CN111074880A - 组合墙打桩系统 - Google Patents

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Abstract

用于组合墙系统的主桩包括第一凸缘、第二凸缘和腹板。第一凸缘具有第一凸缘主体，该第一凸缘主体是具有第一边缘、第二边缘和面的大致矩形的板。第一主桩互锁装置与第一凸缘主体在第一边缘处一体形成，第二主桩互锁装置与第一凸缘主体在第二边缘处一体形成。主桩包括具有第二凸缘主体的第二凸缘，第二凸缘主体是具有面的大致矩形的板。主桩还包括腹板。腹板可以是大致矩形的板，其联接到第一凸缘主体的面和第二凸缘主体的面。第一凸缘、第二凸缘和腹板可以分开形成并通过焊接联接。

Description

组合墙打桩系统
相关申请的交叉引用
本申请是非临时申请，其要求于2018年10月19日提交的美国临时申请号62/748,074的优先权。
技术领域
本公开总体上涉及建筑打桩，并且具体地涉及用于组合墙打桩系统的主桩。
背景技术
桩或打桩是被打入地下以便用作结构的基础或加固土地或土方的结构构件。板桩已用于土方工程和支护开挖项目。板桩可以用来稳定地面或提供坚固的隔离墙。传统的板桩包括互锁的钢板，一旦安装到地面，就会形成连续的墙。后来的称为“组合墙”的板桩设施中并入了散布在板之间并与其互锁的H型梁，以增加强度和重量效率。通常，H型梁(也称为主桩)通过金属互锁连接器连接到板，该金属互锁连接器在H型梁和相邻板之间的每个互锁处焊接到热轧H型梁。但是，每个互锁连接器在H型梁的整个长度上延伸，既增加了H型梁的重量，又增加了主桩的制造复杂性。
发明内容
本公开提供了一种用于组合墙系统的主桩。主桩可包括第一凸缘。第一凸缘可以包括第一凸缘主体，第一凸缘主体是具有一长度和一宽度的大致矩形的板。第一凸缘主体可具有第一边缘、第二边缘和面。所述第一凸缘可以包括第一主桩互锁装置，所述第一主桩互锁装置位于所述第一凸缘主体的所述第一边缘处并且与其一体地形成。所述第一凸缘可以包括第二主桩互锁装置，所述第二主桩互锁装置位于所述第一凸缘主体的第二边缘处并与其一体形成。主桩可包括第二凸缘。第二凸缘可以具有第二凸缘主体，第二凸缘主体是具有面的大致矩形的板。主桩可以包括腹板。腹板可以是大致矩形的板。腹板可联接到第一凸缘主体的面和第二凸缘主体的面。
本公开还提供了一种形成主桩的方法。该方法可以包括形成第一凸缘。第一凸缘可以包括第一凸缘主体，第一凸缘主体是具有一长度和一宽度的大致矩形的板。第一凸缘主体可具有第一边缘、第二边缘和面。所述第一凸缘可包括位于所述第一凸缘主体的所述第一边缘处的第一主桩互锁装置。所述第一凸缘可以包括第二主桩互锁装置，其位于所述第一凸缘主体的第二边缘处。第一凸缘形成为使得第一主桩互锁装置和第二主桩互锁装置与第一凸缘主体一体地形成。该方法可以包括提供第二凸缘。第二凸缘可以包括第二凸缘主体，第二凸缘主体是具有面的大致矩形的板。该方法可以包括提供腹板，该腹板是大致矩形的板。该方法可以包括将腹板联接到第一凸缘主体的面并且将腹板联接到第二凸缘主体的面。
本公开还提供了一种组合墙系统。组合墙系统可以包括主桩。主桩可包括第一凸缘。第一凸缘可以包括第一凸缘主体，第一凸缘主体是具有一长度和一宽度的大致矩形的板。第一凸缘主体可具有第一边缘、第二边缘和面。所述第一凸缘可以包括第一主桩互锁装置，所述第一主桩互锁装置位于所述第一凸缘主体的所述第一边缘处并且与其一体地形成。所述第一凸缘可以包括第二主桩互锁装置，所述第二主桩互锁装置位于所述第一凸缘主体的第二边缘处并与其一体形成。主桩可包括第二凸缘。第二凸缘可以具有第二凸缘主体，第二凸缘主体是具有面的大致矩形的板。主桩可以包括腹板。腹板可以是大致矩形的板。腹板可联接到第一凸缘主体的面和第二凸缘主体的面。组合墙系统可以包括板桩。板桩可以包括互锁连接器，该互锁连接器联接到第一主桩互锁装置。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本公开。要强调的是，根据行业中的标准实践，各种特征未按比例绘制。实际上，为了清楚起见，各种特征的尺寸可以任意增加或减小。
