CN107756619A - 一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模，包括由上钢模和下钢模对合而成的桩模，桩模两端设置有端板，桩模由柱状部位和环形凹腔组成，柱状部位为等截面结构，环形凹腔为变截面结构，且柱状部位和环形凹腔为连续间隔设置，环形凹腔深度小于40mm；桩模的外壁上轴向设置有纵向筋板，纵向筋板在环形凹腔处制有凹槽，且凹槽与环形凹腔的外壁之间留有空隙，桩模的外壁上还间隔设置有环向筋板。其优点在于：减小环形凹腔的深度，由连续间隔设置的柱状部位和环形凹腔串联组成钢模主体，并在外壁上增设纵向筋板和环向筋板，从而形成单层壁体式钢模，确保了钢模满足刚性和柔性的使用要求的同时，显著降低钢模的制造难度及制造成本。

Description

一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模

技术领域

本发明涉及预应力混凝土预制桩制造技术领域，尤其指一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模。

背景技术

在沿海地区，很多工程的地质都属于软土地基，有的甚至是深厚软土层，软弱土层的深度深达30米以上。目前，工程中针对此类软土地基通常采用两种方法进行加固处理：水泥土搅拌桩和传统的预应力混凝土管桩。与水泥土搅拌桩相比，传统的预应力混凝土管桩虽具有施工便捷、承载力高、刚度大、桩身质量稳定可靠、绿色无污染等优点，但由于传统管桩桩身光滑，与土体作用产生的侧摩擦阻力小，在软土地基中其优良的力学性能无法得到充分利用，在一定程度上造成了较大的资源浪费。另外，由于桩与土往往无法共同工作，造成桩间土沉降大于桩的土拱现象，影响加固体地表面的平整度。因此，针对软土地基特性，开发了一种采用传统锤击、静压等沉桩工艺施工的桩身带有竹节状预应力混凝土异型桩，它既保留了异型桩承载力高、侧摩擦阻力大的优点，又充分发挥了变截面凸起部位对承载力的贡献，保证桩与土共同工作，加上采用传统沉桩工艺，施工速度快，具有较好的经济效益，因此该产品的应用具有广阔的市场前景。

现有专利号为201210306659.0的专利公开了一种以高刚度模板作为外模、低刚度模板作为内模的双重壁体式结构的钢模，以此来保护混凝土异型桩的凸起部位，确保钢模满足刚性和柔性的使用要求。但由于采用双重壁体式结构，钢模的制造效率、产品精度和质量控制方面均受到极大的限制。此类钢模制造工艺复杂，制造成本很大，单节钢模造价为普通等截面管桩钢模的数倍甚至数十倍；同时由于桩身凸起部位的尺寸大(凹槽的槽深为40mm至150mm)，钢模凹槽采用的是分片拼装工艺，钢模制造过程中多处需采用焊接工艺，钢模整体性能受损相对较大。发明人通过反复试验，发现在凹槽的槽深不大于50mm时，采用单壁钢模能够满足保证生产的预应力混凝土异型桩顺利脱模，不会出现因施加的预应力而导致脱模时桩身混凝土凸起部分卡在钢模的凹槽中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供结构简单合理、制造方便、成本低的一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模，包括由上钢模和下钢模对合而成的桩模，桩模的两端分别设置有端板，桩模由柱状部位和环形凹腔组成，柱状部位为等截面结构，环形凹腔为变截面结构，且柱状部位和环形凹腔为连续间隔设置，环形凹腔深度小于40mm；桩模的外壁上轴向设置有纵向筋板，纵向筋板在环形凹腔处制有凹槽，且凹槽与环形凹腔的外壁之间留有空隙，桩模的外壁上还间隔设置有环向筋板。

