CN110892114A - 桩 - Google Patents

Abstract

公开了一种桩，该桩包括具有纵向轴线的细长构件和连接至该细长构件的锚定部分。锚定部分具有板以及还有弓形构件，该弓形构件与细长构件径向地间隔开。该板具有弓形远端边缘。板以相对于纵向轴线不垂直的角度连接到细长构件。该弓形构件位于板的弓形远端边缘上。该板具有引导部分，该引导部分包括弓形远端边缘的下部，该下部延伸超出弓形构件并在桩被旋入地面时与地面接合。

Description

桩

技术领域

本发明涉及一种桩。特别地，本发明涉及但不限于用于建筑基础中的地面锚定系统的桩。

背景技术

本文中对背景技术的引用不应解释为承认这种技术构成澳大利亚或其他地方的公知常识。

在许多工业中，常见的过程包括将桩(例如，杆)卷绕到地面中以形成基础。桩通常是一种经济有效的基础形式，例如，与其他基础相比，桩可以提供对环境减少的影响。桩基础的其他优点还可包括易于安装和降低对人员的危险，因为例如基础通常是用机器拧入的。

桩的设计基于结构和岩土原理。当前可用的螺旋桩和叶式桩并不总是有效的，特别是在潮湿的土地或主要包括砾石和沙子组成的土地。这样的土地倾向于是非粘性的或“松散的”，几乎没有或没有足够的粘土将土壤粘合在一起。湿的或松散的土地往往会分别滑离叶式桩的叶片的侧面或螺旋桩的螺杆，从而导致桩的承载能力较低。此外，还已知传统的螺旋桩和叶式桩具有非常低的侧向承载能力。

认为将合乎需要的是，提供一种桩，其克服或改善上述缺点或问题中的一个或多个，或者至少提供当前形式的桩的替代物。

发明内容

以一种形式，尽管不一定是唯一或最宽泛的形式，本发明在于一种桩，其包括：

细长构件；和

连接到细长构件的锚定部分，

其中，该锚定部分具有弓形构件，该弓形构件与细长构件径向地间隔开。

细长构件可以是基本上圆柱形的。细长构件的外径可以包括例如从50mm到100mm的任何值，尽管从此不应推断出任何限制。

细长构件可以是中空的。细长构件的壁厚可以包括从2mm到10mm的任何值。然而，再次，这仅是示例性的，并且从此不应推断出任何限制。细长构件也不必是中空的，而是可以是实心的。

细长构件可以是轴的形式。

细长构件可包括连接部分。

连接部分可以位于细长构件的端部(第一端部)处。该连接部分可以相对于该锚定部分位于(桩或桩段的)细长构件的相对的端部。

连接部分可以被构造为可释放地连接到机器。该机器可以是旋转动力头、螺旋钻驱动器等形式。该连接部分也可以构造成可释放地连接到另一桩或桩段。

连接部分还可以(或备选地)构造为连接到单独的构件。该单独的构件可以是延伸构件或延伸桩或另一个桩的形式。

锚定部分可以连接到细长构件的表面。锚定部分可以直接固定到细长构件或细长构件的表面。

锚定部分可以远离细长构件的表面延伸。

锚定部分可以位于(或大体上朝向)细长构件的端部(第二端部)处。锚定部分可以位于(或大体上朝向)相对于连接部分的相对端部处。

锚定部分可包括至少一个板。锚定构件可以包括两个板。两个板可以以相等但相反的角度(即，以具有相等的角度范围但方向相反的角度)连接到细长构件—换句话说，一个板可以相对于细长构件(或细长构件的纵向轴线)在一个方向(one way)倾斜X度，而另一个板可以相对于细长构件(或细长构件的纵向轴线)相对地倾斜相同的量。板可以是平坦的/平面的。板也可以是弓形形状的(即，像部分盘一样)。

