CN103741685B - 包含预应力钢管砼的预应力钢管砼桁架支护结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预应力钢管砼及相应的预应力钢管砼支护结构，包括中空的薄壁钢管和钢绞线，钢绞线设置于薄壁钢管的管腔内，钢绞线与薄壁钢管的轴线为平行设置，薄壁钢管内填充设置有填料，且填料包覆钢绞线，还涉及预应力钢管砼支护结构。采用了该结构的预应力钢管砼及相应的预应力钢管砼支护结构，相比于砼灌注桩可以降低成本，相比较型钢水泥土搅拌桩可以避免型钢回收等问题，钢绞线和薄壁钢管承受支护结构的拉力，而薄壁钢管、填料和水泥土墙共同承受整个支护结构的压力，薄壁钢管内的钢绞线数量视使用需求而定，灵活性很强；腹杆和预应力钢管砼共同形成桁架结构，可以根据不同的使用需求设置不同形状的桁架；施工效率高，围护结构的施工工期短。

Description

包含预应力钢管砼的预应力钢管砼桁架支护结构

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，特别涉及土木工程基坑支护技术领域，具体是指一种预应力钢管砼及相应的预应力钢管砼支护结构。

背景技术

目前，建筑工程及其它土木工程的基坑支护中，围护桩主要采用砼灌注桩、型钢水泥土搅拌桩以及钢板桩、钢管桩、型钢桩等型式。这些桩型大多都是单一利用钢材或钢筋砼完成围护功能，没有将多种材料复合利用。其中砼灌注桩和型钢水泥土搅拌桩是常用的刚度较大的桩型。型钢水泥土搅拌桩将水泥土止水帷幕和型钢结合在一起，较为经济，但是基坑围护时间超过三个月后，该围护型式的成本就会接近或超过砼灌注。而砼灌注桩围护型式，在高水位地区常需要另做水泥土桩(墙)止水帷幕，两种桩型分别施工，工序繁杂且工期较长，砼灌注桩钢筋均匀配置，也没有将材料有效利用，仍需要新的围护桩型来降低围护成本、提高施工工效。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种将多种材料复合利用、施工工效高、材料利用有效、成本低的预应力钢管砼及相应的预应力钢管砼支护结构。

为实现上述的目的，本发明的预应力钢管砼及相应的预应力钢管砼支护结构采用以下技术方案：

该预应力钢管砼，其主要特点是，包括中空的薄壁钢管和钢绞线，所述的钢绞线设置于所述的薄壁钢管的管腔内，所述的钢绞线与所述的薄壁钢管的轴线为平行设置，所述的薄壁钢管内填充设置有填料，且所述的填料包覆所述的钢绞线。

该预应力钢管砼中的薄壁钢管的两端均设置有端板，所述的两个端板的外侧均与锚环相连接，所述的钢绞线的两端通过所述的锚环拉紧和固定。

该预应力钢管砼中的钢绞线为一根，单孔锚环设置于所述的薄壁钢管的两端；或者，所述的钢绞线至少为两根，多孔锚环设置于所述的薄壁钢管的两端，且各根所述的钢绞线相互平行设置。

该预应力钢管砼中的薄壁钢管的横截面为圆形或矩形。

该预应力钢管砼中的填料为水泥浆、水泥砂浆或细石砼。

该预应力钢管砼支护结构，其主要特点是，所述的支护结构包括所述的预应力钢管砼，所述的两根预应力钢管砼之间通过腹杆相互连接，所述的预应力钢管砼和所述的腹杆形成一组桁架，所述的桁架设置于水泥土墙内，且所述的水泥土墙内设置有至少一组桁架。

该预应力钢管砼支护结构中的腹杆与所述的预应力钢管砼的轴线方向垂直；或者，所述的腹杆与所述的预应力钢管砼的轴线方向相倾斜。

该预应力钢管砼支护结构中位于所述的水泥土墙的横截面，所述的预应力钢管砼和所述的腹杆形成平面桁架结构，每根腹杆的两端均与所述的预应力钢管砼连接。

该预应力钢管砼支护结构中位于所述的水泥土墙的横截面，各个所述的预应力钢管砼和所述的腹杆形成三角形桁架结构；或者，位于所述的水泥土墙的横截面，各个所述的预应力钢管砼和所述的腹杆形成矩形桁架结构。

该预应力钢管砼支护结构中的腹杆为扁钢、型钢或钢管。

采用了该结构的预应力钢管砼及相应的预应力钢管砼支护结构，相比于砼灌注桩可以降低成本，相比较型钢水泥土搅拌桩可以避免型钢回收等问题，钢绞线和薄壁钢管承受支护结构的拉力，而薄壁钢管、填料和水泥土墙共同承受整个支护结构的压力，薄壁钢管内的钢绞线数量视使用需求而定，灵活性很强；腹杆和预应力钢管砼共同形成桁架结构，形式多样，可以根据不同的使用需求设置不同形状的桁架；施工效率高，围护结构的施工工期短。