图1描绘了包括与本公开的至少一个实施例一致的主桩的组合墙系统。
图2描绘了图1的组合墙系统的俯视图。
图3描绘了与本公开的至少一个实施例一致的主桩的透视图。
图4描绘了与本公开的至少一个实施例一致的主桩的端视图。
图5描绘了在组装之前的图4的主桩的端视图。
图6描绘了与本公开的至少一个实施例一致的主桩的凸缘的透视图。
图7描绘了图6的凸缘的端视图。
图8描绘了与本公开的至少一个实施例一致的主桩的端视图。
图9描绘了包括与本公开的至少一个实施例一致的主桩的组合墙系统的端视图。
图10描绘了与本公开的至少一个实施例一致的主桩的端视图。
图11描绘了在组装之前的图10的主桩的端视图。
图12描绘了组合墙的局部视图，其示出了其部件的规格参数。
图13A-C描绘了与本公开的至少一个实施例一致的主桩的凸缘的横截面。
图14描绘了用于设计与本公开的至少一个实施例一致的主桩的图形用户界面。
图15描绘了用于与本公开的至少一个实施例一致的配置工具的流程图。
图16描绘了用于与本公开的至少一个实施例一致的配置工具的输出模块。
具体实施方式
应当理解，以下公开提供了许多不同的实施例或示例，用于实现各种实施例的不同特征。以下描述组件和布置的特定示例以简化本公开。当然，这些仅仅是示例，而无意于进行限制。另外，本公开可以在各个示例中重复附图标记数字和/或字母。该重复是出于简单和清楚的目的，并且其本身并不指示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。
图1和图2示出了与本公开的至少一个实施例一致的组合墙系统10。组合墙系统10可以由板桩12和主桩100构成。板桩12和主桩100可以由诸如钢的刚性材料形成。可以将板桩12和主桩100分别打入地下，使得相邻的板桩12在板界面处连接，并且板桩12在主桩接口16处与相邻的主桩100连接。
如图2所示，每个板桩12可包括位于板桩12的每个垂直边缘处的互锁连接器14。互锁连接器14设计成使得相邻板桩12可通过将第一板桩12的互锁连接器14与第二板桩12的连接器14互锁而在板接口处联接在一起。
每个主桩100可以包括主桩互锁装置107a，107b，下文中将进一步讨论。设计主桩互锁装置107a，107b，使得板桩12可分别使用互锁连接器14在每个主桩接口16处联接到主桩100。
在一些实施例中，互锁连接器14和主桩互锁装置107a，107b可以是，例如但不限于，阳型和阴型拉森互锁装置、球窝互锁装置或指夹互锁装置。
在一些实施例中，如图3-5所示，每个主桩100可以由第一凸缘101、第二凸缘103和腹板105形成以形成“H”型梁。第一凸缘101可以包括具有长度l1、宽度wf1和厚度tf1的第一凸缘主体102。第二凸缘103可以包括具有长度l2，宽度wf2和厚度tf2的第二凸缘主体104。第一凸缘主体102、第二凸缘主体104和腹板105可以是大致矩形的板。在一些实施例中，第一凸缘主体102和第二凸缘主体104可各自包括与其一体形成的主桩互锁装置107a、107b。在一些实施例中，如下面进一步讨论的，第二凸缘103可以形成为没有主桩互锁装置107a、107b。第一凸缘101，第二凸缘103和腹板105可以如图5所示分别形成，并如图3、4所示通过例如但不限于纵向焊缝109连接在一起。在一些实施例中，腹板105可以由冷或热轧钢的矩形板形成。
在一些实施例中，如图6、7所示，可以形成第一凸缘101(以及第二凸缘103，其中第二凸缘103包括主桩互锁装置107a、107b)，使得主桩互锁装置107a、107b分别一体形成在第一凸缘101的边缘111a、111b处。例如但不限于，第一凸缘101可以通过热轧形成，使得在热轧操作期间中形成第一凸缘主体102时将主桩互锁装置107a、107b形成在第一凸缘主体102中。通过与第一凸缘主体102一体地形成主桩互锁装置107a、107b，可以避免额外的制造步骤，包括例如像传统的主桩那样将单独的互锁连接器焊接到H型梁上，从而与传统的主桩相比，提供了更坚固、更轻、潜在的弱点更少的主桩。