该(或每个)板可具有弓形远端边缘。弓形远端边缘(及其所有部分)可以距细长构件的外表面基本等距(即恒定距离)。

该(或每个)板可具有引导部分，该引导部分在桩被旋入地面时与地面接合。引导部分可包括弓形远端边缘的下部，该下部不连接至相应的弓形构件或由相应的弓形构件覆盖。

该(或每个)弓形构件可在平行于细长构件(或平行于纵向轴线)的方向上从相应板的弓形远端边缘延伸。

该(或每个)弓形构件可围绕纵向轴线与细长构件同心地延伸。

该(或每个)弓形构件可以沿着弓形构件的内表面上的相交弧线附接到该(或每个)板的弓形远端边缘。相交弧可以横向地并且基本上沿着内表面的中心延伸。

该(或每个)弓形构件可仅部分(而不是一直)沿该(或每个)板的弓形远端边缘延伸，使该(或每个)板的弓形远端边缘的下部暴露。

第一弓形构件可以连接至第一板，并且第二弓形构件可以连接至第二板。第一弓形构件和第二弓形构件可相对于细长构件的纵向轴线以相等但相反的角度(即，以具有相等角度范围但方向相反的角度)定向—换句话说，一个弓形构件可相对于细长构件(或细长构件的纵向轴线)在一个方向倾斜X度，而另一弓形构件可以相对于细长构件(或细长构件的纵向轴线)相对地倾斜相同的量。

第一弓形构件可具有上(弯曲)边缘和下(弯曲)边缘。

第二弓形构件可具有上(弯曲)边缘和下(弯曲)边缘。

第一弓形构件的上(弯曲)边缘和第二弓形构件的上(弯曲)边缘可以位于相对于细长构件的纵向轴线垂直或成角度的平面中(相对于彼此处于同一平面，或平行平面，或不同取向的平面中)。

第一弓形构件的下(弯曲)边缘和第二弓形构件的下(弯曲)边缘也可以位于相对于细长构件的纵向轴线垂直或成角度的平面中(再次，相对于彼此处于同一平面，或平行平面，或不同取向的平面中)。

桩可进一步包括连接到细长构件的第二锚定部分。

第二锚定部分可以与上述第一锚定部分相同或不同。第二锚定部分可包括两个板。第二锚定部分的两个板可以相对于细长构件的纵向轴线以相等但相反的角度定向。这两个板可以是弓形的。

第二锚定部分可以沿着细长构件的纵向轴线与第一锚定部分间隔开。

第二锚定部分可定位成更靠近细长构件的、与具有连接部分的(第二)端相对的一端(即，更靠近细长构件的第一端)。

第二锚定部分可以位于连接部分和第一锚定部分之间。还可以有连接到细长构件的第三(或更多)锚定部分(一个或多个)。

在一种特定形式中，本发明涉及一种桩，其包括：

具有纵向轴线的细长构件；和

连接到细长构件的锚定部分，

其中：锚定部分具有板以及与细长构件径向地间隔开的弓形构件；该板具有弓形远端边缘；该板以相对于纵向轴线不垂直的角度连接到细长构件；该弓形构件位于板的弓形远端边缘上；且该板具有引导部分，该引导部分包括弓形远端边缘的下部，该下部延伸超出弓形构件并在桩被旋入地面时与地面接合。