附图说明

图1是本发明薄壁钢管、填料与预应力钢绞线(一根)的纵剖面图。

图2是本发明薄壁钢管、填料与预应力钢绞线(二根)的纵剖面图。

图3是本发明薄壁钢管、填料与预应力钢绞线(三根和四根)的纵剖面图。

图4是本发明薄壁钢管、填料与预应力钢绞线(一根)的横剖面图。

图5是本发明薄壁钢管、填料与预应力钢绞线(二根)的横剖面图。

图6是本发明薄壁钢管、填料与预应力钢绞线(三根)的横剖面图。

图7是本发明薄壁钢管、填料与预应力钢绞线(四根)的横剖面图。

图8是本发明预应力钢管砼(二根)支护结构的横剖面图。

图9是本发明预应力钢管砼(三根)支护结构的横剖面图。

图10是本发明预应力钢管砼(四根)支护结构的横剖面图。

图11是本发明预应力钢管砼支护结构(腹杆水平向)的纵剖面图。(即图8、图9、图10中的A-A、B-B剖视位置。)

图12是本发明预应力钢管砼支护结构(腹杆斜向)的纵剖面图。(即图8、图9、图10中的A-A、B-B剖视位置。)

图中标号说明如下：

1锚环

2端板

3薄壁钢管

4钢绞线

5填料

6预应力钢管砼

7腹杆

8水泥土墙(水泥土桩)

具体实施方式

为了能更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅附图，该预应力钢管砼6，包括中空的薄壁钢管3和钢绞线4，钢绞线4设置于薄壁钢管3的管腔内，钢绞线4与薄壁钢管3的轴线为平行设置，薄壁钢管3内填充设置有填料5，填料5包覆钢绞线4。钢绞线4和薄壁钢管3用于承受拉力，而薄壁钢管3和填料5用于承受压力，因此薄壁钢管3、填料5和钢绞线4相互配合，可以大大增强整个支护结构的受力。

薄壁钢管3的两端均设置有端板2，两个端板2的外侧均与锚环1相连接，钢绞线4的两端通过锚环1拉紧和固定，具体可以参阅图1、图2和图3中的内容。

钢绞线4为一根，此时，单孔锚环设置于薄壁钢管3的两端；或者，钢绞线4至少为两根，此时多孔锚环设置于薄壁钢管3的两端，且各根钢绞线4相互平行设置。根据支护结构实际的受力情况，可以采用不同数量的钢绞线4，所受拉力越大，则设置的钢绞线4的数量也就越多。

例如，在图1和图4中，薄壁钢管3中仅设置有一根钢绞线4；在图2和图5中，每个薄壁钢管3内的钢绞线4的数量为两根，这两根钢绞线4关于薄壁钢管3的中心对称设置，以保证受力均匀；在图6中，钢绞线4的数量为3根，三根相互平行的钢绞线4均匀分布于薄壁钢管3的横截面内；在图7中，钢绞线4的数量则为4根，从薄壁钢管3的横截面图来看，4根相互平行的钢绞线4组成了一个正方形的结构。

薄壁钢管3的横截面可以为圆形或矩形，或者也可以是其它任何适合的钢管的形状，薄壁钢管3的横截面的形状可以根据具体施工的需求来决定，并且也可根据其内部设置的钢绞线4的数量和位置来确定薄壁钢管3的横截面形状。

填充设置于薄壁钢管3内的填料5可以为水泥浆、水泥砂浆或细石砼等支护结构常用的填充材料，填料也可承受一定的压力，和薄壁钢管3共同承压。

该预应力钢管砼支护结构包括预应力钢管砼6和腹杆7，预应力钢管砼6通过腹杆7相互连接，相邻的两根预应力钢管砼6通过腹杆7相互连接，预应力钢管砼6和腹杆7形成一组桁架，桁架设置于水泥土墙8内，且水泥土墙8内设置有至少一组桁架。根据水泥土墙8的不同大小的尺寸和工程需要，可以确定其内部设置的桁架的摆放位置以及数量。

腹杆7与预应力钢管砼6的轴线方向垂直，具体请参阅图11；或者，腹杆7与预应力钢管砼6的轴线方向相倾斜，具体请参阅图12。

1、平面桁架结构：

在水泥土墙8的横截面，预应力钢管砼6和腹杆7可以形成平面桁架结构，每根腹杆7的两端均分别与预应力钢管砼6连接，具体请参阅图8。

2、三角形桁架结构：

各个预应力钢管砼6在水泥土墙8的横截面形成三角形桁架结构，也就是说，在水泥土墙8的横截面，预应力钢管砼6位于三角形结构的顶点，腹杆7形成该三角形结构的三条边，具体请参阅图9。

