图。
52.图11为图9的仰视图。
53.图中:
[0054]1‑
圆弧形混凝土桩身;2
‑
连接板;2
‑1‑
突出部;2
‑2‑
锚固孔;2
‑3‑
张拉孔;2
‑4‑
过筋槽;3
‑ꢀ
止口;4
‑
预应力钢筋;4
‑1‑
螺旋凹槽;4
‑2‑
镦帽;4
‑4‑
凸台;4
‑5‑
上凸部;4
‑6‑
下凹部;5
‑
加强柱;6
‑
挡板;7
‑
非预应力钢筋;8
‑
箍筋;3
‑1‑
直线段;3
‑2‑
转角过渡圆弧;3
‑3‑
斜线段;3
‑4‑
下部过渡圆弧;9
‑
挡浆板。
具体实施方式
[0055]
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并不限于此。
[0056]
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0057]
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
[0058]
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0059]
如图1和图3所示,本发明所述的预应力混凝土支护桩,包括圆弧形混凝土桩身1和连接板2;所述圆弧形混凝土桩身1至少一个端面安装连接板2,且所述连接板2的轮廓小于混凝土桩身1的轮廓。所述连接板2的轮廓小于混凝土桩身1的轮廓,可以理解为连接板2的轮廓完全小于混凝土桩身1的轮廓,也可以理解为连接板2的轮廓中仅部分边缘小于混凝土桩身1的轮廓所对应的边缘。为了施工方便,本发明所述连接板2的外径小于圆弧形混凝土桩身1横截面的外径,所述混凝土桩身1横截面的内径小于所述连接板的内径。
[0060]
实施例1中的圆弧形混凝土桩身1的横截面呈半圆环形,如图4所示;在装配过程中,相邻所述圆弧形混凝土桩身1的圆弧面上安装挡板6,所述挡板6位于相邻所述圆弧形混凝土桩身1衔接处外侧,用于挡土和水,如图6所示。
[0061]
实施例2中的圆弧形混凝土桩身1横截面的两侧分别设有止口3,即在横截面为半圆环形圆弧形混凝土桩身1两底部分别设有止口3,如图3和5所示;止口3的横截面包括半圆环底部、直线段3
‑
1、转角过渡圆弧3
‑
2、斜线段3
‑
3和下部过渡圆弧3
‑
4,斜线段3
‑
3一端与半圆环底部通过下部过渡圆弧3
‑
4过渡,所述斜线段3
‑
3另一端与直线段3
‑
1一端通过转角过渡圆弧3
‑
2过渡,所述直线段3
‑
1另一端延伸到半圆环形的外圆。其中,下部过渡圆弧3
‑
4半径大于转角过渡圆弧3
‑
2半径。如图7所示,相邻的预应力混凝土支护桩通过止口3搭接。
[0062]
如图2所示,所述连接板2上设有与止口3对应的突出部2
‑
1,所述连接板2上设有与止口3对应的突出部2
‑
1,所述圆弧形混凝土桩身1上设有加强结构,所述加强结构位于止口3 处,且所述加强结构一端与连接板2连接。如图5所示,所述加强结构包括加强柱5或/和挡浆板9,所述加强柱5位于止口3处的圆弧形混凝土桩身1的内部,且所述加强柱5一端与突出部2
‑
1连接;所述圆弧形混凝土桩身1的止口3边缘处包裹挡浆板9,且所述挡浆板9 一端与连接板2的边缘连接,可以在成型过程中挡浆,避免漏浆。所述止口3边缘处包裹挡浆板9,可以是沿轴向的止口3全部包裹挡浆板9,也可以是在所述圆弧形混凝土桩身1的两端处,止口3在沿轴向一定距离内包裹挡浆板9。
[0063]
实施例1和实施例2的所述连接板2上均布锚固孔,所述连接板2上每个锚固孔2
‑
2附近设有一个张拉孔2
‑
3,所述锚固孔2
‑
2与张拉孔2
‑
3之间通过过筋槽2
‑
4连通。所述锚固孔 2
‑
2圆心到连接板2中心的第一轴线与所述张拉孔2
‑
3圆心到连接板2中心的第二轴线的
夹角θ为5
°
~15
°
。
[0064]
如图8和图9所示,所述圆弧形混凝土桩身1内包括若干预应力钢筋4,所述预应力钢筋4包括钢筋主体,所述钢筋主体至少一端设有镦帽4
‑
2,所述钢筋主体与镦帽4
‑
2圆滑过渡。所述镦帽4
‑
2的最小直径大于等于钢筋主体直径,可以理解为镦帽4
‑
2为直径渐变的回转体,镦帽4
‑
2与钢筋主体接触的一端直径与钢筋主体直径接近或相同。所述镦帽4
‑
2穿过混凝土桩身1端面,且所述镦帽4
‑
