CN108252318A - 一种管桩基础均衡传力装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种管桩基础均衡传力装置，包括管箍、斜面支撑装置和箍筋，管箍为环状，底端设置在管桩上，斜面支撑装置包括多对沿着管箍圆周设置的钢板卡头和多对设置在钢板卡头上的竖向承重钢筋，箍筋固定在竖向承重钢筋的顶端，且竖向承重钢筋在水平面上的投影按照顺时针方向的连线与箍筋在水平面上的投影相重合；施工方法如下：先根据传力装置所承受的压力计算出需要的箍筋尺寸及竖向承重钢筋数量、长度，并设计好钢板卡头在管箍上的安装固定位置；将管箍套在管桩桩头上，焊接每对钢板卡头、支撑钢板及箍筋；本发明主要应用于水利工程消能设施中，有利于优化管桩基础和底板的受力环境，削弱集中应力带来的底板破坏问题。

Description

一种管桩基础均衡传力装置及施工方法

技术领域

本发明涉及水利工程消能设施领域，更具体地说，涉及一种管桩基础均衡传力装置及施工方法。

背景技术

水利工程的安全运行与下游消能设施的效能效果关系密切，汛期来水流量大，水流流速较快，对下游的消能防冲设施产生不利影响。设计中，常在消力池上游设有缓坡段以连接上游泄水建筑物，来减少水流对下游底板的冲刷，保障消力池的正常使用。管桩基础常用于消力池底板以及侧墙的基础工程中，在实际工程中，管桩上端头常采用水平切割的方式，底板与管桩基础常呈一定夹角。管桩作为基础受力装置，受力不均导致管桩无法充分发挥承重性能，加剧底板受力条件的恶化，或底板出现裂缝破坏。因此，需要优化底板与基础的连接结构形式。该连接段的施工质量往往与基础桩基的连接效果有关。地下桩基与缓坡段呈一定夹角，处理不当便产生应力集中现象，不利于消能设施的稳定运行。尤其在洪水来临时，底板与桩基连接部位应力过大，对稳定极为不利，常常出现底板被掀翻等情况的发生，影响工程运行。

发明内容

有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种管桩基础均衡传力装置及施工方法，主要应用于水利工程消能设施中，有利于优化管桩基础和底板的受力环境，削弱集中应力带来的底板破坏问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种管桩基础均衡传力装置，包括管箍、斜面支撑装置和箍筋，所述管箍为环状，底端设置在管桩上，所述斜面支撑装置包括多对钢板卡头和多对不同长度的竖向承重钢筋，每对所述钢板卡头的一端沿着所述管箍圆周对称设置在管箍上，另一端指向管箍中心，每对所述竖向承重钢筋按照由短至长依次设置在每对钢板卡头上；所述箍筋固定在所述竖向承重钢筋的顶端，且所述竖向承重钢筋在水平面上的投影按照顺时针方向的连线与箍筋在水平面上的投影相重合。

作为优选方案，所述管箍的内径比所述管桩外径大5~10mm。

作为优选方案，所述钢板卡头指向管箍中心的一端设有支撑钢板，所述支撑钢板的高度等于或小于所述管箍高出所述管桩表面的高度。

作为优选方案，所述竖向承重钢筋、所述箍筋均为Φ22的二级螺纹钢。

作为优选方案，所述钢板卡头包括2对，且4个所述钢板卡头的中心按照顺时针方向的连线与箍筋在水平面上的投影相重合。

作为优选方案，所述立向承重钢筋包括2对，均设置在所述钢板卡头的中心。

一种管桩基础均衡传力装置的施工方法，包括以下步骤：

（1）先根据传力装置所承受的压力计算出需要的箍筋尺寸及竖向承重钢筋数量、长度，并设计好钢板卡头在管箍上的安装固定位置；

（2）清理管桩桩头，将管箍套在管桩桩头上沿管桩外壁贴合，并进行焊接；

（3）根据步骤（1）中计算结果将每对钢板卡头的一端沿着管箍圆周对称焊接在管箍上，另一端焊接支撑钢板，使支撑钢板与管桩接触；

（4）将箍筋放置在钢板卡头上，并在箍筋与钢板卡头接触位置处做标记，标记完取下备用；

（5）根据步骤（4）的钢板卡头上的标记，将每对竖向承重钢筋按照由短至长依次焊接在每对钢板卡头上；然后将箍筋焊接在竖向承重钢筋上端；

（6）在箍筋上浇筑底板混凝土，振捣密实、养护后，即可将底板混凝土所受到的荷载通过箍筋和竖向承重钢筋均匀传递到管桩上，防止混凝土底板仅在某端点承受过高应力而导致裂缝破坏现象发生。

