CN101812842A - 无张力灌注桩结构 - Google Patents

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    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same

Abstract

本发明公开了一种无张力灌注桩结构，属于建设工程中用于固定大型设备的基础建筑结构的技术领域，适用于支持例如风力发电机等的固定。包括由混凝土形成的实心或空心柱体，其中：素混凝土柱体B环覆于钢筋混凝土柱体A外，精轧钢筋与底环固定为一体位于插设在钢筋混凝土柱体A内的镀锌波纹钢筒外筒和镀锌波纹钢筒内筒之间；精轧钢筋在混凝土浇筑后进行后张拉处理，从而使混凝土受到压力，混凝土在风力发电机等上部结构正常使用荷载作用下处于无张力状态；采用这样的结构使整个基础结构可以承受由上部高耸结构传来的巨大弯矩，以产生更为有效的加固混凝土支撑基础，进一步提高基础支撑力及抗巨大弯矩的效果。

Description

无张力灌注桩结构
技术领域
本发明涉及一种无张力灌注桩结构，属于建设、建筑工程中利用机械结构固定大型设备的刚性建筑结构的技术领域，具体说属于建筑建设工程中，特别是岩土工程中用于固定诸如机架或塔架等大型设备，且主要利用混凝土及刚性材料的机械结构形成的基础建筑结构的技术领域。
背景技术
目前，对于大型或超大型设备的机架、塔架的固定，包括风力发电机、风力涡轮机、输电线、街道照明和信号装置、桥梁支座、商业招牌、高速公路招牌、滑雪缆车等等多采用现场构造的混凝土支撑基础。由于这些设备或装置多置于户外，且高大沉重，而且对于不同土质的影响直接关系到其基础结构的可靠性；因此不同的基础结构产生的支撑力及抗巨大弯矩是存在很大的差别的。
发明内容
本发明提供了一种无张力灌注桩结构，以实现更为有效的加固混凝土支撑基础，进一步提高基础支撑力及抗巨大弯矩的目的。
为达到上述目的本发明的技术方案是：
一种无张力灌注桩结构，包括主要由混凝土形成的实心或空心柱体，其特征在于，包括：钢筋混凝土柱体A，素混凝土柱体B，精轧钢筋，底环，镀锌波纹钢筒外筒，镀锌波纹钢筒内筒，箍筋和套管；
所述的钢筋混凝土柱体A为中心设置一空心空间的圆柱状结构，该钢筋混凝土柱体A圆柱状的外表面同轴环覆有素混凝土柱体B，所述的空心空间内充填回填土；
所述的镀锌波纹钢筒外筒同轴埋设位于该钢筋混凝土柱体A与素混凝土柱体B之间并分别与之紧密接触；所述的镀锌波纹钢筒内筒同轴埋设置在该钢筋混凝土柱体A内；
所述的底环为金属材质埋设置于该钢筋混凝土柱体A内，该底环为圆环结构，其上设置至少一个通孔，所述的通孔成至少一个圆周均匀设置在该底环上；
至少一个所述的精轧钢筋沿轴向呈至少一个圆周状均匀分布的插入所述的钢筋混凝土柱体A内并位于所述的镀锌波纹钢筒外筒和镀锌波纹钢筒内筒之间；所述的至少一个精轧钢筋一端垂直伸出该钢筋混凝土柱体A一侧端面，另一端成对的插入所述底环的通孔内并通过螺母与底环紧固的连接为一体
该精轧钢筋和混凝土接触部分外套设有套管；
所述的呈至少一个圆周状均匀分布的精轧钢筋形成的环状结构的外圆周均匀箍勒有至少一个金属材质的箍筋。