在一些实施例中，第一凸缘101可以包括滴鼻113。滴鼻113可以是从第一凸缘主体102的凸缘面115沿第一凸缘101的长度延伸的延伸部。滴鼻113可以例如且不限于用作第一凸缘101和腹板105之间的焊接点(如图3中的纵向焊缝109所示)。不受理论的束缚，滴鼻113可以例如但不限于在组装主桩100之前增加第一凸缘101的梁强度，可以通过将纵向焊缝109移离凸缘面115并且因此减少接头处的应力集中来增加纵向焊缝109的强度，并且可以提供更方便的几何形状，以通过纵向焊缝109将第一凸缘101连接到腹板105。
在一些实施例中，第一凸缘101和第二凸缘103均可以包括主桩互锁装置107a、107b。在一些这样的实施例中，如图8中所示，可以通过使用主桩100a的第一凸缘101a和第二凸缘103a两者的主桩互锁装置107a分别联接到主桩100b的第一凸缘101b和第二凸缘103b的主桩互锁装置107b来将两个主桩100a、100b互锁，形成双主桩200。如图9所示，通过将板桩12联接到主桩100a的第一凸缘101a的主桩互锁装置107b并且联接到主桩100b的第一凸缘101b的主桩互锁装置107a，双主桩200可用于形成组合墙系统10'。与如上所述的组合墙系统10'相比，双主桩200可以例如但不限于为组合墙系统10'提供附加的结构支撑。
因为第一凸缘101和第二凸缘103分别形成，所以在一些实施例中，第一凸缘101和第二凸缘103可以具有不同的构造。例如，在一些实施例中，第一凸缘101和第二凸缘103可以形成为具有不同的尺寸，如下文进一步讨论的。在一些实施例中，如图10、11所示，主桩100'的第二凸缘103'可以形成为冷或热轧钢的矩形板，并且可以不包括主桩互锁装置107a，107b。在一些实施例中，第二凸缘103'可以包括或可以省略滴鼻。
在一些实施例中，第一凸缘101、第二凸缘103、腹板105和板桩12可包括一个或多个规格参数，如图12中概述的，可以根据组合墙系统10的期望设计规格来选择。例如但不限于，可以通过利用具有不同规格参数的部件来改变腹板105的厚度(腹板厚度tw)、腹板105的高度(腹板高度hw)、第一凸缘101的厚度(tf1)、第一凸缘101的宽度(wf1)、第二凸缘103的厚度(tf2)(此处以普通第二凸缘103'表示)、第二凸缘103的宽度(wf2)、板桩12的类型、板桩12的厚度(ts)和板桩截面的长度(ls)，来形成具有期望特性的主桩100和组合墙系统10。在一些实施例中，第一凸缘101可以选自具有不同横截面的多个凸缘，并且因此可以根据构造而具有不同的重量和强度。例如，在一些实施例中，第一凸缘101可以分别以图13A-C所示的重的横截面301a、中等的横截面301b或轻的横截面301c制成。在这样的实施例中，尽管其他设计规格(例如宽度wf1)保持不变，轻的横截面301c可以比中等的横截面301b使用更少量的材料，中等的横截面301b进而可以比重的横截面301a使用更少的材料。通过使组合墙系统10的规格参数适合于组合墙系统10的预期用途，可以设计组合墙系统10以比标准部件更有效地使用材料，并且因此可以，例如但不限于，减少组合墙系统10的部件的不必要的重量以及组合墙系统10的部件的采购、运输和处理中的成本。
例如但不限于，在一些实施例中，腹板105可以设置为厚度(tw)可以以0.125”的增量在0.3125”和0.750”之间，高度(hw)以1”的增量在20”和45”之间。使用平坦矩形板的第二凸缘103'可以，例如但不限于，以一种或多种厚度(tf2)设置，包括(例如但不限于)0.875”、1.0”和1.1875”。
在一些实施例中，如图14所示的配置工具400可以用于确定组合墙系统10的部件的设计规格。配置工具400可存储在非暂时性有形永久存储介质上，该存储介质包括用于计算机设备的计算机程序指令。在一些实施例中，可以将关于期望的组合墙系统10及其环境的一段或多段数据，包括但不限于，地质力学土壤数据和加载数据，用作配置工具400的输入。在一些实施例中，配置工具400可以包括多个输入参数。例如但不限于，配置工具400可以包括具有输入的桩选择工具，输入诸如为单主桩或双主桩系统、板桩的类型(ZZ板)、惯性矩、截面模量和最大桩截面深度。在一些实施例中，配置工具400可以包括具有输入的板桩墙工具，输入诸如为悬臂式或锚式墙、单主桩或双主桩系统、板桩的类型、墙高、梁长、梁/板比、墙长、最小材料等级、截面高度、主动和被动水位、土壤密度、土壤摩擦角、安全系数、最大挠度和最大桩截面深度。在一些实施例中，配置工具400可以包括具有输入的腐蚀工具，输入诸如为板桩的类型、腐蚀速率、最大力矩和最大剪切力。在一些实施例中，配置工具400可包括具有输入的桩帽成本工具，输入诸如为桩帽尺寸、加强比和配置的横截面。
