CN105598568B - 钢筋骨架滚焊机、钢筋骨架制作方法及方桩制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢筋骨架滚焊机、钢筋骨架制作方法及方桩制作方法，滚焊机包括固定旋转电极机构、设置在固定旋转电极机构的下方且用于对非预应力主筋进行焊接定位、对钢绞线进行隔离导向的固定不动电极机构、以及设置在固定不动电极机构的后方且用于对非预应力主筋、钢绞线进行牵引的牵引架；钢筋骨架的制作方法，是采用上述滚焊机对非预应力主筋和箍筋进行焊接定位同时对钢绞线进行同步牵引；制作预应力混凝土方桩的方法包括制作钢筋骨架、张拉钢绞线、浇筑混凝土、养护及放张钢绞线。采用本发明中的滚焊机制作钢筋骨架和方桩，方便快捷，生产效率高。

Description

钢筋骨架滚焊机、钢筋骨架制作方法及方桩制作方法

技术领域

本发明属于混凝土方桩技术领域，尤其涉及一种钢筋骨架滚焊机、钢筋骨架制作方法及方桩制作方法。

背景技术

预制钢筋混凝土方桩是我国土木建筑基础工程中重要的桩基材料，也是我国预制构件中产量较大的一种混凝土制品。预制钢筋混凝土方桩产品具有以下特点：桩身混凝土强度较高，单桩桩身承载力较大；施工受地下水变化影响较小；制作便利，既可以现场预制，也可以工厂化生产；可根据不同地质条件，生产各种规格和长度的桩；桩身质量可靠，施工质量比灌注桩易于保证；施工速度快，生产线建设的投资规模较小等。近年来，随着我国建筑业的发展，该产品在国内很多地区得到大力的发展。

钢筋骨架作为预制钢筋混凝土方桩的组成部分，其组成、质量及结构强度等直接影响预制钢筋混凝土方桩的质量。目前市场上应用的预应力混凝土方桩大多都是离心成型的空心桩，采用预应力混凝土用钢棒作为主筋，因生产效率高、主筋强度相对较高、混凝土强度高、周期较快等优点而为建筑领域大量、广泛采用，并一直延续使用至今，在目前传统桩基础中占有重要地位。但是，在生产使用过程中主筋采用钢棒的预应力混凝土空心桩存在较多的问题。生产中为了便于张拉，须采用钢棒热墩头技术，将该墩头与桩体端板、张拉板卡住进行预应力张拉，热墩该钢棒的墩头部分会导致钢棒的强度受损及材质受损，同时，由于钢棒墩头精度不一致，张拉时无法与端板充分接触，造成端板局部破坏；钢棒由于切割精度控制不够，导致钢棒长度不一，张拉过程中会出现应力不均匀，甚至拉断的现象。另外，生产中需要离心成型，高温蒸养等工序，导致工艺复杂。预应力混凝土空心桩力学性能较好，但因钢棒脆性高，导致整体脆性明显，抗弯和抗剪性能不足，灾害发生时，逃生和救护时间相对较短，不利于人员逃生，出于安全考虑，我国很多地区已开始禁止在某些桩基基础工程中使用预应力混凝土空心桩。

预应力钢绞线因具备强度高和松弛性能好的特点而被广泛应用于桥梁、建筑、水利、能源及岩土工程等。近年来，我国对钢绞线应用于预应力混凝土桩进行了大量的研究，但大多仅仅是一种技术构思，没有形成有实用价值的技术方案。将预应力钢绞线作为预制桩预应力主筋，较之混凝土用预应力钢棒强度高，延性好，但在实际应用中，也存在突出的问题：一是钢绞线由多根钢丝绞合而成，不易焊接，不易缠绕，预制桩由钢筋骨架组成的钢筋骨架不易制作；二是尽管应用在桥梁等方面钢绞线预应力张拉的工艺比较成熟，但应用在预制桩的方面，却研究不多，主要涉及如何将钢绞线锚固、张拉、放张及放张后端头处理等各个工艺流程。

