CN102758432A - 预应力混凝土空心方桩及成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种预应力混凝土空心方桩及成型模具，该方桩包括方形桩体和方形金属端板，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，圆弧半径为5-9毫米。成型模具包括上模、下模、锁扣装置、吊紧螺栓，上模与下模扣合后形成的成型模具内腔为正方形，正方形的四个内角边均为半径相等的圆弧内角边，圆弧半径为5-9毫米，在上模与下模接合处设有定位销，吊紧螺栓为粗牙螺栓，其螺距为2-4mm。本发明的效果是预应力混凝土空心方桩的桩体成型放张后的主筋的张拉应力一致、桩体美观、保护层均匀、强度高；结构承载力高、地基承载力大、节省材料、抗弯刚度大、预应力混凝土空心方桩成型模具上的吊紧螺栓的折装效率高、使用寿命长、成本低。

Description

预应力混凝土空心方桩及成型模具

技术领域

本发明涉及混凝土桩及其成型模具，特别是一种预应力混凝土空心方桩及成型模具。

背景技术

现有预应力混凝土空心方桩及其成型模具，从中国专利（200710068545.6）“预应力高强混凝土方桩及其制造方法和成型模具”，其两端设有与钢筋笼连接的方形金属端板，两方形金属端板四边设焊接坡口，中央是圆孔，圆孔与四边间对称地设有穿线孔和张力孔；钢筋笼的箍筋呈螺旋状连续地焊接在主筋上；桩体和端板的外形呈方形，其四个角为一大一小的两对圆弧，其圆弧角为一对圆弧角90°、圆弧半径25-30mm，另一对圆弧角90°、圆弧半径5-10mm；桩心是与端板中央圆孔直径相同的圆筒形的中孔。用该专利的成型模具制成的预应力高强混凝土方桩，其桩体中的钢筋笼中的主筋是均匀分布在桩体边沿处的混凝土中的，主筋作用在桩体内的混凝土中的张拉应力也是均匀分布的，由于整个桩的横切面是不对称设计，两对圆弧角处所用的混凝土是不同的，导致各主筋外包裹的混凝土保护层厚薄不均，从而使桩体存在明显缺陷，影响了预应力混凝土方桩的外形美观和质量。

再如传统的方桩、沉管灌注桩等，均表现为单桩承载力相对较低，抗弯（拉）抗剪性能差，施工周期长，成桩质量不符合设计要求；运输及使用过程中桩材损坏严重，导致桩身混凝土耐久性不良。预制桩外表光滑，桩材与土层的摩擦力小。也有一种桩端有端板的预应力离心砼方桩，自重轻、省料，吊装、运输方便，桩身承载力大。但其主筋布局不够合理，并以预应力钢筋或普通钢筋作为主筋、桩身抗弯性能差。端板四边无焊接坡口，影响了成桩连接牢固性。桩身截面为四边形，建筑施工中桩身四角极易损坏，致使整桩报废，不仅造成浪费，而且还会影响施工进度。

此外，在制作混凝土方桩、操作离心成型的模具时，合模、脱模中，跑轮级容易碰击地面，使跑轮形状变成椭圆形。椭圆形的跑轮在离心机上转动时，容易将模具从离心机上抛出酿成事故。另外，在方桩的制作过程中上、下模均以企口槽扣合，再以螺栓固定。由于企口板密封性差，制作成型中容易出现漏浆现象，致使产品报废。离心成型模具急需改进。

发明内容

本发明目的之一是弥补上述所述之不足，提供一种预应力混凝土空心方桩及成型模具,以利于制作结构特性与承受荷载方向性匹配、且单桩承载力高，水平抗弯抗剪性能好，抗震能力强，符合节能减排的预应力混凝土方桩。本发明目的之二是提供一种符合节能减排的预应力混凝土方桩的成型模具。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种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，所述方形金属端板设置在方形桩体的两端，方形金属端板上也设有中心圆孔，与方形桩体上的中心圆孔相对应，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；所述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均为半径相等的圆弧；其特征是：所述圆弧半径为5-9毫米。