如图15所示，一旦输入了输入(401)，配置工具400就可以确定组合墙系统10满足设计要求所需的结构特性(403)。然后，配置工具400可以迭代地运行用于组合墙系统10的规范参数的不同组合的计算(405)。相对于高度和厚度检查与每组规格参数相对应的部件是否屈曲和细长度(407)。在一些实施例中，该操作可以包括，例如但不限于，计算第一凸缘101、第二凸缘103和腹板105之间的细长比，以评估具有每组规格参数的规格参数的主桩100在预期的负荷下屈曲的倾向。在一些实施例中，可以指定最小细长比。配置工具400可以比较与每组规格参数相对应的每个部件，以确定满足设计要求的规格参数的最有效组合(409)。在一些实施例中，配置工具400可以，例如但不限于，选择在具有最小厚度和高度的加载参数下满足梁设计的最小细长比的规格参数的组合。然后，配置工具400可以通过例如但不限于如图14所示的图形用户界面将所确定的规格参数的最有效组合传达(411)给用户。
在一些实施例中，如图16所示，配置工具400可以包括输出模块500。在一些实施例中，输出模块500可以显示规格参数的最有效组合。在一些实施例中，输出模块500可以生成与最有效的规格参数相对应的组合墙的一个或多个模型501。在一些实施例中，输出模块500可以使用板桩12和主桩100来提供在包括模型505的503处示出的组合墙的解决方案，如上文所讨论的，以及包括模型509的管桩解决方案507，从而满足所需规格。在一些实施例中，输出模块500可以包括材料需求模块511，其可以显示完成指定的组合墙所需的主桩100和板桩12或管桩和板桩12的数量。在一些实施例中，材料需求模块511可以输出组合墙的材料的总重量。
前述内容概述了几个实施例的特征，使得本领域普通技术人员可以更好地理解本公开的各方面。这样的特征可以被众多等效替代特征中的任何替代特征所代替，本文仅公开其中一些。本领域的普通技术人员应该理解，他们可以容易地将本公开用作设计或修改其他过程和结构以实现与本文介绍的实施例相同的目的和/或实现相同的优点的基础。本领域普通技术人员还应该认识到，这种等效构造不脱离本公开的精神和范围，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，它们可以在此进行各种改变、替换和变更。

Claims (18)

1.一种用于组合墙系统的主桩，其特征在于，所述主桩包括：
第一凸缘，所述第一凸缘具有：
第一凸缘主体，所述第一凸缘主体是具有一长度和一宽度的大致矩形的板，所述第一凸缘主体具有第一边缘、第二边缘和面；
第一主桩互锁装置，所述第一主桩互锁装置定位在第一凸缘主体的第一边缘处并与所述第一凸缘主体一体形成；以及
第二主桩互锁装置，所述第二主桩互锁装置定位在第一凸缘主体的第二边缘处并与所述第一凸缘主体一体形成；
第二凸缘，所述第二凸缘具有第二凸缘主体，所述第二凸缘主体是具有面的大致矩形的板；以及
腹板，所述腹板是大致矩形的板，所述腹板联接到所述第一凸缘主体的所述面和所述第二凸缘主体的所述面。
2.根据权利要求1所述的主桩，其特征在于，所述腹板通过焊接而联接至所述第一凸缘主体的所述面和所述第二凸缘主体的所述面。
3.根据权利要求1所述的主桩，其特征在于，所述第一凸缘还包括滴鼻，所述滴鼻是从所述第一凸缘主体的面沿所述第一凸缘的长度延伸的延伸部，并且其中，所述腹板通过所述滴鼻联接到所述第一凸缘主体的所述面。
4.根据权利要求3所述的主桩，其特征在于，所述腹板通过焊接联接到所述滴鼻。