本发明的有益效果是：本发明提供的是一种管桩基础均衡传力装置及施工方法，均衡传力装置包括管箍、斜面支撑装置和箍筋，管箍为环状，底端设置在管桩上，斜面支撑装置包括多对钢板卡头和多对不同长度的竖向承重钢筋，箍筋固定在竖向承重钢筋的顶端，可根据传力装置所承受的压力计算出所需钢板卡头与竖向承重钢筋的设置个数，合理排布在管箍上的固定位置，可以均衡传递衔接段混凝土底板与桩基之间的受力，解决底板与管桩基础间的应力集中问题，通过箍筋和竖向承重钢筋均匀传递到管桩上，防止混凝土底板仅在某端点承受过高应力而导致裂缝破坏现象发生；该传力装置取材简单易行，操作难度小，费用低，不仅能够保证工程的施工质量，增强桩基础稳定性，优化底板与基础的连接结构形式，而且可降低施工难度，避免受力不均导致管桩无法充分发挥承重性能，加剧底板受力条件的恶化或底板出现裂缝破坏的情况，消除安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中均衡传力装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1中均衡传力装置的俯视图；

图3为本发明实施例1中均衡传力装置的侧视图；

图4为本发明实施例2中均衡传力装置的侧视图；

附图标记：1、管箍，2、斜面支撑装置，201、钢板卡头，202、竖向承重钢筋，3、箍筋，4、管桩，5、支撑钢板。

具体实施方式

下面给出具体实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本发明技术方案为前提的最佳实施例，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种管桩基础均衡传力装置，如图1~3所示，包括管箍1、斜面支撑装置2和箍筋3，所述管箍1为环状，底端设置在管桩4上，所述管箍1的内径比所述管桩4外径大5~10mm，以利于管箍1能平顺沿管桩4外壁贴合，满足安全性和稳定性要求；所述斜面支撑装置2包括多对钢板卡头201和多对不同长度的竖向承重钢筋202，每对所述钢板卡头201的一端沿着所述管箍1圆周对称设置在管箍1上，另一端指向管箍1中心，可根据传力装置所承受的压力计算出所需钢板卡头201与竖向承重钢筋202的设置个数，合理排布在管箍1上的固定位置，可以均衡传递衔接段混凝土底板与桩基之间的受力，解决底板与管桩基础间的应力集中问题；每对所述竖向承重钢筋202按照由短至长依次设置在每对钢板卡头201上；所述箍筋3固定在所述竖向承重钢筋202的顶端，且所述竖向承重钢筋202在水平面上的投影按照顺时针方向的连线与箍筋3在水平面上的投影相重合，通过箍筋3和竖向承重钢筋202均匀传递到管桩4上，防止混凝土底板仅在某端点承受过高应力而导致裂缝破坏现象发生。

如图1所示，所述钢板卡头201指向管箍中心的一端设有支撑钢板5，所述支撑钢板5的高度等于所述管箍1高出所述管桩4表面的高度，设置支撑钢板5可进一步对底板混凝土进行支撑，使钢板卡头201指向管箍1中心的一端可通过支撑钢板5支在管桩4上，避免由于钢板卡头201悬空、连接不稳定引发安全事故。

所述竖向承重钢筋202、所述箍筋3均为Φ22的二级螺纹钢。

所述钢板卡头201包括2对，且4个所述钢板卡头201的中心按照顺时针方向的连线与箍筋3在水平面上的投影相重合，所述立向承重钢筋包括2对，均设置在所述钢板卡头201的中心。