本发明的另一形式在于一种用于制造桩的方法，该方法包括以下步骤：

将锚定构件连接到细长构件或细长构件的表面；和

相对于锚定构件连接弓形构件，

其中，弓形构件与细长构件径向地间隔开。

锚定构件可以是弓形板。

将锚定构件连接到细长构件(的表面上)的步骤可以包括将锚定构件焊接到其上。

将弓形构件相对于锚定构件连接的步骤可以包括将弓形构件焊接至锚定构件。

该方法可以进一步包括将第二锚定部分连接到细长构件。

将第二锚定部分连接至细长构件(的表面)的步骤可包括将第二锚定构件焊接到其上。

通过以下详细描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明

仅通过举例的方式，以下将参考附图更全面地描述本发明的优选实施例，其中：

图1示出了根据本发明实施例的桩的透视图。

图2示出了图1所示的桩的侧视图。

图3示出了根据本发明的另一实施例的桩的透视图。

具体实施方式

图1和2示出了根据本发明的实施例的桩10。桩10包括细长构件100、锚定部分200和连接部分300。纵向轴线12沿着桩10延伸。

细长构件100为中空圆轴的形式。细长构件100由金属形成。该实施例中的金属是钢。然而，在另外的实施例中，细长构件100可以由不同的材料制成，包括例如复合材料和/或铝。

细长构件100包括外表面110形式的表面。外表面110限定了细长构件100的外部。

锚定部分200包括两个平坦/平面且弓形的板210、220，它们每个形成叶片。然而，在另外的实施例中，锚定部分200可仅包括仅一个或三个或更多个板(并且在多个板的情况下，这些板大体将在细长构件100周围均匀地间隔开)。此外，在另外的实施例中，两个或更多个锚定部分200可以沿着细长构件100安装在间隔开的位置处，以提供附加的基础支撑。沿着细长构件位于不同位置处的相应锚定部分不需要全部一定具有相同的构造。例如，它们不需要一定具有相同数量的板(尽管它们可以)，或者这些板不需要一定在所有锚定部分中都以相同的角度定向(尽管它们可以)，等等。

板210、220连接到细长构件100的外表面110，其中每个叶片相对于细长构件100的纵向轴线12以相等但相反的角度连接。在该实施例中，板210、220被焊接到细长构件100的外表面110。然而，在另外的实施例中，板210、220可以与细长构件100一体地形成，或例如板210、220附接到位于细长构件100上的套环上。板210、220远离细长构件100延伸并从细长构件100沿径向向外延伸。

每个板210，220具有弓形远端边缘211、221，该弓形远端边缘211、221与细长构件100的外表面110基本等距(即，恒定距离)，使得每个远端边缘211、221形成围绕细长构件100的纵向轴线12具有特定半径的弧。然而，在另外的实施例中，板210、220的远端边缘的形状可以变化。类似于平板210、220，其远端边缘211、221相对于细长构件100的纵向轴线12以相等但相反的角度定向。

此外，每个板210、220具有引导部分212、222，当锚定部分200(和桩10)在桩10插入地面期间被旋转时，引导部分212、222接触地面。当将桩旋入地面时，引导部分212、222与大地/土地接合并破坏大地/土地。每个引导部分212、222具有切削边缘213、223，该切削边缘从细长构件100的外表面110径向地延伸并且在径向向外的方向上向下倾斜，终止于远离细长构件100的外表面110的地面接合点(角部)214、224。每个引导部分212、222还包括弓形远端边缘211、221的下部215、225。(请注意，引导部分212、切削边缘213、点(角部)214和弓形远端边缘211的下部215在图1中不可见)。

弓形构件230、240从板210、220的每个远端边缘211、221延伸。弓形构件230、240与细长构件100径向地间隔开，并且与细长构件100同轴地围绕纵向轴线12延伸。弓形构件230、240由金属形成。该实施例中的金属是钢。然而，在另外的实施例中，弓形构件230、240可以由不同的材料制成，包括例如复合材料和/或铝。

弓形构件230、240为弯曲的但以另外也是矩形或平行四边形的板的形式。弓形构件230、240沿着该弓形构件230、240的内表面231、241附接到板210、220的远端边缘211、221，从而弓形构件230、240大体垂直于板210、220延伸。具体地，弓形构件230、240沿内表面231、241上的相交弧附接到板210、220的远端边缘211、221，相交弧横向地并且基本沿内表面231、241的中心延伸，即，相交弧离弓形构件230、240的上边缘232、242和下边缘233、243等距。因此，类似于板210、220，弓形构件230、240相对于细长构件100的纵向轴线12以相等但相反的角度定向。然而，在另外的实施例中，弓形构件230、240可以相对于细长构件100的纵向轴线12以其他角度定向(见图3)。