该镀锌波纹钢筒外筒和镀锌波纹钢筒内筒由2.8-3毫米的镀锌钢板压制而成，截面为折线型、直线型或波浪型。
该钢筋混凝土柱体A为C35-C40标号的混凝土制成的结构；该素混凝土柱体B为C10-C15标号的混凝土制成的结构。
该精轧钢筋垂直伸出该钢筋混凝土柱体A一侧端面10-15厘米。
该精轧钢筋为螺纹钢；该套管为PVC材料，中空，内直径大于精轧钢筋外径3-5毫米。
一种无张力灌注桩结构，包括主要由混凝土形成的实心或空心柱体，其特征在于，包括：钢筋混凝土柱体A，素混凝土柱体B，精轧钢筋，底环，镀锌波纹钢筒外筒，箍筋和套管；
所述的钢筋混凝土柱体A为圆柱状的实心结构，该素混凝土柱体A圆柱状的外表面同轴环覆有素混凝土柱体B；
所述的镀锌波纹钢筒外筒同轴埋设位于该钢筋混凝土柱体A与素混凝土柱体B之间并分别与之紧密接触；
所述的底环为金属材质埋设置于该钢筋混凝土柱体A内，该底环为圆环结构，其上设置至少一个通孔，所述的通孔成至少一个圆周均匀设置在该底环上；
至少一个所述的精轧钢筋沿轴向呈至少一个圆周状均匀分布的插入所述的钢筋混凝土柱体A内并位于所述的镀锌波纹钢筒外筒内侧；所述的至少一个精轧钢筋一端垂直伸出该钢筋混凝土柱体A一侧端面，另一端成对的插入所述底环的通孔内并通过螺母与底环紧固的连接为一体；
该精轧钢筋和混凝土接触部分外套设有套管；
所述的呈至少一个圆周状均匀分布的精轧钢筋形成的环状结构的外圆周均匀箍勒有至少一个金属材质的箍筋。
该镀锌波纹钢筒外筒由2.8-3毫米的镀锌钢板压制而成，截面为折线型、直线型或波浪型。
该钢筋混凝土柱体A为C35-C40标号的混凝土制成的结构；该素混凝土柱体B为C10-C15标号的混凝土制成的结构。
该精轧钢筋垂直伸出该钢筋混凝土柱体A一侧端面10-15厘米。
该精轧钢筋为螺纹钢；该套管为PVC材料，中空，内直径大于精轧钢筋外径3-5毫米。
采用本发明的技术方案由于包括由素混凝土形成的空心或实心圆柱体结构，本结构建造在挖好的基坑当中，圆柱体基础结构外围采用波纹钢筒结构，使其成为外围衬砌和工作面。波纹钢筒结构外面与开挖面之间用低强度素混凝土回填。如本结构采用空心形式，波纹钢筒内筒和波纹钢筒外筒采用同心放置，内筒之中回填土。结构下部预埋钢底环；后张拉精轧钢筋可按照风机塔筒下法兰模式均匀固定在底环上。所有的后张拉精轧钢筋垂直向上伸出基础结构顶面，将来和风机塔筒下法兰由高强螺母固定。精轧钢筋中部和混凝土接触范围外套PVC套管或其它同等材料，使后张拉精轧钢筋或锚杆和混凝土分隔，以保证对精轧钢筋后张拉时产生巨大拉力，而对混凝土产生巨大压紧效果。从而使整个基础结构可以承受由上部高耸结构传来的巨大弯矩，以产生更为有效的加固混凝土支撑基础，进一步提高基础结构支撑力及抗巨大弯矩的效果。
附图说明
图1为本发明结构较佳实施例俯视示意图；
图2为本发明结构较佳实施例截面示意图；
图3为本发明结构另一实施例俯视示意图；
图4为本发明结构另一实施例截面示意图。
图中标号说明
1、钢筋混凝土柱体A
2、素混凝土柱体B
3、回填土
4、精轧钢筋
5、底环
6、螺母
7、镀锌波纹钢筒外筒
8、镀锌波纹钢筒内筒
9、箍筋
10、套管
具体实施方式
下面结合附图对本发明详细说明如下。