同时提供一种预应力混凝土空心方桩成型模具，该模具包括上模、下模、锁扣装置、吊紧螺栓，上模、下模的内腔横截面呈三角形，上模与下模扣合后形成的成型模具内腔为正方形，其中：正方形的四个内角均为半径相等的圆弧内角，圆弧半径为5-9毫米。

本发明的效果是：

保证预应力混凝土方桩成型模具在进行折装、吊运时不产生较大的弯曲变形。

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，也最大限度上保证桩体的承载截面，同时能保证桩体角边不易损坏。

在上模与下模接合处设有定位销，使上模与下模能准确定位，保证了预应力混凝土空心方桩的加工质量。

由于吊紧螺栓为粗牙螺栓螺距大，吊紧螺栓的折装效率高。由于吊紧螺栓的齿厚加大，采用风炮安装时，吊紧螺栓的齿面承受冲击力的能力大不易损坏，在折装上模与下模将其置于地面时，吊紧螺栓的螺牙也不易损坏，延长吊紧螺栓的使用寿命3-4倍，大大降低了用户的使用成本。

本发明的效果是预应力混凝土空心方桩的桩体成型放张后的主筋的张拉应力一致、桩体美观、保护层均匀、强度较普通方桩高20%；结构承载力较普通方桩高30%、地基承载力大、节省材料、抗弯刚度大、预应力混凝土空心方桩成型模具上的吊紧螺栓的折装效率高、使用寿命长、成本低。

附图说明

图1是本发明预应力混凝土空心方桩的结构示意图；

图2是本发明预应力高强混凝土方桩成型模具的结构示意图；

图3是图2的A向视图；

图4是图2的B-B剖视图；

图5是图2的C-C剖视图；

图6是图5的D部位的局部放大图。

图中：

1、中心圆孔  2、方形金属端板  3、周边  4、方形桩体  5、圆弧角边

6、锚固孔  7、箍筋  8、主筋  9、法兰连接板  10、托滚  11、加强筋

12、上模  13、锁扣装置  14、下模  15、方形孔  16、法兰孔

17、混凝土浆液隔槽  18、圆弧内角边  19、上模连接板  20、通槽

21、吊紧螺栓  22、吊紧螺栓挂杆  23、吊紧螺栓挂杆支架

24、下模连接板  25、吊环  26、定位销

具体实施方式

结合附图及实施例对本发明的预应力混凝土空心方桩及成型模具结构加以说明。

如图1所示，预应力混凝土空心方桩，包括方形桩体4和方形金属端板2,方形桩体4含有钢筋笼、混凝土，方形桩体4的轴向有一个贯通的中心圆孔1，方形金属端板2设置在方形桩体4的两端，与方形桩体4上的中心圆孔1相对应，方形金属端板2上也设有中心圆孔1，方形金属端板2的周边3上设有焊接坡口，方形金属端板2上对称地设有锚固孔6。

钢筋笼包括主筋8和箍筋7,箍筋7呈螺旋状焊接在主筋8上，方形桩体4和方形金属端板2的四个圆弧角边5的半径均为相等的R1，对于300mmx300mm的预应力混凝土空心方桩，R1=5mm，对于400mmx400mm的预应力混凝土空心方桩，R1=7mm，对于600mmx600mm的预应力混凝土空心方桩，R1=9mm，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。方形桩体4的圆弧角边5处的圆弧最外侧到钢筋笼角部的主筋8的外侧的距离等于方形桩体4的周边3到钢筋笼直角边的主筋8外侧的距离。