一种管桩基础均衡传力装置的施工方法，包括以下步骤：

（1）先根据传力装置所承受的压力计算出需要的箍筋尺寸及竖向承重钢筋数量、长度，并设计好钢板卡头在管箍上的安装固定位置；

（2）清理管桩桩头，将管箍套在管桩桩头上沿管桩外壁贴合，并进行焊接；

（3）根据步骤（1）中计算结果将每对钢板卡头的一端沿着管箍圆周对称焊接在管箍上，另一端焊接支撑钢板，使支撑钢板与管桩接触；

（4）将箍筋放置在钢板卡头上，并在箍筋与钢板卡头接触位置处做标记，标记完取下备用；

（5）根据步骤（4）的钢板卡头上的标记，将每对竖向承重钢筋按照由短至长依次焊接在每对钢板卡头上；然后将箍筋焊接在竖向承重钢筋上端；

（6）在箍筋上浇筑底板混凝土，振捣密实、养护后，即可将底板混凝土所受到的荷载通过箍筋和竖向承重钢筋均匀传递到管桩上，防止混凝土底板仅在某端点承受过高应力而导致裂缝破坏现象发生。

由本发明施工方法设置的传力装置取材简单易行，操作难度小，费用低，不仅能够保证工程的施工质量，增强桩基础稳定性，优化底板与基础的连接结构形式，而且可降低施工难度，避免受力不均导致管桩无法充分发挥承重性能，加剧底板受力条件的恶化或底板出现裂缝破坏的情况，消除安全隐患。

实施例2

一种管桩基础均衡传力装置，如图1、图2、图4所示，包括管箍1、斜面支撑装置2和箍筋3，所述管箍1为环状，底端设置在管桩4上，所述管箍1的内径比所述管桩4外径大5~10mm，以利于管箍1能平顺沿管桩4外壁贴合，满足安全性和稳定性要求；所述斜面支撑装置2包括多对钢板卡头201和多对不同长度的竖向承重钢筋202，每对所述钢板卡头201的一端沿着所述管箍1圆周对称设置在管箍1上，另一端指向管箍1中心，可根据传力装置所承受的压力计算出所需钢板卡头201与竖向承重钢筋202的设置个数，合理排布在管箍1上的固定位置，可以均衡传递衔接段混凝土底板与桩基之间的受力，解决底板与管桩基础间的应力集中问题；每对所述竖向承重钢筋202按照由短至长依次设置在每对钢板卡头201上；所述箍筋3固定在所述竖向承重钢筋202的顶端，且所述竖向承重钢筋202在水平面上的投影按照顺时针方向的连线与箍筋3在水平面上的投影相重合，通过箍筋3和竖向承重钢筋202均匀传递到管桩4上，防止混凝土底板仅在某端点承受过高应力而导致裂缝破坏现象发生。

所述钢板卡头201指向管箍中心的一端设有支撑钢板5，所述支撑钢板5的高度小于所述管箍1高出所述管桩4表面的高度；设置支撑钢板5可进一步对底板混凝土进行支撑，使钢板卡头201指向管箍1中心的一端可通过支撑钢板5支在管桩4上，避免由于钢板卡头201悬空、连接不稳定引发安全事故；为了提高装置的稳定性，在所述支撑板5侧面设有压力传感器，下方设有缓冲弹簧，设置缓冲弹簧可以起到支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节的作用，缓解竖向承重钢筋202传递过到钢板卡头201上的压力，减少支撑钢板5与管桩4表面的震动和磨损；设置压力传感器可以更准确地分析各个钢板卡头201上所分布的受力情况，避免出现某处应力集中或更大现象，导致管桩无法充分发挥承重性能，不利于消能设施的稳定运行。

所述竖向承重钢筋202、所述箍筋3均为Φ22的二级螺纹钢。

所述钢板卡头201包括3对，均匀设置在管箍1上，且每对钢板卡头201的一端沿着管箍1圆周对称设置在管箍1上，另一端指向管箍1中心，所述立向承重钢筋202包括3对，每根立向承重钢筋202在钢板卡头201上的固定位置遵循以下规则：竖向承重钢筋202在钢板卡头201上的投影按照顺时针方向的连线与箍筋3在钢板卡头201上的投影相重合，设置3对钢板卡头201和立向承重钢筋202来支撑箍筋3及其上浇筑的底板混凝土，可更均匀地分担压力，避免受力不均导致管桩无法充分发挥承重性能。

