CN105887877A - 预应力混凝土管桩x型销接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及预应力混凝土管桩X型销接头，包括上、下两根预应力混凝土管桩、端板和X型销子，所述预应力混凝土管桩包括混凝土及钢筋笼骨架，所述混凝土填充在钢筋笼骨架内，所述预应力混凝土管桩的一端设有端板，所述端板上铣有1/2的X型销子的形状。与现有技术相比，本发明设计的预应力混凝土管桩采用非焊接接头，较传统的焊接接头有更好的抗拔性能、抗剪性能，提高了施工效率，同时非焊接接头能够有效避免了因焊接质量问题而导致的工程事故。另外，本发明采用在原端板基础上铣X型销的方式，避免了与原有端板磨具的冲突，节约了生产成本。

Description

预应力混凝土管桩X型销接头

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及预应力混凝土管桩X型销接头。

背景技术

预应力混凝土管桩具有单桩竖向承载力高，生产工厂化，施工速度快，质量可靠等优点，已大量应用于工业民用建筑、铁路码头等众多领域，成为我国应用最广泛的桩型之一。预应力管桩的连接通常采用端板焊接方式，但在施工中由于管桩接头焊接质量不良、焊接粗糙、冷却时间不够形成接头淬火等而引起的质量事故经常性的出现，因此国内外都在致力于研究开发非焊接接头。对于自重较轻而水平荷载又较大的高耸结构物，或地下室承受地下水的浮力作用而自重不足时，桩基可能承受上拔荷载，此时必须验算桩的抗拔承载力。而接头部位又是最薄弱环节，管桩在施工过程中需要沿桩周进行焊接，且时间较长，会影响施工进度，若加快焊接及沉桩速度，又会使接桩处焊缝遭到破坏。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种既可以消除焊接不良问题，又可以大大降低了管桩接头连接时间，极大提高施工效率的预应力混凝土管桩X型销接头。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

预应力混凝土管桩X型销接头，包括上、下两根预应力混凝土管桩、端板和X型销子，所述预应力混凝土管桩包括混凝土及钢筋笼骨架，所述混凝土填充在钢筋笼骨架内，所述预应力混凝土管桩的一端设有端板，所述端板上铣有1/2的X型销子的形状。

作为优选，所述端板上铣的X型销子的深度以X型销子的内壁与钢筋笼骨架的固定螺栓的最外层避免接触为宜，且留有安全距离。

作为优选，所述钢筋笼骨架包括钢筋和箍筋，钢筋均匀分布在箍筋上。

作为优选，所述钢筋全部采用预应力钢筋、或全部采用非预应力钢筋、或采用部分预应力钢筋和部分非预应力钢筋。

作为优选，所述端板上至少铣有一个1/2的X型销子的形状。

如上所述的预应力混凝土管桩X型销接头的加工方法，包括如下步骤：

(1)首先确定X型销子接头个数n，由端板的尺寸、管桩内部钢筋的排布、固定螺栓的排布，优先考虑对称原则，确定接头数n；

(2)确定端板上铣X型销子的深度，即X型销子的厚度t；

(3)确定X型销子的翼缘高度及腹板高度；

(4)确定X型销子的腹板外侧宽度和内侧宽度；

(5)确定X型销子的翼缘边缘至腹板边缘的距离；

(6)为保证嵌入紧实，最后整理尺寸。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明设计的预应力混凝土管桩采用非焊接接头，较传统的焊接接头有更好的抗拔性能、抗剪性能，提高了施工效率，同时非焊接接头能够有效避免了因焊接质量问题而导致的工程事故。另外，本发明采用在原端板基础上铣X型销的方式，避免了与原有端板磨具的冲突，节约了生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的一较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明的端板铣槽后俯视图；

