CN103485330A

CN103485330A - 一种复合材料板桩

Info

Publication number: CN103485330A
Application number: CN201310487496.5A
Authority: CN
Inventors: 刘成才
Original assignee: Jiangsu Provincial Communication Planning and Design Institute Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Provincial Communication Planning and Design Institute Co Ltd
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2014-01-01

Abstract

本发明公开了一种复合材料板桩，包括桩体，桩体为复合材料桩体，桩体两侧设有槽口，通过槽口将M个桩体连接成一体，M≥2，桩体的上端和下端分别包裹有钢护板，在两端的钢护板之间设有横梁，在横梁上设置锚拉杆；槽口设置在桩体两端侧壁，槽口一侧为不封闭的圆形环口，另一侧为实心小圆，圆形环口开口尺寸小于实心小圆的直径；相邻的桩体之间，前一个桩体的实心小圆插入到后一个桩体的圆形环口中进行固定。本发明板桩之间采用特殊槽口形式，有利于板桩插打施工及板桩形成整体，在板桩上下端包裹钢护板以保护板桩在施工过程不会出现局部损坏，同时有利于板桩插打施工。

Description

一种复合材料板桩

技术领域

本发明涉及一种工程施工用具，特别是一种复合材料板桩，具体地说运用纤维增强复合材料代替钢、混凝土或木等传统材料制造板桩结构。

背景技术

板桩结构已经在国内广泛使用了几十年时间，在河道开挖及防护、基坑围堰支撑等施工中得到广泛运用，其具有施工速度快，对周边环境影响小特点。钢结构强度高，但易腐蚀、外观效果差；混凝土板桩结构自重大、强度低只适用于小范围内使用；木结构板桩强度低、易腐蚀只适用于小型工程。由于传统材质制造的板桩存在上述缺点，需要一种新型材质的板桩。

专利(CN 302071676 A)公布一种复合材料板桩：包括桩体1，其特征是所述的桩体1为复合材料桩体，在所述的桩体1的上端包裹有不锈钢套头2，下端连接有不锈钢桩靴3，桩体1的两侧边分别连接有与相邻的桩体1相连的锁扣4；所述的桩体1由芯材301、包裹芯材301的内包裹层302及将各包裹有内包裹层302的芯材301包裹成所需形状的外包裹层103组成，相邻芯材301之间形成有格构结构104。专利(CN 302071676 A)采用复合材料夹芯(需包裹芯材301)断面，此类型板桩断面有利于增加板桩的整体刚度，但也存在制造复杂、桩体笨重、锁扣连接复杂、不便于插打施工、总成本高的缺点。

本发明同样采用复合材料但不需包裹芯材采用全复合材料，且锁扣与板体一次成型(不需额外连接件)，桩体简洁，制造安装较为方便，方便插打施工，总成本相对较低，为了提高桩身刚度及控制桩身变形在桩顶设置锚拉杆结构。

复合板桩具有耐腐蚀好、轻质高强等优点，与木材、混凝土和钢板桩等传统板桩相比，能更好地适应恶劣的水下环境，具有更好的耐久性，在海岸和码头的加固和修复工程、水域改造及临江靠海地区的基础建设工程中有较广阔的应用前景，对于经济的可持续发展具有重要的战略意义。复合材料板桩采用纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer），强度高、变形性能好，能够较好的适应结构受力的要求；且耐腐蚀性能好可适用于海洋等腐蚀性环境，免维护。复合材料也存在弹模低、变形大、局部抗冲击性能差的缺点，需要采用特殊构造措施以减小其受力变形；同时由于成型工艺特殊性（采用拉挤成型），板桩截面及连接槽口需综合考虑制造、安装、造价等因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合材料板桩，用轻质高强耐腐蚀的复合材料替代传统建筑材料制造支撑防护结构。

本发明通过如下技术方案实现其发明目的：

本发明公开了一种复合材料板桩，包括桩体，桩体为复合材料桩体，截面加劲设置在桩体表面，桩体两侧通过槽口将若干个相同的桩体连接成一整片，桩体的上下两端分别包裹有钢护板，在桩体上部设有横梁，将采用槽口连接桩体夹在中间，横梁上设置锚拉杆。

复合材料板桩采用纤维增强复合材料，是一种由高性能纤维和基体通过拉挤工艺制造成型的高性能材料。采用的纤维种类有碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维以及苎麻纤维中的一种或几种。基体有环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂中的一种或几种。复合材料配比根据具体受力情况决定。