优化的技术措施还包括：

上述的环形凹腔由腔底和腔底两侧的腔壁围成，腔底与腔壁的夹角α≥120°

上述的腔底宽度为60mm至100mm。

上述的腔底与腔壁的连接处分别设置有圆倒角R1，圆倒角R1的半径为20mm至45mm。

上述的腔壁与所述的柱状部位的连接处设置有圆倒角R2，圆倒角R2的半径为10mm至25mm。

上述的环形凹腔为浇筑成型的整体结构。

上述的柱状部位的厚度为6mm至12mm，环形凹腔的厚度为6mm至12mm。

上述的上钢模和下钢模对合后，通过螺栓固定。

上述的桩模上设置有吊耳。

本发明一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模，其采用连续间隔设置的柱状部位和环形凹腔构成桩模的主体，所述的柱状部位为等截面结构，所述的环形凹腔为变截面结构，预制桩在制备过程中，桩身在环形凹腔处形成凸起结构，不仅增加了预制桩与周边土体的接触面积，在静压或锤击的施工过程中，凸起部位还会对周边土体进行挤压，使土体更加密实，形成桩土共同体，从而有效提高地基的承载力；同时为了确保传统锤击、静压等沉桩工艺施工后预制桩与土体保持良好的共同工作，环形凹槽的设计深度小于40mm，避免了本发明的钢模所制备的预制桩因凸起部位过大，在对土体挤压时产生空隙，无法形成良好的桩土共同体；本发明的钢模还在桩模的外壁设置纵向筋板和环向筋板来增强桩模整体的强度，防止桩模在环形凹腔处形成薄弱环节，致使钢模刚度无法满足使用要求，同时在纵向筋板上设置与环形凹腔相适配的凹槽，且在凹槽与环形凹腔外壁之间留有空隙，如此结构设计能够确保在预制桩的放张过程中，钢模随桩身产生的回缩变形由此空隙和环形凹腔顺利吸收，防止桩身凸起部位产生大量应力集中，确保桩身凸起部位的完整性，便于混凝土异型桩顺利脱模。因此，本发明的一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模，结构简单合理，制造难度与制造成本低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A部放大图；

图3是本发明的截面图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图3所示为本发明的结构示意图，

其中的附图标记为：夹角α、圆倒角R1、圆倒角R2、端板1、上钢模11、下钢模12、柱状部位2、环形凹腔3、腔底31、腔壁32、纵向筋板4、空隙4a、凹槽41、环向筋板5、螺栓6、吊耳7。

如图1至图3所示，

一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模，包括由上钢模11和下钢模12对合而成的桩模，桩模的两端分别设置有端板1，桩模由柱状部位2和环形凹腔3组成，柱状部位2为等截面结构，环形凹腔3为变截面结构，且柱状部位2和环形凹腔3为连续间隔设置，环形凹腔3深度小于40mm；桩模的外壁上轴向设置有纵向筋板4，纵向筋板4在环形凹腔3处制有凹槽41，且凹槽41与环形凹腔3的外壁之间留有空隙4a,桩模的外壁上还间隔设置有环向筋板5。

实施例中，环形凹腔3由腔底31和腔底两侧的腔壁32围成，且腔底31与腔壁32的夹角α≥120°

实施例中，腔底宽度31为60mm至100mm。

实施例中，腔底31与腔壁32的连接处分别设置有圆倒角R1，圆倒角R1的半径为20mm至45mm。

实施例中，腔壁32与桩模的柱状部位2的连接处设置有圆倒角R2，圆倒角R2的半径为10mm至25mm。

实施例中，环形凹腔3为浇筑成型的整体结构。

环形凹腔3的深度小于40mm，且腔底31与腔壁32的夹角α≥120°，并通过圆倒角R1和圆倒角R2的设置，确保桩身凸起部位的夹角处平滑过渡，尽量降低应力集中的不利影响，确保混凝土异型桩顺利脱模；因此降低了预制桩制造过程凸起部位的脱模难度，同时也降低了桩模的制造难度，通过反复试验，发现环形凹腔深度不大于50mm的情况下，采用单壁钢模能够保证生产时预应力混凝土异型桩顺利脱模，不会出现因施加的预应力而导致脱模时桩身混凝土凸起部分卡在钢模的凹槽中，且此时环形凹腔3可采用整体浇筑成型的生产工艺，减少钢模制造过程中的焊接点，降低焊接对钢模的损伤，钢模凸起部位也无需再进行打磨工艺，提高了钢模的尺寸精度，同时配合圆倒角的设置，进一步减小钢模环形凹腔3部位的应力集中，异型桩脱模更方便。

通过本钢模制造的预应力混凝土异型桩，克服了凸起部位的高度小于40mm的混凝土异型桩不具备工程应用意义的技术误区，其桩身凸起高度小于40mm,配合施工成本较低的锤击或静压施工工法，应用于沿海地区的软弱土的地基处理工程中，通过凸起部位对周边土体进行挤压，使土体更加密实，并形成桩土共同体，从而有效提高地基的承载力，显著改善整个地基处理工程的性价比及经济效益。