图3是图2中的M处放大图；

图4是本发明的端板铣X型销子后的主视图；

图5是本发明的X型销子主视图；

图6是本发明的X型销子侧视图；

图7是本发明的X型销子俯视图；

图8是本发明的X型销子A-A剖面图；

图中：1.非预应力钢筋，2.预应力钢筋，3.箍筋，4.混凝土，5.端板，6.X型销子。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，预应力混凝土管桩X型销接头，包括上、下两根预应力混凝土管桩、端板5和X型销子6，所述预应力混凝土管桩包括混凝土4及钢筋笼骨架，所述钢筋笼骨架包括钢筋和箍筋3，钢筋均匀分布在箍筋3上，所述钢筋全部采用预应力钢筋2、或全部采用非预应力钢筋1、或采用部分预应力钢筋2和部分非预应力钢筋1，其中的预应力钢筋2与非预应力钢筋1的配置应根据需要确定。

所述混凝土4填充在钢筋笼骨架内，所述预应力混凝土管桩的一端设有端板5，所述端板5上至少铣有一个1/2的X型销子6的形状，所述端板5上铣的X型销子6的深度以X型销子6的内壁与钢筋笼骨架的固定螺栓的最外层避免接触为宜，且留有安全距离。本发明的X型销子6，其材料与端板5一致。为嵌入紧实，X型销子6的尺寸较端板5铣槽部分略大。所述X型销子6在现场施工时，当上、下两根管桩校准对齐后，用机械力将其嵌入，并使其外表面与端板5的外表面齐平且嵌入紧实。

由于X型销子是主要受力部分，所以先确定X型销子的尺寸。首先根据端板的尺寸以及管桩内钢筋、固定螺栓的排布，优先考虑对称布置原则，确定接头的个数n。由n个X型销子，每个X型销子4个剪切面承受管桩的抗拔承载力，确定X型销子翼缘的高度h₁。考虑端板的总高度以及铣槽部分的底部与端板的底部边缘要留有一定的距离，确定铣槽部分的腹板高度h′₂，即X型销子腹板高度h₂的1/2，从而可确定X型销子腹板的高度h₂。计算X型销子腹板的抗拉强度，确定腹板外侧宽度b₂，内侧宽度b′₂。由对称性原则，确定合适的翼缘边缘至腹板边缘的距离b₁，从而可确定X型销子翼缘的外侧宽度B(B＝2b₁+b₂)，内侧宽度B′(B′＝2b₁+b′₂)(由于管桩的环形作用，故内外侧尺寸不同)。最后保证X型销子嵌入紧实，完善各个尺寸。

如图2至图8所示，X型销接头的具体设计步骤如下：

以预应力混凝土管桩(PC)C60，A型管桩为计算示例，现将相关参数示下：预应力混凝土管桩(PC)C60，A型管桩桩身结构竖向抗拔承载力设计值为300KN，端板采用Q235B钢，故设计接头采用Q235B钢。Q235B钢材抗剪强度设计值f_v＝125N/mm²预应力钢筋重心所在的圆周直径D_p＝260mm，内直径D₂＝170mm，外直径D₃＝344.5mm。计算模型数据取自《苏G03-2012预应力管桩图集》。

本发明对应预制桩的桩身混凝土强度等级一般不应低于C60；竖向受力钢筋应采用预应力钢棒或预应力钢绞线，非预应力竖向受力钢筋应采用HRB335、HRB400或HRB500，并逐步淘汰HRB335钢筋；钢筋保护层厚度不小于40mm。

本发明的X型销子个数，可根据相应管桩的尺寸、管桩内部钢筋的分布、图集中相应尺寸、以及管桩所要求的抗拔承载力设计值进行适当增减。

(1)确定X型销子接头个数n，

由端板的尺寸、管桩内部钢筋的排布、固定螺栓的排布，优先考虑对称原则，确定接头数n＝4个；

(2)确定端板上铣X型销子的深度，即X型销子的厚度t，

根据，管桩端板部分环形厚度为：

即t₁＝87.25mm，

螺栓中心线即预应力钢筋重心所在的圆周直径至端板外边缘的距离为：

即t₂＝42.25mm，

铣槽深度t≤min{t₁，t₂}，即t≤min{87.25，42.25}，

查图集知，固定螺栓最大直径为30.0mm，考虑到铣槽部分的内侧避免与全部预应力钢筋固定螺栓接触，且留有一定间隙，取t＝20.0mm。

(3)确定X型销子的翼缘高度h₁及腹板高度h₂，

采用4个X型销子，共有16个剪切面，

根据，

4n×h₁×t×f_v≥桩身结构竖向抗拉承载力设计值，

即16×h₁×20×125≥300×10³，h₁≥7.5mm

取h₁＝8.0mm，则

16×8×20×125＝320kN＞300KN

查图集知，端板高度总共为18mm，考虑到管桩制作过程中为保证不漏浆，铣槽部分的底部必须与端板底部边缘留有一定距离，所以，确定铣槽部分的腹板高度h′₂＝5.0mm，