如图2所示，预应力高强混凝土方桩成型模具，包括上模12、下模14,锁扣装置13，上模12、下模14的外侧设有加强筋11，上模12、下模14上设有托滚10，上模12、下模14的两端固定安装了法兰连接板9。下模14的内腔横截面呈三角形，上模12与下模14扣合后形成的成型模具内腔为正方形，正方形的四个内角均为半径相等的圆弧内角，圆弧半径为5-9毫米。在上模12与下模14接合处的上模12与下模14上分别对称安装了吊环25，吊环25与本发明成型模具两端面之间的距离为预应力混凝土方桩成型模具全长的0.21倍。在上模12与下模14接合处设有定位销26。

如图3所示，法兰连接板9上设有方形孔15和法兰孔16。

如图4所示，上模12、下模14上设有托滚10，上模12、下模14的外侧设有加强筋11，上模12、下模14的内腔横截面呈三角形，上模12与下模14扣合后形成的成型模具内腔为正方形，正方形的内腔的四个圆弧内角边18的半径R1相等，对于300mmx300mm的预应力混凝土空心方桩，R1=5mm，对于400mmx400mm的预应力混凝土空心方桩，R1=7mm，对于600mmx600mm的预应力混凝土空心方桩，R1=9mm。上模12与下模14的连接面上设有混凝土浆液隔槽17,有效防止正方形的内腔中的混凝土浆液从上模12与下模14的接合面处溢出。

如图5所示，上模12、下模14的内腔横截面呈三角形上模12与下模14扣合后形成的成型模具内腔为正方形。上模12与下模14由锁扣装置13固定连接。锁扣装置13的结构为:上模12上设有上模连接板19，下模14上设有下模连接板24，上模连接板19、下模连接板24上分别设有通槽20，吊紧螺栓21置于通槽20中并将上模连接板19与下模连接板24紧固在一起，吊紧螺栓21的头部套在吊紧螺栓挂杆22上，吊紧螺栓为粗牙螺栓，其螺距为3.5mm。

如图6所示，吊紧螺栓21置于通槽20中将上模连接板19与下模连接板24紧固在一起，吊紧螺栓21的头部套在吊紧螺栓挂杆22上，吊紧螺栓挂杆22固定在吊紧螺栓挂杆支架23上，吊紧螺栓挂杆支架23设置在下模连接板24的下平面上，吊紧螺栓为粗牙螺栓，其螺距为3mm。

将本发明的预应力混凝土空心方桩与管桩、实心方桩桩作了对比，其比值结果见下表:

从表中对比可见:

1、本发明相对于管桩φ400、实心方桩结构承载力高；

2、本发明相对于管桩φ400、管桩φ500地基承载力大；

3、本发明相对于实心方桩桩身砼用量少；

4、本发明相对于所有桩主筋用量少；

5、本发明相对于同等直径或边长的其他桩抗弯刚度大。

Claims (5)

1.一种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，所述方形金属端板设置在方形桩体的两端，方形金属端板上也设有中心圆孔，与方形桩体上的中心圆孔相对应，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；所述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均为半径相等的圆弧；其特征是：所述圆弧半径为5-9毫米。

2.一种制作权利要求1所述预应力混凝土空心方桩的成型模具，该模具包括上模、下模、锁扣装置、吊紧螺栓，上模、下模的内腔横截面呈三角形，上模与下模扣合后形成的成型模具内腔为正方形，其特征是：正方形的四个内角均为半径相等的圆弧内角，圆弧半径为5-9毫米。

3.根据权利要求2所述的预应力混凝土空心方桩成型模具，其特征是：在上模与下模接合处的上模与下模上分别对称安装了吊环，吊环与预应力混凝土方桩成型模具的两端面之间的距离为预应力混凝土方桩成型模具全长的0.2-0.25倍。

4.根据权利要求2所述的预应力混凝土空心方桩成型模具，其特征是：在上模与下模接合处设有定位销。

5.根据权利要求2所述的预应力混凝土空心方桩成型模具，其特征是：吊紧螺栓为粗牙螺栓，其螺距为2-4mm。

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