CN106801428B - 一种强化抗拉-剪phc管桩基础结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种强化抗拉‑剪PHC管桩基础结构及其施工方法。该PHC管桩基础结构包括承台、预应力锚栓、预应力钢绞线和PHC管桩,通过预应力钢绞线将PHC管桩连接,并扩大桩顶部与基础承台接触的面积,具有施工方便、结构受力合理可行、节约材料等优点,可以应用于风力发电塔等受拉、剪疲劳动力作用的结构基础。
Description
技术领域
本发明属于桩基础结构设计领域,具体涉及一种PHC管桩基础结构及其施工方法。
背景技术
预应力高强混凝土(the prestressed high-intensity concrete)管桩,简称PHC管桩,相对钻孔灌注桩具有价格较低、工艺成熟、施工速度快、承载力高效、环保等优势,符合装配化建筑的设计理念。但现有PHC管桩抗拉、抗剪承载力低,并表现出脆性,用于一般受压桩基础较好,但用于风力发电塔等受拉、剪疲劳动力作用的基础状况很危险。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种在标准PHC管桩基础上进行改造的强化抗拉-剪PHC管桩的基础结构及其施工方法,通过预应力钢绞线将PHC管桩连接,并扩大桩顶部与基础承台接触的面积,可以应用于风力发电塔等受拉、剪疲劳动力作用的结构基础。
本发明的技术方案如下:
一种强化抗拉-剪PHC管桩基础结构,包括承台、预应力锚栓、预应力钢绞线和PHC管桩;所述PHC管桩有两节或更多节,从上至下依次为桩顶管节、n个中间管节和桩底管节,其中n为0或正整数;所述桩底管节在其上端面之下的一定距离处预埋有带槽孔的锚固板,其上设有一弹簧翻板;所述桩顶管节的上部为变截面的抗剪强化段,该抗剪强化段为上大下小的倒圆台形;所述预应力钢绞线贯穿桩顶管节、中间管节,下端穿过桩底管节中的弹簧翻板后固定在预埋的锚固板中心,而预应力钢绞线的上端连接预应力锚栓底部;所述承台浇筑在桩顶管节的抗剪强化段之上,环绕所述预应力锚栓;所述预应力锚栓上端露出承台。
优选的,上述强化抗拉-剪PHC管桩基础结构中,所述预应力钢绞线的两端带有压接块,钢绞线下端通过桩底管节中预埋的弹簧翻板后,进入锚固板的槽孔,弹簧翻板复位,钢绞线下端的压接块被卡在锚固板下方,实现预应力钢绞线的下端固定。进一步的,在锚固板上还设有加强固定的加劲板。锚固板到桩底管节上端面的距离优选为0.5~1.0倍的桩直径。
进一步的,PHC管桩的管节之间通过焊缝连接。
优选的,在所述PHC管桩中,桩顶管节的倒圆台形抗剪强化段的高为1~3m,侧面上的母线与垂直方向的夹角在10°~30°范围内。
优选的,所述预应力锚栓外套有后张法套管。
优选的,在PHC管桩的桩顶管节内,抗剪强化段的下端设有后浇封底板,管中放有后浇钢筋,桩顶预埋钢板并焊接桩顶钢筋,用以支撑承台。
本发明提供的强化抗拉-剪PHC管桩基础结构的施工方法如下:
1)在PHC管桩的桩底管节中预埋带有槽孔和设有弹簧翻板的锚固板,然后将该桩底管节打入;
2)在PHC管桩的其他管节中穿入预应力钢绞线,并使预应力钢绞线下端插入桩底管节,推开弹簧翻板,固定到锚固板中心,预应力钢绞线下端就位后弹簧翻板自然复位;
3)在桩底管节上依次打入PHC管桩的其他管节,管节之间通过焊缝连接;
4)将预应力钢绞线上端与预应力锚栓底部通过连接件连接,在预应力锚栓外加后张法套管;
