CN113846633B - 一种组合式混凝土管桩 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合式混凝土管桩，包括桩体，所述桩体端部安装有固定组件，相邻两桩体之间通过固定组件可拆卸连接；最上方的桩体上端部可拆卸套设有一导力体；所述导力体包括一空心弹性套体；所述空心弹性套体内填充有电流变液；所述空心弹性套体内壁相对设置有电极；一外部电路通过所述电极控制电流变液的相态；该管桩能够在保障接收桩捶的打击力的同时，显著降低打桩噪音，同时能够根据不同的地形以及桩体进给深度灵活调节桩体每次受锤击时的受力，减少桩体受到的损伤。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土管桩技术领域，具体为一种组合式混凝土管桩。
背景技术
随着经济建设的发展，先张法预应力混凝土管桩开始大量应用于铁道系统，并扩大到工业与民用建筑、市政、冶金、港口、公路等领域。在长江三角洲和珠江三角洲地区，由于地质条件适合管桩的使用特点，管桩的需求量猛增，从而迅速形成一个新兴的行业。
将管桩插入地底的方法主要是用专用机具将各种材料的桩打入、压入、振入或旋入地基土中的施工方法。常用的有锤击法、振动法、射水法和压桩法等。所有打桩工艺中锤击法最为成熟，效率最高，设备成本最低，但锤击法的瞬间噪音分贝很高，会影响周边居民的生活质量；震动法虽然噪音分贝不是最高的，但持续的震动噪音也会影响周边居民的生活质量；此外，对于打桩机，由于结构和成本限制，不论是锤击法还是震动法，每次打桩的力度都是相同的，这种持续性高强度的打击很容易损坏桩体的内部结构，造成裂缝甚至断裂。
发明内容
本发明提供一种组合式混凝土管桩，该管桩能够在保障接收桩捶的打击力的同时，显著降低打桩噪音，同时能够根据不同的地形以及桩体进给深度灵活调节桩体每次受锤击时的受力，减少桩体受到的损伤。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种组合式混凝土管桩，包括桩体，所述桩体端部安装有固定组件，相邻两桩体之间通过固定组件可拆卸连接；最上方的桩体上端部可拆卸套设有一导力体；所述导力体包括一空心弹性套体；所述空心弹性套体内填充有电流变液；所述空心弹性套体内壁相对设置有电极；一外部电路通过所述电极控制电流变液的相态。
优选的，所述空心弹性套体下方固定有一桩套；所述桩套与桩体可拆卸套设。
优选的，所述空心弹性套体两侧分别向上延伸一弧面弹性吸音板；所述弧面弹性吸音板内嵌设有压电弹片组件；所述压电弹片组件包括扁长的玻璃纤维片和紧密贴附在玻璃纤维片两侧的压电陶瓷片；所述外部电路控制压电弹片组件偏转以带动弧面弹性吸音板包覆桩捶；两弧面弹性吸音板在断电状态下成倒八字形。
优选的，所述空心弹性套体下端面与桩体接触的部位嵌设有一压电传感片；所述压电传感片触发一控制器控制外部电路。
优选的，所述固定组件包括固定在桩体端部的法兰盘，所述桩体外侧顶端滑动套接有固定筒，所述固定筒顶端等距安装有导向杆，所述固定筒顶端等距开设有固定孔，所述固定孔位于相邻的导向杆之间，所述固定筒外侧底端活动套接有调节筒，所述调节筒顶端对应固定孔位置处安装有固定卡杆，所述固定卡杆位于固定孔内部，所述固定卡杆与固定孔内侧中部之间安装有压缩弹簧，所述固定筒底端转动连接有螺筒，所述螺筒通过螺纹套接于桩体外侧，所述桩体外侧底端滑动套接有安装盘，所述安装盘底面等距安装有固定卡柱。
优选的，所述调节筒位于固定筒与螺筒之间，所述固定筒外径与调节筒外径相等。
优选的，所述桩体外侧底端固定套接有固定环，所述固定环位于安装盘上方，所述固定环与安装盘之间安装有拉伸弹簧，所述拉伸弹簧活动套接于桩体外侧，位于所述桩体顶端的法兰盘顶面等距安装有导向块，位于所述桩体底端的法兰盘底面对应导向块位置处开设有导向槽。
优选的，所述固定环内径与桩体外径相等，所述固定环外径与法兰盘外径相等。
优选的，所述桩体外侧顶端等距开设有限位槽，所述固定筒内侧对应限位槽位置处安装有限位条，所述桩体外侧底端等距开设有卡位槽，所述安装盘内侧对应卡位槽位置处安装有卡位条。
优选的，所述卡位槽位于固定环与法兰盘之间，所述限位条位于限位槽内部。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便：
