CN103103977A - 部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段及其制作方法，用以解决现有技术中预制桩下段在沉桩时会对周围土体产生挤土效应，使其不能顺利压入土层，导致桩身混凝土出现开裂现象。该方桩下段包括：混凝土；方形钢筋笼；桩帽，设置在方形钢筋笼的一端，与方形钢筋笼固定连接；桩尖钢筋笼，设置在方形钢筋笼的另一端，与方形钢筋笼固定连接成一体；导向钢筋，设置在桩尖钢筋笼的桩尖顶端。采用本发明的技术方案，大大方便了在沉桩过程中将方桩下段桩身顺利压入土层，使桩身混凝土抗裂性能提高70％。

Description

部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段及其制作方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段及其制作方法。

背景技术

预制混凝土实心方桩由于自重大，在吊装、运输过程中，桩身混凝土容易出现开裂现象。在制作过程中，只有到混凝土强度发展到一定龄期时才可以搬运。因此，预制混凝土实心方桩一般采用现场重叠法制作，一般不宜超过4层，待下层混凝土达到设计强度的30％以上时，才可以浇注上层桩，混凝土达到设计强度的70％方可起吊，达到设计强度的100％方可运输。

目前，现场重叠法制作通常采用自然养护，并按设计要求沉桩，由于在沉桩的过程中其压力对周围土体产生挤土效应，造成临桩上浮，桩身混凝土出现开裂现象，因此，当采用锤击方法沉桩时，混凝土养护龄期通常不少于28天；采用静力压桩时，即使蒸汽养护达到混凝土设计强度的100％时，还需要自然养护5天以上才能进行压桩。

在现有技术中，预制桩下段在沉桩时会对周围土体产生挤土效应，使其不能顺利压入土层，导致桩身混凝土出现开裂现象，对于这些问题，目前尚未提出有效解决方案。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段及其制作方法，以解决现有技术中预制桩下段在沉桩时会对周围土体产生挤土效应，使其不能顺利压入土层，导致桩身混凝土出现开裂现象。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段。

本发明的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段包括：混凝土；方形钢筋笼；桩帽，设置在方形钢筋笼的一端，与方形钢筋笼固定连接；桩尖钢筋笼，设置在方形钢筋笼的另一端，与方形钢筋笼固定连接成一体；导向钢筋，设置在桩尖钢筋笼的桩尖顶端。

进一步地，方形钢筋笼包括：若干根预应力主筋，每根预应力主筋的一端固定在桩帽上，另一端穿过桩尖钢筋笼所在的桩身固定在固定端板上；若干根普通主筋，与若干根预应力主筋相间排列，每根普通主筋短于预应力主筋，每根普通主筋的两端分别与桩帽和固定端板相离；第一箍筋，设置在每根预应力主筋和普通主筋的外缘，并与所有预应力主筋和普通主筋相连接。

进一步地，方形钢筋笼包括：四根预应力主筋，分别分布在方形钢筋笼的四个顶角。

进一步地，第一箍筋为螺旋方形，其两端分别设置长度不小于160mm的加密区。

进一步地，第一箍筋加密区的螺距不大于80mm，其余部分的螺距为80～150mm。

进一步地，方桩下段还包括：若干根锚固筋，设置在桩帽侧，每根锚固筋的一端固定在桩帽上，每根锚固筋靠近与其相邻的普通主筋。

进一步地，桩帽包括：桩套箍，其横截面为方环形，并与方桩下段的桩身横截面相配合；桩帽端板，其形状与桩套箍相配合，并与桩套箍固定连接，用于固定方形钢筋笼。

进一步地，固定端板和桩帽端板上均设置：若干个预应力主筋穿孔，分别与若干根预应力主筋相对应；若干个预应力主筋锚固孔，用于分别锚固穿过每个预应力主筋穿孔的每根预应力主筋；固定端板上还设置若干个张拉孔。