一种管桩基础均衡传力装置的施工方法，包括以下步骤：

（1）先根据传力装置所承受的压力计算出需要的箍筋尺寸及竖向承重钢筋数量、长度，并设计好钢板卡头在管箍上的安装固定位置；

（2）清理管桩桩头，将管箍套在管桩桩头上沿管桩外壁贴合，并进行焊接；

（3）根据步骤（1）中计算结果将每对钢板卡头的一端沿着管箍圆周对称焊接在管箍上，另一端焊接支撑钢板，使支撑钢板与管桩接触；

（4）将箍筋放置在钢板卡头上，并在箍筋与钢板卡头接触位置处做标记，标记完取下备用；

（5）根据步骤（4）的钢板卡头上的标记，将每对竖向承重钢筋按照由短至长依次焊接在每对钢板卡头上；然后将箍筋焊接在竖向承重钢筋上端；

（6）在箍筋上浇筑底板混凝土，振捣密实、养护后，即可将底板混凝土所受到的荷载通过箍筋和竖向承重钢筋均匀传递到管桩上，防止混凝土底板仅在某端点承受过高应力而导致裂缝破坏现象发生。

由本发明施工方法设置的传力装置取材简单易行，操作难度小，费用低，不仅能够保证工程的施工质量，增强桩基础稳定性，优化底板与基础的连接结构形式，而且可降低施工难度，避免受力不均导致管桩无法充分发挥承重性能，加剧底板受力条件的恶化或底板出现裂缝破坏的情况，消除安全隐患。

实施例3

一种管桩基础均衡传力装置，包括管箍1、斜面支撑装置2和箍筋3，所述管箍1为环状，底端设置在管桩4上，所述管箍1的内径比所述管桩4外径大5~10mm，以利于管箍1能平顺沿管桩4外壁贴合，满足安全性和稳定性要求；所述斜面支撑装置2包括多对钢板卡头201和多对不同长度的竖向承重钢筋202，每对所述钢板卡头201的一端沿着所述管箍1圆周对称设置在管箍1上，另一端指向管箍1中心，可根据传力装置所承受的压力计算出所需钢板卡头201与竖向承重钢筋202的设置个数，合理排布在管箍1上的固定位置，可以均衡传递衔接段混凝土底板与桩基之间的受力，解决底板与管桩基础间的应力集中问题；每对所述竖向承重钢筋202按照由短至长依次设置在每对钢板卡头201上；所述箍筋3固定在所述竖向承重钢筋202的顶端，且所述竖向承重钢筋202在水平面上的投影按照顺时针方向的连线与箍筋3在水平面上的投影相重合，通过箍筋3和竖向承重钢筋202均匀传递到管桩4上，防止混凝土底板仅在某端点承受过高应力而导致裂缝破坏现象发生。

所述钢板卡头201指向管箍中心的一端设有支撑钢板5，所述支撑钢板5的高度等于所述管箍1高出所述管桩4表面的高度，设置支撑钢板5可进一步对底板混凝土进行支撑，使钢板卡头201指向管箍1中心的一端可通过支撑钢板5支在管桩4上，避免由于钢板卡头201悬空、连接不稳定引发安全事故。

所述竖向承重钢筋202、所述箍筋3均为Φ22的二级螺纹钢。

所述钢板卡头201包括4对，均匀设置在管箍1上，且每对钢板卡头201的一端沿着管箍1圆周对称设置在管箍1上，另一端指向管箍1中心，所述立向承重钢筋202包括4对，每根立向承重钢筋202在钢板卡头201上的固定位置遵循以下规则：竖向承重钢筋202在钢板卡头201上的投影按照顺时针方向的连线与箍筋3在钢板卡头201上的投影相重合，设置4对钢板卡头201和立向承重钢筋202来支撑箍筋3及其上浇筑的底板混凝土，可更均匀地分担压力，避免受力不均导致管桩无法充分发挥承重性能。

