CN103114573A - 预应力钢筋混凝土实心方桩及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料领域，提供一种预应力钢筋混凝土实心方桩及其生产工艺，该种预应力钢筋混凝土实心方桩，包括桩身、桩帽及桩尖，其中：所述桩身包括混凝土、桩身钢筋笼，所述桩身钢筋笼为方形，由若干根纵向主筋与螺旋箍筋滚焊而成；所述桩帽设于所述桩身的一端，包括端板，所述端板为方形钢板；所述桩尖设于所述桩身的另一端，可采用钢桩尖，也可采用钢筋混凝土桩尖。该桩构造设计合理，具有优越的抗裂性能，其生产工艺效率高，适于工厂化生产模式。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，特别是涉及一种预应力钢筋混凝土实心方桩及其生产工艺。
背景技术
混凝土在强度发展过程中，伴随着体积收缩，当约束收缩产生的拉应力超过混凝土及时抗拉强度，或者拉应变超过混凝土及时极限拉应变时，混凝土内部就会产生裂纹。预制钢筋混凝土实心方桩由于自身密度大，而混凝土抗拉强度远低于其抗压强度，在吊装、运输过程中，桩身混凝土强度发展过程中产生的裂纹，在外力作用下，裂纹扩展、联通，导致桩身混凝土下半部分出现开裂现象。
现有的预制钢筋混凝土实心方桩，纵向主筋采用HRB335级钢筋制作，该级别钢筋抗拉强度较低，其抗拉强度设计值为300N/mm2，不施加预应力；箍筋为方环状，成型后绑扎在纵向主筋上；现场制作，混凝土浇注后自然养护到28d龄期。生产效率低下，质量难以控制。即使采用覆盖方法通蒸汽养护，由于温度场难以保证均匀，质量依然难以控制。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的主要目的在于提供一种预应力钢筋混凝土实心方桩及其生产工艺，该桩构造设计合理，具有优越的抗裂性能，其生产工艺效率高，适于工厂化生产模式。
为了达到以上目的，本发明提供一种预应力钢筋混凝土实心方桩，包括桩身、桩帽及桩尖，其中：
所述桩身包括混凝土、桩身钢筋笼，所述桩身钢筋笼为方形，由若干根纵向主筋与螺旋箍筋滚焊而成；
所述桩帽设于所述桩身的一端，包括端板，所述端板为方形钢板；
所述桩尖设于所述桩身的另一端，可采用钢桩尖，也可采用钢筋混凝土桩尖。
所述桩身钢筋笼的纵向主筋优选采用螺旋槽钢棒，并且其两端设有墩头；
所述桩身的横截面主体为方形，边长为300～800mm；
所述桩身的横截面的四个角是直角或内圆弧角或外圆弧角或倒角或其任意组合；
所述桩身钢筋笼两端不少于160mm范围内为箍筋加密区，箍筋加密区的螺旋箍筋螺距不大于80mm，其余区域螺旋箍筋螺距不大于100mm；
所述纵向主筋优选为8根，分别布置在桩身钢筋笼四个顶点以及棱边的中点；
所述纵向主筋优选为12根，分别布置在桩身钢筋笼四个顶点以及棱边的三分点；
所述纵向主筋优选为16根，分别布置在桩身钢筋笼四个顶点以及棱边的四分点处；
所述桩身钢筋笼布置在桩身截面外缘，满足混凝土保护层厚度要求；
所述端板上设有穿孔、锚固孔及张拉孔，所述穿孔与锚固孔为重孔，所述纵向主筋通过端板上的穿孔固定于锚固孔中；
所述桩帽还包括桩套箍，所述桩套箍为包覆在桩身端部的薄板方管，所述桩套箍焊接在端板上；
所述桩帽还包括若干根锚固筋，所述锚固筋焊接在端板内侧，插于桩身钢筋笼内部；
所述桩尖采用钢桩尖时，桩身与桩尖相接的该端再设一桩帽，该桩帽同时设有上述端板、桩套箍及锚固筋，桩身和桩尖单独制作后，将钢桩尖焊接于桩帽的端板上而成。
所述桩尖采用钢筋混凝土桩尖时，所述钢筋混凝土桩尖包括混凝土、桩尖钢筋笼，所述桩尖钢筋笼为四棱锥型，包括主筋和箍筋，锥顶设有导向钢筋，桩尖钢筋笼与桩身钢筋笼固定在一起。另外，桩尖钢筋笼外端再设有一端板，该端板外侧再设有一张拉板，张拉板通过张拉螺栓与端板联接，上述纵向主筋锚固于该端板设置的锚固孔中。
当实际所需方桩较长时，为了制造和运输方便，可分两段制作，即在本发明提供的预应力钢筋混凝土实心方桩的桩帽端再加设一根上段桩，所述上段桩包括上段桩桩身及设于上段桩桩身两端的上段桩桩帽，所述上段桩桩身和上段桩桩帽的结构与上述桩身和桩帽的结构一致。为了截桩便利，上段桩桩头端的桩帽只设有端板，不加桩套箍和锚固筋。