现有的复合配筋预应力混凝土桩，其预应力主筋大都采用预应力混凝土用钢棒，少部分采用钢绞线，采用钢绞线作为预应力主筋的复合配筋预应力混凝土桩，都没有找到合适的钢筋骨架的制作方法，没能解决钢绞线无法滚焊的难题。现有的复合配筋的钢筋骨架的制作方法都是先采用钢筋骨架自动滚焊机制备由非预应力主筋组成的钢筋骨架基本框架，然后准备张拉设备、锚具，按照配筋要求在钢筋骨架内穿入预应力主筋，将预应力主筋在张拉设备上固定、并用锚具固定好。也就是说，非预应力主筋与预应力主筋在构成钢筋骨架的过程中是进行分步安装和绑扎的，之所以分步进行，很大一部分原因是因为现有的预应力主筋尤其是预应力钢绞线无法滚焊。但分步进行钢筋骨架的制作过程费时费力，效率很低。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种钢筋骨架滚焊机、钢筋骨架制作方法及方桩制作方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种钢筋骨架滚焊机，所述钢筋骨架的截面呈正方形，钢筋骨架包括箍筋、多根非预应力主筋和多根预应力主筋，多根预应力主筋为钢绞线，多根钢绞线分别均布在正方形钢筋骨架的四条边上，箍筋在非预应力主筋和钢绞线的外围周旋呈螺旋状分布；所述滚焊机包括用于对非预应力主筋进行焊接定位、对钢绞线进行隔离导向的固定不动电极机构、以及设置在固定不动电极机构的后方且用于对非预应力主筋、钢绞线进行牵引的牵引架；固定不动电极机构包括固定盘，固定盘的截面积小于上述钢筋骨架的截面积，固定盘上开设有与钢绞线数量相等且位置相对的导向孔，钢绞线横穿导向孔，各导向孔的外边缘与固定盘的外轮廓边缘之间存在防止钢绞线被焊接的安全距离，固定盘的外轮廓上分别设置有与非预应力主筋位置相对的导电垫块，上述非预应力主筋在牵引架的牵引过程中分别沿导电垫块移动。

所述箍筋为冷拔低碳钢丝或低碳钢热轧圆盘条，所述非预应力主筋为HRB400钢筋。

所述滚焊机还包括固定旋转电极机构，固定旋转电极机构设置在固定不动电极机构的上方。

固定盘的横断面呈正方形，所述固定盘的外轮廓的四条边上分别设置有向外凸出的绝缘电木。

所述固定旋转电极机构包括焊枪，所述滚焊机还包括缠绕有箍筋的环筋料盘。

所述牵引架包括牵引板，牵引板上设置有与钢绞线数量相等且位置相对的钢绞线定位部，钢绞线定位部上开设有供钢绞线穿过的通孔，所述牵引架还包括设置在牵引板后方的钢绞线限位板，钢绞线限位板通过连接杆与牵引板相连，牵引板上还设置有与非预应力主筋位置相对的非预应力主筋夹持部。

一种利用如上所述的钢筋骨架滚焊机制作钢筋骨架的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，根据桩长截取非预应力主筋和钢绞线，其中，各钢绞线的长度要满足后期的张拉工序的需求，非预应力主筋的长度要满足后期桩尖弯折工序的要求；

步骤2，将非预应力主筋人工穿过上述固定不动电极机构的固定盘至牵引架的非预应力主筋夹持部，将钢绞线人工穿过上述不动电机机构的固定盘和牵引架上的钢绞线定位部，直至钢绞线碰触牵引板后方的钢绞线限位板；

步骤3，焊枪通电，把箍筋的端头先焊接在其中一根非预应力主筋上，牵引架牵引非预应力主筋和钢绞线向前匀速运动，固定旋转电极机构带着箍筋转动，与非预应力主筋接触时，进行焊接动作，同时将钢绞线绑扎到箍筋上，钢筋骨架初步成型；

步骤4，将上述初步成型的钢筋骨架从滚焊机上取下，对非预应力主筋进行弯折，以形成桩尖，放置端头网片，得到最终成型的钢筋骨架。

一种利用如上所述的钢筋骨架滚焊机制作复合配筋预应力混凝土方桩的方法，该方法包括如下步骤，

步骤1，采用如权利要7所述的制作钢筋骨架的方法制作钢筋骨架；

步骤2，准备模具，在模具上涂刷隔离剂，将钢筋骨架安装在模具上；

步骤3，对各钢绞线进行预应力张拉；

步骤4，制备混凝土，浇注到模具内，并进行震动捣实；

步骤5，采用自然养护或蒸汽养护；

步骤6，混凝土达到规定强度时，放张钢绞线，处理放张处的钢绞线，桩端钢绞线暴露处用与桩身同强度的混凝土封堵，桩尖钢绞线暴露处用环氧树脂封堵。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：

