一种新型双层配筋的大直径超高强预应力混凝土管桩的制作方法

1.本实用新型属于土木工程技术领域，具体涉及一种新型双层配筋的大直径超高强预应力混凝土管桩。


背景技术：

2.管桩因具有诸多优点在实际工程中得到了较为广泛的应用。由于其混凝土强度能达到较高等级，因而管桩往往具有较高的单桩承载力，比相同直径的人工挖孔桩、沉管灌注桩和钻孔灌注桩等的承载力都要高。并由于其较高的单桩承载力，管桩可选择坚硬的黏土层、密实的砂层、卵石层或者是强风化岩层等等多种土层作为持力层，对多种复杂的地质条件也能得到较好的适应。同时由于管桩采用了混凝土高速离心成型技术和高温高压蒸汽养护技术，桩身混凝土具有较好的密实型，因而管桩通常具有较好的抗腐蚀性、抗渗性和耐碳化性。经长期的实际工程的经验分析，相比于桩基工程中常用到的其他桩型，如人工挖孔桩、钻孔灌注桩、沉管灌注桩等等，管桩单位承载力的造价最低，具有较好的经济性。并且，桩身越长，管桩相对于其他管型越为经济。所以，将管桩作为基坑支护用桩，可以提高施工效率，缩短工期，环境友好，对管桩质量也有较好的保证，经济效益良好，在道路桥梁、高层超高层建筑、城市地下隧道的桩基工程中具有最为广泛的应用。
3.传统phc管桩存在水平承载力低、抗震性能差的不足，仅适用于6度、7度以下抗震设防的竖向承载基础，制约了管桩的应用和发展。在基坑支护工程中，特别是深基坑支护工程，管桩的抗弯承载力成为管桩设计与选型的重要指标，提高预应力混凝土管桩的水平承载力已成为管桩研究和发展的重点。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺点，本实用新型的目的在于提供一种新型双层配筋的大直径超高强预应力混凝土管桩，旨在解决现有技术存在的问题。
5.本实用新型为达到其目的，所采用的技术方案如下：
6.一种新型双层配筋的大直径超高强预应力混凝土管桩，包括：
7.管桩本体；
8.所述管桩本体内设有外层箍筋、内层箍筋和应力筋，所述管桩本体的两端设有端板；
9.所述内层箍筋、外层箍筋相较于所述管桩本体的中心处依次由内而外设置，且所述内层箍筋、外层箍筋沿所述管桩本体的纵向方向设置；
10.所述应力筋分别设置于所述外层箍筋、内层箍筋，并沿所述管桩本体的径向方向设置。
11.优选的，所述管桩本体为具有空腔的高强混凝土桩身。
12.优选的，所述管桩本体采用c100混凝土填充。
13.优选的，所述外层箍筋为环状结构，与所述应力筋垂直设置并沿所述管桩本体的
纵向方向均匀分布。
14.优选的，所述内层箍筋为箍筋条，呈螺旋结构并沿所述管桩本体的纵向方向设置。
15.优选的，所述应力筋包括第一应力筋和第二应力筋，所述第一应力筋与所述内层箍筋的内壁面连接，所述第二应力筋与所述外层箍筋的内壁面连接。
16.优选的，所述第一应力筋为预应力张拉状态，所述第二应力筋为预应力非张拉状态。
17.优选的，所述第一应力筋、第二应力筋为抗拉强度不小于1420mpa的钢棒。
18.优选的，所述端板上设有供所述应力筋固定的墩头和锚孔。
19.优选的，所述端板采用q345加厚钢板。
20.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
21.本实用新型提出的新型双层配筋的大直径超高强预应力混凝土管桩，采用双层配筋的结构，有效利用管桩的内部空间以配置更多钢筋来提高管桩的抗弯承载力，可以有效的解决普通预应力混凝土管桩抗弯性能差、延性差等问题，可以适用于情况更复杂的工程项目。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本实用新型的左端的内部结构示意图；
24.图2为本实用新型的右端的内部结构示意图(第二应力筋的一端自由)；
25.图3为本实用新型的右端的内部结构示意图(第二应力筋的两端锚固)；
26.图4为本实用新型的管桩本体的截面配筋图；
27.图5为本实用新型的管桩本体的端板的横截面图；
28.图6为本实用新型的桩身试验应变片及百分表布置示意图；
29.附图标记说明：
30.1-外层箍筋，2-内层箍筋，3-第一应力筋，4-第二应力筋，5-端板，6-套箍，7-墩头，8-锚孔，9-管桩本体。
具体实施方式
31.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第
一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.参照图1至图5，本实用新型实施例提供一种新型双层配筋的大直径超高强预应力混凝土管桩，包括管桩本体9；在管桩本体9内设有外层箍筋1、内层箍筋2和应力筋，在管桩本体9的两端设有端板5以及套设在端板5外围的套箍6；内层箍筋2、外层箍筋1相较于管桩本体9的中心处依次由内而外设置，在本实施例中，内层箍筋2为箍筋条，采用低碳钢热轧圆盘条或者混凝土制品用冷拔低碳钢丝，呈螺旋结构并沿管桩本体9的纵向方向设置，外层箍筋1为环状结构，采用低碳钢热轧圆盘条或者混凝土制品用冷拔低碳钢丝，与应力筋垂直设置并沿管桩本体9的纵向方向均匀分布。