我们知道素混凝土结构即是由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构。钢筋混凝土结构配置受力钢筋，如精轧钢筋。
如图1和图2所示，为本发明一种无张力灌注桩结构较佳实施例的结构，包括主要由混凝土形成的实心或空心柱体，包括：高强度钢筋混凝土柱体A1，低强度素混凝土柱体B2，精轧钢筋4，底环5，镀锌波纹钢筒外筒7，镀锌波纹钢筒内筒8，箍筋9和套管10；
低强度素混凝土是指C10或C15标号的混凝土，而高强度钢筋混凝土是指C35以上标号的混凝土。
所述的钢筋混凝土柱体A1为中心设置一空心空间的圆柱状结构，即相当于一个中空的圆柱体，圆柱体的上下端面和侧面为等厚度或不等厚度的高强度素混凝土灌注形成，端面或侧面的最小厚度可为整个圆柱体高度的四分之一或五分之一(如图2)；所述的空心空间内充填回填土3；该钢筋混凝土柱体A1圆柱状的外表面同轴环覆有素混凝土柱体B2(即钢筋混凝土柱体A1和素混凝土柱体B2同轴)，该素混凝土柱体B2为低强度素混凝土，素混凝土柱体B2截面为两个倒立的直角边贴覆在钢筋混凝土柱体A1圆柱形的边缘的直角三角形，使钢筋混凝土柱体A1和素混凝土柱体B2整体截面形成一个上底向下的倒梯形状态，这种状态使结构更为稳定。
所述的镀锌波纹钢筒外筒7同轴埋设位于该钢筋混凝土柱体A1与素混凝土柱体B2之间并分别与之紧密接触；所述的镀锌波纹钢筒内筒8同轴埋设置在该钢筋混凝土柱体A1内(即钢筋混凝土柱体A1、素混凝土柱体B2、镀锌波纹钢筒外筒7和镀锌波纹钢筒内筒8同轴)，如图2所示相当于镀锌波纹钢筒内筒8沿钢筋混凝土柱体A1的一侧端面垂直插入至另一侧的端面，镀锌波纹钢筒内筒8的上下两端夹持在钢筋混凝土柱体A1上下端面和环状侧壁之间，而中部段被回填土3顶抵住；
所述的底环5为金属材质埋设置于或预埋入设置于该钢筋混凝土柱体A1内，如图2为底环5设置于素混凝土柱体A1内靠近一端面处(梯形上底处)，该底环5为圆环(或发兰盘)结构，其上(端面)设置至少一个通孔，所述的通孔成至少一个圆周(例如单圆周或双圆周，本例为双圆周状)分别均匀设置在该底环5上，使不同圆周上相邻两孔圆心连线的延长线均通过底环5所在的圆心(或轴心)；即不同圆周上设置的通孔数相同。
至少一个所述的精轧钢筋4沿轴向呈至少一个圆周(例如双圆周)状分别均匀分布的插入所述的钢筋混凝土柱体A1内并位于所述的镀锌波纹钢筒外筒7和镀锌波纹钢筒内筒8之间；使不同圆周上相邻两精轧钢筋圆心连线的延长线均通过钢筋混凝土柱体A1和底环5所在的圆心(或轴心)；即不同圆周上设置的精轧钢筋数相同。所述的至少一个(一对)精轧钢筋4(如图1或2)一端垂直伸出该钢筋混凝土柱体A1一侧端面(例如伸出端面10-15厘米)，伸出部分与端面结合处嵌固螺母6锁固精轧钢筋4于钢筋混凝土柱体A1端面处；精轧钢筋4另一端成对的插入所述底环5的通孔内并通过螺母与底环5紧固的连接为一体；
该精轧钢筋4和混凝土接触部分(精轧钢筋中部和混凝土接触的部分)外套设有套管10；该套管10为PVC材料，作用是把精轧钢筋和混凝土分离。PVC套管采用PVC材料，中空，内直径大于精轧钢筋外径3毫米以上(例如3-5毫米)。
