CN103103978A - 部分预应力钢筋混凝土实心方桩上段及其制作方法 - 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上段及其制作方法，用以解决现有技术中预制桩上段在截桩时破坏桩身，或者不方便截桩，导致桩身不能满足力学性能、沉桩施工要求的问题。该方桩上段包括：混凝土；钢筋笼，为方形组合式整体结构；桩帽，设置在钢筋笼的一端，与钢筋笼固定连接；固定端板，设置在钢筋笼的另一端，与钢筋笼固定连接。采用本发明的技术方案，方便在不破坏桩身的前提下进行截桩，有助于改善预制桩上段的力学性能，提高了桩身受拉承载力。

Description

部分预应力钢筋混凝土实心方桩上段及其制作方法

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上段及其制作方法。

背景技术

预应力高强混凝土管桩具有竖向承载力高、桩身混凝土有效预压应力高、桩身混凝土抗裂性能好和沉桩中耐击打的特点；另外，其特殊的中空结构设计，特殊钢材的使用，其主筋采用抗拉强度不低于1420MPa、非比例延伸强度不小于1280MPa的预应力螺旋槽钢棒，成熟的自动化生产线的应用，赋予了管桩原材料消耗少、生产效率高、成本低的特点。因此，目前高性价比的管桩应用广泛。

但是，部分地区地质结构不适宜用管桩，如抗震设防烈度高的地区，在不适宜用管桩的地区，预制桩的选择空间很小，多数情况下，只能采用预制混凝土实心方桩或现场灌注桩。使用预制混凝土实心方桩造成基础造价高，而且，现有的预制混凝土实心方桩现场重叠法制作方式不仅质量波动大，而且往往很难满足工程施工速度。现场灌注桩，不仅费用高，而且工期长，成桩质量受多因素影响，质量难以检测。

预制桩按设计要求沉桩，浇注基础垫层后，还需要截桩，露出主筋，保证桩身的主筋伸入承台，与承台钢筋绑扎在一起，伸入承台的主筋长度应符合设计要求，必要时需要接长主筋。而现有的预制桩上段在截桩时有时会破坏桩身，或者不方便截桩，导致桩身不能满足力学性能、沉桩施工要求。

在现有技术中，预制桩上段在截桩时有时破坏桩身，或者不方便截桩，导致桩身不能满足力学性能、沉桩施工要求的问题，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上段及其制作方法，以解决现有技术中预制桩上段在截桩时破坏桩身，或者不方便截桩，导致桩身不能满足力学性能、沉桩施工要求的问题。

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上段。

本发明的部分预应力钢筋混凝土实心方桩上段包括：混凝土；钢筋笼，为方形组合式整体结构；桩帽，设置在钢筋笼的一端，与钢筋笼固定连接；固定端板，设置在钢筋笼的另一端，与钢筋笼固定连接。

进一步地，钢筋笼包括：若干根预应力主筋，纵向贯穿于方桩上段的桩身里，每根预应力主筋的一端固定在桩帽上，另一端固定在固定端板上；若干根普通主筋，与若干根预应力主筋相问排列，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；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，钢筋笼包括：四根预应力主筋，分别分布在钢筋笼的四个顶角。

进一步地，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，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，方桩上段还包括：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，另一端远离于固定端板，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，并与方桩上段的桩身横截面相配合；桩帽端板，其形状与桩套箍相配合，用于固定钢筋笼，并与桩套箍固定连接。

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；桩帽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。

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上段的制作方法。

本发明的部分预应力钢筋混凝土实心方桩上段的制作方法包括：A：将钢筋笼的一端与桩帽固定连接，另一端与固定端板固定连接；B：将固定好桩帽与固定端板之后的钢筋笼放在预置的方桩上段模具中；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上段模具的槽中；E：根据方桩上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上段脱模。

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，均匀浇注在方桩上段模具的近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：当方桩上段混凝土强度等级低于C80时，采用常压蒸汽养护制度；当方桩上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、普通主筋与箍筋连接成钢筋笼；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，通过设置钢筋笼的结构一端不加桩套箍，普通主筋可与端板分离，方便在不破坏桩身的前提下进行截桩，满足了预制桩上段的力学性能和沉桩施工要求；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；另外预应力的施加，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。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上段实施例一的纵向结构示意图；

图2是沿图1中A-A线的剖视图；

图3是图1中桩帽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上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上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上段实施例一的纵向结构示意图。

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上段包括：混凝土10、钢筋笼20、桩帽30和固定端板40。

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，另一端固定连接于固定端板40。该结构一端不加桩帽，方便在不破坏桩身的前提下进行截桩，满足了预制桩上段的力学性能和沉桩施工要求。