所述的桩体的截面形状为U形，为了提高桩体截面的局部稳定性能，在板桩薄壁上设置I字形、圆形、丁字形加劲肋或通过板桩薄壁板局部弯曲达到提高薄壁受力性能目的；

所述的桩体板桩采用特殊槽口连接，桩体一端设开口圆形环口，另一端设实心小圆；一端小圆可以插入到另一端开口圆环中，圆环开口尺寸需小于小圆的直径。开口圆环圆心与实心小圆圆心在一条直线上，且开口圆环关于开口圆环与实心小圆圆心连线对称此槽口有利于板桩正或反向拼接，且可适应安装时轴线误差；

所述的桩体顶部设置锚拉杆，为预应力筋、粗钢筋或复合材料筋。

所述的桩体在板桩上下端包裹钢护板。

所述的桩体在板桩间设置联结横梁。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

（1）板桩采用纤维增强复合材料，是一种由高性能纤维和基体通过拉挤工艺制造成型的高性能材料。采用的纤维种类有碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维以及苎麻纤维中的一种或几种；基体有环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂中的一种或几种。板桩采用拉挤工艺制造，有利于大规模组织生产。

（2）板桩体采用截面形状为U形，采用多种加劲方式提高板桩薄壁局部刚度，根据工程需要，可灵活选用加劲方式。

（3）板桩之间采用特殊槽口形式，有利于板桩插打施工及板桩形成整体。

（4）板桩顶采用预应力筋、粗钢筋、复合材料筋中的一种，以利于减少板桩结构变形。

（5）在板桩上下端包裹钢护板以保护板桩在施工过程不会出现局部损坏，同时有利于板桩插打施工。

（6）在板桩间设置横梁，以保证板桩整体稳定性。

（7）在板桩间顶设置锚拉杆减小桩体的变形，优化桩身的受力。

由于采用上述技术方案，本发明较好地实现了发明目的，利用复合材料轻质高强、耐久性能好的优点，采用不同的截面形状及特殊槽口形式以满足工程需求，通过设置锚拉杆克服复合材料板桩弹模低、变形大的缺点；通过板桩上下端包裹钢护板有利桩顶防护及板桩插打施工。

由于采用上述技术方案，本发明较好地实现了发明目的，利用复合材料轻质高强、耐久性能好的优点，采用不同的截面形状及环抱槽口形式以满足工程需求，通过设置锚拉杆克服复合材料板桩弹模低、变形大的缺点；通过板桩上下端包裹钢护板有利桩顶防护及板桩插打施工。

附图说明

图1-1为本发明的U形单片板桩局部弯曲断面示意图。

图1-2为本发明的U形单片板桩带有加劲肋断面示意图。

图1-3-1为本发明的U形板桩组成并排支撑结构总体示意图。

图1-3-2为本发明的U形板桩组成相对支撑结构总体示意图。

图2-1为本发明的一字型单片板桩断面示意图。

图2-2为本发明的一字型板桩组成并排支撑结构总体示意图。

图3-1为本发明的工字型单片板桩断面示意图。

图3-2为本发明的工字型板桩组成并排支撑结构总体示意图。

图4-1-1为本发明的多边型单片板桩断面示意图。

图4-1-2为本发明的多边型单片板桩断面示意图。

图4-2-1为本发明的多边型板桩组成并排支撑结构总体示意图。

图4-2-2为本发明的多边型板桩组成并排支撑结构总体示意图。

图5-1-1为本发明的三角组合型单片板桩断面示意图。

图5-1-2为本发明的三角组合型单片板桩断面示意图。

图5-2-1为本发明的三角组合型板桩组成并排支撑结构总体示意图。

图5-2-2为本发明的三角组合型板桩组成并排支撑结构总体示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

实施例一：U型截面

结合图1-1、1-2、1-3-1和1-3-2，一种复合材料板桩，截面形状为U型，包括桩体1，桩体1为碳纤维增强复合材料桩体；桩体1两侧设有槽口3，通过槽口3将两个桩体1连接成一体；桩体1的上端和下端分别包裹有钢护板4；在桩体1外壁中间锚接横梁6；锚拉杆5设置在靠岸边的土体中，一端与横梁6连接、另一端直接锚固于土体里，每隔一定间距在桩体1上设有一个锚拉杆5；槽口3设置在桩体两端侧壁，槽口3一侧为不封闭的圆形环口301，另一侧为实心小圆302，圆形环口301开口尺寸小于实心小圆302的直径，将前一个桩体1的实心小圆302插入到后一个桩体1的圆形环口301中进行固定。