2位于连接板2的锚筋孔2
‑
2内。所述圆弧形混凝土桩身1内还设置有非预应力钢筋7,所述非预应力钢筋7和预应力钢筋4交错设置。
[0065]
如图8和图9所示,所述钢筋主体和镦帽4
‑
2的外表面周向均布若干连续的螺旋凹槽4
‑
1。连续的螺旋凹槽4
‑
1可以理解为钢筋主体外表面上设有螺旋凹槽4
‑
1,镦帽4
‑
2外表面也设有螺旋凹槽4
‑
1,镦帽4
‑
2外表面的螺旋凹槽4
‑
1与钢筋主体外表面螺旋凹槽4
‑
1是相互连通的,且依然保持螺旋形,如图9和图10所示。所述螺旋凹槽4
‑
1的螺旋角为35
°
~60
°
。在镦帽4
‑
2 表面设有螺旋凹槽4
‑
1,增强了与端板1的咬合力,有效防止钢棒在制作钢筋骨架笼时发生自转。
[0066]
如图9和图10所示,所述镦帽4
‑
2顶部设有凸台4
‑
4。所述凸台4
‑
4为圆柱形或圆台形。在钢筋端部受到外部荷载冲击时,由于端板1与混凝土发生轴向变形使镦帽4
‑
2直接与外部冲击力接触,此时凸台4
‑
4可以先抵消一部分冲击力,避免镦帽4
‑
2受损,从而影响主筋的连接质量。所述凸台4
‑
4为圆柱形,凸台4
‑
4高度为0.1mm~10mm,凸台4
‑
4外径为 6.5mm~20mm;所述凸台4
‑
4为圆台形,凸台4
‑
4高度为0.1mm~10mm,凸台4
‑
4最大外径为 6.5mm~14mm,凸台4
‑
4最小外径为4.5mm~12.6mm。
[0067]
如图9所示,以最大横截面积作为平面将所述镦帽4
‑
2分为上凸部4
‑
5和下凹部4
‑
6,所述下凹部4
‑
6与钢筋主体连接,所述下凹部4
‑
6可以认为是从最大横截面积到钢筋主体渐变的圆滑过渡段,上凸部4
‑
5上部设有凸台4
‑
4,所述上凸部4
‑
5的高度与下凹部4
‑
6的高度比值为1/8~1/2。上凸部4
‑
5和下凹部4
‑
6可以有效降低了钢筋在张拉过程中,镦头产生的应力集中现象,有效避免了镦头的破坏出现在镦头与筋体衔接处变形,提升了钢筋的抗拉性能。
[0068]
实施例3,本发明所述的预应力混凝土支护桩的生产方法,包括以下步骤:
[0069]
预应力钢筋定长下料及加工:将预应力钢筋4按照设计要求下料切割一定的长度后至少将预应力钢筋一端进行镦头加工;
[0070]
钢筋骨架编笼:将预应力钢筋4和箍筋8进行滚焊编笼,使预应力钢筋4和箍筋8形成一个整体的钢筋骨架笼;支护桩整体的钢筋骨架笼横截面为圆柱形。
[0071]
连接板与钢筋骨架笼安装:将连接板2及用于预应力张拉的部件安装在笼筋骨架笼上,把钢筋骨架笼一侧的螺旋筋全部剪断,并将箍筋弯钩至180
°
和主筋绑扎牢固,防止露螺旋筋。再翻转钢筋骨架笼将对立侧的每隔一米处暂不剪断。在连接板2边缘焊接若干加强柱5,且所述加强柱5位于钢筋骨架笼内。一般加强柱5焊接在连接板2的突出部2
‑
1,加强柱5 可以为钢筋,用于以增加连接板与混凝土桩身的连接力,增强支护桩桩头的耐打性。所述连接板2两侧边安装挡浆板9,且所述挡浆板9与钢筋骨架笼相接触,可以在成型过程中挡浆,避免漏浆。模具处理:清理生产支护桩的上、下模具清理干净后涂上隔离剂,便于支护桩的养护后脱模。
[0072]
钢筋骨架笼入模:钢筋笼骨架入模时,预应力主筋应平直,检查剪开部分箍筋是否
存在未弯钩到位、松散的箍筋是否绑扎到位。将整体的钢筋骨架笼入模,切断钢筋骨架笼的另一侧剩余的箍筋,并将切断的箍筋形成弯钩后与钢筋主体绑扎。
[0073]
混凝土布料与张拉:将混凝土料布置在模具的下模内腔后,合上模具的上模后进行预应力张拉;或者合上模具的上模后,将混凝土料布置在模具的下模内腔后进行预应力张拉;
[0074]
离心、养护;
[0075]
脱模:脱模时在连接板2上的张拉螺丝孔张至少安装一个起吊螺栓,将吊钩挂在起吊螺栓后,后得到支护桩成品。也可以这样脱模:脱模时在连接板2上的张拉孔至少安装一个起吊螺栓,将吊钩挂在起吊螺栓后,起吊后,高度距离模具下半模的侧边约30cm~200cm,采用数条钢带将两个截面为半圆形的支护桩进行绑扎形成,钢带的宽度为3cm~10cm,厚度为 1mm~6mm,这样使两个支护桩成品暂时形成一个整圆,便于后期的堆放和运输。
[0076]
实施例4,本发明所述的预应力混凝土支护桩的生产方法,包括以下步骤:
[0077]
