CN105862855B - 耐久性桩基 - Google Patents

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    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements

Abstract

本发明公开了预制桩加强结构及耐久性桩基,其中所述预制桩加强结构包括桩端板、桩套箍和若干个连接板;所述桩端板设置于预制桩的端部,所述桩套箍与桩端板固定连接;所述连接板焊接于相邻预制桩端部的桩套箍上。本发明能够解决现有技术存在的技术问题,通过加强板的作用,预制桩的抗拉和抗压强度大大提高,减少了施工过程中的损坏;同时,该结构比机械连接方式更加方便快捷。

Description

耐久性桩基
技术领域
本发明涉及桩基技术,尤其是预制桩技术。
背景技术
在某些厚层淤泥地区,例如沿海地区或沿湖地区,预制桩(包括管桩、方桩或或多边形桩等各种桩,下同)容易在开挖时或水平作用力下损坏,增加施工成本,影响施工进度。
为了解决上述问题,技术人员提出了新的设计,即采用机械式连接结构。例如在专利201210411014.3中,在管桩端部设置快速连接接头,该接头包括法兰盘和抱箍板,抱箍板设置有嵌合槽,法兰盘对应设置有凸缘,两者嵌合,形成连接结构。类似的机械连接方式还有很多,但是在实际施工中发现机械连接存在不少缺点。首先,机械连接方式要求上下桩体对应,以使嵌合件能够对应联接,因此在施工时常常需要调整桩体的位置,耗费大量的时间;其次,在沉桩时,机械连接结构容易松动,从而影响桩体整体的抗拉、抗压等物理性能。
因此,还需要对现有技术进行改进。
发明内容
发明目的:一个目的是提供一种预制桩加强结构,以解决现有技术存在的上述问题;进一步的目的是提供一种耐久性桩基。
技术方案:一种预制桩加强结构,包括桩端板、桩套箍和若干个连接板;所述桩端板设置于预制桩的端部,所述桩套箍与桩端板固定连接;所述连接板焊接于相邻预制桩端部的桩套箍上。
进一步的,所述连接板为2至6块,其形状与预制桩桩身适配,各连接板沿预制桩桩身的周向均匀布设,相邻连接板之间具有预定的间隙。所述连接板的宽度为桩套箍宽度的0.8~2.8倍;所述连接板的厚度为3~12毫米。所述连接板与桩套箍之间的焊脚尺寸为3~12毫米。相邻连接板之间的间隙的宽度与预制桩周长的比例为0.04~0.12。所述桩套箍的厚度为3~12毫米。
优选的,所述预制桩为管桩,连接板为弧形,管桩的外径为400~1000毫米,连接板的长度为350~650毫米,连接板的宽度为160~300毫米,连接板的厚度为4~8毫米,相邻连接板之间的间隙为73~142毫米,连接板与桩套箍之间的焊脚尺寸为4~8毫米。所述桩套箍的厚度为4至8毫米,宽度为120至300毫米。所述桩套箍成圆柱形,接缝处采用通长焊接的方式焊接。
一种耐久性桩基,包括预制桩,预制桩上述加强结构;所述预制桩包括混凝土桩身,所述混凝土桩身中的混凝土配比为:水泥380-620、硅灰90-150、粉煤灰75-125、砂 420-580、石子980-1100、石灰石粉11-23、助剂8-15、水240-280、陶粒15-35、松香 3-6、甲基纤维素5-10、海泡石纤维5-10、二氧化钛5-10;
其中,所述助剂由以下重量份数的组分组成:减水剂5-10、阻锈剂2-6、缓凝剂0.1-0.6、EVA 5-10;
所述减水剂的结构式为:
式中,R1、R2、R3和R7为H或CH3,R4和R5为H、CH3、异丙基中的一种,R6和R8为H或OH,Ph为苯环,A、B为二价有机基团;M为H或Na,Z为Na+或K+离子,a、b、c、d分别为合成共聚物单体时的摩尔分数,即(1~3):(3~5):(1~2):(0.5~1.5); Y为-CH2-,或-CH2CH(CH3)-;m为40~80;
所述缓凝剂为羟基羧酸、糖蜜缓凝剂或木质素磺酸盐类缓凝剂中的一种;
所述阻锈剂为RI钢筋阻锈剂、JK-H2O复合氨基醇、COR防腐阻锈剂、乙酸钙或苯甲酸钠中的至少一种;