当实际所需方桩更长时，为了制造和运输方便，可分三段制造，即在本发明提供的预应力钢筋混凝土实心方桩的桩帽端再依次加设一根中段桩及上段桩，所述上段桩包括上段桩桩身及设于上段桩桩身两端的上段桩桩帽，所述中段桩包括中段桩桩身及设于中段桩桩身两端的中段桩桩帽，所述上段桩桩身、中段桩桩身、上段桩桩帽、中段桩桩帽的结构与上述桩身和桩帽的结构一致。为了截桩便利，上段桩桩头端的桩帽只设有端板，不加桩套箍和锚固筋。
另外，本发明还提供一种预应力钢筋混凝土实心方桩的生产工艺，包括以下步骤：
(1)成型端板和桩套箍，并将二者焊接成桩帽；
(2)纵向主筋定长、墩头，和箍筋滚焊成桩身钢筋笼；桩尖钢筋笼制作；桩身钢筋笼一端联接桩尖钢筋笼，一端联接桩帽；
(3)模具清理，安装钢筋笼和张拉器；制作带有钢筋混凝土桩尖的方桩时，由于纵向主筋必须穿过桩尖模板，故桩尖模板上纵向主筋对应位置处必须设有纵向主筋穿孔；纵向主筋穿过桩尖模板后固定在端板的锚固孔中，张拉板通过张拉螺栓与端板联接；
(4)施加预应力，拉张力不超过纵向主筋抗拉强度的70％；
(5)布料成型：优先选用高性能混凝土，根据混凝土拌合物的工作性确定振动方式，优先选用无须振捣的自流平混凝土；
(6)养护：优先采用常压蒸汽养护制度，在专用养护池或者养护室内进行养护，蒸汽温度和压力实时监控；必要时再采用二次高压蒸汽养护制度；
(7)放张；
(8)脱模。
本发明具有以下有益效果：
①与现有预制钢筋混凝土实心方桩相比，桩身混凝土施加了压应力后，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、受剪承载力。另外，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。
②与现有预制钢筋混凝土实心方桩构造相比，箍筋设计成螺旋形，采用滚焊工艺与纵向主筋联接成方形钢筋笼，显著提高了劳动效率；箍筋位置尺寸偏差容易控制。
③与现有预制钢筋混凝土实心方桩生产工艺相比，在专用养护池或养护室内进行养护，蒸汽温度和压力实时监控，温度场均匀，水泥水化速率相对均等，强度发展速率均匀。
附图说明
图1是实施例1所述的预应力钢筋混凝土实心方桩示意图；
图2是实施例2所述的预应力钢筋混凝土实心方桩示意图；
图3是图1及图2中桩帽端A-A剖面示意图；
图4是图1及图2中桩身B-B剖面示意图。
具体实施方式
以下结合实施例及附图对本发明进一步说明，但不作对其的限定：
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种预应力钢筋混凝土实心方桩，包括桩身6、桩帽5及桩尖7，其中：
所述桩身6包括混凝土、桩身钢筋笼，所述桩身钢筋笼为方形，由若干根纵向主筋1与螺旋箍筋2滚焊而成；所述纵向主筋1优选采用螺旋槽钢棒，并且其两端设有墩头；所述桩身6的横截面主体为方形，边长为600mm；所述桩身6的横截面的四个角是直角或内圆弧角或外圆弧角或倒角或其任意组合；所述桩身钢筋笼两端150mm范围内为箍筋加密区，箍筋加密区的螺旋箍筋2螺距50mm，其余区域螺旋箍筋2螺距85mm；本实施例中，所述纵向主筋1为12根，分别布置在桩身钢筋笼四个顶点以及棱边的三分点，如图4所示；所述桩身钢筋笼布置在桩身6截面外缘，满足混凝土保护层厚度要求；
所述桩帽5设于所述桩身6的一端，包括端板4，所述端板4为方形钢板；所述端板4上设有穿孔、锚固孔及张拉孔，所述穿孔与锚固孔为重孔，所述纵向主筋1通过端板4上的穿孔固定于锚固孔中；所述桩帽5还包括桩套箍，所述桩套箍为包覆在桩身6端部的薄板方管，所述桩套箍焊接在端板4上；所述桩帽5还包括若干根锚固筋3，本实施例为8根，所述锚固筋3焊接在端板4内侧，插于桩身钢筋笼内部，如图3所示；为了截桩便利，所述桩帽5可只设有端板4，不加桩套箍和锚固筋3。
所述桩尖7设于所述桩身6的另一端，采用钢筋混凝土桩尖，所述钢筋混凝土桩尖包括混凝土、桩尖钢筋笼，所述桩尖钢筋笼为四棱锥型，包括主筋和箍筋，锥顶设有导向钢筋8，桩尖钢筋笼与桩身钢筋笼固定在一起。另外，桩尖钢筋笼外端再设有一端板4，该端板4外侧再设有一张拉板9，张拉板9通过张拉螺栓与端板4联接，上述纵向主筋1锚固于该端板4设置的锚固孔中。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种预应力钢筋混凝土实心方桩，包括桩身6、桩帽5及桩尖(图中未标示)，其中：