槽口3带有的实心小圆302一侧，向U型部突出，保证前一个桩体1的实心小圆302插入到后一个桩体1的圆形环口301中后，两个桩体1的非突出面在一条水平线上。

九个截面加劲肋2均匀设置在桩体1内壁，方向垂直于横梁6。相邻的两个桩体1，可并排布置，或凹面方向相反布置。

将桩体1的外壁U型截面凸出部分，向内局部弯曲，相邻的两个桩体1，可并排布置，或凹面方向相反布置。

实施例二：一字型截面

结合图2-1、2-2，一种复合材料板桩，截面形状为一字形，包括桩体1，桩体1为碳纤维增强复合材料桩体；桩体1两侧设有槽口3，通过槽口3将两个桩体1连接成一体；桩体1的上端和下端分别包裹有钢护板4；在桩体1外壁中间锚接横梁6；锚拉杆5设置在靠岸边的土体中，一端与横梁6连接、另一端直接锚固于土体里，每隔一定间距在桩体1上设有一个锚拉杆5；槽口3设置在桩体两端侧壁，槽口3一侧为不封闭的圆形环口301，另一侧为实心小圆302，圆形环口301开口尺寸小于实心小圆302的直径，将前一个桩体1的实心小圆302插入到后一个桩体1的圆形环口301中进行固定。

槽口3带有的实心小圆302一侧插入到后一个桩体1的圆形环口301中后，两个桩体1的非突出面与槽口3在一条水平线上。

多个截面加劲肋2均匀设置在桩体1内、外壁，方向垂直于横梁6。

相邻的两个桩体1并排布置。

实施例三：工字型截面

结合图3-1、3-2，一种复合材料板桩，截面形状为工字型，本实施例除截面形状及槽口布设位置与实施例二不同外，其余与实施例二相同。

桩体1采用工字形截面形状。

槽口3带有的实心小圆302一侧插入到后一个桩体1的圆形环口301中后，两个桩体1的非突出面与槽口3在一条水平线上。在工字上下翼缘都设置反对称槽口3，以加强连接可靠性。

实施例四：多边型截面

结合图4-1-1、4-1-2、4-2-1、4-2-2，一种复合材料板桩，截面形状为多边形。

桩体1采用矩形或多边形截面形状。

本实施例除截面形状与实施例二、三不同外，其余与实施例二、三相同。槽口3的不封闭的圆形环口301布置在矩形截面的对角线上，另一对角线布置实心小圆302。

实施例五：三角组合型截面

结合图5-1-1、5-1-2、5-2-1、5-2-2，一种复合材料板桩，截面形状为三角组合形。

桩体1采用三角边组拼成多空室平行四边形或多空室正四边形截面形状。

在三角边组拼成多空室平行四边形或多空室正四边形截面上下翼缘都设置反对称槽口3，以加强连接可靠性。

本实施例除截面形状及槽口布设位置与实施例二不同外，其余与实施例二相同。

Claims

1.一种复合材料板桩，包括桩体（1），其特征在于：桩体（1）为复合材料桩体，桩体（1）两侧设有槽口（3），通过槽口（3）将M个桩体（1）连接成一体，M≥2，桩体（1）的上端和下端分别包裹有钢护板（4），在两端的钢护板（4）之间设有横梁（6），在横梁（6）上设置锚拉杆（5）；槽口（3）设置在桩体（1）两端侧壁，槽口（3）一侧为不封闭的圆形环口（301），另一侧为实心小圆（302），圆形环口（301）开口尺寸小于实心小圆（302）的直径；相邻的桩体（1）之间，前一个桩体（1）的实心小圆（302）插入到后一个桩体（1）的圆形环口（301）中进行固定。

2.根据权利要求1所述的复合材料板桩，其特征在于：还包括N个截面加劲肋（2），N≥1，加劲肋（2）均匀设置在桩体（1）内壁，方向垂直于横梁（6）。

3.根据权利要求1所述的复合材料板桩，其特征在于：将板桩（1）的外壁向内局部弯曲，提高外壁受力性能。

4.根据权利要求1或2所述的复合材料板桩，其特征在于：桩体（1）的截面形状为Z型、斜Z型、U型、T型、工字型、一字型或多边形。

5.根据权利要求2所述的复合材料板桩，其特征在于：在板桩（1）内壁设置的加劲肋（2）为I字形、圆形或丁字形。

6.根据权利要求1所述的复合材料板桩，其特征在于：锚拉杆（5）为预应力筋、粗钢筋或复合材料筋。