CN211257916U - 一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点 - Google Patents
一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种预应力钢‑混凝土组合式桩托换节点，包括从内到外依次设置的内层混凝土、外层混凝土和钢管，内层混凝土包裹在待托换桩的外侧；该预应力钢‑混凝土组合式桩托换节点还包括螺旋缠绕在内层混凝土外侧的预应力钢绞线，内层混凝土的底部和顶部均设有预埋钢筋；所述预应力钢绞线的两端分别与位于底部和顶部的预埋钢筋通过套筒连接。与现有技术相比，本实用新型具有承载能力高、安全性高、施工方便等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种托换装置，尤其是涉及一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点。
背景技术
随着社会城市的不断发展，地下空间的开发和利用不断得到重视。既有建筑物在长期荷载作用下可能导致地基不均匀沉降，或是临近深埋构筑物导致地基承载力发生变化等，上述问题可能影响建筑物的安全，为此，实际工程中常用的解决办法之一就是应用桩托换技术，继而进行顶升、加固等操作。我国实际工程应用最为广泛的托换节点为柱式托换节点，其承载能力有限，而桩托换荷载通常较大，常用的柱式托换节点不适用。为此，部分技术人员曾在实际工程中采用梁式托换技术，但该托换方法施工复杂，实际应用受空间限制，具有一定局限性。提供一种施工简单、不受空间限制并且承载能力满足要求的柱式托换节点具有重要意义。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种施工简单、不受空间限制并且承载能力高的预应力钢-混凝土组合式桩托换节点。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点，包括从内到外依次设置的内层混凝土、外层混凝土和钢管，所述内层混凝土包裹在待托换桩的外侧；还包括螺旋缠绕在所述内层混凝土外侧的预应力钢绞线，所述内层混凝土的底部和顶部均设有预埋钢筋；所述预应力钢绞线的两端分别与位于底部和顶部的预埋钢筋连接。
所述内层混凝土内的预埋钢筋沿内层混凝土的周向螺旋缠绕布置。
优选地，所述内层混凝土内的预埋钢筋至少螺旋缠绕内层混凝土一周。
本实用新型在内层混凝土在于预应力筋连接位置设置预埋钢筋，预埋钢筋直径应与预应力钢绞线直径相匹配，为保证预埋钢筋在预应力作用下不发生黏结滑移，预埋钢筋至少螺旋缠绕内层混凝土一周。
所述预应力钢绞线与所述预埋钢筋通过连接套筒连接。
螺旋缠绕在所述内层混凝土外侧的预应力钢绞线的螺距为50～200mm。
为保证预应力钢绞线的作用效果，预应力钢绞线结构宜采用1股7根，公称直径宜采用15.20mm。
在预应力钢绞线张拉前，应将内层混凝土外表面打磨干净，并用清水冲洗两到三遍，用以减小预应力钢绞线的摩擦损失。
所述内层混凝土内还设有沿内层混凝土径向布置的若干个连接钢筋，该连接钢筋的竖向间距与预应力钢绞线的螺距为倍数关系，并且该竖向间距不大于200mm。
设置连接钢筋可以增强内层混凝土与外层混凝土间的连接，防止内、外层混凝土在荷载作用下发生相对滑移；连接钢筋直径宜为8～12mm。
所述内层混凝土内还设有纵向钢筋和螺旋式的箍筋。
内层混凝土采用普通混凝土，内层混凝土内部设置纵向钢筋和箍筋，用以满足内层混凝土受力要求，采用螺旋式箍筋可以增强对内部混凝土的约束作用。