所述桩身6包括混凝土、桩身钢筋笼，所述桩身钢筋笼为方形，由若干根纵向主筋1与螺旋箍筋2滚焊而成；所述桩身钢筋笼的纵向主筋1优选采用螺旋槽钢棒，并且其两端设有墩头；所述桩身6的横截面主体为方形，边长为600mm；所述桩身6的横截面的四个角是直角或内圆弧角或外圆弧角或倒角或其任意组合；所述桩身钢筋笼两端140mm范围内为箍筋加密区，箍筋加密区的螺旋箍筋2螺距60mm，其余区域螺旋箍筋2螺距90mm；本实施例中，所述纵向主筋1为12根，分别布置在桩身钢筋笼四个顶点以及棱边的三分点，如图4所示；所述桩身钢筋笼布置在桩身6截面外缘，满足混凝土保护层厚度要求；
所述桩帽5设于所述桩身6的两端，包括端板4，所述端板4为方形钢板；所述端板4上设有穿孔、锚固孔及张拉孔，所述穿孔与锚固孔为重孔，所述纵向主筋1通过端板上的穿孔固定于锚固孔中；所述桩帽5还包括桩套箍，所述桩套箍为包覆在桩身6端部的薄板方管，所述桩套箍焊接在端板4上；所述桩帽5还包括若干根锚固筋3，本实施例为8根，所述锚固筋3焊接在端板4内侧，插于桩身钢筋笼内部，如图3所示；
所述桩尖采用钢桩尖，该钢桩尖焊接于其中一桩帽5的端板6上。
实施例3
当实际所需方桩较长时，为了制造和运输方便，可分两段制作，即在本发明提供的预应力钢筋混凝土实心方桩的桩帽端再加设一根上段桩，所述上段桩包括上段桩桩身及设于上段桩桩身两端的上段桩桩帽，所述上段桩桩身和上段桩桩帽的结构与实施例2中所桩身和桩帽的结构一致，在此不再赘述。为了截桩便利，上段桩桩头端的桩帽只设有端板，不加桩套箍和锚固筋。
实施例4
当实际所需方桩更长时，为了制造和运输方便，可分三段制造，即在本发明提供的预应力钢筋混凝土实心方桩的桩帽端再依次加设一根中段桩及上段桩，所述上段桩包括上段桩桩身及设于上段桩桩身两端的上段桩桩帽，所述中段桩包括中段桩桩身及设于中段桩桩身两端的中段桩桩帽，所述上段桩桩身、中段桩桩身、上段桩桩帽、中段桩桩帽的结构与实施例2中所述桩身和桩帽的结构一致，在此不再赘述。为了截桩便利，上段桩桩头端的桩帽只设有端板，不加桩套箍和锚固筋。
本发明提供的该种预应力钢筋混凝土实心方桩的生产工艺，包括以下步骤：
(1)成型端板和桩套箍，并将二者焊接成桩帽；
(2)纵向主筋定长、墩头，和箍筋滚焊成桩身钢筋笼；桩尖钢筋笼制作；桩身钢筋笼一端联接桩尖钢筋笼，一端联接桩帽；或者桩身钢筋笼一端只联接端板，另一端联接桩帽；或者桩身钢筋笼的两端均联接桩帽；
(3)模具清理，安装钢筋笼和张拉器；制作带有钢筋混凝土桩尖的方桩时，由于纵向主筋必须穿过桩尖模板，故桩尖模板上纵向主筋对应位置处必须设有纵向主筋穿孔；纵向主筋穿过桩尖模板后固定在端板的锚固孔中，张拉板通过张拉螺栓与端板联接；
(4)施加预应力，拉张力不超过纵向主筋抗拉强度的70％；
(5)布料成型：优先选用高性能混凝土，根据混凝土拌合物的工作性确定振动方式，优先选用无须振捣的自流平混凝土；
(6)养护：优先采用常压蒸汽养护制度，在专用养护池或者养护室内进行养护，蒸汽温度和压力实时监控；必要时再采用二次高压蒸汽养护制度；
(7)放张；
(8)脱模。
以上已对本发明的技术内容作了详细说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都不会超出本申请所附权利要求的保护范围。
Claims (20)
1.一种预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，包括桩身、桩帽及桩尖，其中：
所述桩身包括混凝土、桩身钢筋笼，所述桩身钢筋笼为方形，由若干根纵向主筋与螺旋箍筋滚焊而成；
所述桩帽设于所述桩身的一端，包括端板，所述端板为方形钢板；
所述桩尖设于所述桩身的另一端。
2.根据权利要求1所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述桩身钢筋笼的纵向主筋采用螺旋槽钢棒，并且其两端设有墩头。
3.根据权利要求1所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述桩身的横截面主体为方形，边长为300～800mm。
4.根据权利要求1所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述桩身的横截面的四个角是直角或内圆弧角或外圆弧角或倒角或其任意组合。
5.根据权利要求1所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述桩身钢筋笼两端不少于160mm范围内为箍筋加密区，箍筋加密区的螺旋箍筋螺距不大于80mm，其余区域螺旋箍筋螺距不大于100mm。