所述的呈至少一个圆周状均匀分布的精轧钢筋4形成的环状结构的外圆周(即外侧精轧钢筋4形成的圆周)均匀箍勒有至少一个(一道)金属材质的箍筋9；箍筋9其实是环形的，绕过精轧钢筋4，材质为普通2级钢筋。底环5的上下同样也是螺母固定精轧钢筋。
该镀锌波纹钢筒外筒7和镀锌波纹钢筒内筒8由2.8-3毫米的镀锌钢板压制而成，截面为折线型、直线型或波浪型；
该钢筋混凝土柱体A1为C35-C40标号的混凝土制成的结构；该素混凝土柱体B2为C10-C15标号的混凝土制成的结构。
如图3和图4所示，为本发明一种无张力灌注桩结构另一实施例的结构，包括主要由素混凝土形成的实心或空心柱体，包括：高强度钢筋混凝土柱体A1，低强度素混凝土柱体B2，精轧钢筋4，底环5，镀锌波纹钢筒外筒7，箍筋9和套管10；
低强度素混凝土是指C10或C15标号的混凝土，而高强度钢筋混凝土是指C 35以上标号的混凝土。
所述的钢筋混凝土柱体A1为实心的圆柱状结构，由高强度素混凝土灌注形成；该钢筋混凝土柱体A1圆柱状的外表面同轴环覆有素混凝土柱体B2，该素混凝土柱体B2为低强度素混凝土，素混凝土柱体B2截面为两个倒立的直角边贴覆在钢筋混凝土柱体A1圆柱形的边缘的直角三角形，使钢筋混凝土柱体A1和素混凝土柱体B2整体截面形成一个上底向下的倒梯形状态，这种状态使结构更为稳定。
所述的镀锌波纹钢筒外筒7同轴埋设位于该钢筋混凝土柱体A1与素混凝土柱体B2之间并分别与之紧密接触；相当于镀锌波纹钢筒外筒7沿钢筋混凝土柱体A1与素混凝土柱体B2之间从一端(梯形下底)垂直插入至另一端(梯形上底)，也相当于镀锌波纹钢筒外筒7被夹持在钢筋混凝土柱体A1与素混凝土柱体B2之间；
所述的底环5为金属材质埋设置于或预埋入设置于该钢筋混凝土柱体A1内，如图4为底环5设置于钢筋混凝土柱体A1内靠近一端面处(梯形上底处)，该底环5为圆环(或发兰盘)结构，其上设置至少一个通孔，所述的通孔成至少一个圆周(例如单圆周或双圆周，本例为双圆周状)分别均匀设置在该底环5上，使不同圆周上相邻两孔圆心连线的延长线均通过底环5所在的圆心；即不同圆周上设置的通孔数相同。
至少一个所述的精轧钢筋4沿轴向呈至少一个圆周(双圆周)状分别均匀分布的插入所述的钢筋混凝土柱体A1内(并位于镀锌波纹钢筒外筒7内侧)；使不同圆周上相邻两精轧钢筋圆心连线的延长线均通过钢筋混凝土柱体A1和底环5所在的圆心(或轴心)；即不同圆周上设置的精轧钢筋数相同。所述的至少一个(一对)精轧钢筋4(如图3或图4)一端垂直伸出该钢筋混凝土柱体A1一侧端面(例如伸出端面10-15厘米)，伸出部分与端面结合处嵌固螺母6锁固精轧钢筋4于钢筋混凝土柱体A1端面处；精轧钢筋4另一端成对的插入所述底环5的通孔内并通过螺母与底环5紧固的连接为一体；
该精轧钢筋4和混凝土接触部分(精轧钢筋中部和混凝土接触的部分)外套设有套管10；该套管10为PVC材料，作用是把精轧钢筋和混凝土分离。PVC套管采用PVC材料，中空，内直径大于精轧钢筋外径3毫米以上(例如3-5毫米)。
所述的呈至少一个圆周状均匀分布的精轧钢筋4形成的环状结构的外圆周(即外侧精轧钢筋4形成的圆周)均匀箍勒有至少一个(一道)金属材质的箍筋9；箍筋9其实是环形的，绕过精轧钢筋4，为普通2级钢筋。底环5上下，同样也是螺母，固定精轧钢筋的。
该镀锌波纹钢筒外筒7由2.8-3毫米的镀锌钢板压制而成，截面为折线型、直线型或波浪型；