进一步地，张拉孔与预应力主筋锚固孔为通孔。

进一步地，桩尖钢筋笼为四棱锥型，包括：锥棱主筋；弯折主筋，与桩尖钢筋笼的锥底垂直，并分别与锥棱主筋和方形钢筋笼相连接；第二箍筋，设置在锥棱主筋和弯折主筋的外缘，并与所有锥棱主筋和弯折主筋相连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段的制作方法。

本发明的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段的制作方法包括：A：将方形钢筋笼的一端与桩帽固定连接，另一端与桩尖钢筋笼固定连接，导向钢筋固定在桩尖钢筋笼的桩尖顶端；B：将固定好桩帽与桩尖钢筋笼之后的方形钢筋笼放在预置的方桩下段模具中，并安装固定端板；C：安装张拉装置并施加预应力；D：将预设的符合配比要求的混凝土拌合物浇注在方桩下段模具的槽中；E：根据方桩下段混凝土强度等级要求养护成型；F：撤除张拉装置；G：将养护成型的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段脱模。

进一步地，步骤D包括：将混凝土原材料按照设计的配合比经计量、搅拌均匀后，均匀浇注在方桩下段模具的近U形槽中；浇注的同时采用附着式或平板式振动装置振捣均匀；采用自流平混凝土布料完毕即可。

进一步地，步骤E包括：当方桩下段混凝土强度等级低于C80时，采用常压蒸汽养护制度；当方桩下段混凝土强度等级高于C80时，采用一次常压蒸汽养护、二次高压蒸汽养护制度。

进一步地，在步骤A之前还包括：将预应力主筋、普通主筋与第一箍筋连接成方形钢筋笼；将锥棱主筋从桩尖钢筋笼的锥顶到达锥底后，弯折到与锥底面垂直的角度形成弯折主筋，将锥棱主筋、弯折主筋与第二箍筋连接成桩尖钢筋笼；将桩尖钢筋笼的弯折主筋和方形钢筋笼相连接；将桩帽端板与桩套箍焊接成桩帽；将锚固筋固定在桩帽端板上。

根据本发明的技术方案，通过将桩尖钢筋笼与方形钢筋笼连接，并和导向钢筋配合使用，大大方便了在沉桩过程中将方桩下段桩身顺利压入土层，在沉桩过程中能够很好的控制桩位和垂直度，减小了压桩对周围土体的挤土效应，减少邻桩上浮程度。采用本发明的技术方案，使桩身混凝土抗裂性能提高70％。

附图说明

说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段实施例一在张拉状态下的结构示意图；

图2是沿图1中A-A线的剖视图；

图3是图1中固定端板的横截面示意图；

图4是本发明部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段实施例二的桩帽端横截面示意图；以及

图5是根据本发明实施例的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段的制作方法的主要步骤的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是本发明部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段实施例一在张拉状态下的结构示意图。

图2是沿图1中A-A线的剖视图。

如图1、图2所示，本发明的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段包括：混凝土10、方形钢筋笼20、桩帽30、桩尖钢筋笼60和导向钢筋70

方形钢筋笼20为方形组合式整体结构，其一端固定连接于桩帽30，另一端固定连接于桩尖钢筋笼60。

桩帽30包括：桩套箍31，其横截面为方环形，并与方桩下段的桩身横截面相配合；桩帽端板32，其形状与桩套箍31相配合，用于固定方形钢筋笼20，桩帽端板32与桩套箍31焊接成桩帽30。

在本实施例中，方形钢筋笼20主要包括：

预应力主筋21，预应力主筋21共有结构相同的八根，其中四根分别分布在方形钢筋笼20的四个顶角，另外四根分别分布在方形钢筋笼20的四条棱边的中点，每根预应力主筋的一端固定在桩帽端板32上，另一端穿过桩尖钢筋笼60所在的桩身固定在固定端板40上。

优选地，八根预应力主筋采用螺旋槽钢棒。

在本实施例中，由于采用了预应力主筋，改善了桩身的力学性能，在桩身受拉区，混凝土的预压应力抵消了部分拉应力，有助于提高桩身受拉承载力、受剪承载力，使桩身混凝土抗裂性能显著提高，降低了吊装、运输过程中桩身混凝土内部产生微裂的风险。

