CN102212992A - 带内螺纹或内槽的预应力钢筋混凝土矩形空心桩及其加工方法 - Google Patents

Abstract

预应力钢筋混凝土矩形空心桩，包括矩形桩体和矩形金属端板，矩形桩体含钢筋笼、混凝土，矩形桩体轴向有一个贯通的中心圆孔，矩形金属端板设置在矩形桩体两端，与矩形桩体的中心圆孔相对应，矩形金属端板上也设有中心圆孔；矩形桩体的中心圆孔内壁上有内螺纹结构、或内槽结构、或齿状凸起物、或若干凹坑、或若干凸块，使建筑承台下延部分钢筋混凝土与本发明的中心圆孔的结合力强，有效地解决了承台下延部分的钢筋混凝土从本发明的中心圆孔中滑脱的问题，切实防止了承台上建筑物在外力作用下摇晃或摆动发生倒覆的危险，安全性好。矩形桩体按常规方法加工，内壁上的内螺纹结构或内槽结构由切削或挤压方式加工，加工工艺简单、成本低、效率高。

Description

带内螺纹或内槽的预应力钢筋混凝土矩形空心桩及其加工方法

技术领域：

本发明涉及混凝土桩及其加工方法，特别是预应力钢筋混凝土矩形空心桩及其加工方法。

背景技术：

现有预应力钢筋混凝土矩形空心桩，如中国专利“预应力混凝土空心方桩及其成型模具”，专利号为200910027814.3，“预应力混凝土空心方桩，包括方形桩体和方形金属端板，方形桩体含有钢筋笼、混凝土，方形桩体的轴向有一个贯通的中心圆孔，方形金属端板设置在方形桩体的两端，与方形桩体上的中心圆孔相对应，方形金属端板上也设有中心圆孔，方形金属端板的周边上设有焊接坡口，方形金属端板上对称地设有锚固孔；钢筋笼包括主筋和箍筋，箍筋呈螺旋状焊接在主筋上；方形桩体和方形金属端板的四个角边均为半径相等的圆弧角边，便于预应力混凝土空心方桩在加工过程中桩体能顺利地从其加工模具中脱模，同时能保证不损坏桩体的角边。”这种预应力钢筋混凝土空心方桩使用时，上部混凝土承台通过在方桩中心圆孔中灌筑钢筋混凝土与钢筋混凝土联接，由于承台下延部分的混凝土与预应力钢筋混凝土空心方桩的中心圆孔的结合部分是光滑的圆柱面，两者的结合力不强，承台上的建筑物在风荷载或不均匀沉降等引起的外力作用下，可能产生承台下延部分的混凝土从预应力钢筋混凝土空心方桩的中心圆孔中拔出，承台上的建筑物就有可能发生倒覆的危险，安全性差。现有预应力钢筋混凝土矩形空心桩的加工方法，包括以下步骤：制备钢筋笼；制备高性能混凝土；准备模具，并在模具上涂隔离剂；将钢筋笼安装在模具上并上紧张拉装置；将制备好的高性能混凝土喂入钢模内并合上半模；按产品的抗弯等级对钢筋实行预张拉，达到要求后锁紧锚固；放入离心机上进行离心处理，倒出余浆；按混凝土不同的强度等级要求采用普通蒸汽养护成型或高压蒸汽养护成型后脱模；成品 按要求堆放并自然或水养护一定周期。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能使承台下延部分的钢筋混凝土与预应力钢筋混凝土矩形空心桩结合牢固、安全性好的预应力钢筋混凝土矩形空心桩及其加工方法。

本发明的解决方案：带内螺纹的预应力钢筋混凝土矩形空心桩，包括矩形桩体和矩形金属端板，矩形桩体含有钢筋笼、混凝土，矩形桩体的轴向有一个贯通的中心圆孔，矩形金属端板设置在矩形桩体的两端，与矩形桩体上的中心圆孔相对应，矩形金属端板上也设有中心圆孔；矩形桩体和矩形金属端板的四个角边均为半径相等的圆弧角边，便于预应力钢筋混凝土空心矩形桩在加工过程中桩体能顺利地从其加工模具中脱模，同时能保证不损坏桩体的角边；矩形桩体的中心圆孔的内壁上有内螺纹结构，使承台下延部分的钢筋混凝土与预应力钢筋混凝土矩形空心桩的中心圆孔的结合力强，承台上的建筑物在风荷载或不均匀沉降等引起的外力作用下，不会发生倒覆的危险，安全性好。