桩帽30包括：桩套箍31，其横截面为方环形，并与方桩上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，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，均纵向贯穿于方桩上段的桩身里，其中四根分别分布在钢筋笼20的四个顶角，另外四根分别分布在钢筋笼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。该结构使普通主筋可与固定端板40分离，更方便了在截桩的过程中不破坏桩身。

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钢筋笼20。

在本实施例中，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。

本发明的部分预应力钢筋混凝土实心方桩上段还包括：

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，另一端远离于固定端板40，每根锚固筋靠近与其相邻的普通主筋。

图3是图1中桩帽端板32的横截面示意图。

如图3所示，桩帽端板32上设置有：

预应力主筋穿孔321，预应力主筋穿孔321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322，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323，也有结构相同的八个，用于安装张拉装置。

优选地，张拉孔323与预应力主筋锚固孔322为通孔。另外根据需要，张拉孔323与预应力主筋锚固孔322也可以分别单独设立。

锚固筋锚固孔324，也有结构相同的八个，位置分别与八根锚固筋相对应。

在本实施例中，桩帽端板32和固定端板40的主要区别是：固定端板40上只设置有八个预应力主筋锚固孔和八个预应力主筋穿孔。

图4是本发明部分预应力钢筋混凝土实心方桩上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上段，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，设置钢筋笼20为方形组合式整体结构，其一端固定连接于桩帽30，另一端固定连接于固定端板40。该结构一端不加桩套箍，普通主筋可与端板分离，方便在不破坏桩身的前提下进行截桩，满足了预制桩上段的力学性能和沉桩施工要求，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，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。

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上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上段为例，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上段的制作方法主要包括以下步骤。

步骤S501：制作钢筋笼20、桩帽30。

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：钢筋笼20的两端连接。

在该步骤中，将钢筋笼20的一端与桩帽30的桩帽端板32固定连接，另一端与固定端板40固定连接。

步骤S503：准备模具。

在该步骤中，将固定好桩帽30与固定端板40之后的钢筋笼20放在预置的方桩上段模具中；

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，均匀浇注在方桩上段模具的近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，根据方桩上段混凝土强度等级要求养护成型，当方桩上段混凝土强度等级低于C80时，采用常压蒸汽养护制度；当方桩上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上段脱模。

本发明的部分预应力钢筋混凝土实心方桩上段的制作方法，设置钢筋笼的结构一端不加桩套箍，普通主筋可与端板分离，方便在不破坏桩身的前提下进行截桩，满足了预制桩上段的力学性能和沉桩施工要求；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；另外预应力的施加，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上段及其制作方法，方便在不破坏桩身的前提下进行截桩，满足了预制桩上段的力学性能和沉桩施工要求，另外预应力的施加，改善了桩身力学性能，有助于提高桩身受拉承载力，降低了吊装、运输过程中桩身混凝土内部产生微裂的风险。

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 (13)

1.一种部分预应力钢筋混凝土实心方桩上段，其特征在于，包括：

混凝土；

钢筋笼，为方形组合式整体结构；

桩帽，设置在所述钢筋笼的一端，与所述钢筋笼固定连接；

固定端板，设置在所述钢筋笼的另一端，与所述钢筋笼固定连接。

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上段，其特征在于，所述钢筋笼包括：

若干根预应力主筋，纵向贯穿于所述方桩上段的桩身里，每根所述预应力主筋的一端固定在所述桩帽上，另一端固定在所述固定端板上；

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；

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上段，其特征在于，所述钢筋笼包括：

四根预应力主筋，分别分布在所述钢筋笼的四个顶角。

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上段，其特征在于，所述箍筋为螺旋方形，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上段，其特征在于，所述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上段，其特征在于，所述方桩上段还包括：

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，另一端远离于所述固定端板，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至6中任一项所述的部分预应力钢筋混凝土实心方桩上段，其特征在于，所述桩帽包括：

桩套箍，其横截面为方环形，并与所述方桩上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，用于固定所述钢筋笼，并与所述桩套箍固定连接。

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上段，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；

所述桩帽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上段，其特征在于，所述张拉孔与所述预应力主筋锚固孔为通孔。

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

A：将钢筋笼的一端与桩帽固定连接，另一端与固定端板固定连接；

B：将固定好所述桩帽与所述固定端板之后的钢筋笼放在预置的方桩上段模具中；

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上段模具的槽中；

E：根据所述方桩上段混凝土的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上段脱模。

11.根据权利要求10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上段模具的近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。

12.根据权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述步骤E包括：

当所述方桩上段混凝土强度等级低于C80时，采用常压蒸汽养护制度；

当所述方桩上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。

13.根据权利要求10至12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、普通主筋与箍筋连接成钢筋笼；

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。

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