1、本发明中用于制作钢筋骨架的滚焊机的固定不动电极机构有了较大的改进，相较于传统的固定不动电极机构将组成钢筋骨架的主筋的支撑点均设置在旋转盘的外轮廓而言，因钢绞线无法焊接的物理特性，为避免非预应力螺纹钢的焊接过程中，钢绞线与固定旋转电极机构的焊枪发生接触，本发明中的固定不动电极机构上钢绞线的各导向孔的外边缘与固定不动电极机构的外轮廓边缘之间存在足够的用于防止钢绞线被焊接的安全距离，有效地防止了钢绞线与焊枪的接触；此外，固定不动电极机构上绝缘电木的设置避免了固定不动电极机构与焊枪的接触，使钢筋骨架旋转滚焊的过程中仅有非预应力主筋与焊枪发生接触，保证了钢筋骨架的制作精度。

2、利用本发明中的滚焊机制作钢筋骨架，可以实现钢筋骨架的一步成型，避免了先焊接非预应力主筋，再牵拉钢绞线所带来的繁琐工序，提高了钢筋骨架的制作效率。

3、本发明中的预应力混凝土方桩的钢筋骨架采用的是非预应力主筋和钢绞线复合配筋形式的钢筋骨架，此类钢筋骨架变形性能好，抗拉强度高，力学性能优越；具体的说，在破坏作用下非预应力主筋可有效延缓破坏裂缝的纵向开展，控制裂缝宽度，增加裂缝数量从而释放应力，而钢绞线相较于预应力钢棒而言延性好，具有更好的变形能力。

4、利用本发明制作预应力混凝土方桩，省时省力，提高了生产效率。

附图说明

图1为为本发明中预应力混凝土方桩的配筋结构示意图。

图2为本发明中滚焊机的一种固定盘的结构示意图。

图3为本发明中滚焊机的一种牵引架的结构示意图。

图4为四根非预应力主筋和八根钢绞线的配筋形式的钢筋骨架的断面图。

图5为对应图4中的钢筋骨架所使用的固定盘的结构示意图。

图6为对应图4中的钢筋骨架所使用的牵引架的结构示意图。

图7为八根非预应力主筋和八根钢绞线的配筋形式的钢筋骨架的断面图。

图8为对应图7中的钢筋骨架所使用的牵引架的结构示意图。

图9为八根非预应力主筋和十六根钢绞线的配筋形式的钢筋骨架的断面图。

图10为本发明中牵引板与钢绞线限位板的位置关系示意图。

其中，

1、非预应力主筋 2、钢绞线 3、箍筋 4、固定盘 5、导电垫块 6、绝缘电木7、导向孔 8、牵引架 9、钢绞线定位部 10、非预应力主筋夹持部 11、混凝土桩尖锚筋12、混凝土桩尖中心加强筋 13、钢靴 14、端头网片 15、混凝土桩尖 16、钢绞线限位板

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图3所示，本发明还公开了一种钢筋骨架滚焊机，所述钢筋骨架的截面呈正方形，钢筋骨架包括非预应力主筋、预应力主筋和箍筋3，箍筋3为冷拔低碳钢丝或低碳钢热轧圆盘条，非预应力主筋包括分别设置在正方形钢筋骨架的角点处的四根非预应力主筋1，四根非预应力主筋1均为HRB400钢筋；预应力主筋采用四根钢绞线2，四根钢绞线2分别均布在正方形钢筋骨架的四条边的中间；所述滚焊机包括固定旋转电极机构、设置在固定旋转电极机构的下方且用于对非预应力主筋1进行焊接定位、对钢绞线2进行隔离导向的固定不动电极机构、以及设置在固定不动电极机构的后方且用于对非预应力主筋1、钢绞线2进行牵引的牵引架8；所述固定旋转电极机构包括焊枪和对焊枪施加恒定压力的压力部；所述固定不动电极机构包括固定盘4，固定盘4是由黄铜制成的，固定盘4的横断面呈正方形，固定盘4的截面积小于上述钢筋骨架的截面积，固定盘4上开设有与钢绞线2位置相对的导向孔7，钢绞线2横穿导向孔7，各导向孔7的外边缘与固定盘4的外轮廓边缘之间存在防止钢绞线2被焊接的安全距离，固定盘4的四个顶角处分别设置有导电垫块5，导电垫块5为紫铜垫块，上述非预应力主筋1在牵引架8的牵引过程中分别沿导电垫块5移动，为避免固定盘4旋转的过程中，固定盘4的外轮廓与焊枪相接触，在固定盘4的外轮廓的四条边的中央位置处分别设置绝缘电木6；所述牵引架8包括牵引板，牵引板上设置有与预应力钢绞线2位置相对的钢绞线定位部9，钢绞线定位部不仅能对钢绞线实现夹持，而且钢绞线定位部上还开设有供钢绞线2穿过的通孔，牵引板的后方设置有钢绞线限位板16，钢绞线限位板16通过连接杆与牵引板相连，钢绞线限位板16的设置保证了各钢绞线2能处于同一长度，方便了后期张拉工序的进行，牵引板上还设置有与非预应力主筋1位置相对的非预应力主筋夹持部10，非预应力主筋1不可穿过非预应力主筋夹持部10。