矩形桩体的中心圆孔的内壁上的内螺纹结构分布在矩形桩体的中心圆孔的一端，其轴向的长度为500-2500毫米。

预应力钢筋混凝土矩形空心桩，包括矩形桩体和矩形金属端板，矩形桩体含有钢筋笼、混凝土，矩形桩体的轴向有一个贯通的中心圆孔，矩形金属端板设置在矩形桩体的两端，与矩形桩体上的中心圆孔相对应，矩形金属端板上也设有中心圆孔；矩形桩体的中心圆孔的内壁上有内螺纹结构、或内槽结构、或齿状凸起物、或若干凹坑、或若干凸块，使承台下延部分的钢筋混凝土与预应力钢筋混凝土矩形空心桩的中心圆孔的结合力强，承台上的建筑物在风荷载或不均匀沉降等引起的外力作用下，不会发生倒覆的危险，安全性好。

内螺纹的齿高为10-30毫米。

矩形桩体的横截面为正方形或长方形，其四个角的形状为相等的四个圆弧，或相等的四个直角，或圆弧与直角混合设置，或大圆弧与小圆弧混合设置。

内槽为相互独立设置的若干内环槽，或为内螺旋环槽。

内槽或内螺旋环槽的槽体的深度为10-30毫米。

内环槽设置为相互平行，或相互交叉。

内环槽的对称截面与矩形桩体上的中心圆孔的中心线之间的夹角为20--90°。

内环槽的横截面形状为矩形、或梯形、或三角形、或圆弧形、或由若干平面、弧面构成内环槽的槽边。

梯形内环槽的横截面的两槽边之间的夹角为5--120°。

梯形内环槽的横截面的上底边与下底边之间的长度比为0.1-0.99。

本发明的优点是：使用本发明后，承台下延部分的钢筋混凝土与本发明的中心圆孔的结合力强，有效地解决了承台下延部分的钢筋混凝土从本发明的中心圆孔中滑脱的问题，切实防止了承台上建筑物在外力作用下摇晃或摆动发生倒覆的危险，安全性好，

带内螺纹或内槽结构的预应力钢筋混凝土矩形空心桩的切削加工方法，矩形桩体按现行常规方法加工，在矩形桩体经过离心机成型加工后，进入混凝土初凝前进行矩形桩体的内螺纹或内槽结构的加工，包括如下步骤：矩形桩体由离心机驱动作回转运动，加工刀杆相对矩形桩体作轴向和径向运动进入加工工位，调整好加工余量，加工刀杆沿矩形桩体作轴向进给切削，加工刀杆完成切削后，加工刀杆先沿矩形桩体的径向退出，再沿矩形桩体的轴向退出，切削产生的混凝土碎屑进入碎屑收集装置回收。

带内螺纹或内槽结构的预应力钢筋混凝土矩形空心桩的挤压成型加工方法，矩形桩体按现行常规方法加工，在矩形桩体经过离心机成型加工后，进入混凝土初凝前进行矩形桩体的内螺纹或内槽结构的加工，包括如下步骤： 矩形桩体由离心机驱动作回转运动，安装了若干成型滚的加工刀杆相对矩形桩体作轴向和径向运动进入加工工位，根据加工余量，加工刀杆沿矩形桩体作径向进给，对矩形桩体的中心圆孔的内表面进行挤压作业，加工刀杆完成挤压作业后，加工刀杆先沿矩形桩体的径向退出，再沿矩形桩体的轴向退出。

本发明的优点是：加工工艺简单、成本低、效率高。

附图说明：

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明实施例1与承台连接结构示意图；

图4为本发明实施例2的结构示意图；

图5为本发明实施例2的矩形内环槽20的结构示意图；

图6为本发明实施例2的梯形内环槽21的结构示意图；

图7为本发明实施例2的三角形内环槽22的结构示意图；

图8为本发明实施例2的圆弧形内环槽23的结构示意图；

图9为本发明实施例2的折线构成槽边的内环槽24的结构示意图；

图10为本发明实施例2的直线和圆弧线构成槽边的内环槽25的结构示意图；

图11为图4的I部放大图；

图12为图4的B-B剖视图；

图13为本发明实施例2与承台连接结构示意图；

图14为本发明实施例3的结构示意图；

图15为图1的C-C剖视图；

图16为本发明实施例4的结构示意图；

图17为本发明实施例5的结构示意图；

图18为本发明实施例6的结构示意图。

图中：1-桩体中心圆孔；2-金属端板中心圆孔；3-螺纹；4-正方形 金属端板；5-钢筋笼；6-混凝土；7-正方形桩体；8-托篮；9-承台下延部分；10-承台钢筋笼；11-承台；12-内环槽；13-环状凸块；14-长方形桩体；15-内螺旋环槽；16-长方形桩体中心圆孔；17-交叉内螺旋环槽；18-凹坑；19-凸块；20-矩形内环槽；21-梯形内环槽；22-三角形内环槽；23-圆弧形内环槽；24-折线构成槽边的内环槽；25-直线和圆弧线构成槽边的内环槽。

