CN106869121A - 一种frp管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础及制备方法 - Google Patents

一种frp管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础及制备方法 Download PDF

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雷斌
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Abstract

本发明公开一种FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础及制备方法，叠合桩基础FRP管、钢管、FRP管与钢管之间布置的预应力钢筋、纵筋、箍筋、承台中的普通混凝土、FRP管与钢管之间及钢管内的再生骨料混凝土以及承台中的再生块体混凝土组成，FRP管、钢管及二者之间的预应力筋、纵筋、箍筋、再生骨料混凝土形成一个带有竖向预应力的预制空心预应力基桩，待其施工完成后，将预制空心预应力基桩与以再生块体混凝土作混凝土基本骨架的承台用钢筋搭接现浇在一起，并在钢管内浇筑钢筋再生骨料混凝土，即形成叠合桩基础。本发明整体经济便捷，显著提高桩基础结构的抗震、承载能力抗上拔力、抗倾覆力和耐久性能。

Description

一种FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础及 制备方法
技术领域
本发明土木工程技术领域，具体涉及一种FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础。
背景技术
面对日益严重的环境和资源问题，建筑垃圾的大量堆积和工程建设对资源的需求无异于雪上加霜，使人与自然的矛盾进一步加大，加大对建筑垃圾的循环利用及新资源的开发已刻不容缓。
据统计，我国每年产生的混凝土垃圾量正在增长速度，预计2020年达到6.38亿吨，而天然骨料却以每年约80亿吨的量被消耗，将建筑垃圾中的混凝土制成再生骨料混凝土或再生块体混凝土放置于结构中，循环利用、变废为宝，解决了资源与环境的问题，实现了建筑行业的可持续发展。
钢管混凝土作为新兴的结构形式，已被广泛应用于建筑结构中。而本发明所涉及的FRP管再生骨料混凝土叠合桩基础结合了传统钢筋混凝土、钢管混凝土、建筑垃圾再利用和FRP新型材料四者的优点，施工简单，造价较低，有效解决了传统桩基础抗腐蚀、抗上拔力、抗倾覆力、抗震差的缺点。
发明内容
为提供一种节能环保、耐腐蚀、抗屈曲能力好的钢管混凝土，本发明提供一种FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础及制作方法。桩基采用FRP复合材料，FRP管同心位置放置预制预应力钢管混凝土芯柱，FRP管和预制芯柱之间浇筑钢筋再生骨料混凝土，承台则以再生块体混凝土为基体，浇筑再生骨料混凝土制成。
为了解决上述问题及实现上述要求，本发明采取如下的技术解决方案：一种FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础，其特征在于，外层FRP管与钢管之间布置多根预应力筋及箍筋、纵筋，二者之间浇筑再生骨料混凝土，FRP管、钢管、预应力筋、箍筋、纵筋和再生骨料混凝土形成一个预制空心预应力基桩，钢管内部放置由箍筋、纵筋组成的钢筋笼，并浇筑再生骨料混凝土，承台为再生块体混凝土承台。
所述的预应力筋为螺纹钢筋、刻痕钢丝或钢绞线。
基桩截面为圆形、方形、矩形。
一个基桩中可有多个预制芯柱，相邻预制芯柱之间均浇筑再生骨料混凝土，组成多芯柱叠合桩基础。
预制芯柱内、外均浇筑再生骨料混凝土。
基桩最外层为FRP管。
一种FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础的制备方法，其特征在于，
（1）在FRP管与钢管之间沿其长度方向放置多根预应力筋、箍筋、纵筋，并在二者之间浇筑再生骨料混凝土，振捣密实；