该钢筋混凝土柱体A1为C35-C40标号的混凝土制成的结构；该素混凝土柱体B2为C10-C15标号的混凝土制成的结构。
本发明一种无张力灌注桩结构于安装使用中，波纹镀锌钢筒可在地基基坑挖好后首先放入基坑。精轧钢筋和底环在基坑外部组装好之后，整体放入波纹镀锌钢筒内。最后浇灌混凝土。混凝土浇好后，以上所有部件都浇灌在混凝土里，成为基础无张力灌注桩结构永久部分。
内外波纹钢筒是同心放置，内筒和外筒间距离由设计确定，一般在400毫米以上。外筒指外圈波纹钢筒，在基坑开挖后放入基坑。然后浇灌外圈低强度素混凝土，如上所述。再将精轧钢筋及底环等构件放入波纹钢筒外筒里面，固定好之后，在放入波纹钢筒内筒。内外筒之间浇灌高强度钢筋混凝土(C35以上)。波纹内筒里面是回填土，如较佳实施例的图1和图2。
图3和4是另一实施例的结构，即没有波纹钢筒内筒，只有外筒，这样的话，在精轧钢筋和底环放入后，外筒里面全部浇灌高强度钢筋混凝土(C35以上)。没有回填土的存在。
本发明由于桩结构包括由混凝土形成的空心或实心圆柱体结构，桩结构建造在挖好的基坑当中，圆柱体桩结构外围采用波纹钢筒或打入排桩结构，使其成为外围衬砌和工作面。波纹钢筒或打入排桩结构外面与开挖面之间用低强度素混凝土回填。如桩结构采用空心形式，波纹钢筒内筒和波纹钢筒外筒或排桩采用同心放置，内筒之中回填土。基础下部预埋钢底环。后张拉精轧钢筋或锚杆按照风机塔筒下法兰模式均匀固定在底环上。所有的后张拉精轧钢筋或锚杆垂直向上伸出桩结构顶面，将来和风机塔筒下法兰由高强螺母固定，风机塔筒下法兰是由风机厂商提供，是标准模式，风机厂商都有详细的技术说明和图纸供参考。精轧钢筋(或锚杆)中部和混凝土接触范围外套PVC套管或其它同等材料，使后张拉精轧钢筋(或锚杆)和混凝土分隔，以保证对精轧钢筋后张拉时产生巨大拉力，而对混凝土产生巨大压紧效果。从而使整个桩结构可以承受由上部高耸结构传来的巨大弯矩。以产生更为有效的加固混凝土支撑基础，进一步提高基础支撑力及抗巨大弯矩的效果。
仅将上文为对本发明原理的说明。此外，因为熟悉此项技术者易于进行众多的修改和变更，所以不应将本发明限于所显示和描述的精确的构造和操作中。

Claims (10)

1.一种无张力灌注桩结构，包括主要由混凝土形成的实心或空心柱体，其特征在于，包括：钢筋混凝土柱体A(1)，素混凝土柱体B(2)，精轧钢筋(4)，底环(5)，镀锌波纹钢筒外筒(7)，镀锌波纹钢筒内筒(8)，箍筋(9)和套管(10)；
所述的钢筋混凝土柱体A(1)为中心设置一空心空间的圆柱状结构，该钢筋混凝土柱体A(1)圆柱状的外表面同轴环覆有素混凝土柱体B(2)，所述的空心空间内充填回填土(3)；
所述的镀锌波纹钢筒外筒(7)同轴埋设位于该钢筋混凝土柱体A(1)与素混凝土柱体B(2)之间并分别与之紧密接触；所述的镀锌波纹钢筒内筒(8)同轴埋设置在该钢筋混凝土柱体A(1)内；
所述的底环(5)为金属材质埋设置于该钢筋混凝土柱体A(1)内，该底环(5)为圆环结构，其上设置至少一个通孔，所述的通孔成至少一个圆周状均匀设置在该底环(5)上；