具体实施方式：

图1中，包括为正方形桩体7和正方形金属端板4，正方形桩体7的四个角的形状为相等的四个圆弧，正方形桩体7含有钢筋笼5、混凝土6，正方形桩体7的轴向有一个贯通的桩体中心圆孔1，正方形金属端板4设置在正方形桩体7的两端，与正方形桩体7上的桩体中心圆孔1相对应，正方形金属端板4上也设有金属端板中心圆孔2，正方形金属端板4的周边上设有焊接坡口，正方形金属端板4上对称地设有锚固孔；正方形桩体7和正方形金属端板4的四个角边的圆弧半径相等，便于预应力钢筋混凝土空心正方形桩在加工过程中桩体能顺利地从其加工模具中脱模，同时能保证不损坏桩体的角边；正方形桩体7的一端的桩体中心圆孔1的内壁上设有螺纹3，螺纹3的轴向长度为1000毫米，螺纹3的螺纹齿的深度为15毫米，内螺纹3的螺纹齿深另一个选择方案为15毫米，内螺纹3的螺纹齿深再一个选择方案为25毫米。正方形桩体7的角边处的圆弧最外侧到钢筋笼角部的主筋的外侧的距离等于正方形桩体7的周边到钢筋笼5直角边的主筋外侧的距离，保证了钢筋笼5各主筋外包裹的混凝土保护层厚薄均匀，桩体成型放张后的主筋的张拉应力一致，桩体美观、强度高。

图2中，正方形桩体7的角边处的圆弧最外侧到钢筋笼5角部的主筋的外侧的距离，也即是正方形桩体7角边的圆弧半径R为：对于300毫米×300毫米的正方形桩体7，R均为15毫米，对于400毫米×400毫米的正方形桩体7，R均为20毫米，对于600毫米×600毫米正方形桩体7，R均为40毫米，同一个正方形桩体7的四个角边的圆弧半径之间的误差小于2毫米，误差越小，钢筋笼5各主筋 外包裹的混凝土保护层厚度越均匀，正方形桩体7成型放张后的主筋的张拉应力越一致，正方形桩体7强度越高，不致于使正方形桩体7产生弯曲变形而出现裂缝。

在施工过程中，将承台钢筋笼10架设在正方形桩体7上有螺纹3的一端，再将托篮8放入正方形桩体7的桩体中心圆孔1中，托篮8上的底板的位置不得超出正方形桩体7上有螺纹3的部位，托篮8上部固定连接在承台钢筋笼10上，最后，向承台钢筋笼10和托篮8内注入混凝土，混凝土凝固后，承台11与承台下延部分9固为一体，承台下延部分9通过正方形桩体7上的螺纹3与正方形桩体7固为一体，从而实现了承台11与正方形桩体7牢固连接。如图3所示。

图4中，包括正方形桩体7和正方形金属端板4，正方形桩体7的四个角为一对圆弧和一对直角对称设置，正方形桩体7含有钢筋笼5、混凝土6，正方形桩体7的轴向有一个贯通的桩体中心圆孔1，正方形金属端板4设置在正方形桩体7的两端，与正方形桩体7上的桩体中心圆孔1相对应，正方形金属端板4上也设有金属端板中心圆孔2，正方形金属端板4的周边上设有焊接坡口，正方形金属端板4上对称地设有锚固孔；正方形桩体7的一端的桩体中心圆孔1的内壁上设有内环槽12，桩体中心圆孔1的内壁上设有内环槽12的部分的长度为2000毫米，内环槽12的槽深为20毫米，内环槽12的槽深另一个选择方案为15毫米，内环槽12的槽深再一个选择方案为30毫米。内环槽12的加工方式同实施例1。内环槽12的横截面形状选择方案一：内环槽12的横截面形状为矩形，在正方形桩体7一端的桩体中心圆孔1的内壁上设置了若干矩形内环槽20(如图5)。方案二：内环槽12的横截面形状为梯形，在正方形桩体7一端的桩体中心圆孔1的内壁上设置了若干梯形内环槽21(如图6)，梯形内环槽21的横截面的两侧边之间的夹角β选择为30°，夹角β的另一个选择为60°，夹角β的再一个选择为100°；梯形内环槽21的横截面的上底边与下底边之间的长度比为0.2；梯形内环槽21的横截面的上底边与下底边之间的长度比为0.6；梯形内环槽21的横截面的上底边与下底边之间的长度比的另一个选择为0.9。方 案三：内环槽12的横截面形状为三角形，在正方形桩体7一端的桩体中心圆孔1的内壁上设置了若干三角形内环槽22(如图7)。方案四：内环槽12的横截面形状为圆弧形，在正方形桩体7一端的桩体中心圆孔1的内壁上设置了若干圆弧形内环槽23(如图8)。方案五：内环槽12的横截面形状为由若干直线、弧线线段构成内环槽的槽边，在正方形桩体7一端的桩体中心圆孔1的内壁上设置了若干折线构成槽边的内环槽24(如图9)。在正方形桩体7一端的桩体中心圆孔1的内壁上设置了直线和圆弧线构成槽边的内环槽25(如图10)。