在该实施例中(图1和2)，弓形构件230、240仅部分地沿着板210、220的远端边缘211、221延伸，而使远端边缘211、221的下部215、225暴露。然而，在另外的实施例中，弓形构件230、240可基本上沿着板210、220的远端边缘211、221的整个长度延伸。

在该实施例中，弓形构件230、240被焊接到板210、220的远端边缘211、221。然而，在另外的实施例中，弓形构件230、240和板210、220可以一体地形成。

连接部分300包括联接器，该联接器构造成连接到其上方的部件。连接部分300可用于将桩10连接至旋转动力头(或螺旋钻驱动器等)或其他桩，以形成单个延展的桩，其包括彼此连接的多个不同桩(或桩节段)。连接部分300可以如澳大利亚专利No.2013245456中所述。

为了生产桩10，一对平坦/平面和弓形板210、220(即，每个板的形状类似于部分盘以及这些)以相等但相反的角度附接到圆柱形中空细长构件100。通常，板210、220被焊接到细长构件100。然而，在另外的实施例中，板210、220可以可释放地固定到细长构件100。

跟从以上，弓形构件230、240连接至它们的相应的板210、220。通常，弓形构件230、240焊接至板210、220的远端边缘211、221。然而，在另外的实施例中，弓形构件230、240可以可释放地固定到板210、220。

图3示出了根据本发明的另一实施例的螺旋桩50。螺旋桩50类似于螺旋桩10，但是下面将指出它们之间的差异。

像螺旋桩10一样，螺旋桩50包括细长构件500、第一锚定部分600(包括一对板610、620和弓形构件630、640)和连接部分700。然而，螺旋桩50还包括第二锚定部分800。纵向轴线52沿着螺旋桩50的中间延伸。细长构件500是基本上圆柱形的并且是中空的，并且具有外表面510的形式的表面。外表面510限定了细长构件500的外部。

与桩10不同，桩50的弓形构件630、640附接到板610、620的远端边缘611、621，使得弓形构件630、640的上边缘632、642位于第一共同平面中，而弓形构件630、640的下边缘633、643位于第二共同平面中，两个平面均垂直于细长构件500的纵向轴线52。因此，弓形构件630、640沿着弓形构件630、640的内表面631、641上的相交弧附接至板610、620的远端边缘611、621，使得相交弧沿内表面631、641横向地且稍微对角地延伸。

第二锚定部分800包括两个平坦/平面和弓形盘或板810，820。然而，在另外的实施例中，第二锚定部分800可以包括仅一个或三个或更多的盘或板。此外，在另外的实施例中，两个或更多的锚定部分800(和/或另外的锚定部分，如600，和/或另外的锚定部分，如200)可以沿着细长构件500放置以提供附加的基础支撑。第二锚定部分800沿着细长构件500的纵向轴线52与第一锚定部分600间隔开。

板810、820连接到细长构件500的外表面510，每个叶片相对于细长构件500的纵向轴线52以相等但相反的角度连接。也即，在该实施例中，板810、820被焊接到细长构件500的外表面510。然而，在另外的实施例中，板810、820可以与细长构件500整体形成，或附接到位于细长构件500上的可旋转套环。板810、820远离细长构件500延伸并自细长构件500径向向外延伸。

每个板810、820可具有弓形远端边缘811、821，该弓形远端边缘811、821与细长构件500的外表面510基本等距，以使得远端边缘811、821中的每一个形成绕细长构件500的纵向轴线52具有特定半径的弧。备选地，板810、820的远端边缘的形状可以改变。例如，如图3所示，每个板可具有在板的最低部分(即，在板的位于桩50的最下方的部分处)处最小的半径，而每个板810、820的半径可沿着远端边缘并绕其向上移动而增加。因此，相应的板的外部远端边缘811、821可以在板810、820上的最低点处最靠近细长构件500，并且在板810、820上的最高点处距细长构件500最远。在这样的情况下，如图3所示，可以说相应板的外部远端边缘811、821在围绕桩以及在桩上方移动的方向上螺旋地扩展，且这可以在桩被旋入时帮助板810、820进行切割操作。类似于第一锚定部分600的板610、620的远端边缘611、621，板810、820的远端边缘811、821关于细长构件500的纵向轴线52以相等但相反的角度定向。