预应力钢筋定长下料及加工:将预应力钢筋4按照设计要求下料切割一定的长度后至少将预应力钢筋一端进行镦头加工;
[0078]
非预应力钢筋定长下料:将非预应力钢筋7按照设计要求下料切割一定的长度后至少将预应力钢筋一端进行车螺纹加工;其中非预应力钢筋的下料长度小于预应力钢筋的下料长度 5cm~50cm;
[0079]
钢筋骨架编笼:将预应力钢筋4、非预应力钢筋7和箍筋8进行滚焊编笼,使预应力钢筋、非预应力钢筋和螺栓箍筋形成一个整体的钢筋骨架笼;或者将预应力钢筋4和箍筋8进行滚焊编笼,使预应力钢筋4和箍筋8形成一个整体的钢筋骨架笼后,一次将非预应力钢筋绑扎在钢筋骨架笼的内侧;
[0080]
连接板与钢筋骨架笼安装:将连接板2及用于预应力张拉的部件安装在笼筋骨架笼上,把钢筋骨架笼一侧的螺旋筋全部剪断,并将箍筋弯钩至180
°
和主筋绑扎牢固,防止露螺旋筋。再翻转钢筋骨架笼将对立侧的每隔一米处暂不剪断。在连接板2边缘焊接若干加强柱5,且所述加强柱5位于钢筋骨架笼内。一般加强柱5焊接在连接板2的突出部2
‑
1,加强柱5 可以为钢筋,用于以增加连接板与混凝土桩身的连接力,增强支护桩桩头的耐打性。所述连接板2两侧边安装挡浆板9,且所述挡浆板9与钢筋骨架笼相接触,可以在成型过程中挡浆,避免漏浆。
[0081]
模具处理:清理生产支护桩的上、下模具清理干净后涂上隔离剂,便于支护桩的养护后脱模。
[0082]
钢筋骨架笼入模:钢筋笼骨架入模时,预应力主筋应平直,检查剪开部分箍筋是否存在未弯钩到位、松散的箍筋是否绑扎到位。将整体的钢筋骨架笼入模,切断钢筋骨架笼的另一侧剩余的箍筋,并将切断的箍筋形成弯钩后与钢筋主体绑扎。
[0083]
混凝土布料与张拉:将混凝土料布置在模具的下模内腔后,合上模具的上模后进行预应力张拉;或者合上模具的上模后,将混凝土料布置在模具的下模内腔后进行预应力张拉;
[0084]
离心、养护;
[0085]
脱模:脱模后即可得到支护桩成品,脱模时在连接板上的张拉螺丝孔张至少安装一个起吊螺栓,将吊钩挂在起吊螺栓后,起吊后,高度距离模具下半模的侧边约30cm~
200cm,采用数条钢带将两个截面为半圆形的支护桩进行绑扎形成,钢带的宽度为3cm~10cm,厚度为 1mm~6mm,这样使两个支护桩成品暂时形成一个整圆,便于后期的堆放和运输。
[0086]
实施例5:本发明所述的预应力混凝土支护桩的生产方法,包括以下步骤:
[0087]
钢筋骨架编笼;
[0088]
连接板与钢筋骨架笼安装:将连接板2及用于预应力张拉的部件安装在笼筋骨架笼上,将钢筋骨架笼的两侧的箍筋8切断,在切断过程中通过工装防止钢筋骨架笼变形;并将箍筋弯钩至180
°
和主筋绑扎牢固,防止露螺旋筋。在连接板2边缘焊接若干加强柱5,且所述加强柱5位于钢筋骨架笼内。一般加强柱5焊接在连接板2的突出部2
‑
1,加强柱5可以为钢筋,用于以增加连接板与混凝土桩身的连接力,增强支护桩桩头的耐打性。所述连接板2两侧边安装挡浆板9,且所述挡浆板9与钢筋骨架笼相接触,可以在成型过程中挡浆,避免漏浆。
[0089]
模具处理:清理生产支护桩的上、下模具清理干净后涂上隔离剂,便于支护桩的养护后脱模。
[0090]
钢筋骨架笼入模:通过工装将切断后的钢筋骨架笼入模。钢筋笼骨架入模时,预应力主筋应平直,检查剪开部分箍筋是否存在未弯钩到位、松散的箍筋是否绑扎到位。
[0091]
混凝土布料与张拉:将混凝土料布置在模具的下模内腔后,合上模具的上模后进行预应力张拉;或者合上模具的上模后,将混凝土料布置在模具的下模内腔后进行预应力张拉;
[0092]
离心、养护;
[0093]
脱模:脱模后即可得到支护桩成品,脱模时在连接板上的张拉螺丝孔张至少安装一个起吊螺栓,将吊钩挂在起吊螺栓后,起吊后,高度距离模具下半模的侧边约30cm~200cm,采用数条钢带将两个截面为半圆形的支护桩进行绑扎形成,钢带的宽度为3cm~10cm,厚度为 1mm~6mm,这样使两个支护桩成品暂时形成一个整圆,便于后期的堆放和运输。
[0094]
应当理解,虽然本说明书是按照各个实施例描述的,但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0095]
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。