5)最后打入的桩顶管节的上部为倒圆台形的抗剪强化段,在桩内放入后浇封底板和后浇钢筋,并焊接桩顶钢筋;
6)向PHC管桩的桩顶管节灌芯,浇筑承台混凝土;
7)张拉预应力锚栓和预应力钢绞线,并固定预应力锚栓上端。
上述步骤2)中,所述预应力钢绞线的下端带有压接块,在该下端压接块上设垫板,加大压接块局部承压面积;锚固板上设加劲板,使锚固板更为坚固。
上述步骤7)先安装一钢垫板,再张拉预应力锚栓和预应力钢绞线,然后用螺母拧紧。
本发明通过预应力钢绞线将PHC管桩连接,并扩大桩顶部与基础承台接触的面积,具体而言具有以下特点:(1)桩顶受剪最大段用变截面倒圆台形抗剪强化段来加强抗剪,在PHC管桩工厂制作时,按照设计要求将桩顶管节的PHC管桩模具和钢筋改变即可;(2)在需要参与抗拔的桩底管节中预埋加劲板、带有槽孔的锚固板,并设弹簧铰链及弹簧翻板,通过固定其上的预应力钢绞线来实现抗拔、抗拉性能;(3)预应力锚栓连接预应力钢绞线,使得打桩时,钢绞线隐藏在管桩内部,不会破坏预应力钢绞线,同时,预应力锚栓露出承台部分可采用垫板加螺母方式固定,操作方便可行。本发明的强化抗拉-剪PHC管桩基础结构具有施工方便、结构受力合理可行、节约材料等优点,可以应用于风力发电塔等受拉、剪疲劳动力作用的结构基础。
附图说明
图1是本发明一个实施例的整体结构立面示意图;
图2是本发明一个实施例的PHC桩底管节的平剖面示意图;
图中:
1.预应力锚栓;2.螺母;3.钢垫板;4.承台;5.桩顶抗剪强化段;6.PHC桩顶管节;7.后张法套管;8.后浇封底板;9.后浇钢筋;10.桩顶钢筋;11.桩顶预埋钢板;12.PHC桩顶管节底部预埋连接环;13.PHC桩底管节顶部预埋连接环;14.上、下PHC桩管节现场连接焊缝;15.PHC桩底管节;16.锚固板;17.加劲板;18.弹簧翻板;19.预应力锚栓和钢绞线连接件;20.预应力钢绞线;21.压接块;22.弹簧铰链;23.垫板。
具体实施方式
下面参照附图,结合一个实施例,对本发明提供的一种强化抗拉-剪PHC管桩基础结构进行详细的说明。
实施例1
参照图1,本实施例的强化抗拉-剪PHC管桩基础结构的具体组成从上至下,包括承台4、预应力锚栓1、预应力钢绞线20、桩顶抗剪强化段5、PHC桩顶管节6、PHC桩底管节15,具体实施步骤如下:
(1)PHC管桩在工厂制作时,按照设计要求将PHC桩顶管节6的上部改造成桩顶抗剪强化段5;在PHC桩底管节15的距离顶部500mm处预埋加劲板17、带槽孔的锚固板16,并设弹簧铰链22及弹簧翻板18,参见图2;
(2)将PHC桩底管节15打入,在与PHC桩顶管节6连接前,在PHC桩顶管节6中孔内穿入两端带压接块21的预应力钢绞线20,下端推开弹簧翻板18,将压接块21及垫板23放到带槽孔的锚固板16下方,预应力钢绞线20就位后弹簧翻板18自然复位。限定预应力钢绞线20位于锚固板16中心。然后下放PHC桩顶管节6,使其PHC桩顶管节底部预埋连接环12与PHC桩底管节15的PHC桩底管节顶部预埋连接环13对齐,现场进行焊接,形成上、下PHC桩管节现场连接焊缝14,继续打桩;
(3)预应力钢绞线20上端通过预应力锚栓和钢绞线连接件19连接在预应力锚栓1底部,预应力锚栓外套后张法套管7;
(4)在PHC桩顶管节6内放入后浇封底板8,后浇钢筋9;在桩顶预埋钢板11上焊接桩顶钢筋10;
(5)PHC桩顶管节6内灌芯,浇筑承台4混凝土;
(6)安装钢垫板3,张拉预应力锚栓1,拧紧螺母2。