在此实施例中，第二锚定部分800位于第一锚定部分600的下方，即第二锚定部分800定位成更靠近细长构件500的、与包含连接部分700的一端相对的一端。

为了产生桩50，一对弓形板610、620以相等但相反的角度附接到圆柱形中空细长构件500。然后将一对弓形构件630、640连接到它们的相应的板610、620。

在上述之后(或之前)，一对弓形板810、820以相等但相反的角度附接到细长构件500。通常，板810、820被焊接到细长构件500。然而，在另外的实施例中，板810、820可以可释放地固定到细长构件500。

根据本发明的桩10、50可以相对于当前使用的桩—例如螺旋桩和叶式桩—提供某些改进。当桩10、50被安装在地面中时，弓形构件230、240、630、640可压缩和压实弓形构件内部的土地，尤其是邻近板210、220、610、620并在其下方的土地，从而防止靠近锚定部分200、600的土地移动。这可以显著地增加桩10、50在压缩和拉伸两方面的承载能力，并且其还可以使桩能够有助于在地震事件期间阻尼(并防止其中的共振)由桩固定的结构的运动。此外，弓形构件230、240、630、640可为桩10、50提供增加的侧向承载能力，潜在地使桩10、50能够更好地抵抗土地液化和由于土地运动、地面振动或地震而产生的侧向力。

在图1和2(桩10)和图3(桩50)中所描绘的实施例中，多个桩可首尾相连以形成更长的桩。每个桩或桩段(如图1和2中的100，以及图3中的500)可以在其上具有多个锚定部分(例如200和600和800)，并且不同的锚定部分可以具有不同的大小。类似地，在桩段被端对端地接合的情况下，不同部段上的锚定部分可以具有不同的大小。

在本说明书中，诸如第一和第二、左和右、上和下、顶部和底部等之类的形容词可仅用于区分一个要素或动作与另一要素或动作，而不一定要求或暗示任何实际的这种关系或顺序。在上下文允许的情况下，对整体或组件或步骤(或类似内容)的引用不应解释为仅限于该整体、组件或步骤之一，而可以是该整体、组件或步骤等中的一个或多个。

为了描述的目的，向相关领域的普通技术人员提供了本发明的各种实施例的以上描述。其并非旨在穷举性的或将本发明限制为单个公开的实施例。对于以上教导的领域中的技术人员而言，本发明的许多备选方案和变型将是显而易见的。因此，尽管已经具体地讨论了一些备选实施例，但是本领域普通技术人员将显而易见或相对容易地开发其他实施例。本发明旨在涵盖本文已经讨论的本发明的所有备选方案、修改和变化，以及落入上述发明的精神和范围内的其他实施例。

在本说明书中，术语“包括”、“包括有”、“包含”、“包含有”或类似术语旨在表示非排他性包含，使得包括一系列要素的方法、系统或设备并不仅仅包括那些要素，而是可以包括未列出的其他要素。

Claims (22)

1.一种桩，包括：

具有纵向轴线的细长构件；和

连接到所述细长构件的锚定部分，

其中：所述锚定部分具有板以及还具有与所述细长构件径向地间隔开的弓形构件；所述板具有弓形远端边缘；所述板以相对于所述纵向轴线不垂直的角度连接到所述细长构件；所述弓形构件位于所述板的弓形远端边缘上；且所述板具有引导部分，所述引导部分包括弓形远端边缘的下部，该下部延伸超出所述弓形构件并在所述桩被旋入地面时与地面接合。

