CN106836210A - 带翼缘的8字形桩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了带翼缘的8字形桩，包括桩体和翼缘，桩体位于地上的部分的两侧分别延伸出翼缘。所述翼缘横截面为矩形。所述桩体和翼缘内均分别设有钢筋笼，桩体和翼缘均由混凝土一体化浇筑。所述桩体位于地下的部分使用旋挖机械和挖槽机械施工以及泥浆护壁，使用C25‑C40水下混凝土浇筑；位于地上的部分以及翼缘均采用立模现捣，使用C25‑C40混凝土浇筑。本发明带翼缘的8字形桩能提高刚度和抗弯强度，减小变形和位移，降低工程造价。

Description

带翼缘的8字形桩
技术领域
本发明属于桩基结构技术领域，特别是带翼缘的8字形桩。
背景技术
一般常用的圆形桩板式挡墙，是桩基完成后再施工挡土板，挡土板搁置在圆形桩的背面或侧弧面，结构传力不清晰；在实际的工程中，因为圆形桩是沿周边均匀配置纵向受力钢筋的钢筋混凝土受弯构件，所以置于受压边的钢筋浪费；挡土板的浇筑或预制安装是以人工为主的施工方式，存在安全隐患。因此，有必要进一步研发受力更合理、刚度和抗弯强度更大、机械化施工程度更高、成本更低的挡土墙和深基坑围护。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种抗弯强度好、刚度大和工程造价低、适用于挡土墙和深基坑围护的带翼缘的8字形桩。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
带翼缘的8字形桩，包括桩体和翼缘，桩体的横截面为8字形，桩体位于地上的部分的两侧分别延伸出翼缘。
所述翼缘横截面为矩形。
所述桩体和翼缘内均分别设有钢筋笼，桩体和翼缘均由混凝土一体化浇筑。
所述翼缘内的钢筋笼为多个矩形水平向钢筋内侧分别连接多条矩形翼缘纵向钢筋组成；所述桩体内的钢筋笼为两个相交的圆形水平向钢筋形成8字形水平向钢筋，多个8字形水平向钢筋的内侧分别连接多条纵向钢筋；矩形水平向钢筋和8字形水平向钢筋的连接点、两个相交的圆形水平向钢筋的相交点分别用钢筋绑扎或焊接。
所述桩体位于地下的部分使用旋挖机械和挖槽机械施工以及泥浆护壁，使用C25-C40水下混凝土浇筑；位于地上的部分以及翼缘均采用立模现捣，使用C25-C40混凝土浇筑。
本发明的有益效果：
比较圆形桩板式挡墙和带翼缘的8字形桩：
(1)等截面面积的情况下,带翼缘的8字形桩的刚度是圆形桩板式挡墙的一倍多，能达到刚度为圆形桩板式挡墙的1.8倍。
(2)等刚度的情况下,带翼缘的8字形桩比圆形桩板式挡墙受力好强度高，能大幅度降低总造价。能节省混凝土26％，钢筋34％-40％，总造价可以节省造价18％-22％。
附图说明
图1是本发明带翼缘的8字形桩的横截面示意图。其中，1：桩体，2：翼缘，3：钢筋笼，4：混凝土。
图2是本发明带翼缘的8字形桩的立面结构示意图，1：桩体，2：翼缘，5：土体，6：地面标高，7：桩顶标高。
图3为截面积相等的本发明带翼缘的8字形桩和圆形桩的比较结构示意图。
图4是本发明带翼缘的8字形桩中的钢筋笼结构示意图，其中，3-1：8字形桩受力纵向钢筋，3-1a：8字形桩构造纵向钢筋，3-2：8字形水平向钢筋，3-3：矩形翼缘纵向钢筋，3-4：矩形水平向钢筋，3-5：连接点。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，但不构成对本发明权利要求保护范围的限制。
如图1所示，带翼缘的8字形桩，包括桩体1和翼缘2，桩体1的横截面为8字形，桩体1位于地上的部分的两侧分别延伸出翼缘2，翼缘2横截面为矩形。
所述的桩体1和翼缘2内均分别设有钢筋笼3，桩体1和翼缘2均由混凝土4一体化浇筑。
所述带翼缘的8字形桩位于地下的部分使用旋挖机械和挖槽机械施工以及泥浆护壁，使用C25-C40水下混凝土浇筑；位于地上的部分采用立模现捣，使用C25-C40混凝土浇筑。
该带翼缘8字形桩执行现行规范如下：
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008、《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003、《建筑深基坑工程施工安全技术规范》(JGJ 311-2013)、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)。
本发明带翼缘8字形桩的施工步骤：
第一、按施工平面图放线、定位，标明桩位和翼缘的平面尺寸、编号和施工顺序。
第二、8字形的桩体通过旋挖机械，泥浆护壁成孔。
第三、翼缘由挖槽机械挖槽，泥浆护壁成形。
第四、对成形的8字形桩体、翼缘的中心位置、尺寸、槽深、垂直度进行验收。
第五、吊装经过验收合格的钢筋笼。
如图4所示，本发明的带翼缘的8字形桩，所述翼缘内的钢筋笼为多个矩形水平向钢筋3-4内侧分别连接多条矩形翼缘纵向钢筋3-3组成；所述桩体内的钢筋笼为两个相交的圆形水平向钢筋形成8字形水平向钢筋3-2，多个8字形水平向钢筋3-2的内侧分别连接多条纵向钢筋，其中位于填土面中的为8字形桩受力纵向钢筋3-1，填土面外的为8字形桩构造纵向钢筋3-1a。矩形水平向钢筋3-4和8字形水平向钢筋3-2的连接点3-5、两个相交的圆形水平向钢筋的连接点3-5分别用钢筋绑扎或焊接。
上述钢筋笼制作安装质量应符合《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008，第6.2.5条。
第六、最后浇筑混凝土，混凝土强度达到100％后每一根桩都需要做水平荷载和完整性的检测。质量检查和验收应符合《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008，第9.1条。
带翼缘的8字形桩使用的主要材料：
1、混凝土：地下部分使用C25-C40水下混凝土；地上部分使用C25-C40混凝土。
2、钢筋：钢筋笼采用普通钢筋HPB300，抗拉强度设计值fy＝270N/mm2；普通钢筋HRB400，抗拉强度设计值fy＝360N/mm2；普通钢筋HRB500，抗拉强度设计值fy＝435N/mm2。
圆形桩板式挡墙和带翼缘的8字形桩的结构计算比较：
计算过程需要如下设定：
第一、带翼缘的8字形桩的翼缘对结构是有利的，忽略翼缘不计；
第二、同等条件下，圆形桩板式挡墙的挡土板和带翼缘的8字形桩的矩形翼缘的尺寸材料用量相等；
第三、已知8字形桩的截面面积A，受力边对8字形桩X轴的惯性矩Ix8，同种材料混凝土的弹性模量E相等。
第四、设二种型式的桩中心距相等、悬臂长度相等、桩的总长相等、土体5的物理参数和环境相同。如图2所示，本实施例的带翼缘的8字形桩，悬臂长度＝桩顶标高7－地面标高6。
第五、综上所述，仅计算8字形桩和圆形桩的桩身部分：
1、比较截面面积相等情况下，8字形桩和圆形桩的刚度EI。
如图3所示，利用截面面积相等，A＝πd2/4,求出圆形桩截面的直径d，圆形截面对X轴的惯性矩Ixo＝πd4/64，经过比较计算得出EIx8/EIxo＝1.8。所以，等面积的钢筋混凝土桩，8字形桩的刚度是圆形桩的1.8倍。
2、比较刚度(EI)值相等情况下，8字形桩和圆形桩的强度及工程造价。
(1)如图3所示，圆形桩和8字形桩的刚度相等，EIxo＝EIx8＝E*πd4/64，求出圆形桩的直径d值。
(2)8字形截面通过等面积等惯性矩简化为矩形截面。设矩形截面的宽a、高b，A＝ab和Ix8＝ab3/12，解方程得出矩形截面的宽a、高b。
(3)桩身的计算
主要包括以下，
主动土压力计算：采用库仑理论计算
桩的内力及位移计算：采用“m”法计算，
桩的强度(配筋)计算：抗剪计算抗弯计算，圆形桩是沿周边均匀配置纵向受力钢筋；而矩形桩是受拉边配置纵向受力钢筋、受压边配置纵向构造钢筋。
(4)采用《理正岩土工程计算分析软件》分别计算桩长从20米到25米时(桩长20米时悬臂长8米，桩长25米时悬臂长10米)8字形桩和圆形桩的内力、配筋和位移。经过结构计算和造价分析，桩顶的位移值大约相等，8字形桩比圆形桩受力好强度高，可节省混凝土26％，钢筋34％-40％，总投资可以节省造价18％-22％。
3、结论：等截面面积的情况下带翼缘的8字形桩的刚度是圆形桩板式挡墙的大约1.8倍；等刚度的情况下,带翼缘的8字形桩比圆形桩板式挡墙受力好强度高，可节省混凝土26％，钢筋34％-40％，总造价可以节省造价18％-22％。水平推力越大效果越明显。