需要说明的是，本发明中钢筋骨架的配筋形式并不仅仅局限于上述的四根非预应力主筋1和四根钢绞线2的配筋形式，还可以如图4所示，是四根非预应力主筋1和八根钢绞线2的配筋形式，八根钢绞线2分别均布在正方形钢筋笼的四条边上，此时，固定盘4的结构要根据八根钢绞线2的分布对应发生变化，固定盘4可以设计成如图5所示的结构，牵引架8上钢绞线定位部的分布也要根据八根钢绞线2的分布对应发生变化，牵引架8可以设计成如图6所示的结构。如图7所示，本发明中钢筋骨架的配筋形式也可以设计成八根非预应力主筋1和八根钢绞线2的配筋形式，其中，四根非预应力主筋1设置在四边形钢筋骨架的四个角点处，另外四根非预应力主筋1分别设置在四边形钢筋骨架四条边的中间，八根钢绞线2分别均布在四边形钢筋骨架的四条边上，此时，固定盘4上导向孔的位置不仅要随四根钢绞线2的位置发生对应的分布变化，固定盘4的外轮廓上还需要根据非预应力主筋1的分布情况对应设置凸出的导电垫块5，因结构根据描述容易想到，所以不再出具附图，同时，牵引架8的结构可以设计成如图8所示，即在牵引架8的四条边上对应增设非预应力主筋夹持部10。如图9所示，本发明中钢筋骨架的配筋形式也可以设计成八根非预应力主筋1和十六根钢绞线2的配筋形式，其中，八根非预应力主筋1的四根非预应力主筋1设置在四边形钢筋骨架的四个角点处，另外四根非预应力主筋1分别设置在四边形钢筋骨架四条边的中间，十六根钢绞线2分别均布在四边形钢筋骨架的四条边上，此时，固定盘4上导向孔的位置要随四根钢绞线2的位置发生对应的分布变化，固定盘4的外轮廓上还需要根据非预应力主筋1的分布情况对应设置凸出的导电垫块5，因结构根据描述容易想到，所以不再出具附图，同时，牵引架8的结构也要根据非预应力主筋1和钢绞线2的分布情况进行对应改变，因根据描述容易想到，所以不再出具附图。

本发明还公开了一种利用上述的钢筋骨架滚焊机制作钢筋骨架的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，根据桩长截取非预应力主筋1和钢绞线2，其中，各钢绞线2的长度要满足后期的张拉工序的需求，非预应力主筋1的长度要满足后期桩尖弯折工序的要求；

步骤2，将非预应力主筋1人工穿过上述固定不动电极机构的固定盘4至牵引架8的非预应力主筋夹持部10，将钢绞线2人工穿过上述不动电机机构的固定盘4和牵引架8上的钢绞线定位部9，直至钢绞线2碰触牵引板后方的钢绞线限位板16；

步骤3，焊枪通电，把箍筋3的端头先焊接在其中一根非预应力主筋1上，牵引架牵引非预应力主筋1和钢绞线2向前匀速运动，固定旋转电极机构带着箍筋3转动，与非预应力主筋1接触时，进行焊接动作，同时将钢绞线2绑扎到箍筋上，钢筋骨架初步成型；