3、矩形桁架结构：

预应力钢管砼6在水泥土墙8的横截面形成矩形桁架结构，也就是说在水泥土墙8的横截面，预应力钢管砼6位于矩形的顶点，而腹杆7形成矩形的边。腹杆7可以为扁钢、型钢或钢管等各种不同的形状，具体请参阅图10。

支护结构的具体实施方式如下：

第一步：(请参阅图8至图12所示)，组装薄壁钢管3和腹杆7，将薄壁钢管3与腹杆7连接在一起共同形成桁架，与此同步施工沟槽内的水泥土墙8。

第二步：(请参阅图1至图7所示)，将钢绞线4置入各个薄壁钢管3内，施加预应力后锚固在薄壁钢管3两端上的锚环1内。

第三步：(请参阅图8至图12所示)，将预应力钢管桁架插入步骤一中的沟槽内未凝固的水泥土墙8内。

第四步：(请参阅图8至图12所示)，向薄壁钢管3内注入填料5，该填料5即为水泥浆或水泥砂浆或细石砼。预应力钢管砼支护结构安装完成。

采用了该结构的预应力钢管砼及相应的预应力钢管砼支护结构，相比于砼灌注桩可以降低成本，相比较型钢水泥土搅拌桩可以避免型钢回收等问题，钢绞线和薄壁钢管承受支护结构的拉力，而薄壁钢管、填料和水泥土墙共同承受整个支护结构的压力，薄壁钢管内的钢绞线数量视使用需求而定，灵活性很强；腹杆和预应力钢管砼共同形成桁架结构，形式多样，可以根据不同的使用需求设置不同形状的桁架；施工效率高，围护结构的施工工期短。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种包含预应力钢管砼的预应力钢管砼桁架支护结构，该预应力钢管砼包括中空的薄壁钢管和钢绞线，所述的钢绞线设置于所述的薄壁钢管的管腔内，所述的钢绞线与所述的薄壁钢管的轴线为平行设置，所述的薄壁钢管内填充设置有填料，且所述的填料包覆所述的钢绞线，其特征在于，所述的钢绞线为一根，单孔锚环设置于所述的薄壁钢管的两端；或者，所述的钢绞线至少为两根，多孔锚环设置于所述的薄壁钢管的两端，且各根所述的钢绞线相互平行设置；所述的填料为水泥浆、水泥砂浆或细石砼；所述的预应力钢管砼为多根，所述的预应力钢管砼之间通过腹杆相互连接，所述的预应力钢管砼和所述的腹杆形成一组桁架，所述的桁架设置于水泥土墙内，且所述的水泥土墙内设置有至少一组桁架；所述的水泥土墙与预应力钢管砼桁架共同受力。

2.根据权利要求1所述的包含预应力钢管砼的预应力钢管砼桁架支护结构，其特征在于，所述的薄壁钢管的两端均设置有端板，所述的两个端板的外侧均与锚环相连接，所述的钢绞线的两端通过所述的锚环拉紧和固定。

3.根据权利要求1所述的包含预应力钢管砼的预应力钢管砼桁架支护结构，其特征在于，所述的薄壁钢管的横截面为圆形或矩形。

4.根据权利要求1所述的包含预应力钢管砼的预应力钢管砼桁架支护结构，其特征在于，所述的腹杆与所述的预应力钢管砼的轴线方向垂直；或者，所述的腹杆与所述的预应力钢管砼的轴线方向相倾斜。

5.根据权利要求4所述的包含预应力钢管砼的预应力钢管砼桁架支护结构，其特征在于，位于所述的水泥土墙的横截面，所述的预应力钢管砼和所述的腹杆形成平面桁架结构，每根腹杆的两端均与所述的预应力钢管砼连接。

6.根据权利要求4所述的包含预应力钢管砼的预应力钢管砼桁架支护结构，其特征在于，位于所述的水泥土墙的横截面，各个所述的预应力钢管砼和所述的腹杆形成三角形桁架结构；或者，位于所述的水泥土墙的横截面，各个所述的预应力钢管砼和所述的腹杆形成矩形桁架结构。

7.根据权利要求1所述的包含预应力钢管砼的预应力钢管砼桁架支护结构，其特征在于，所述的腹杆为型钢或钢管。

8.根据权利要求1所述的包含预应力钢管砼的预应力钢管砼桁架支护结构，其特征在于，所述的腹杆为扁钢。