34.应力筋包括第一应力筋3和第二应力筋4，具体的，采用抗拉强度不小于 1420mpa的钢棒，沿管桩本体9的径向方向设置，其中第一应力筋3与内层箍筋 2的内壁面连接，第二应力筋4与外层箍筋1的内壁面连接，第一应力筋3为预应力张拉状态，第二应力筋4为预应力非张拉状态
35.在本实施例中，管桩本体9为具有空腔的高强混凝土桩身，采用c100混凝土填充。端板5采用q345加厚钢板，在端板5上设有供应力筋固定的墩头7和锚孔8。
36.本发明采用双层配筋的方式，对内层布置的第一应力筋3进行张拉，并第一应力筋3外围通过呈螺旋结构的内层箍筋2环绕以固定其位置，双层配筋的方式可以有效利用管桩的内部空间以配置更多钢筋来提高管桩的抗弯承载力。外层同样布置呈非张拉状态的第二应力筋4以替代普通钢筋，一是其横截面积更小，方便安装；二是其强度够高，可以为管桩提供有效的抗弯承载力。同时，由于预应力筋横截面积较小，方便安装等优点，第二应力筋4的两端可延伸至管桩两端端板5处，采取一端锚固，另一端自由或锚固在端板5上的连接方式，解决了现有混合配筋管桩钢筋两端断开连接不到位等问题，降低了施工难度，施工更便捷、高效。
37.本方案的管桩本体9采用c100混凝土填充，能极大的提高管桩抗弯承载力。
38.端板5采用的是q345加厚钢板，能满足更大的预应力张拉力，保证受力要求。
39.针对本方案的抗弯试验具体如下：
40.①
双层配筋的大直径试验管桩基本信息：
41.管桩本体9为超高强混凝土双层配筋空芯管桩(prc管桩)，选用prc 1000
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130e型，管桩外径为1000mm，管桩壁厚为130mm，第一应力筋3和第二应力筋4为12.6低松弛预应力混凝土用钢棒，端板5采用q345钢板，混凝土强度等级为c100，外层箍筋1、内层箍筋2de箍筋直径为8mm，管桩本体9的桩长 40m。
42.②
抗弯试验加载方案：
43.管桩抗弯试验采用两点对称加载，桩身试验应变片及百分表布置如图6。
44.试验加载步骤：
45.第一步：按抗裂弯矩的10％的级差由零加载至抗裂弯矩的80％，每级荷载的持续时间为3min，然后按抗裂弯矩的3％的级差继续加载至抗裂弯矩的100％，每级荷载的持续时间为3min，观察是否有裂缝出现，测定并记录裂缝宽度。
46.第二步：如果在抗裂弯矩的100％时未出现裂缝，则按抗裂弯矩的3％的级差继续
加载至裂缝出现。每级荷载的持续时间为3min，测定并记录裂缝宽度。
47.第三步：按极限弯矩的3％的级差继续加载至出现以下情况之一为止，
48.a)受拉区混凝土裂缝宽度达到1.5mm；
49.b)受拉钢筋被拉断；
50.c)受压区混凝土破坏。
51.每级荷载的持续时间为3min，观测并记录各项数据。
52.③
试验结果：
53.通过对管桩本体9的抗弯承载力试验，试验时达到开裂荷载以后，在桩身周围出现极少量裂缝，随后裂缝逐步向上延伸，试验桩的挠度逐渐增大，随着继续加载，裂缝数量逐步增加，最终管桩受弯变形，其裂缝宽度接近1.5mm，试验桩开裂弯矩为1648.64mpa、极限弯矩为3747.95mpa，实验中，管桩本体9表现出较好的延性及较高的抗弯承载力。根据规范《预应力混凝土管桩技术标准》 (jgjt 406-2017)，prc 1000(130)c型桩的桩身受弯承载力参考极限值为2145mpa，本试验双层配筋的大直径prc 1000(130)e型管桩极限弯矩为 3747.95mpa，明显高于规范给出的极限弯矩参考值。可见，本方案的结构能极大的提高管桩的抗弯承载能力。
54.于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
55.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
56.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式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适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
57.以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。