步骤4，将上述初步成型的钢筋骨架从滚焊机上取下，对非预应力主筋1进行弯折，以形成桩尖，放置端头网片，得到最终成型的钢筋骨架。

如图1至图4所示，本发明还公开了一种利用上述的钢筋骨架滚焊机制作复合配筋预应力混凝土方桩的方法，该方法包括如下步骤，

步骤1，采用如上所述的制作钢筋骨架的方法制作钢筋骨架；

步骤2，准备模具，在模具上涂刷隔离剂，将钢筋骨架安装在模具上；

步骤3，对各钢绞线2进行预应力张拉；

步骤4，制备混凝土，浇注到模具内，并进行震动捣实；

步骤5，采用自然养护或蒸汽养护；

步骤6，混凝土达到规定强度时，放张钢绞线2，处理放张处的钢绞线2，桩端钢绞线2暴露处用与桩身同强度的混凝土封堵，桩尖钢绞线2暴露处用环氧树脂封堵。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种钢筋骨架滚焊机，所述钢筋骨架的截面呈正方形，钢筋骨架包括箍筋、多根非预应力主筋和多根预应力主筋，多根预应力主筋为钢绞线，多根钢绞线分别均布在正方形钢筋骨架的四条边上，箍筋在非预应力主筋和钢绞线的外围周旋呈螺旋状分布；其特征在于，所述滚焊机包括用于对非预应力主筋进行焊接定位、对钢绞线进行隔离导向的固定不动电极机构、以及设置在固定不动电极机构的后方且用于对非预应力主筋、钢绞线进行牵引的牵引架；固定不动电极机构包括固定盘，固定盘的截面积小于上述钢筋骨架的截面积，固定盘上开设有与钢绞线数量相等且位置相对的导向孔，钢绞线横穿导向孔，各导向孔的外边缘与固定盘的外轮廓边缘之间存在防止钢绞线被焊接的安全距离，固定盘的外轮廓上分别设置有与非预应力主筋位置相对的导电垫块，上述非预应力主筋在牵引架的牵引过程中分别沿导电垫块移动。

2.根据权利要求1所述的一种钢筋骨架滚焊机，其特征在于，所述箍筋为冷拔低碳钢丝或低碳钢热轧圆盘条，所述非预应力主筋为HRB400钢筋。

3.根据权利要求2所述的一种钢筋骨架滚焊机，其特征在于，所述滚焊机还包括固定旋转电极机构，固定旋转电极机构设置在固定不动电极机构的上方。

4.根据权利要求1所述的一种钢筋骨架滚焊机，其特征在于，固定盘的横断面呈正方形，所述固定盘的外轮廓的四条边上分别设置有向外凸出的绝缘电木。

5.根据权利要求3所述的一种钢筋骨架滚焊机，其特征在于，所述固定旋转电极机构包括焊枪，所述滚焊机还包括缠绕有箍筋的环筋料盘。

6.根据权利要求5所述的一种钢筋骨架滚焊机，其特征在于，所述牵引架包括牵引板，牵引板上设置有与钢绞线数量相等且位置相对的钢绞线定位部，钢绞线定位部上开设有供钢绞线穿过的通孔，所述牵引架还包括设置在牵引板后方的钢绞线限位板，钢绞线限位板通过连接杆与牵引板相连，牵引板上还设置有与非预应力主筋位置相对的非预应力主筋夹持部。

7.一种利用如权利要求6所述的钢筋骨架滚焊机制作钢筋骨架的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，根据桩长截取非预应力主筋和钢绞线，其中，各钢绞线的长度要满足后期的张拉工序的需求，非预应力主筋的长度要满足后期桩尖弯折工序的要求；

步骤2，将非预应力主筋人工穿过上述固定不动电极机构的固定盘至牵引架的非预应力主筋夹持部，将钢绞线人工穿过上述不动电机机构的固定盘和牵引架上的钢绞线定位部，直至钢绞线碰触牵引板后方的钢绞线限位板；

步骤3，焊枪通电，把箍筋的端头先焊接在其中一根非预应力主筋上，牵引架牵引非预应力主筋和钢绞线向前匀速运动，固定旋转电极机构带着箍筋转动，与非预应力主筋接触时，进行焊接动作，同时将钢绞线绑扎到箍筋上，钢筋骨架初步成型；

步骤4，将上述初步成型的钢筋骨架从滚焊机上取下，对非预应力主筋进行弯折，以形成桩尖，放置端头网片，得到最终成型的钢筋骨架。

8.一种利用如权利要求6所述的钢筋骨架滚焊机制作复合配筋预应力混凝土方桩的方法，该方法包括如下步骤，

步骤1，采用如权利要7所述的制作钢筋骨架的方法制作钢筋骨架；

步骤2，准备模具，在模具上涂刷隔离剂，将钢筋骨架安装在模具上；

步骤3，对各钢绞线进行预应力张拉；

步骤4，制备混凝土，浇注到模具内，并进行震动捣实；

步骤5，采用自然养护或蒸汽养护；

步骤6，混凝土达到规定强度时，放张钢绞线，处理放张处的钢绞线，桩端钢绞线暴露处用与桩身同强度的混凝土封堵，桩尖钢绞线暴露处用环氧树脂封堵。