最后需要注意的是,公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明,本领域的技术人员应该了解:在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内,各种替换和修改都是可能的。因此,本发明不应局限于实施例所公开的内容,本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种强化抗拉-剪PHC管桩基础结构,包括承台、预应力锚栓、预应力钢绞线和PHC管桩;所述PHC管桩有两节或更多节,从上至下依次为桩顶管节、n个中间管节和桩底管节,其中n为0或正整数;所述桩底管节在其上端面之下的一定距离处预埋有带槽孔的锚固板,其上设有一弹簧翻板;所述桩顶管节的上部为抗剪强化段,该抗剪强化段为上大下小的倒圆台形;所述预应力钢绞线贯穿桩顶管节、中间管节,下端穿过桩底管节中的弹簧翻板后固定在预埋的锚固板中心,而预应力钢绞线的上端连接预应力锚栓底部;所述承台浇筑在桩顶管节的抗剪强化段之上,环绕所述预应力锚栓;所述预应力锚栓上端露出承台。
2.如权利要求1所述的强化抗拉-剪PHC管桩基础结构,其特征在于,所述预应力钢绞线的两端带有压接块,下端压接块通过所述弹簧翻板后,卡在锚固板下,实现预应力钢绞线的下端固定。
3.如权利要求1所述的强化抗拉-剪PHC管桩基础结构,其特征在于,所述锚固板上设有加劲板。
4.如权利要求1所述的强化抗拉-剪PHC管桩基础结构,其特征在于,所述锚固板到桩底管节上端面的距离为0.5~1.0倍桩直径。
5.如权利要求1所述的强化抗拉-剪PHC管桩基础结构,其特征在于,PHC管桩的管节之间通过焊缝连接。
6.如权利要求1所述的强化抗拉-剪PHC管桩基础结构,其特征在于,桩顶管节的倒圆台形抗剪强化段高1~3m,其侧面上的母线与垂直方向的夹角为10°~30°。
7.如权利要求1所述的强化抗拉-剪PHC管桩基础结构,其特征在于,所述预应力锚栓外套有后张法套管。
8.如权利要求1所述的强化抗拉-剪PHC管桩基础结构,其特征在于,在桩顶管节内,抗剪强化段的下端设有后浇封底板,管中放有后浇钢筋;桩顶预埋钢板并焊接桩顶钢筋。
9.权利要求1~8任意一项所述强化抗拉-剪PHC管桩基础结构的施工方法,包括以下步骤:
1)在PHC管桩的桩底管节中预埋设有弹簧翻板的带槽孔锚固板,然后将桩底管节打入;
2)在PHC管桩的其他管节中穿入预应力钢绞线,并使预应力钢绞线下端插入桩底管节,推开弹簧翻板,固定到锚固板中心,预应力钢绞线下端就位后弹簧翻板自然复位;
3)在桩底管节上依次打入PHC管桩的其他管节,管节之间通过焊缝连接;
4)将预应力钢绞线上端与预应力锚栓底部通过连接件连接,在预应力锚栓外加后张法套管;
5)最后打入的桩顶管节的上部为倒圆台形的抗剪强化段,在桩内放入后浇封底板和后浇钢筋,并焊接桩顶钢筋;
6)向PHC管桩的桩顶管节灌芯,浇筑承台混凝土;
7)张拉预应力锚栓和预应力钢绞线,并固定预应力锚栓上端。
10.如权利要求9所述的施工方法,其特征在于,在步骤2)中,所述预应力钢绞线的下端带有压接块,在该下端压接块上设垫板,使垫板和压接块卡在锚固板下;在锚固板上设加劲板;在步骤7)先安装一钢垫板,再张拉预应力锚栓和预应力钢绞线,然后用螺母拧紧。
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