至少一个所述的精轧钢筋(4)沿轴向呈至少一个圆周状均匀分布的插入所述的钢筋混凝土柱体A(1)内并位于所述的镀锌波纹钢筒外筒(7)和镀锌波纹钢筒内筒(8)之间；所述的至少一个精轧钢筋(4)一端垂直伸出该钢筋混凝土柱体A(1)一侧端面，另一端成对的插入所述底环(5)的通孔内并通过螺母与底环(5)紧固的连接为一体；
该精轧钢筋(4)和混凝土接触部分外套设有套管(10)；
所述的呈至少一个圆周状均匀分布的精轧钢筋(4)形成的环状结构的外圆周均匀箍勒有至少一个金属材质的箍筋(9)。
2.如权利要求1所述的无张力灌注桩结构，其特征在于该镀锌波纹钢筒外筒(7)和镀锌波纹钢筒内筒(8)由2.8-3毫米的镀锌钢板压制而成，截面为折线型、直线型或波浪型。
3.如权利要求1所述的无张力灌注桩结构，其特征在于该钢筋混凝土柱体A(1)为C35-C40标号的混凝土制成的结构；该素混凝土柱体B(2)为C10-C15标号的混凝土制成的结构。
4.如权利要求1所述的无张力灌注桩结构，其特征在于该精轧钢筋(4)垂直伸出该钢筋混凝土柱体A(1)一侧端面10-15厘米。
5.如权利要求1所述的无张力灌注桩结构，其特征在于该精轧钢筋(4)为螺纹钢；该套管(10)为PVC材料，中空，内直径大于精轧钢筋(4)外径3-5毫米。
6.一种无张力灌注桩结构，包括主要由素混凝土形成的实心或空心柱体，其特征在于，包括：钢筋混凝土柱体A(1)，素混凝土柱体B(2)，精轧钢筋(4)，底环(5)，镀锌波纹钢筒外筒(7)，箍筋(9)和套管(10)；
所述的钢筋混凝土柱体A(1)为圆柱状的实心结构，该钢筋混凝土柱体A(1)圆柱状的外表面同轴环覆有素混凝土柱体B(2)；
所述的镀锌波纹钢筒外筒(7)同轴埋设位于该钢筋混凝土柱体A(1)与素混凝土柱体B(2)之间并分别与之紧密接触；
所述的底环(5)为金属材质埋设置于该钢筋混凝土柱体A(1)内，该底环(5)为圆环结构，其上设置至少一个通孔，所述的通孔成至少一个圆周状均匀设置在该底环(5)上；
至少一个所述的精轧钢筋(4)沿轴向呈至少一个圆周状均匀分布的插入所述的钢筋混凝土柱体A(1)内并位于所述的镀锌波纹钢筒外筒(7)内侧；所述的至少一个精轧钢筋(4)一端垂直伸出该钢筋混凝土柱体A(1)一侧端面，另一端成对的插入所述底环(5)的通孔内并通过螺母与底环(5)紧固的连接为一体；
该精轧钢筋(4)和混凝土接触部分外套设有套管(10)；
所述的呈至少一个圆周状均匀分布的精轧钢筋(4)形成的环状结构的外圆周均匀箍勒有至少一个金属材质的箍筋(9)。
7.如权利要求6所述的无张力灌注桩结构，其特征在于该镀锌波纹钢筒外筒(7)由2.8-3毫米的镀锌钢板压制而成，截面为折线型、直线型或波浪型。
8.如权利要求6所述的无张力灌注桩结构，其特征在于该钢筋混凝土柱体A(1)为C35-C40标号的混凝土制成的结构；该素混凝土柱体B(2)为C10-C15标号的混凝土制成的结构。
9.如权利要求6所述的无张力灌注桩结构，其特征在于该精轧钢筋(4)垂直伸出该钢筋混凝土柱体A(1)一侧端面10-15厘米。
10.如权利要求6所述的无张力灌注桩结构，其特征在于该精轧钢筋(4)为螺纹钢；该套管(10)为PVC材料，中空，内直径大于精轧钢筋(4)外径3-5毫米。
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