普通主筋22，普通主筋22共有结构相同的八根，分别与八根预应力主筋相间排列，每根普通主筋短于预应力主筋，并且每根普通主筋的两端分别与桩帽30的桩帽端板32及固定端板40相离。

第一箍筋23，为螺旋方形，设置在每根预应力主筋和普通主筋的外缘，并与所有预应力主筋和普通主筋连接形成方形钢筋笼20。

在本实施例中，第一箍筋23的两端分别设置长度不小于160mm的加密区，并且其加密区的螺距不大于80mm，其余部分的螺距为80～150mm。螺旋方形箍筋23设置加密区大大提高了桩身的抗震性能和抗压承载力。

在本实施例中，桩尖钢筋笼60为四棱锥型，主要包括位于锥棱的锥棱主筋及与锥底垂直的弯折主筋，该弯折主筋是将锥棱主筋从桩尖钢筋笼60的锥顶到达锥底后，弯折到与锥底面垂直的角度形成的，弯折后的长度不少于50mm，弯折主筋再与方形钢筋笼20的预应力主筋相连接。

桩尖钢筋笼60还包括第二箍筋，设置在锥棱主筋和弯折主筋的外缘，并与所有锥棱主筋和弯折主筋相连接形成桩尖钢筋笼60。

导向钢筋70设置在桩尖钢筋笼60的锥顶，与桩尖钢筋笼60配合使用。

在本实施例中，桩尖钢筋笼60的设置，大大方便了在沉桩过程中将方桩下段桩身顺利压入土层，和导向钢筋70的配合使用，在沉桩过程中很好的控制桩位和垂直度，减小了压桩对周围土体的挤土效应，减少邻桩上浮程度，同时使桩身混凝土抗裂性能显著提高。

本发明的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段还包括：

锚固筋50，锚固筋50共有结构相同的八根，均设置在靠近桩帽30的一侧，每根锚固筋的一端固定在桩帽中的桩帽端板32上，每根锚固筋靠近与其相邻的普通主筋。

图3是图1中固定端板40的横截面示意图。

如图3所示，固定端板40上设置有：

预应力主筋穿孔41，预应力主筋穿孔41共有结构向同的八个，位置分别与八根预应力主筋相对应。

预应力主筋锚固孔42，也有结构相同的八个，位置也分别与八根预应力主筋相对应，用于分别锚固穿过每个预应力主筋穿孔的每根预应力主筋。

张拉孔43，也有结构相同的八个，用于安装张拉装置80。

在本实施例中，张拉装置80为张拉板。

优选地，张拉孔43与预应力主筋锚固孔42为通孔。另外根据需要，张拉孔43与预应力主筋锚固孔42也可以分别单独设立。

在本实施例中，桩帽端板32和固定端板40的主要区别是：桩帽端板32上设置有八个预应力主筋锚固孔、八个预应力主筋穿孔及八个锚固筋锚固孔。

图4是本发明部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段实施例二的桩帽端横截面示意图。

如图4所示，本实施例与实施例一相比，主要有以下不同：

在本实施例中，预应力主筋411共有结构相同的四根，分别分布在钢筋笼的四个顶角；普通主筋412也有结构相同的四根，与四根预应力主筋相间排列；锚固筋420的根数与实施例一的相同，为八根，但位置接近普通主筋的两侧。

根据不同的施工需要，可以设置不同数量的预应力主筋和普通主筋。

由以上描述可知，本发明的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段，设置桩尖钢筋笼60，大大方便了在沉桩过程中将方桩下段桩身顺利压入土层，和导向钢筋70的配合使用，在沉桩过程中能够很好的控制桩位和垂直度，减小了压桩对周围土体的挤土效应，减少邻桩上浮程度，使桩身混凝土抗裂性能显著提高；另外采用混凝土横截面的实心设计，提高桩身截面对中心轴的惯性矩高，桩身受剪承载力有助于得到保证，方形钢筋笼20由于采用了预应力主筋，改善了桩身的力学性能，在桩身受拉区，混凝土的预压应力抵消了部分拉应力，有助于提高桩身受拉承载力、受剪承载力，降低了吊装、运输过程中桩身混凝土内部产生微裂的风险。