6.根据权利要求1所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述纵向主筋优选为8根，分别布置在桩身钢筋笼四个顶点以及棱边的中点。
7.根据权利要求1所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述纵向主筋优选为12根，分别布置在桩身钢筋笼四个顶点以及棱边的三分点。
8.根据权利要求1所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述纵向主筋优选为16根，分别布置在桩身钢筋笼四个顶点以及棱边的四分点处。
9.根据权利要求1所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述桩身钢筋笼布置在桩身截面外缘。
10.根据权利要求1所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述端板上设有穿孔、锚固孔及张拉孔，所述穿孔与锚固孔为重孔，所述纵向主筋通过端板上的穿孔固定于锚固孔中。
11.根据权利要求1所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述桩帽还包括桩套箍，所述桩套箍为包覆在桩身端部的薄板方管，所述桩套箍焊接在端板上。
12.根据权利要求1或11任意一项所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述桩帽还包括若干根锚固筋，所述锚固筋焊接在端板内侧，插于桩身钢筋笼内部。
13.根据权利要求1所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述桩尖采用钢桩尖。
14.根据权利要求13所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述桩身与桩尖相接的该端再设一桩帽，该桩帽同时设有端板、桩套箍及锚固筋，所述钢桩尖焊接于该桩帽的端板上。
15.根据权利要求1所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述桩尖采用钢筋混凝土桩尖。
16.根据权利要求15所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述钢筋混凝土桩尖包括混凝土、桩尖钢筋笼，所述桩尖钢筋笼为四棱锥型，包括主筋和箍筋，锥顶设有导向钢筋，桩尖钢筋笼与桩身钢筋笼固定在一起。
17.根据权利要求16所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述桩尖钢筋笼外端再设有一端板，上述纵向主筋锚固于该端板设置的锚固孔中。
18.根据权利要求1所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述桩帽外端再加设一根上段桩，所述上段桩包括上段桩桩身及设于上段桩桩身两端的上段桩桩帽。
19.根据权利要求1所述的预应力钢筋混凝土实心方桩，其特征在于，所述桩帽外端再依次加设一根中段桩及上段桩，所述上段桩包括上段桩桩身及设于上段桩桩身两端的上段桩桩帽，所述中段桩包括中段桩桩身及设于中段桩桩身两端的中段桩桩帽。
20.如权利要求1所述的预应力钢筋混凝土实心方桩的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)成型端板和桩套箍，并将二者焊接成桩帽；
(2)纵向主筋定长、墩头，和箍筋滚焊成桩身钢筋笼；桩尖钢筋笼制作；桩身钢筋笼一端联接桩尖钢筋笼，一端联接桩帽；
(3)模具清理，安装钢筋笼和张拉器；制作带有钢筋混凝土桩尖的方桩时，由于纵向主筋必须穿过桩尖模板，故桩尖模板上纵向主筋对应位置处必须设有纵向主筋穿孔；纵向主筋穿过桩尖模板后固定在端板的锚固孔中，张拉板通过张拉螺栓与端板联接；
(4)施加预应力，拉张力不超过纵向主筋抗拉强度的70％；
(5)布料成型，选用高性能混凝土，根据混凝土拌合物的工作性确定振动方式；
(6)养护：采用常压蒸汽养护制度，在专用养护池或者养护室内进行养护，蒸汽温度和压力实时监控；必要时再采用二次高压蒸汽养护制度；
(7)放张；
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