所述外层混凝土的原料为微膨胀混凝土。
采用膨胀混凝土使外层混凝土在钢管的约束作用下而对托换界面产生压应力，膨胀混凝土的膨胀率应根据设计要求确定，优选为0.025％。
所述内层混凝土与外层混凝土之间设有厚度为20～50mm的保护层，该保护层的材质为砂浆或灌浆料，可以确保保护层的密实效果。
设置保护层是为了保证预应力钢绞线不因外层混凝土膨胀而产生预应力损失。
所述钢管的内壁上设有环向加劲肋和纵向加劲肋，其中所述环向加劲肋和纵向加劲肋构成区格，并且环向加劲肋和纵向加劲肋相交处保持环向加劲肋连续，截断纵向加劲肋；其中钢管的壁厚不小于20mm，环向加劲肋和纵向加劲肋构成的区格尺寸为200～600mm×200～600mm；环向加劲肋和纵向加劲肋的厚度为6～8mm，长度为50～100mm。
本实用新型中钢管为膨胀混凝土提供边界约束，为保证钢管在膨胀混凝土的作用下不发生局部屈曲，应在钢管内壁环向和纵向宜设置加劲肋；设置环向和纵向加劲肋可以同时增强钢管与外层混凝土的黏结效果。
优选钢管的壁厚和加劲肋的尺寸参数，可以增强钢管的整体刚度，从而增强钢管的约束效果。
上述预应力钢-混凝土组合式桩托换节点的制作方法，包括以下步骤：
步骤一：在待托换桩外侧绑扎内层混凝土的纵向钢筋、箍筋、预埋钢筋和连接钢筋；
步骤二：在待托换桩外侧浇筑混凝土形成内层混凝土；
步骤三：待内层混凝土初凝后，布置预应力钢绞线，并通过连接套筒与内层混凝土底部的预埋钢筋连接；
步骤四：待内层混凝土强度达到设计强度的75％后，张拉预应力钢绞线，达到设计张拉应力后，通过连接套筒与顶部的预埋钢筋连接；
步骤五：浇筑保护层；
步骤六：制作钢管及内部的环向加劲肋和纵向加劲肋，并安装在内层混凝土外侧；
步骤七：浇筑外层混凝土；
步骤八：外层混凝土终凝完成后获得所述预应力钢-混凝土组合式桩托换节点，然后进行桩切割或顶升等后续操作。
与现有技术相比，本实用新型以下有益效果：
(1)本实用新型采用预应力钢绞线在托换界面产生的压应力作为托换节点的抗剪承载力，预应力钢绞线可根据要求的托换荷载而采用不同的张拉控制应力，甚至采用超张拉，因而本实用新型适用较大荷载的桩托换。
(2)本实用新型在内层混凝土和钢管之间设置了膨胀混凝土，该膨胀混凝土在钢管的约束作用可在托换界面产生压应力，从而可以作为托换节点的抗剪承载力，该抗剪承载力可作为托换节点的安全储备，提高托换节点的安全度。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1的A-A剖面图；
图3是本实用新型中预应力钢绞线与预埋钢筋的连接结构示意图；
图4是图3的B-B剖面图；
图5是本实用新型中钢管的结构示意图；
图6是图5的C-C剖面图；
图7是内混凝土层、外混凝土层和保护层接触界面示意图；
图8是连接钢筋布置位置示意图；
图中，1为内层混凝土，2为外层混凝土，3为钢管，31为管壁，32为环向加劲肋，33为纵向加劲肋，4为预应力钢绞线，5为保护层，6为连接套筒，7为预埋钢筋，8为连接钢筋。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
实施例1
一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点，如图1和图2所示，包括从内到外依次设置的内层混凝土1、螺旋缠绕在内层混凝土1外侧的预应力钢绞线4、保护层5、外层混凝土2和钢管3，内层混凝土1包裹在待托换桩的外侧；内层混凝土1内设有纵向钢筋、箍筋、预埋钢筋7和连接钢筋8；为满足预应力钢绞线的张拉锚固要求，在内层混凝土1的底部设置预埋钢筋7，作为预应力钢绞线4的张拉端，在内层混凝土1顶部设置预埋钢筋7，作为预应力钢绞线4的锚固端。