1.本发明能够在保障接收桩捶的打击力的同时，显著降低打桩噪音，同时能够根据不同的地形以及桩体进给深度灵活调节桩体每次受锤击时的受力，减少桩体受到的损伤。利用电流变液在强电场作用下粘度瞬间大幅度可逆的变化，甚至形成固体的特点，在接收桩捶击打的时候增加粘度，从而增加力的传导；而在锤击完成后立刻解除通电状态，使电流变液瞬间回复液态，从而利用电流变液此时的液态特点吸收桩捶和桩体的振荡力，一方面吸收振荡转化为自身的内能，另一方面还能够有效吸收和隔绝噪声的传播，从而降低打桩过程中的噪音强度。
2.本发明设置弧面弹性吸音板和压电弹片组件，能够在桩捶锤击的同时弯曲包夹桩捶，一方面吸收桩捶表面的震动，另一方面吸收和隔绝噪音的向外传播；由于其只在桩捶锤击的同时才进行包夹，在桩捶下落过程中只是成倒八字形分布，因此不会阻拦桩捶的下落，允许桩捶的下落位置精度拥有较大的误差范围。
3.本发明设置有固定卡杆、调节筒、压缩弹簧和固定卡柱，通过滑动安装盘可使固定卡柱卡入固定卡杆与导向杆之间，将两个管桩相连接，转动调节筒可使固定卡杆与固定卡柱分离，便于安装拆卸管桩，且转动螺筒可带动固定筒移动，将两个管桩连接牢固。
4.本发明设置有固定环、拉伸弹簧、导向块和导向槽，通过固定环可带动拉伸弹簧将固定卡柱拉回，避免运输管桩时固定卡柱乱动导致碰撞变形损坏影响使用，且通过导向块和导向槽配合，可使两个管桩之间快速对齐，提升管桩安装速度。
5.本发明设置有限位槽、限位条、卡位槽和卡位条，通过限位槽和限位条配合可对固定筒进行限位，防止固定卡柱偏离固定卡杆影响安装管桩，且通过卡位槽和卡位条配合可避免安装盘偏移，使得固定卡柱可快速穿过法兰盘卡入固定卡杆与导向杆之间。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明导力体与桩体配合的剖视示意图；
图2是本发明压电弹片组件的结构示意图；
图3是本发明的结构示意图；
图4是本发明的固定卡杆安装结构示意图；
图5是本发明的管桩结构示意图；
图6是本发明的法兰盘结构示意图。
图中标号：1、桩体；
2、固定组件；201、法兰盘；202、固定筒；203、导向杆；204、固定孔；205、调节筒；206、固定卡杆；207、压缩弹簧；208、螺筒；209、安装盘；210、固定卡柱；
3、固定环；4、拉伸弹簧；5、导向块；6、导向槽；7、限位槽；8、限位条；9、卡位槽；10、卡位条；11、导力体；111、空心弹性套体；112、电流变液；113、电极；114、桩套；115、弧面弹性吸音板；116、压电弹片组件；117、玻璃纤维片；118、压电陶瓷片；119、压电传感片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1和2所示，本发明提供一种技术方案，一种组合式混凝土管桩，包括桩体1，桩体1顶端安装有固定组件2，相邻两桩体1之间通过固定组件2可拆卸连接；最上方的桩体1上端部可拆卸套设有一导力体11；导力体11包括一空心弹性套体111；空心弹性套体111内填充有电流变液112；空心弹性套体111内壁相对设置有电极113；一外部电路通过电极113控制电流变液112的相态。
空心弹性套体111下方固定有一桩套114；桩套114与桩体1可拆卸套设；空心弹性套体111采用弹性隔音材料制备。
空心弹性套体111两侧分别向上延伸一弧面弹性吸音板115；弧面弹性吸音板115内嵌设有压电弹片组件116；压电弹片组件116包括扁长的玻璃纤维片117和紧密贴附在玻璃纤维片117两侧的压电陶瓷片118；外部电路控制压电弹片组件116偏转以带动弧面弹性吸音板115包覆桩捶12；两弧面弹性吸音板115在断电状态下成倒八字形。
空心弹性套体111下端面与桩体1接触的部位嵌设有一压电传感片119；压电传感片119触发一控制器控制外部电路。