所述混凝土桩身外周还设置有防腐涂层,所述防腐涂层由如下重量份数的组分组成:聚乙烯醇5-12、水解维尼纶胶45-55、重晶石粉5-10、甲基纤维素2-5、羟乙基纤维素3-5、甲基硅油3-8、弹性纯丙烯酸酯乳液150-200、疏水改性聚氨酯缔合型增稠剂 20-25、聚醋酸乙烯乳液15-25、十二碳醇酯1-5。
有益效果:本发明能够解决现有技术存在的技术问题,通过加强板的作用,预制桩的抗拉和抗压强度大大提高,减少了施工过程中的损坏;同时,该结构比机械连接方式更加方便快捷。
附图说明
图1:本发明的实施原理图。
图2:桩端板与桩套箍的连接示意图。
图3:图1中A处的放大示意图。
图4:图2中B处的放大示意图。
图5:图2中C处的放大示意图。
图6:桩套箍的剖面图。
图7:实施例一的结构示意图。
图8:实施例二的结构示意图。
具体实施方式
结合附图1至附图8描述本发明的结构和原理。
如图1所示,该结构用于连接预制桩时,在预制桩上段1和预制桩下段2之间设置有加强连接结构,以提高预制桩的物理性能,特别是抗拉、抗压和抗剪性能,减少施工过程中由于淤泥层、孤立石头或地基开挖造成的断裂和损坏。从该图可以看出,相邻预制桩的端部设置有桩端板5和桩套箍4。桩套箍与桩端板之间焊接固定,具体如图2所示,桩套箍和桩端板之间采用埋弧焊的方式焊接。用以加强的连接板3沿桩身的周向焊接于桩套箍4上。相邻端板之间采用堆焊9的方式焊接固定。桩套箍与连接板的焊接处具有角焊缝10。从图1可知,预制桩还设置有端板锚固筋7和预应力筋6。
转到图3,继续描述该加强连接结构,从该图中可知,沿桩身的周向(环向),采用堆焊的方式焊接相邻的端板,在该实施例中分三层堆焊。需要注意的是,该图明确地表明了连接板和桩套箍的连接方式和设置方式。首先,连接板和桩套箍之间焊接。在纵向,即连接板宽度的方向上,连接板覆盖桩套箍约三分之二,桩套箍留有三分之一的宽度。
结合描述图4和图5,图4展示了桩套箍与桩端板之间位置关系和焊接方式。图5 展示了桩套箍两端的连接方式。
转到图6,从该图中可知,桩套箍上有两个凸痕,可以根据实际情况成型,也可以不设置凸痕。
最后结合图7和图8描述该加强连接结构用于管桩时的情况。当管桩外径小于600时,加强连接板为3块,连接板之间的间隙8与连接板长度的比例为0.2~0.5。
当管桩外径大于等于600时,采用四块连接板,连接板之间的间隙8与连接板长度的比例为0.2~0.5。
对于不同型号的管桩,连接板的参数如下:
管桩外径、间隙、连接板长度、连接板宽度、连接板厚度、焊脚尺寸、连接板个数
400、73、350、160、4、4、3,
450、95、380、160、4、4、3
500、98、430、200、4、4、3
550、101、480、200、5、5、3
600、75、400、200、5、5、4
700、105、450、250、6、6、4
800、133、500、300、6、6、4
1000、142、650、300、8、8、4。
桩套箍的参数如下:
管桩外径、桩套箍宽度、桩套箍厚度
400、120、4;450、120、4;500、150、4;550、150、4;600、150、5; 700、200、5;700、200、6;800、250、6;1000、300、8。
当D=550时,有
tb=5,u=π×(D+tb),u=1774,g=101,Lb=(u-3×g)/3,Lb=480.195,
L1=150,La=200
Hf=5,βf=1.22,ffw=160
最大拉应力为1.513×103
管桩性能测试
实验1~实验6
例1 例2 例3 例4 例5 例6 例7
水泥 450 382 480 520 580 622 410
硅灰 110 92 145 136 152 124 105
粉煤灰 115 95 83 74 126 105 120
420 575 445 550 480 525 505
石子 1005 990 985 1105 995 1100 980
石灰石粉 11.5 13.5 23 18.5 21.5 22.5 20.5
