CN104264659B - 一种预制空心抗拔桩及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预制空心抗拔桩，属于土建工程技术领域。本发明包括相互配合的上部空心桩体和下部空心桩体，上部空心桩体中部设置有轴向贯通的上桩孔，上桩孔的横截面直径从下往上逐渐缩小，填芯混凝土与空心抗拔桩形成“楔形”效应，增强了填芯混凝土与桩之间的抗拔力，上部空心桩体的桩身上预留有数个轴向贯通的预应力管孔，下部空心桩体内配有下轴向钢筋，下轴向钢筋上部穿过预应力管孔与固定在上部空心桩体上部的承压板锚固，为抗拔桩提供抗拔预应力。本发明具有能有效增强填芯混凝土与桩体锚固性能、减小填芯混凝土的长度、提高填芯混凝土的浇筑质量，节约钢筋和混凝土的用量的优点。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程的技术领域，尤其涉及工业与民用建筑的空心抗拔桩，具体的说，是一种预制空心抗拔桩及其制备方法。
背景技术
抗拔桩广泛应用于大型地下室抗浮、高耸建(构)筑物抗拔、海上码头平台抗拔、悬索桥和斜拉桥的锚桩基础、大型船坞底板的桩基础和静荷载试桩中的锚桩基础等。预应力空心抗拔桩作为抗拔桩的一种，具有直径小比表面积大，经济效益好的优点，在工程中得到广泛应用。桩与基础结构间通过在桩内空心顶部植入钢筋笼并在顶部空心内灌填混凝土连接。根据江苏省工程建设标准《预应力混凝土空心方桩基础技术规程》第4.5.5条，空心桩用做抗拔桩时，应进行桩身结构强度、接桩连接强度、端板孔口抗剪强度、棒及其镦头抗拉强度、桩顶(采用填芯混凝土)与承台连接处强度等承载力计算。因此填芯混凝土与空心桩内壁之间的粘结力是抗拔桩极限承载力主要因素之一。
填芯微膨胀混凝土(不低于C40)确定单桩抗拔承载力时，按下式计算：
N1≤K1πd1fnl
式中，N1—空心方桩单桩上拔力设计值；
K1-—经验系数，取0.8；
d1—填芯混凝土直径(空心方桩内径)；
l—填芯混凝土长度；
fn—填芯混凝土与空心方桩内壁之间的粘结强度设计值，宜由现场试验确定，缺乏经验时，取C40微膨胀混凝土为0.2-0.4MPa。
由于预制空心桩通过离心工艺制成，内壁比较光滑，也就是fn比较小，填芯混凝土与空心桩内壁之间的粘结强度低，所以为设计达到较大抗拔力时，需要较长的填芯混凝土长度。较长的填芯混凝土，一方面需要较多的钢筋和混凝土材料，不经济，另一方面填芯较长，灌填混凝土的质量难以得到保证。
因此，在满足承载能力的前提下减小填芯混凝土长度有着重要的工程应用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，而提供一种能有效增强填芯混凝土与桩体锚固性能、减小填芯混凝土的长度、提高填芯混凝土的浇筑质量，节约钢筋和混凝土的用量的预制空心抗拔桩及其制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种预制空心抗拔桩，其中：包括相互配合的上部空心桩体和下部空心桩体，上部空心桩体中部设置有轴向贯通的上桩孔，上桩孔的横截面直径从下往上逐渐缩小，上部空心桩体的桩身上预留有数个轴向贯通的预应力管孔，下部空心桩体内配有下轴向钢筋，下轴向钢筋上部穿过预应力管孔与固定在上部空心桩体上部的承压板锚固。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的上部空心桩体内配有上轴向钢筋和上环向箍筋，上轴向钢筋向下穿出桩体并伸入下部空心桩体中。
上述的下部空心桩体中部设置有轴向贯通的下桩孔，下桩孔形状为直圆柱体，其横截面直径与上桩孔最下端的横截面直径相适配。
上述的下部空心桩体内配有下环向箍筋；上环向箍筋的箍筋间距小于下环向箍筋的箍筋间距。
上述的上部空心桩体的外径和下部空心桩体的外径相等。
上述的承压板上设置有用于锚固下轴向钢筋、并与预应力管孔对齐的锚孔，锚孔的数量与预应力管孔的数量相适配。
上述的承压板上设置有数个固定螺纹孔，承压板通过固定螺纹孔与上部空心桩体固定连接。
上述的上部空心桩体的桩长为0.5米至1.5米。
上述的上部空心桩体的底部为粗糙面。
