CN105064390B - 通信塔用锥体单管桩 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种通信塔用锥体单管桩，包括钢质的上粗下细的锥体空心管，在该空心管的上端固定连接的法兰盘，管桩的下端内部与管内壁固定连接的竖向辐射状的支撑体，该支撑体包括内端连接在一起的若干个支撑板，支撑板的外端连接在管内壁。该桩的设计合理、经济，安全裕度高。
Description
技术领域
本发明涉及通信塔体相关的技术领域，尤其涉及一种通信塔用锥体单管桩。
背景技术
目前，我国单管塔基础大部分采用现浇混凝土灌注桩基础，开挖范围大，现场作业周期长，现场用工多，且环境污染严重。针对以上问题，业内人士开始着手研究采用新型基础代替现浇基础。但国内现行的标准规范中，用于通信的单管塔钢桩基础在国内还没有明确的标准与规定，仅中国工程建设协会标准《钢结构单管通信塔技术规程》CECS236：2008中‘地基基础设计’一章中，只有部分关于刚性短柱基础的设计方法和适用范围、构造要求，而且只是建筑房屋的适用范围；不但没有对于大直径单长桩的详细描述，更没有适用于高耸结构通信塔的钢桩基础设计。
发明内容
本发明所需要解决的技术问题是提供一种通信塔用锥体单管桩。该桩的设计合理、经济，安全裕度高，“安全裕度”指“安全裕度是测量中的总的不确定度的允许值，主要由测量器具的不确定度允许值及测量条件引起的测量不确定度允许值两部分组成。。
本发明的技术方案是：一种通信塔用锥体单管桩，采用钢质的上粗下细的锥体空心管，在该空心管的上端固定连接有法兰盘，管桩的下端内部设有与管内壁固定连接的竖向辐射状的支撑体，该支撑体包括内端连接在一起的若干个支撑板，支撑板的外端连接在管内壁。
优选的，所述的支撑板至少为三幅。
优选的，所述的空心管上端的外表面与法兰盘下表面之间固定连接有若干个肋板，该肋板沿空心管圆周面均匀分布。
优选的，所述的支撑板下部边沿与空心管下端面平齐。
该发明的技术效果
(1)基础桩身与上部塔筒为同种材料和同种结构形式，其结构刚度和使用期限一致。
(2)承载力高，由于钢材强度高，能够有效地打入坚硬土层，桩身不易损坏，并能获得极大的单管桩承载力；
(3)排土量小，对邻近建筑物影响小。桩下端为开口，随着桩打入，泥土挤入桩管内与实桩相比挤土量大为减少，对周围地基的扰动也较小，可避免土体隆起；对先打桩的垂直变位、桩顶水平变位，也可大大减少；
(4)可以在工厂内批量预制生产，工程质量可靠，加工周期短，现场施工速度快。
(5)重量轻、刚性好，装卸、运输、堆放方便，不易损坏；
(6)锥体单管桩基础形式较其他基础形式节约成本，经济性好。
附图说明
图1是通信塔用锥体单管桩主视结构示意图；
图2是图1的A‐A剖面结构示意图；
图3是图1或B‐B剖面结构示意图之一；
图4是图1或B‐B剖面结构示意图之二；
图5是图1或B‐B剖面结构示意图之三；
图6为通信塔用锥体单管桩打入地面后的示意图；
图中1.空心管、2.法兰盘、3.肋板、4.支撑板、5.地面
图7为实验选用通信塔用锥体单管桩的尺寸示意图；
图8为工况一的加载布置立面图；
图9为工况二的加载布置立面图；
图10为工况一和工况二加载1t时桩身应力‐深度对比图；
图11为工况一和工况二加载2t时桩身应力‐深度对比图；
图12为工况一和工况二加载3t时桩身应力‐深度对比图；
图13为工况一和工况二加载4t时桩身应力‐深度对比图；
图14为工况一和工况二加载5t时桩身应力‐深度对比图；
图15为工况一和工况二加载6t时桩身应力‐深度对比图；
图16为工况一和工况二加载7t时桩身应力‐深度对比图；
图17为工况一和工况二载荷‐桩顶位移关系图；
图18为工况一和工况二顶部塔身水平位移对比图；
图19为工况一和工况二顶部塔身转角对比图。
具体实施方式