助剂 9 12 15 10 8 14 13
250 265 278 242 283 240 270
陶粒 18 25 22 15 28 35 32
松香 3.5 5.5 4.5 3.2 4.8 5.8 6.0
甲基纤维素 6 8.8 7.5 5.2 9.5 10.1 6.5
海泡石纤维 6.5 8.2 7.6 9.5 7.8 5.5 8.8
氧化钛 6.8 7.5 8.3 9.2 10.1 6.2 9.6
实施例N1~实施例N7,N为1~5,N1中各实施例的其他组分相同,助剂的配比不同。
当N为1~5时,助剂的配比分别如下:
减水剂6.1、阻锈剂(RI钢筋阻锈剂)4.5、缓凝剂(糖蜜缓凝剂)0.3、EVA 6.5。
减水剂9.2、阻锈剂(苯甲酸钠)3.2、缓凝剂(羟基羧酸)0.1、EVA 7.5。
减水剂5.1、阻锈剂(RI钢筋阻锈剂)5.1、缓凝剂(糖蜜缓凝剂)0.2、EVA 8.5。
减水剂7.3、阻锈剂(苯甲酸钠)2.2、缓凝剂(木质素磺酸盐类缓凝剂)0.4、EVA5.5。
减水剂10.3、阻锈剂(JK-H2O复合氨基醇)6.2、缓凝剂(木质素磺酸盐类缓凝剂)0.5、EVA 10.5。
实施例11至17的实验结果:
实施例21至27的实验结果:
例21 例22 例23 例24 例25 例26 例27 对照
抗压强度 125 118 140 135 165 175 158 65
抗折刚度 19.5 24.5 30.5 18.5 22.5 24.5 24.5 6.2
极限弯矩 360 440 560 490 370 390 450 175
抗拉强度 5.85 6.25 7.55 8.25 7.85 5.25 8.75 4.3
断裂能 245 250 275.5 250 285 320 330 185
抗硫酸盐腐蚀 220 130 190 180 150 220 175 50
Cl扩散系数 1.35 1.10 1.45 1.05 1.20 1.45 1.30 2.4
抗冻次数 165 170 180 155 175 175 165 66
电通量 320 550 430 390 440 520 560 850
实施例31至37的实验结果:
实施例41至47的实验结果:
例41 例42 例43 例44 例45 例46 例47 对照
抗压强度 130 125 145 140 170 180 165 65
抗折刚度 16.5 25.5 31.5 20.5 23.5 22.5 25.5 6.2
极限弯矩 375 445 565 510 380 400 445 175
抗拉强度 5.25 6.35 7.25 8.55 7.25 6.25 8.25 4.3
断裂能 260 255 270 260 290 340 350 185
抗硫酸盐腐蚀 240 150 210 190 165 240 210 50
Cl扩散系数 1.25 1.15 1.40 1.25 1.25 1.55 1.35 2.4
抗冻次数 155 175 170 160 170 180 155 66
电通量 325 560 440 395 450 540 580 850
实施例51至57的实验结果:
例51 例52 例53 例54 例55 例56 例57 对照
抗压强度 135 120 145 150 160 180 165 65
抗折刚度 15.5 26.5 32.5 20.5 24.5 26.5 26.5 6.2
极限弯矩 380 460 580 510 380 420 460 175
抗拉强度 5.35 6.55 7.25 8.55 7.65 5.55 8.35 4.3
断裂能 250 265 270 265 275 330 350 185
抗硫酸盐腐蚀 250 145 180 175 160 230 180 50
Cl扩散系数 1.45 1.15 1.55 1.35 1.05 1.15 1.20 2.4
抗冻次数 150 175 190 160 170 180 170 66