根据，h₂＝2×h′₂得

h₂＝2×h′₂＝2×5.0＝10.0mm

即X型销子的腹板高度h₂＝10.0mm。

(4)确定X型销子的腹板外侧宽度b₂和内侧宽度b′₂，

使腹板满足抗拉要求，由得 $\frac{(b_2+{b_2}^{\′})}{2}\×20\×215\×4\≥300\mathrm{kN},$ b₂+b₂′≥34.88mm

取b₂＝20.0mm，b₂′＝15.0mm；

(5)确定X型销子的翼缘边缘至腹板边缘的距离b₁，

考虑对称性原则及方便加工，取b₁＝b′₁＝5.0mm；

(6)为保证嵌入紧实，最后整理尺寸，

对于端板上所铣的槽：深度t＝20.0mm h₁＝8.0mm h′₂＝5.0mm

外侧边缘：B＝30.0mm b₁＝5.0mm b₂＝20.0mm

内侧边缘：B′＝27.0mm b′₁＝5.0mm b₂′＝17.0mm

对于X型销子：厚度t＝20.0mm h₁＝8.0mm h₂＝10.0mm

外侧边缘：B＝30.5mm b₁＝5.0mm b₂＝20.5mm

内侧边缘：B′＝27.5mm b′₁＝5.0mm b₂′＝17.5mm

为X型销子能方便嵌入，将内侧的厚度h₁＝8.0mm调整为h′₁＝7.0mm。

本发明的X型销子个数，可根据相应管桩的尺寸、管桩内部钢筋的分布、图集中相应尺寸、以及管桩所要求的抗拔承载力设计值进行适当增减。

与现有技术相比，本发明不但可以消除焊接不良的问题，还大大降低了管桩接头的连接时间，极大的提高施工效率，降低了成本。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.预应力混凝土管桩X型销接头，其特征在于：包括上、下两根预应力混凝土管桩、端板和X型销子，所述预应力混凝土管桩包括混凝土及钢筋笼骨架，所述混凝土填充在钢筋笼骨架内，所述预应力混凝土管桩的一端设有端板，所述端板上铣有1/2的X型销子的形状。

2.根据权利要求1所述的预应力混凝土管桩X型销接头，其特征在于：所述端板上铣的X型销子的深度以X型销子的内壁与钢筋笼骨架的固定螺栓的最外层避免接触为宜，且留有安全距离。

3.根据权利要求1所述的预应力混凝土管桩X型销接头，其特征在于：所述钢筋笼骨架包括钢筋和箍筋，钢筋均匀分布在箍筋上。

4.根据权利要求3所述的预应力混凝土管桩X型销接头，其特征在于：所述钢筋全部采用预应力钢筋、或全部采用非预应力钢筋、或采用部分预应力钢筋和部分非预应力钢筋。

5.根据权利要求1所述的预应力混凝土管桩X型销接头，其特征在于：所述端板上至少铣有一个1/2的X型销子的形状。

6.根据权利要求1所述的预应力混凝土管桩X型销接头的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)首先确定X型销子接头个数n，由端板的尺寸、管桩内部钢筋的排布、固定螺栓的排布，优先考虑对称原则，确定接头数n；

(2)确定端板上铣X型销子的深度，即X型销子的厚度t；

(3)确定X型销子的翼缘高度及腹板高度；

(4)确定X型销子的腹板外侧宽度和内侧宽度；

(5)确定X型销子的翼缘边缘至腹板边缘的距离；

(6)为保证嵌入紧实，最后整理尺寸。