一种管桩基础均衡传力装置的施工方法，包括以下步骤：

（1）先根据传力装置所承受的压力计算出需要的箍筋尺寸及竖向承重钢筋数量、长度，并设计好钢板卡头在管箍上的安装固定位置；

（2）清理管桩桩头，将管箍套在管桩桩头上沿管桩外壁贴合，并进行焊接；

（3）根据步骤（1）中计算结果将每对钢板卡头的一端沿着管箍圆周对称焊接在管箍上，另一端焊接支撑钢板，使支撑钢板与管桩接触；

（4）将箍筋放置在钢板卡头上，并在箍筋与钢板卡头接触位置处做标记，标记完取下备用；

（5）根据步骤（4）的钢板卡头上的标记，将每对竖向承重钢筋按照由短至长依次焊接在每对钢板卡头上；然后将箍筋焊接在竖向承重钢筋上端；

（6）在箍筋上浇筑底板混凝土，振捣密实、养护后，即可将底板混凝土所受到的荷载通过箍筋和竖向承重钢筋均匀传递到管桩上，防止混凝土底板仅在某端点承受过高应力而导致裂缝破坏现象发生。

由本发明施工方法设置的传力装置取材简单易行，操作难度小，费用低，不仅能够保证工程的施工质量，增强桩基础稳定性，优化底板与基础的连接结构形式，而且可降低施工难度，避免受力不均导致管桩无法充分发挥承重性能，加剧底板受力条件的恶化或底板出现裂缝破坏的情况，消除安全隐患。

以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种管桩基础均衡传力装置，其特征在于，包括管箍（1）、斜面支撑装置（2）和箍筋（3），所述管箍（1）为环状，底端设置在管桩（4）上，所述斜面支撑装置（2）包括多对钢板卡头（201）和多对不同长度的竖向承重钢筋（202），每对所述钢板卡头（201）的一端沿着所述管箍（1）圆周对称设置在管箍（1）上，另一端指向管箍（1）中心，每对所述竖向承重钢筋（202）按照由短至长依次设置在每对钢板卡头（201）上；所述箍筋（3）固定在所述竖向承重钢筋（202）的顶端，且所述竖向承重钢筋（202）在水平面上的投影按照顺时针方向的连线与箍筋（3）在水平面上的投影相重合。

2.根据权利要求1所述的一种管桩基础均衡传力装置，其特征在于，所述管箍（1）的内径比所述管桩（4）外径大5~10mm。

3.根据权利要求1所述的一种管桩基础均衡传力装置，其特征在于，所述钢板卡头（201）指向管箍中心的一端设有支撑钢板（5），所述支撑钢板（5）的高度等于或小于所述管箍（1）高出所述管桩（4）表面的高度。

4.根据权利要求1所述的一种管桩基础均衡传力装置，其特征在于，所述竖向承重钢筋（202）、所述箍筋（3）均为Φ22的二级螺纹钢。

5.根据权利要求1所述的一种管桩基础均衡传力装置，其特征在于，所述钢板卡头（201）包括2对，且4个所述钢板卡头（201）的中心按照顺时针方向的连线与箍筋（3）在水平面上的投影相重合。

6.根据权利要求5所述的一种管桩基础均衡传力装置，其特征在于，所述立向承重钢筋（202）包括2对，均设置在所述钢板卡头（201）的中心。

7.根据权利要求1所述的一种管桩基础均衡传力装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）先根据传力装置所承受的压力计算出需要的箍筋尺寸及竖向承重钢筋数量、长度，并设计好钢板卡头在管箍上的安装固定位置；

（2）清理管桩桩头，将管箍套在管桩桩头上沿管桩外壁贴合，并进行焊接；

（3）根据步骤（1）中计算结果将每对钢板卡头的一端沿着管箍圆周对称焊接在管箍上，另一端焊接支撑钢板，使支撑钢板与管桩接触；

（4）将箍筋放置在钢板卡头上，并在箍筋与钢板卡头接触位置处做标记，标记完取下备用；

（5）根据步骤（4）的钢板卡头上的标记，将每对竖向承重钢筋按照由短至长依次焊接在每对钢板卡头上；然后将箍筋焊接在竖向承重钢筋上端；

（6）在箍筋上浇筑底板混凝土，振捣密实、养护后，即可将底板混凝土所受到的荷载通过箍筋和竖向承重钢筋均匀传递到管桩上，防止混凝土底板仅在某端点承受过高应力而导致裂缝破坏现象发生。