（2）待其到达一定强度后，切断预应力筋并进行放张，形成预制空心预应力基桩，将其放置于挖好的基础孔洞中，在钢管内放置钢筋笼及浇筑再生骨料混凝土；
（3）将桩基与以再生块体混凝土作混凝土基本骨架的承台用钢筋搭接浇筑在一起，即形成FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础。其中预制预应力芯柱采用先张法制作，
FRP管内径与预制芯柱半径之差大于10cm。
提前将废旧混凝土块体充分浇水润湿，浇筑再生块体混凝土承台时，在成型模板内投放提前润湿的废旧混凝土块体，再加入普通混凝土（8），再生块体混凝土与普通混凝土的重量比在2:1-4:1之间。
本发明的创新性：（1）桩基外层复合材料FRP管作有机复合材料具有轻质高强的特点，使桩基础的抗腐蚀能力、耐久性能显著提高。（2）现浇钢管混凝土较钢筋混凝土而言抗屈曲能力较好，解决了桩基础局部失稳的问题；塑性、韧性较强，工作可靠度得到提高；可防止混凝土脆性破坏，充分发挥混凝土的作用。（3）预制预应力再生骨料混凝土层中预应力钢筋可以有效提高桩基础的弹性刚度和延性，且能减小地震后的桩基础的残余变形，耗能能力强，具有良好的自复位能力。（4）桩基中浇筑再生骨料混凝土，具有绿色，节能，降低成本的特点。（5）利用再生块体混凝土材料做承台，很大简化了废弃混凝土利用时的处理过程，使建筑垃圾得到了高效的循环利用，实现了建筑业的可持续发展。
附图说明
图1为一种圆形截面FRP管与圆形截面预制钢管混凝土预应力芯柱仰视图。
图2为一种圆形截面FRP管与方形截面预制钢管混凝土预应力芯柱仰视图。
图3为一种方形截面FRP管与圆形截面预制钢管混凝土预应力芯柱仰视图。
图4为一种方形截面FRP管与方形截面预制钢管混凝土预应力芯柱仰视图。
图5为承台轴侧图。
图6为一种FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础仰视图。
图7为一种FRP管与半现浇半预制再生骨料混凝土预应力多芯柱叠合桩基础仰视图。
图8为一种FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础轴侧图。
图中：1—FRP管；2—箍筋；3—纵筋；4—再生混凝土；5—钢管；6—预应力钢筋，7—再生块体混凝土。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。
实施例1:一种圆形截面FRP管与圆形截面预制钢管混凝土预应力叠合桩基础。
1.根据设计要求，确定钢管（5）、再生块体混凝土（7）的尺寸和预应力筋（6）数量、直径、布置位置，再生骨料混凝土（4）、普通混凝土（8）的强度和配合比以及桩基孔洞的大小。
2.固定FRP管（1）及钢管（5），在二者之间布置预应力筋（6）、箍筋（2）、纵筋（3），对预应力钢筋（6）张拉、锚固并将纵筋预留出一部分。
3.将再生骨料混凝土（4）泵送至FRP管与钢管（5）之间，并振捣密实。
4.待再生骨料混凝土（4）达到一定强度后，切断预应力筋（6），进行放张，形成预制空心预应力基桩。
5.将预制空心预应力基桩运送至施工现场，放入打好的基础孔洞内。
6.在预制空心预应力基桩的空心钢管内放置由箍筋（2）、纵筋（3）组成的钢筋笼，并浇筑再生骨料混凝土（4）。
7.搭支承台模板，将预留的纵筋与承台钢筋骨架搭接在一起，并有间隙的将再生块体混凝土（7）放置与承台模板内，浇筑普通混凝土（8），即形成带有8根预应力筋的FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础。
实施例2:一种圆形截面FRP管与方形截面预制钢管混凝土预应力叠合桩基础。
该叠合桩基础施工步骤和实施例1一致。
实施例3:一种方形截面FRP管与圆形截面预制钢管混凝土预应力叠合桩基础。
该叠合桩基础施工步骤和实施例1一致。
实施例4:一种方形截面FRP管与方形截面预制钢管混凝土预应力叠合桩基础。
该叠合桩基础施工步骤和实施例2一致。
实施例5:一种FRP管与半现浇半预制再生骨料混凝土预应力多芯柱叠合桩基础。
1.根据设计要求，确定钢管（5）、再生块体混凝土（7）的尺寸和预应力筋（6）数量、直径、布置位置，再生骨料混凝土（4）、普通混凝土（8）的强度和配合比以及桩基孔洞的大小。