使用时，将桩套114套设在最上方的桩体1上端，外部电路根据管桩所处深度、土质情况以及管桩的强度，通过不同的电场大小控制电流变液转化成具有某一硬度的固态，对应参数通过试验获取，制备成参数表即可通用；桩捶下落击打空心弹性套体111，固态的空心弹性套体111将击打力传递给桩体1，使桩体1下沉；在击打完成的瞬间，压电传感片119受压产生电流，触发控制器控制外部电路，外部电路使压电弹片组件116通电弯曲，从而带动弧面弹性吸音板115向桩捶一侧弯曲包夹桩捶，一方面吸收桩捶表面的震动，另一方面吸收和隔绝噪音的向外传播；由于其只在桩捶锤击的同时才进行包夹，在桩捶下落过程中只是成倒八字形分布，因此不会阻拦桩捶的下落，允许桩捶的下落位置精度拥有较大的误差范围；在同时，外部电路还控制电流变液112断电，使电流变液112瞬间恢复为液态，从而利用电流变液此时的液态特点吸收桩捶和桩体1的振荡力，一方面吸收振荡转化为自身的内能，另一方面还能够有效吸收和隔绝噪声的传播，从而降低打桩过程中的噪音强度；该结构能够在保障接收桩捶的打击力的同时，显著降低打桩噪音，同时能够根据不同的地形以及桩体1进给深度灵活调节桩体1每次受锤击时的受力，减少桩体1受到的损伤。利用电流变液在强电场作用下粘度瞬间大幅度可逆的变化，甚至形成固体的特点，在接收桩捶击打的时候增加粘度，从而增加力的传导。
在桩捶重新上升的时候，外部电路控制压电弹片组件116断电，使压电弹片组件116回复为倒八字状，不影响桩捶上升。
进一步的，如图3至6所示，固定组件2包括法兰盘201、固定筒202、导向杆203、固定孔204、调节筒205、固定卡杆206、压缩弹簧207、螺筒208、安装盘209和固定卡柱210，桩体1顶端与底端均安装有法兰盘201，桩体1外侧顶端滑动套接有固定筒202，固定筒202顶端等距安装有导向杆203，固定筒202顶端等距开设有固定孔204，固定孔204位于相邻的导向杆203之间，固定筒202外侧底端活动套接有调节筒205，调节筒205顶端对应固定孔204位置处安装有固定卡杆206，固定卡杆206位于固定孔204内部，固定卡杆206与固定孔204内侧中部之间安装有压缩弹簧207，固定筒202底端转动连接有螺筒208，螺筒208通过螺纹套接于桩体1外侧，桩体1外侧底端滑动套接有安装盘209，安装盘209底面等距安装有固定卡柱210，调节筒205位于固定筒202与螺筒208之间，固定筒202外径与调节筒205外径相等，通过滑动安装盘209可使固定卡柱210卡入固定卡杆206与导向杆203之间，将两个桩体1相连接，转动调节筒205可使固定卡杆206与固定卡柱210分离，便于安装拆卸桩体1，且转动螺筒208可带动固定筒202移动，将两个桩体1连接牢固。
桩体1外侧底端固定套接有固定环3，固定环3位于安装盘209上方，固定环3与安装盘209之间安装有拉伸弹簧4，拉伸弹簧4活动套接于桩体1外侧，位于桩体1顶端的法兰盘201顶面等距安装有导向块5，位于桩体1底端的法兰盘201底面对应导向块5位置处开设有导向槽6，固定环3内径与桩体1外径相等，固定环3外径与法兰盘201外径相等，通过固定环3可带动拉伸弹簧4将固定卡柱210拉回，避免运输桩体1时固定卡柱210乱动导致碰撞变形损坏影响使用，且通过导向块5和导向槽6配合，可使两个桩体1之间快速对齐，提升桩体1安装速度。
桩体1外侧顶端等距开设有限位槽7，固定筒202内侧对应限位槽7位置处安装有限位条8，桩体1外侧底端等距开设有卡位槽9，安装盘209内侧对应卡位槽9位置处安装有卡位条10，卡位槽9位于固定环3与法兰盘201之间，限位条8位于限位槽7内部，通过限位槽7和限位条8配合可对固定筒202进行限位，防止固定卡柱210偏离固定卡杆206影响安装桩体1，且通过卡位槽9和卡位条10配合可避免安装盘209偏移，使得固定卡柱210可快速穿过法兰盘201卡入固定卡杆206与导向杆203之间。
在需要安装延长桩体1时，将一个桩体1底端放置在另一个桩体1顶端上，滑动安装盘209，使固定卡柱210穿过法兰盘201，卡入固定卡杆206与导向杆203之间，在压缩弹簧207的作用下，使固定卡杆206挤压固定卡柱210，将两个桩体1相连接，再转动螺筒208可带动固定筒202移动，使固定卡杆206拉动固定卡柱210，挤压两个桩体1之间的连接处，将两个桩体1连接牢固，在需要拆卸桩体1时，反向转动螺筒208，再转动调节筒205可带动固定卡杆206与固定卡柱210分离，此时在拉伸弹簧4的作用下，可拉出固定卡柱210，使两个桩体1分离，便于安装拆卸桩体1；
固定环3带动拉伸弹簧4将固定卡柱210拉回后，可避免运输桩体1过程中，固定卡柱210乱动导致碰撞变形损坏影响使用，且通过将导向块5嵌入导向槽6内部，可使两个桩体1之间快速对齐，提升桩体1安装速度；