5.根据权利要求1所述的主桩，其特征在于，所述第一凸缘通过热轧所述第一凸缘主体而形成，使得在热轧操作期间，所述第一主桩互锁装置和所述第二主桩互锁装置与所述第一凸缘主体一体地形成。
6.根据权利要求1所述的主桩，其特征在于，所述第一主桩互锁装置和所述第二主桩互锁装置是阳型和阴型拉森互锁装置。
7.一种形成主桩的方法，其特征在于，所述方法包括：
形成第一凸缘，所述第一凸缘包括：
第一凸缘主体，所述第一凸缘主体是具有一长度和一宽度的大致矩形的板，所述第一凸缘主体具有第一边缘、第二边缘和面；
第一主桩互锁装置，所述第一主桩互锁装置定位在所述第一凸缘主体的第一边缘处；以及
第二主桩互锁装置，所述第二主桩互锁装置定位在所述第一凸缘主体的第二边缘处；
所述第一凸缘形成为使得所述第一主桩互锁装置和所述第二主桩互锁装置与所述第一凸缘主体一体形成；
提供第二凸缘，所述第二凸缘具有第二凸缘主体，所述第二凸缘主体是具有面的大致矩形的板；
提供腹板，所述腹板是大致矩形的板；
将所述腹板联接到所述第一凸缘主体的所述面；以及
将所述腹板联接到所述第二凸缘主体的所述面。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述腹板联接到所述第一凸缘主体的所述面包括将所述腹板焊接至所述第一凸缘主体的所述面，并且其中，将所述腹板联接到所述第二凸缘主体的所述面包括将所述腹板焊接至第二凸缘主体的所述面。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，形成所述第一凸缘还包括：
形成滴鼻，所述滴鼻是从所述第一凸缘主体的所述面沿第一凸缘的长度延伸的延伸部；
并且其中，将所述腹板联接到所述第一凸缘主体的所述面包括将所述腹板联接到所述滴鼻。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，将所述腹板联接到所述滴鼻包括将所述腹板焊接至所述滴鼻。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，形成所述第一凸缘包括热轧，使得在热轧操作期间，所述第一主桩互锁装置和所述第二主桩互锁装置与所述第一凸缘主体一体地形成。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一主桩互锁装置和所述第二主桩互锁装置是阳型和阴型拉森互锁装置。
13.一种组合墙系统，其特征在于，所述组合墙系统包括：
主桩，所述主桩包括：
第一凸缘，所述第一凸缘具有：
第一凸缘主体，所述第一凸缘主体是具有一长度和一宽度的大致矩形的板，所述第一凸缘主体具有第一边缘、第二边缘和面；
第一主桩互锁装置，所述第一主桩互锁装置定位在所述第一凸缘主体的第一边缘处并与所述第一凸缘主体一体形成；以及
第二主桩互锁装置，所述第二主桩互锁装置定位在所述第一凸缘主体的第二边缘处并与所述第一凸缘主体一体形成；
第二凸缘，所述第二凸缘具有第二凸缘主体，所述第二凸缘主体是具有面的大致矩形的板；以及
腹板，所述腹板是大致矩形的板，所述腹板联接到所述第一凸缘主体的所述面和所述第二凸缘主体的所述面；和
板桩，所述板桩包括互锁连接器，所述互锁连接器联接到所述第一主桩互锁装置。
14.根据权利要求13所述的组合墙系统，其特征在于，所述腹板通过焊接而联接到所述第一凸缘主体的所述面和所述第二凸缘主体的所述面。
15.根据权利要求13所述的组合墙系统，其特征在于，所述第一凸缘还包括滴鼻，所述滴鼻是从所述第一凸缘主体的面沿所述第一凸缘的长度延伸的延伸部，并且其中，所述腹板通过所述滴鼻联接到所述第一凸缘主体的所述面。
16.根据权利要求15所述的组合墙系统，其特征在于，所述腹板通过焊接联接到所述滴鼻。
17.根据权利要求13所述的组合墙系统，其特征在于，所述第一凸缘通过热轧所述第一凸缘主体形成，使得在热轧操作期间所述第一主桩互锁装置和所述第二主桩互锁装置与所述第一凸缘主体一体地形成。
18.根据权利要求13所述的组合墙系统，其特征在于，所述第一主桩互锁装置和所述互锁连接器是阳型和阴型拉森互锁装置。
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