图11中，内环槽12的对称截面与正方形桩体7上的桩体中心圆孔1的中心线之间的夹角α为90°，夹角α另一个选择方案为25°，夹角α再一个选择方案为70°。

图12中，正方形桩体7的四个角为一对圆弧和一对直角对称设置，一对圆弧角的圆弧半径相等，对于300毫米×300毫米的正方形桩体7，圆弧半径R₁均为15毫米，对于400毫米×400毫米的正方形桩体7，R₁均为20毫米，对于600毫米×600毫米正方形桩体7，R₁均为40毫米。

图13中，在承台11的浇筑过程中，承台下延部分9上形成的环状凸块13与正方形桩体7上的内环槽12咬合为一体，实现了承台11与正方形桩体7牢固连接。

图14中，长方形桩体14的一端的长方形桩体中心圆孔16的内壁上设有内螺旋环槽15，长方形桩体中心圆孔16的内壁上设有内螺旋环槽15的部分的长度为1800毫米，内螺旋环槽15的槽深为20毫米，内螺旋环槽12的槽深另一个选择方案为15毫米，内螺旋环槽15的槽深再一个选择方案为30毫米。内螺旋环槽15的加工方式同实施例1。内螺旋环槽15的槽的截面形状的选择如实施例2中图5、图6、图7、图8、图9和图10中所示。

图15中，长方形桩体14的四个角为一对大圆弧和一对小圆弧对称设置，一对大圆弧角的圆弧半径相等，对于300毫米×500毫米的长方形桩体14，圆弧半径R₂均为15毫米，对于400毫米×600毫米的长方形桩体14，R₂均为20毫米， 对于600毫米×700毫米长方形桩体14，R₂均为40毫米。一对小圆弧角的圆弧半径相等，对于300毫米×500毫米的长方形桩体14，圆弧半径R₃均为5毫米，对于400毫米×600毫米的长方形桩体14，R₃均为8毫米，对于600毫米×700毫米长方形桩体14，R₃均为10毫米。

图16中，交叉内螺旋环槽17交叉设置在正方形桩体7一端的桩体中心圆孔1的内壁上。

图17中，在正方形桩体7一端的桩体中心圆孔1的内壁上设置了若干凹坑18。

图18中，在正方形桩体7一端的桩体中心圆孔1的内壁上设置了若干凸块19。

带内螺纹的预应力钢筋混凝土正方形空心桩的切削加工方法，正方形桩体7按现行常规方法加工，在正方形桩体7经过离心机成型加工后，进入混凝土初凝前进行正方形桩体7的内螺纹的加工，包括如下步骤：正方形桩体7由离心机驱动作回转运动，加工刀杆相对正方形桩体7作轴向和径向运动进入加工工位，调整好加工余量，加工刀杆沿正方形桩体7作轴向进给切削，加工刀杆完成切削后，加工刀杆先沿正方形桩体7的径向退出，再沿正方形桩体7的轴向退出，切削产生的混凝土碎屑进入碎屑收集装置回收。

带内环槽的预应力钢筋混凝土正方形空心桩的挤压成型加工方法，正方形桩体7按现行常规方法加工，在正方形桩体7经过离心机成型加工后，进入混凝土初凝前进行正方形桩体7的内环槽12的加工，包括如下步骤：正方形桩体7由离心机驱动作回转运动，安装了若干成型滚的加工刀杆相对正方形桩体7作轴向和径向运动进入加工工位，根据加工余量，加工刀杆沿正方形桩体7作径向进给，对正方形桩体7的中心圆孔的内表面进行挤压作业，加工刀杆完成挤压作业后，加工刀杆先沿正方形桩体7的径向退出，再沿正方形桩体7的轴向退出。