一种预制空心抗拔桩的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、绑扎上轴向钢筋和上环向箍筋形成上钢筋笼，将上钢筋笼套在横截面直径从下往上逐渐缩小的内模上，并在上钢筋笼四周绑扎轴向波纹管预留预应力管孔，对上钢筋笼进行混凝土浇筑，制成上部空心桩体，养护至指定龄期；
步骤二、绑扎下轴向钢筋和下环向箍筋形成下钢筋笼，将下轴向钢筋上端穿过养护好的上部空心桩体的预应力管孔，通过承压板将上部空心桩体固定，张拉下轴向钢筋，对下钢筋笼喂料混凝土后离心成型下部空心桩体；
步骤三、下部空心桩体混凝土养护至龄期后，对预应力管孔灌浆，将下轴向钢筋上端锚固在承压板上，使上部空心桩体和下部空心桩体组合成预制空心抗拔桩。
现有技术中，预制空心抗拔桩的桩孔为从上到下截面直径一致的圆柱体，填芯混凝土填入桩孔后，填芯混凝土与预制空心抗拔桩桩身的锚固性能取决于填芯混凝土与空心桩内壁之间的粘结强度，与现有技术相比，本发明的上部空心桩体的桩孔为上小下大的圆台状，空芯截面直径从下往上逐渐变小，在桩孔中灌填混凝土后，填芯混凝土与桩体之间形成“楔形”效应，填芯混凝土与桩体的锚固性能取决于填芯混凝土的抗压承载力和上部空心桩体内箍筋的抗拉承载力，且这两个承载力远大于粘结摩擦力，因此填芯混凝土的长度可以大幅度减少，既减少了混凝土和钢筋用量，又能保证填芯混凝土的浇筑质量，提高了工作效率。
下轴向钢筋长度大于下部空心桩体，直至穿过预应力管孔锚固在承压板上，其有益效果是通过张拉锚固下轴向钢筋使上部空心桩体和下部空心桩体连为一个整体，并获得抗拔预应力。为了进一步增加二者的连接强度，上轴向钢筋向下伸入下部空心桩体中与下部空心桩体固定，伸入长度不低于《混凝土结构设计规范》GB50010-2010关于钢筋锚固长度的要求。
上部空心桩体底部截面表面为粗糙状态，其有益效果是增强下部空心桩体新浇混凝土与上部空心桩体的整体性。
因为上部空心桩体的箍筋要在抗拔过程中提供抗拉承载力，因此上部空心桩体的箍筋配筋率要高于下部空心桩体，具体间距根据填芯混凝土拔出时空心桩体所受到的环向拉力计算确定。
本发明具有能有效增强填芯混凝土与桩体锚固性能、减小填芯混凝土的长度、提高填芯混凝土的浇筑质量，节约钢筋和混凝土的用量的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是上部空心桩体的结构透视图；
图3是图2上桩孔的结构示意图；
图4是下部空心桩体的结构示意图；
图5是承压板的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
图1至图5所示为本发明的结构示意图。
其中的附图标记为：上部空心桩体1、上桩孔11、预应力管孔12、上轴向钢筋13、下部空心桩体2、下桩孔21、下轴向钢筋22、承压板3、锚孔31、固定螺纹孔32。
第一实施例：如图1至图5所示，
一种预制空心抗拔桩，其中：包括相互配合的上部空心桩体1和下部空心桩体2，上部空心桩体1中部设置有轴向贯通的上桩孔11，上桩孔11的横截面直径从下往上逐渐缩小，上部空心桩体1的桩身上预留有四个轴向贯通的预应力管孔12，下部空心桩体2内配有四个下轴向钢筋22，承压板3通过固定螺纹孔32固定在上部空心桩体1上，锚孔31对准预应力管孔12，下轴向钢筋22上部穿过预应力管孔12后进行预应力张拉，经过浇筑后锚固在承压板3上，使整个预制空心抗拔桩获得抗拔预应力。
实施例中，上部空心桩体1内配有上轴向钢筋13和上环向箍筋，上轴向钢筋13向下穿出桩体并伸入下部空心桩体2中，使上部空心桩体1与下部空心桩体2进一步固定为一体。
实施例中，下部空心桩体2中部设置有轴向贯通的下桩孔21，下桩孔21形状为直圆柱体，其横截面直径与上桩孔11最下端的横截面直径相适配，可以使上桩孔11和下桩孔21平滑地连为一体，方便填芯混凝土的应力传递。
实施例中，下部空心桩体2内配有下环向箍筋；上环向箍筋的箍筋间距小于下环向箍筋的箍筋间距。
实施例中，上部空心桩体1的外径和下部空心桩体2的外径相等。当上部空心桩体1和下部空心桩体2固定为一体时，可以形成一个外缘完整的预制桩，方便打桩，同时使桩的外表美观。
实施例中，上部空心桩体1的桩长为0.5米。
实施例中，上部空心桩体1的底部为粗糙面，用于增加上部空心桩体1和下部空心桩体2的粘结强度，增加二者的整体性。