图5是根据本发明实施例的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段的制作方法的主要步骤的流程图。现以制作图1中的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段为例，对该制作方法进行详细说明。

如图5所示，本发明的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段的制作方法主要包括以下步骤：

步骤S501：制作方形钢筋笼20、桩帽30和桩尖钢筋笼60。

在该步骤中，将八根预应力主筋、八根普通主筋与螺旋方形箍筋23连接成方形钢筋笼20；将锥棱主筋从桩尖钢筋笼60的锥顶到达锥底后，弯折到与锥底面垂直的角度形成弯折主筋，将锥棱主筋、弯折主筋与第二箍筋连接成桩尖钢筋笼60；将桩帽端板32与桩套箍31焊接成桩帽30；将八根锚固筋固定在桩帽端板32上。

步骤S502：方形钢筋笼20及桩尖钢筋笼60的两端连接。

在该步骤中，将方形钢筋笼20的一端与桩帽30的桩帽端板32固定连接，另一端与桩尖钢筋笼60固定连接。导向钢筋固定在桩尖钢筋笼60的锥顶。

步骤S503：准备模具。

在该步骤中，将固定好桩帽30与桩尖钢筋笼60之后的方形钢筋笼20放在预置的方桩下段模具中，安装固定端板40，将方形钢筋笼20的八根预应力主筋穿过方桩下段模具中的桩尖模板部分，固定在固定端板40上。

在本实施例中，由于预应力主筋要穿过方桩下段模具中的桩尖模板，因此该桩尖模板上也设与有预应力主筋对应位置的预应力主筋穿孔。

步骤S504：安装张拉装置并施加预应力。

步骤S505：浇注混凝土。

在该步骤中，将混凝土原材料按照设计的配合比经计量、搅拌均匀后，均匀浇注在方桩下段模具的近U形槽中；浇注的同时采用附着式或平板式振动方式振捣均匀；采用自流平混凝土布料完毕即可。

步骤S506：养护成型。

在该步骤中，根据方桩下段混凝土强度等级要求养护成型，当方桩下段混凝土强度等级低于C80时，采用常压蒸汽养护制度；当方桩下段混凝土强度等级高于C80时，采用一次常压蒸汽养护、二次高压蒸汽养护制度。

步骤S507：撤除张拉装置；

步骤S508：脱模。

在该步骤中，将养护成型的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段脱模。

本发明的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段的制作方法，通过将桩尖钢筋笼与方形钢筋笼连接，并和导向钢筋配合使用，大大方便了在沉桩过程中将方桩下段桩身顺利压入土层，在沉桩过程中很好的控制桩位和垂直度，减小了压桩对周围土体的挤土效应，减少邻桩上浮程度，同时使桩身混凝土抗裂性能显著提高；预应力的施加，改善了桩身力学性能，在桩身受拉区，混凝土的预压应力抵消了部分拉应力，有助于提高桩身受拉承载力、使桩身混凝土抗裂性能显著提高，降低了吊装、运输过程中桩身混凝土内部产生微裂的风险。

从以上的描述中，可以看出，本发明的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段及其制作方法，通过将桩尖钢筋笼与方形钢筋笼连接，并和导向钢筋配合使用，大大方便了在沉桩过程中将方桩下段桩身顺利压入土层，在沉桩过程中能够很好的控制桩位和垂直度，减小了压桩对周围土体的挤土效应，减少邻桩上浮程度，使桩身混凝土抗裂性能显著提高。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段，其特征在于，包括：

混凝土；

方形钢筋笼；

桩帽，设置在所述方形钢筋笼的一端，与所述方形钢筋笼固定连接；

桩尖钢筋笼，设置在所述方形钢筋笼的另一端，与所述方形钢筋笼固定连接成一体；

导向钢筋，设置在所述桩尖钢筋笼的桩尖顶端。

2.根据权利要求1所述的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段，其特征在于，所述方形钢筋笼包括：