Claims (14)

1.带内螺纹的预应力钢筋混凝土矩形空心桩，包括矩形桩体和矩形金属端板，矩形桩体含有钢筋笼、混凝土，矩形桩体的轴向有一个贯通的中心圆孔，矩形金属端板设置在矩形桩体的两端，与矩形桩体上的中心圆孔相对应，矩形金属端板上也设有中心圆孔；矩形桩体和矩形金属端板的四个角边均为半径相等的圆弧角边；其特征在于矩形桩体的中心圆孔的内壁上有内螺纹结构。

2.根据权利要求1所述的带内螺纹预应力钢筋混凝土矩形空心桩，其特征在于矩形桩体的中心圆孔的内壁上的内螺纹结构分布在矩形桩体的中心圆孔的一端，其轴向的长度为500-2500毫米。

3.预应力钢筋混凝土矩形空心桩，包括矩形桩体和矩形金属端板，矩形桩体含有钢筋笼、混凝土，矩形桩体的轴向有一个贯通的中心圆孔，矩形金属端板设置在矩形桩体的两端，与矩形桩体上的中心圆孔相对应，矩形金属端板上也设有中心圆孔；其特征在于矩形桩体的中心圆孔的内壁上有内螺纹结构、或内槽结构、或齿状凸起物、或若干凹坑、或若干凸块。

4.根据权利要求3所述的预应力钢筋混凝土矩形空心桩，其特征在于内螺纹的齿高为10-30毫米。

5.根据权利要求3所述的预应力钢筋混凝土矩形空心桩，其特征在于矩形桩体的横截面为正方形或长方形，其四个角的形状为相等的四个圆弧，或相等的四个直角，或圆弧与直角混合设置，或大圆弧与小圆弧混合设置。

6.根据权利要求3或5所述的预应力钢筋混凝土矩形空心桩，其特征在于内槽结构为相互独立设置的若干内环槽结构，或为内螺旋环槽结构。

7.根据权利要求6所述的预应力钢筋混凝土矩形空心桩，其特征在于内槽或内螺旋环槽的槽体的深度为10-30毫米。

8.根据权利要求7所述的预应力钢筋混凝土矩形空心桩，其特征在于内环槽设置为相互平行，或相互交叉。

9.根据权利要求6所述的预应力钢筋混凝土矩形空心桩，其特征在于内环槽的对称截面与矩形桩体上的中心圆孔的中心线之间的夹角为20--90°。

10.根据权利要求6所述的预应力钢筋混凝土矩形空心桩，其特征在于内环槽的横截面形状为矩形、或梯形、或三角形、或圆弧形、或由若干直线、弧线线段构成内环槽的槽边。

11.根据权利要求10所述的预应力钢筋混凝土矩形空心桩，其特征在于梯形内环槽的横截面的两侧边之间的夹角为5--120°。

12.根据权利要求11所述的预应力钢筋混凝土矩形空心桩，其特征在于梯形内环槽的横截面的上底边与下底边之间的长度比为0.1-0.99。

13.带内螺纹或内槽的预应力钢筋混凝土矩形空心桩的切削加工方法，矩形桩体按现行常规方法加工，其特征在于在矩形桩体经过离心机成型加工后，进入混凝土初凝前进行矩形桩体的内螺纹或内槽结构的加工，包括如下步骤：矩形桩体由离心机驱动作回转运动，加工刀杆相对矩形桩体作轴向和径向运动进入加工工位，调整好加工余量，加工刀杆沿矩形桩体作轴向进给切削，加工刀杆完成切削后，加工刀杆先沿矩形桩体的径向退出，再沿矩形桩体的轴向退出，切削产生的混凝土碎屑进入碎屑收集装置回收。

14.带内螺纹或内槽的预应力钢筋混凝土矩形空心桩的挤压成型加工方法，矩形桩体按现行常规方法加工，其特征在于在矩形桩体经过离心机成型加工后，进入混凝土初凝前进行矩形桩体的内螺纹或内槽结构的加工，包括如下步骤：矩形桩体由离心机驱动作回转运动，安装了若干成型滚的加工刀杆相对矩形桩体作轴向和径向运动进入加工工位，根据加工余量，加工刀杆沿矩形桩体作径向进给，对矩形桩体的中心圆孔的内表面进行挤压作业，加工刀杆完成挤压作业后，加工刀杆先沿矩形桩体的径向退出，再沿矩形桩体的轴向退出。

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