实施例一：一种通信塔用锥体单管桩，采用钢质的上粗下细的锥体空心管，在该空心管的上端固定连接有法兰盘，管桩的下端内部设有与管内壁固定连接的竖向辐射状的支撑体，该支撑体包括内端连接在一起的若干个支撑板，支撑板的外端连接在管内壁。所述的支撑板为至少为三幅。支撑体及支撑板能够保证该桩的下端的强度，满足其破土能力，避免下端的开裂或者变形，该肋板沿空心管圆周面均匀分布。所述的支撑板下部边沿与空心管下端面平齐所述的空心管上端的外表面与法兰盘下表面之间固定连接有若干个肋板，该肋板沿空心管圆周面均匀分布。所述的支撑板下部边沿与空心管下端面平齐，桩底部平整，更利于破土。
本发明的钢桩基础较传统等直径钢桩基础具有以下优势
锥形桩体在施工下沉过程中，对周围土体进行了压实作用，使得桩体周围土体较普通等直径桩更加密实；
锥形桩体周围土体密实使得土体的孔隙率降低，弹性模量提高，在力的作用下土体的横向变形较普通钢桩更小；
尤其是对容易发生变形的浅部土体有良好的加固作用，在同样受力状况下，锥形桩可更好的控制桩顶水平变形，具有更高的桩体承载力。
规模化、标准化生产：因为锥体单管桩基础是在工厂内预制生产，所以能够全过程质量控制而达到产品的标准化，同时能够规模化批量生产加工预制，而现场施工的任何一种基础形式都不能达到统一的标准。
现场施工速度快：传统的现浇混凝土基础一般需要33天完成(开挖到养护完成)，而锥体单管桩基础是在工厂预制、现场直接打桩即可，一般半天内就能完成。
基础形式更加经济、节约成本：根据河北铁塔公司百塔会战工程的案例应用，锥体单管桩基础较同类型现浇混凝土基础节约成本30％。
绿色环保、减少污染：锥体单管桩基础的施工不需要开挖基槽，没有余土的堆积，没有水泥、沙子的运输和施工，大大减少扬尘污染。
为了检验该专利的技术效果，申请人做了如下实验进行了检验。
1.选取试验对象为两个大直径锥形钢桩基础。总桩长6.95m，其中地面以上0.55m，地面以下6.4m，桩顶直径1090mm，桩底直径900mm，壁厚10mm，如附图7所示。
2.试验采用两个等尺寸测试桩1#和2#上部安装塔筒段互相进行钢索斜拉，(左为工况一；右为工况二)以反映单管塔所受荷载中弯矩和剪力的真实情况，考虑到加载桩土影响范围，以及设计荷载弯矩、剪力的比值，最终两桩间距25.55m，钢丝绳加载高度25.55m，如图8、9所示。
3.锥形桩身应力对比(1t‐7t)
实验结果如图10‐16，工况一应力最大值出现在埋深约1.0m处，与理论变化趋势较为接近；工况二应力最大值出现在埋深1.6m范围内均保持较高的应力水平，随着埋深大于1.6m以后，变化趋势与工况一趋于一致。
4.桩顶位移对比
如图17所示，工况二由于做了地基处理，在加载的前两级阶段，桩顶位移较工况一小约20～30％；但随着荷载的增大，在第三级荷载之后，地基处理加固未见明显效果，荷载变化趋势与工况一相差不大。
5.顶部塔身位移对比
如图18‐19所示，两工况上部塔身倾斜情况较一致，尤其在加载后期。
综合结论
截面强度验算方面，理论值与试验值具有较高的拟合度，可用于实际工程设计；相对于截面强度验算，地基刚度验算更为值得设计时所关注，目前采用的新的理论方法具有一定安全储备；该设计方法可用于地基土中钢桩的设计。
Claims (4)
1.一种通信塔用锥体单管桩，其特征是：采用钢质的上粗下细的锥体空心管，空心管内部也为上粗下细的形状，在该空心管的上端固定连接有法兰盘，管桩的下端内部设有与管内壁固定连接的竖向辐射状的支撑体，该支撑体包括内端连接在一起的若干个支撑板，支撑板的外端连接在管内壁，相邻的支撑板之间为扇形空腔，该空腔 连通空心管的内部和空心管的下端面外部。
2.根据权利要求1所述的通信塔用锥体单管桩，其特征是：所述的支撑板至少为三幅。
3.根据权利要求1所述的通信塔用锥体单管桩，其特征是：所述的空心管上端的外表面与法兰盘下表面之间固定连接有若干个肋板，该肋板沿空心管圆周面均匀分布。
4.根据权利要求1所述的通信塔用锥体单管桩，其特征是：所述的支撑板下部边沿与空心管下端面平齐。
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