Claims (5)

1.带翼缘的8字形桩，其特征在于：包括桩体和翼缘，桩体的横截面为8字形，桩体位于地上的部分的两侧分别延伸出翼缘。
2.如权利要求1所述的带翼缘的8字形桩，其特征在于：所述翼缘横截面为矩形。
3.如权利要求1所述的带翼缘的8字形桩，其特征在于：所述桩体和翼缘内均分别设有钢筋笼，桩体和翼缘均由混凝土一体化浇筑。
4.如权利要求3所述的带翼缘的8字形桩，其特征在于：所述翼缘内的钢筋笼为多个矩形水平向钢筋内侧分别连接多条矩形翼缘纵向钢筋组成；所述桩体内的钢筋笼为两个相交的圆形水平向钢筋形成8字形水平向钢筋，多个8字形水平向钢筋的内侧分别连接多条纵向钢筋；矩形水平向钢筋和8字形水平向钢筋的连接点、两个相交的圆形水平向钢筋的相交点分别用钢筋绑扎或焊接。
5.如权利要求1-4之一所述的带翼缘的8字形桩，其特征在于：所述桩体位于地下的部分使用旋挖机械和挖槽机械施工以及泥浆护壁，使用C25-C40水下混凝土浇筑；位于地上的部分以及翼缘均采用立模现捣，使用C25-C40混凝土浇筑。
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