限位槽7可对限位条8进行限制，进而对固定筒202进行限位，使得固定筒202只能在桩体1外侧滑动，防止固定卡柱210旋转偏离固定卡杆206影响安装桩体1，且卡位槽9可对卡位条10限位，使得安装盘209只能在桩体1外侧滑动，可避免安装盘209偏移，使得固定卡柱210始终对准法兰盘201上的安装孔，在需要安装桩体1时，快速穿过法兰盘201卡入固定卡杆206与导向杆203之间。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种组合式混凝土管桩，包括桩体(1)，其特征在于：所述桩体(1)端部安装有固定组件(2)，相邻两桩体(1)之间通过固定组件(2)可拆卸连接；最上方的桩体(1)上端部可拆卸套设有一导力体(11)；所述导力体(11)包括一空心弹性套体(111)；所述空心弹性套体(111)内填充有电流变液(112)；所述空心弹性套体(111)内壁相对设置有电极(113)；一外部电路通过所述电极(113)控制电流变液(112)的相态；所述空心弹性套体(111)两侧分别向上延伸一弧面弹性吸音板(115)；所述弧面弹性吸音板(115)内嵌设有压电弹片组件(116)；所述压电弹片组件(116)包括扁长的玻璃纤维片(117)和紧密贴附在玻璃纤维片(117)两侧的压电陶瓷片(118)；所述外部电路控制压电弹片组件(116)偏转以带动弧面弹性吸音板(115)包覆桩捶(12)；两弧面弹性吸音板(115)在断电状态下成倒八字形；桩捶下落击打空心弹性套体(111)，固态的空心弹性套体(111)将击打力传递给桩体(1)，使桩体(1)下沉；在击打完成的瞬间，外部电路还控制电流变液(112)断电，使电流变液(112)瞬间恢复为液态。
2.根据权利要求1所述的一种组合式混凝土管桩，其特征在于，所述空心弹性套体(111)下方固定有一桩套(114)；所述桩套(114)与桩体(1)可拆卸套设。
3.根据权利要求1所述的一种组合式混凝土管桩，其特征在于，所述空心弹性套体(111)下端面与桩体(1)接触的部位嵌设有一压电传感片(119)；所述压电传感片(119)触发一控制器控制外部电路。
4.根据权利要求1所述的一种组合式混凝土管桩，其特征在于，所述固定组件(2)包括固定在桩体(1)端部的法兰盘(201)，所述桩体(1)外侧顶端滑动套接有固定筒(202)，所述固定筒(202)顶端等距安装有导向杆(203)，所述固定筒(202)顶端等距开设有固定孔(204)，所述固定孔(204)位于相邻的导向杆(203)之间，所述固定筒(202)外侧底端活动套接有调节筒(205)，所述调节筒(205)顶端对应固定孔(204)位置处安装有固定卡杆(206)，所述固定卡杆(206)位于固定孔(204)内部，所述固定卡杆(206)与固定孔(204)内侧中部之间安装有压缩弹簧(207)，所述固定筒(202)底端转动连接有螺筒(208)，所述螺筒(208)通过螺纹套接于桩体(1)外侧，所述桩体(1)外侧底端滑动套接有安装盘(209)，所述安装盘(209)底面等距安装有固定卡柱(210)。
5.根据权利要求4所述的一种组合式混凝土管桩，其特征在于，所述调节筒(205)位于固定筒(202)与螺筒(208)之间，所述固定筒(202)外径与调节筒(205)外径相等。
6.根据权利要求5所述的一种组合式混凝土管桩，其特征在于，所述桩体(1)外侧底端固定套接有固定环(3)，所述固定环(3)位于安装盘(209)上方，所述固定环(3)与安装盘(209)之间安装有拉伸弹簧(4)，所述拉伸弹簧(4)活动套接于桩体(1)外侧，位于所述桩体(1)顶端的法兰盘(201)顶面等距安装有导向块(5)，位于所述桩体(1)底端的法兰盘(201)底面对应导向块(5)位置处开设有导向槽(6)。
7.根据权利要求6所述的一种组合式混凝土管桩，其特征在于，所述固定环(3)内径与桩体(1)外径相等，所述固定环(3)外径与法兰盘(201)外径相等。
8.根据权利要求7所述的一种组合式混凝土管桩，其特征在于，所述桩体(1)外侧顶端等距开设有限位槽(7)，所述固定筒(202)内侧对应限位槽(7)位置处安装有限位条(8)，所述桩体(1)外侧底端等距开设有卡位槽(9)，所述安装盘(209)内侧对应卡位槽(9)位置处安装有卡位条(10)。
9.根据权利要求8所述的一种组合式混凝土管桩，其特征在于，所述卡位槽(9)位于固定环(3)与法兰盘(201)之间，所述限位条(8)位于限位槽(7)内部。
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