2.根据权利要求1所述的桩，其中，所述细长构件包括连接部分。

3.根据权利要求2所述的桩，其中，所述连接部分位于所述细长构件的端部。

4.根据权利要求2或3所述的桩，其中，所述连接部分相对于所述锚定部分位于所述细长构件的相对端。

5.根据权利要求2-4中的任一项所述的桩，其中，所述连接部分构造成可释放地连接至机器，例如，旋转动力头、螺旋钻驱动器等、或者可释放地连接至另一桩或桩段。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的桩，其中，所述连接部分构造成连接至单独的构件，例如，延伸构件、或延伸桩或所述桩中的另一个。

7.根据前述权利要求中任一项所述的桩，其中，所述锚定部分包括两个板。

8.根据权利要求7所述的桩，其中，所述两个板以相等但相反的角度连接至所述细长构件。

9.根据权利要求7至8中任一项所述的桩，其中，所述两个板是平面的并且是弓形形状的，其中外边缘形成所述弓形远端边缘。

10.根据前述权利要求中任一项所述的桩，其中，所述弓形远端边缘的所有部分距所述细长构件的外表面基本上等距。

11.根据权利要求7至9中的任一项所述的桩，其中，所述板中的一个或两个具有引导部分，所述引导部分在所述桩被旋入地面时与地面接合。

12.根据前述权利要求中任一项所述的桩，其中，所述弓形构件从所述板的弓形远端边缘沿平行于所述细长构件的方向延伸，或者弓形构件从每个板的弓形远端边缘沿平行于所述细长构件的方向延伸。

13.根据前述权利要求中任一项所述的桩，其中，所述弓形构件与所述细长构件同心地围绕所述纵向轴线延伸。

14.根据前述权利要求中任一项所述的桩，其中，所述弓形构件沿着所述弓形构件的内表面上的相交弧附接到所述板的所述弓形远端边缘，或者每个弓形构件都沿着所述弓形构件的内表面上的相交弧附接到对应的板的弓形远端边缘，所述相交弧横向地并且基本上沿着所述内表面的中心延伸。

15.根据前述权利要求中任一项所述的桩，其中，所述弓形构件仅部分地沿所述板的所述弓形远端边缘延伸，而使所述弓形远端边缘的下部暴露。

16.根据权利要求7所述的桩，其中，第一弓形构件连接至第一板，并且第二弓形构件连接至第二板。

17.根据权利要求16所述的桩，其中，所述第一弓形构件和第二弓形构件相对于所述细长构件的纵向轴线以相等但相反的角度定向。

18.根据权利要求16所述的桩，其中，所述第一弓形构件具有上边缘和下边缘，所述第二弓形构件具有上边缘和下边缘，并且所述第一弓形构件的上边缘和所述第二弓形构件的上边缘位于平面内，即相对于彼此处于共同的平面中、或者平行平面中、或不同地定向的平面中，其中，在每种情况下所述平面都相对于所述细长构件的纵向轴线垂直或成角度，并且所述第一弓形构件的下边缘和所述第二弓形构件的下边缘位于平面中，同样相对于彼此处于共同的平面中、或者平行平面中、或不同地定向的平面中，其中，在每种情况下该平面都相对于所述细长构件的纵向轴线再次垂直或成角度。

19.根据前述权利要求中任一项所述的桩，其中，所述桩包括连接到所述细长构件的第二锚定部分。

20.根据权利要求19所述的桩，其中，所述第二锚定部分沿着所述细长构件的纵向轴线与所述第一锚定部分间隔开。

21.根据从属于权利要求2的权利要求19-20中任一项所述的桩，其中，所述第二锚定部分定位成更靠近所述细长构件的、与具有所述连接部分的一端相对的一端。

22.根据从属于权利要求2的权利要求19-20中任一项所述的桩，其中，所述第二锚定部分位于所述连接部分和所述第一锚定部分之间。

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