预制空心抗拔桩的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、绑扎上轴向钢筋13和上环向箍筋形成上钢筋笼，将上钢筋笼套在横截面直径从下往上逐渐缩小的内模上，并在上钢筋笼四周绑扎轴向波纹管预留预应力管孔12，对上钢筋笼进行混凝土浇筑，浇筑方式可以采用倾斜离心或内部加模竖直振捣的方式制成上部空心桩体1，养护至指定龄期；
步骤二、绑扎下轴向钢筋22和下环向箍筋形成下钢筋笼，将下轴向钢筋22上端穿过养护好的上部空心桩体1的预应力管孔12，在上部空心桩体1上部固定承压板3，承压板3的锚孔31对准预应力管孔12，通过承压板3将上部空心桩体1固定，张拉下轴向钢筋22，对下钢筋笼喂料混凝土后离心成型下部空心桩体2；
步骤三、下部空心桩体2混凝土养护至龄期后，对预应力管孔12灌浆，将下轴向钢筋22上端锚固在承压板3上，使上部空心桩体1和下部空心桩体2组合成预制空心抗拔桩。
第二实施例：
实施例中，上部空心桩体1的桩长为1.5米。
未述部分同第一实施例。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种预制空心抗拔桩，其特征是：包括相互配合的上部空心桩体(1)和下部空心桩体(2)，所述的上部空心桩体(1)中部设置有轴向贯通的上桩孔(11)，所述的上桩孔(11)的横截面直径从下往上逐渐缩小，所述的上部空心桩体(1)的桩身上预留有数个轴向贯通的预应力管孔(12)，所述的下部空心桩体(2)内配有下轴向钢筋(22)，所述的下轴向钢筋(22)上部穿过预应力管孔(12)与固定在上部空心桩体(1)上部的承压板(3)锚固；所述的下部空心桩体(2)中部设置有轴向贯通的下桩孔(21)，所述的下桩孔(21)形状为直圆柱体，其横截面直径与上桩孔(11)最下端的横截面直径相适配。
2.根据权利要求1所述的一种预制空心抗拔桩，其特征是：所述的上部空心桩体(1)内配有上轴向钢筋(13)和上环向箍筋，所述的上轴向钢筋(13)向下穿出桩体并伸入下部空心桩体(2)中。
3.根据权利要求2所述的一种预制空心抗拔桩，其特征是：所述的下部空心桩体(2)内配有下环向箍筋；所述的上环向箍筋的箍筋间距小于下环向箍筋的箍筋间距。
4.根据权利要求3所述的一种预制空心抗拔桩，其特征是：所述的上部空心桩体(1)的外径和下部空心桩体(2)的外径相等。
5.根据权利要求4所述的一种预制空心抗拔桩，其特征是：所述的承压板(3)上设置有用于锚固下轴向钢筋(22)、并与预应力管孔(12)对齐的锚孔(31)，所述的锚孔(31)的数量与预应力管孔(12)的数量相适配。
6.根据权利要求5所述的一种预制空心抗拔桩，其特征是：所述的承压板(3)上设置有数个固定螺纹孔(32)，所述的承压板(3)通过固定螺纹孔(32)与上部空心桩体(1)固定连接。
7.根据权利要求5所述的一种预制空心抗拔桩，其特征是：所述的上部空心桩体(1)的桩长为0.5米至1.5米。
8.根据权利要求5所述的一种预制空心抗拔桩，其特征是：所述的上部空心桩体(1)的底部为粗糙面。
9.一种如权利要求5所述的预制空心抗拔桩的制备方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤一、绑扎上轴向钢筋(13)和上环向箍筋形成上钢筋笼，将上钢筋笼套在横截面直径从下往上逐渐缩小的内模上，并在上钢筋笼四周绑扎轴向波纹管预留预应力管孔(12)，对上钢筋笼进行混凝土浇筑，制成上部空心桩体(1)，养护至指定龄期；
步骤二、绑扎下轴向钢筋(22)和下环向箍筋形成下钢筋笼，将下轴向钢筋(22)上端穿过养护好的上部空心桩体(1)的预应力管孔(12)，通过承压板(3)将上部空心桩体(1)固定，张拉下轴向钢筋(22)，对下钢筋笼喂料混凝土后离心成型下部空心桩体(2)；
步骤三、下部空心桩体(2)混凝土养护至龄期后，对预应力管孔(12)灌浆，将下轴向钢筋(22)上端锚固在承压板(3)上，使上部空心桩体(1)和下部空心桩体(2)组合成预制空心抗拔桩。
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| CN104264659A (zh) | 2015-01-07 |
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