若干根预应力主筋，每根所述预应力主筋的一端固定在所述桩帽上，另一端穿过所述桩尖钢筋笼所在的桩身固定在固定端板上；

若干根普通主筋，与若干根所述预应力主筋相间排列，每根所述普通主筋短于所述预应力主筋，每根所述普通主筋的两端分别与所述桩帽和所述固定端板相离；

第一箍筋，设置在每根所述预应力主筋和所述普通主筋的外缘，并与所有所述预应力主筋和所述普通主筋相连接。

3.根据权利要求2所述的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段，其特征在于，所述方形钢筋笼包括：

四根预应力主筋，分别分布在所述方形钢筋笼的四个顶角。

4.根据权利要求2所述的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段，其特征在于，所述第一箍筋为螺旋方形，其两端分别设置长度不小于160mm的加密区。

5.根据权利要求4所述的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段，其特征在于，所述第一箍筋加密区的螺距不大于80mm，其余部分的螺距为80～150mm。

6.根据权利要求2所述的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段，其特征在于，所述方桩下段还包括：

若干根锚固筋，设置在所述桩帽侧，每根所述锚固筋的一端固定在所述桩帽上，每根所述锚固筋靠近与其相邻的所述普通主筋。

7.根据权利要求2所述的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段，其特征在于，所述桩帽包括：

桩套箍，其横截面为方环形，并与所述方桩下段的桩身横截面相配合；

桩帽端板，其形状与所述桩套箍相配合，并与所述桩套箍固定连接，用于固定所述方形钢筋笼。

8.根据权利要求7所述的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段，其特征在于，所述固定端板和所述桩帽端板上均设置：

若干个预应力主筋穿孔，分别与若干根所述预应力主筋相对应；

若干个预应力主筋锚固孔，用于分别锚固穿过每个所述预应力主筋穿孔的每根所述预应力主筋；

所述固定端板上还设置若干个张拉孔。

9.根据权利要求8所述的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段，其特征在于，所述张拉孔与所述预应力主筋锚固孔为通孔。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段，其特征在于，所述桩尖钢筋笼为四棱锥型，包括：

锥棱主筋；

弯折主筋，与所述桩尖钢筋笼的锥底垂直，并分别与所述锥棱主筋和所述方形钢筋笼相连接；

第二箍筋，设置在所述锥棱主筋和所述弯折主筋的外缘，并与所有所述锥棱主筋和所述弯折主筋相连接。

11.一种部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

A：将方形钢筋笼的一端与桩帽固定连接，另一端与桩尖钢筋笼固定连接，导向钢筋固定在所述桩尖钢筋笼的桩尖顶端；

B：将固定好所述桩帽与所述桩尖钢筋笼之后的所述方形钢筋笼放在预置的方桩下段模具中，并安装固定端板；

C：安装张拉装置并施加预应力；

D：将预设的符合配比要求的混凝土拌合物浇注在所述方桩下段模具的槽中；

E：根据所述方桩下段混凝土强度等级要求养护成型；

F：撤除所述张拉装置；

G：将养护成型的部分预应力钢筋混凝土实心方桩下段脱模。

12.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述步骤D包括：

将混凝土原材料按照设计的配合比经计量、搅拌均匀后，均匀浇注在所述方桩下段模具的近U形槽中；

浇注的同时采用附着式或平板式振动装置振捣均匀；

采用自流平混凝土布料完毕即可。

13.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述步骤E包括：

当所述方桩下段混凝土强度等级低于C80时，采用常压蒸汽养护制度；

当所述方桩下段混凝土强度等级高于C80时，采用一次常压蒸汽养护、二次高压蒸汽养护制度。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤A之前还包括：

将预应力主筋、普通主筋与第一箍筋连接成所述方形钢筋笼；

将锥棱主筋从所述桩尖钢筋笼的锥顶到达锥底后，弯折到与锥底面垂直的角度形成弯折主筋，将所述锥棱主筋、所述弯折主筋与第二箍筋连接成所述桩尖钢筋笼；

将所述桩尖钢筋笼的弯折主筋和所述方形钢筋笼相连接；

将桩帽端板与桩套箍焊接成桩帽；将锚固筋固定在所述桩帽端板上。

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