实施例中，纵向筋板4的厚度为8mm，纵向筋板4的高度为60mm至80mm。

实施例中，柱状部位2的厚度为6mm至12mm，环向凹腔3的厚度为6mm至12mm。

实际生产过程中，环形凹腔3在整体浇筑成型后，通过焊接工艺与柱状部位2连接；桩模的使用环境对环形凹腔3的厚度提出更高要求，要求环形凹腔3同时兼备刚性和柔性，因此在保证钢模整体刚度满足要求的前提下，环形凹腔3的厚度可比柱状部位2的厚度要薄一些，可进一步降低制造成本，但厚度过薄则会导致环形凹腔3的刚度不够，成为整个钢模刚度的薄弱处，影响钢模使用性能；厚度过厚则会导致环形凹腔3的弹性变形小于放张过程中桩身回缩变形程度，容易在桩身与桩身凸起部位连接处引起应力集中，从而出现卡模或裂缝等现象。因此，桩模的厚度优选为：柱状部位2的厚度为8mm至12mm，环形凹腔3的厚度为6mm至10mm。

桩模也可采用整体浇筑成型工艺，再在桩模外壁轴向焊接固定纵向筋板4和环向筋板5制成专用钢模，该制造工法制造出的钢模产品的整体性能及产品质量及尺寸精度优于焊接拼装工艺，但其制造难度和成本也会高于焊接拼装工艺。

实施例中，上钢模11和下钢模12对合后，通过螺栓6固定。

实施例中，桩模上设置有吊耳7；吊耳7的设置方便了桩模的整体起吊，使用更便捷。

本专用钢模采用连续间隔设置的柱状部位2和环向凹腔3构成桩模，并在桩模轴向设置纵向筋板4和环向筋板5，确保钢模整体的刚度以及整体刚度的连续性，承受张拉过程中所施加的预应力，防止环形凹腔3成为钢模刚度的薄弱环节，在起吊、离心、养护等生产工艺流程中出现变形。纵向筋板4在环形凹腔3处制有凹槽41，且凹槽41与环形凹腔3的外壁之间留有空隙4a，确保在放张过程中，钢模随桩身产生的微量弹性变形由环形凹腔3及空隙4a顺利吸收，避免桩身凸起部位产生大量应力集中，确保桩身凸起部位的完整性，便于混凝土异型桩顺利脱模，待桩身与钢模分离后，钢模恢复原状，以便重复使用。

本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模，包括由上钢模(11)和下钢模(12)对合而成的桩模，所述的桩模的两端分别设置有端板(1)，其特征是：所述的桩模由柱状部位(2)和环形凹腔(3)组成，所述的柱状部位(2)为等截面结构，所述的环形凹腔(3)为变截面结构，且所述的柱状部位(2)和环形凹腔(3)为连续间隔设置，所述的环形凹腔(3)深度小于40mm；所述的桩模的外壁上轴向设置有纵向筋板(4)，所述的纵向筋板(4)在所述的环形凹腔(3)处制有凹槽(41)，且所述的凹槽(41)与所述的环形凹腔(3)的外壁之间留有空隙(4a),所述的桩模的外壁上还间隔设置有环向筋板(5)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模，其特征是：所述的环形凹腔(3)由腔底(31)和腔底(31)两侧的腔壁(32)围成，所述的腔底(31)和腔壁(32)的夹角α≥120°。

3.根据权利要求2所述的一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模，其特征是：所述的腔底(31)的宽度为60mm至100mm。

4.根据权利要求3所述的一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模，其特征是：所述的腔底(31)与所述的腔壁(32)之间分别设置有圆倒角R1，所述的圆倒角R1的半径为20mm至45mm。

5.根据权利要求4所述的一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模，其特征是：所述的腔壁(32)与柱状部位(2)连接处设置有圆倒角R2，圆倒角R2的半径为10mm至25mm。

6.根据权利要求5所述的一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模，其特征是：所述的环形凹腔(3)为浇筑成型的整体结构。

7.根据权利要求6所述的一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模，其特征是：所述的纵向筋板(4)的厚度为8mm，所述的纵向筋板(4)的高度为60mm至80mm。

8.根据权利要求7所述的一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模，其特征是：所述的柱状部位(2)的厚度为6mm至12mm，所述的环形凹腔(3)的厚度为6mm至12mm。

9.根据权利要求8所述的一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模，其特征是：所述的上钢模(11)和下钢模(12)对合后，通过螺栓(6)固定。

10.根据权利要求9所述的一种适用于预应力混凝土异型桩的单壁钢模，其特征是：所述的桩模上设置有吊耳(7)。