电通量 330 560 440 395 450 400 510 850
本发明的减水剂具有梳形结构,分子中的长链被水溶剂化后,具有显著的空间位阻作用;同时分子结构中的磺酸基/羟基为分散水泥颗粒提供了静电斥力作用。既保证了产品较高的减水率和混凝土的坍落度损失,也确保了混凝土高强度和优良的耐久性能,综合性能极佳。分子侧链上的醇羟基提高了材料的溶解性能,同时能在线性分子间其架桥作用,形成层状结构,提高产品的综合性能。
实验二、防腐涂层性能测试
根据相关标准或规范的方法进行检验,数据如下:
耐碱性实验的标准是不起泡、不龟裂、不剥离。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(例如将本发明的技术思路用于方桩或多边形桩),这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种耐久性桩基,其特征在于,包括预制桩,预制桩具有加强结构;所述加强结构包括桩端板、桩套箍和若干个连接板;所述桩端板设置于预制桩的端部,所述桩套箍与桩端板固定连接;所述连接板焊接于相邻预制桩端部的桩套箍上;所述预制桩包括混凝土桩身,所述混凝土桩身中的混凝土配比为:水泥380-620、硅灰90-150、粉煤灰75-125、砂420-580、石子980-1100、石灰石粉11-23、助剂8-15、水240-280、陶粒15-35、松香3-6、甲基纤维素5-10、海泡石纤维5-10、二氧化钛5-10;
其中,所述助剂由以下重量份数的组分组成:减水剂5-10、阻锈剂2-6、缓凝剂0.1-0.6、EVA 5-10;
所述减水剂的结构式为:
式中,R1、R2、R3和R7为H或CH3,R4和R5为H、CH3、异丙基中的一种,R6和R8为H或OH,Ph为苯环,A、B为二价有机基团;M为H或Na,Z为Na+或K+离子,a、b、c、d分别为合成共聚物单体时的摩尔分数,即(1~3):(3~5):(1~2):(0.5~1.5);Y为-CH2-,或-CH2CH(CH3)-;m为40~80;
所述缓凝剂为羟基羧酸、糖蜜缓凝剂或木质素磺酸盐类缓凝剂中的一种;
所述阻锈剂为RI钢筋阻锈剂、JK-H2O复合氨基醇、COR防腐阻锈剂、乙酸钙或苯甲酸钠中的至少一种;
所述混凝土桩身外周还设置有防腐涂层,所述防腐涂层由如下重量份数的组分组成:聚乙烯醇5-12、水解维尼纶胶45-55、重晶石粉5-10、甲基纤维素2-5、羟乙基纤维素3-5、甲基硅油3-8、弹性纯丙烯酸酯乳液150-200、疏水改性聚氨酯缔合型增稠剂20-25、聚醋酸乙烯乳液15-25、十二碳醇酯1-5。
2.如权利要求1所述的耐久性桩基,其特征在于,所述连接板为2至6块,其形状与预制桩桩身适配,各连接板沿预制桩桩身的周向均匀布设,相邻连接板之间具有预定的间隙。
3.如权利要求2所述的耐久性桩基,其特征在于,所述连接板的宽度为桩套箍宽度的0.8~2.8倍;所述连接板的厚度为3~12毫米。
4.如权利要求2所述的耐久性桩基,其特征在于,所述连接板与桩套箍之间的焊脚尺寸为3~12毫米。
5.如权利要求2所述的耐久性桩基,其特征在于,相邻连接板之间的间隙的宽度与预制桩周长的比例为0.04~0.12。
6.如权利要求1至5任一项所述的耐久性桩基,其特征在于,所述桩套箍的厚度为3~12毫米。
7.如权利要求1或2所述的耐久性桩基,其特征在于,所述预制桩为管桩,连接板为弧形,管桩的外径为400~1000毫米,连接板的长度为350~650毫米,连接板的宽度为160~300毫米,连接板的厚度为4~8毫米,相邻连接板之间的间隙为73~142毫米,连接板与桩套箍之间的焊脚尺寸为4~8毫米。
8.如权利要求7所述的耐久性桩基,其特征在于,所述桩套箍的厚度为4至8毫米,宽度为120至300毫米。
9.如权利要求7所述的耐久性桩基,其特征在于,所述桩套箍成圆柱形,接缝处采用通长焊接的方式焊接。
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