2.固定FRP管（1）及钢管（5），在二者之间布置预应力筋（6）、箍筋（2）、纵筋（3），对预应力钢筋（6）张拉、锚固并将纵筋预留出一部分。
3.将再生骨料混凝土（4）泵送至FRP管与钢管（5）之间，并振捣密实。
4.待再生骨料混凝土（4）达到一定强度后，切断预应力筋（6），进行放张，形成预制空心预应力基桩。
5.将预制空心预应力基桩运送至施工现场，放入打好的基础孔洞内。
6.在预制空心预应力基桩的空心钢管内放置由箍筋（2）、纵筋（3）组成的钢筋笼，并浇筑再生骨料混凝土（4）。
7.搭支承台模板，将预留的纵筋与承台钢筋骨架搭接在一起，并有间隙的将再生块体混凝土（7）放置与承台模板内，浇筑普通混凝土（8），即形成带有16根预应力筋的双芯柱FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础。
具体实施例中，可采用圆形、矩形、方形相结合的多芯柱叠合桩基础，而FRP材料也可以由碳纤维增强复合材料（CFRP）、玻璃纤维增强复合材料（GFRP）等有机复合材料所代替。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础，其特征在于，外层FRP管（1）与钢管（5）之间布置多根预应力筋（6）及箍筋（2）、纵筋（3），二者之间浇筑再生骨料混凝土（4），FRP管（1）、钢管（5）、预应力筋（6）、箍筋（2）、纵筋（3）和再生骨料混凝土（4）形成一个预制空心预应力基桩，钢管（5）内部放置由箍筋（2）、纵筋（3）组成的钢筋笼，并浇筑再生骨料混凝土（4），承台为再生块体混凝土承台。
2.根据权利要求1所述的一种FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础，其特征在于，所述的预应力筋（6）为螺纹钢筋、刻痕钢丝或钢绞线。
3.根据权利要求1所述的一种FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础，其特征在于，基桩截面为圆形、方形、矩形。
4.根据权利要求1所述的一种FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础，其特征在于，一个基桩中可有多个预制芯柱，相邻预制芯柱之间均浇筑再生骨料混凝土，组成多芯柱叠合桩基础。
5.根据权利要求1所述的一种FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础，其特征在于，预制芯柱内、外均浇筑再生骨料混凝土（4）。
6.根据权利要求1所述的一种FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础，其特征在于，基桩最外层为FRP管（1）。
7.一种根据权利要求1所述的FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础的制备方法，其特征在于，
（1）在FRP管与钢管之间沿其长度方向放置多根预应力筋、箍筋、纵筋，并在二者之间浇筑再生骨料混凝土，振捣密实；
（2）待其到达一定强度后，切断预应力筋并进行放张，形成预制空心预应力基桩，将其放置于挖好的基础孔洞中，在钢管内放置钢筋笼及浇筑再生骨料混凝土；
（3）将桩基与以再生块体混凝土作混凝土基本骨架的承台用钢筋搭接浇筑在一起，即形成FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础。
8.根据权利要求7所述的一种FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础，其特征在于，FRP管内径与预制芯柱半径之差大于10cm。
9.根据权利要求7所述的一种FRP管与半现浇半预制再生混凝土预应力叠合桩基础，其特征在于，提前将废旧混凝土块体充分浇水润湿，浇筑再生块体混凝土承台时，在成型模板内投放提前润湿的废旧混凝土块体，再加入普通混凝土（8），再生块体混凝土与普通混凝土的重量比在2:1-4:1之间。
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