如图3和图4所示，预应力钢绞线4与预埋钢筋7通过连接套筒6连接，内层混凝土1内的预埋钢筋7沿内层混凝土1的周向螺旋缠绕布置；并且预埋钢筋7直径应与预应力钢绞线4直径相匹配，同时为减小预埋钢筋7在预应力作用下的黏结滑移，预埋钢筋7至少螺旋缠绕内层混凝土一周。预应力钢绞线结构宜采用1股7根，公称直径采用15.20mm，预应力筋螺距为50mm，用以保证预应力钢绞线的作用效果。为减小预应力钢绞线的摩擦损失，在预应力钢绞线张拉前，应将内层混凝土外表面打磨干净，并用清水冲洗两到三遍。
如图8所示，为增强内层混凝土1与外层混凝土2间的连接，防止内、外层混凝土在荷载作用下发生相对滑移，内层混凝土1和外层混凝土2之间设置连接钢筋8，连接钢筋8沿径向布置，竖向间距宜为预应力钢绞线4的螺距的倍数，其不大于200mm，具体为40mm，连接钢筋直径宜为8mm。
内层混凝土1采用普通混凝土，为满足正常受力要求，内层混凝土1内部设置纵向钢筋和箍筋，箍筋宜采用螺旋式箍筋，用以增强对内部混凝土的约束作用。
为使外层混凝土2在钢管的约束作用下而对托换界面产生压应力，外层混凝土2采用膨胀混凝土，膨胀混凝土的膨胀率应根据设计要求确定，宜为0.025％.
如图7所示，为保证预应力钢绞线不因外层混凝土2膨胀而产生预应力损失，在内层混凝土与外层混凝土接触界面间设置保护层，保护层厚度宜为20mm。为确保保护层的密实效果，保护层材料采用砂浆或灌浆料。
如图5和图6所示，为保证钢管3在外层的膨胀混凝土的作用下不发生局部屈曲，钢管3的内壁上设有环向加劲肋32和纵向加劲肋33，其中环向加劲肋32和纵向加劲肋33构成区格，为增强环向和纵向加劲肋对防止钢管局部屈曲的有利作用，环向加劲肋32和纵向加劲肋33相交处保持环向加劲肋32连续，截断纵向加劲肋33；其中钢管3的管壁31壁厚不小于20mm，具体为20mm，环向加劲肋32和纵向加劲肋33构成的区格尺寸为200mm×200mm；环向加劲肋32和纵向加劲肋33的厚度为6mm，长度为50mm，这种尺寸设计可以增强钢管的整体刚度，从而增强钢管的约束效果。外层混凝土2外侧设置钢管3，用以为外层混凝土2提供边界约束；设置环向和纵向加劲肋可以同时增强钢管与外层混凝土2的黏结效果。
上述预应力钢-混凝土组合式桩托换节点的制作方法，包括以下步骤：
步骤一：按照设计要求在在待托换桩外侧绑扎内层混凝土1的纵向钢筋、箍筋、预埋钢筋7和连接钢筋8；
步骤二：根据设计的配合比制作普通混凝土，并浇筑在托换桩外侧形成内层混凝土1；
步骤三：待内层混凝土1初凝后，布置预应力钢绞线4，并通过连接套筒6与内层混凝土1底部的预埋钢筋7连接；
步骤四：待内层混凝土1强度达到设计强度的75％后，张拉预应力钢绞线4，达到设计张拉应力后，通过连接套筒6与顶部的预埋钢筋7连接；
步骤五：浇筑保护层5；
步骤六：根据设计要求制作钢钢管3及内部的环向加劲肋32和纵向加劲肋33，并安装在内层混凝土1外侧；
步骤七：按照设计要求的外层混凝土膨胀率制作、浇筑外层混凝土2；
步骤八：待外层混凝土2终凝完成后，进行桩切割或顶升等后续操作。
本实施例采用预应力钢绞线在托换界面产生的压应力作为托换节点的抗剪承载力，预应力钢绞线可根据要求的托换荷载而采用不同的张拉控制应力，甚至采用超张拉，因而本实用新型适用较大荷载的桩托换。在内层混凝土和钢管之间设置了膨胀混凝土，该膨胀混凝土在钢管的约束作用可在托换界面产生压应力，从而可以作为托换节点的抗剪承载力，该抗剪承载力可作为托换节点的安全储备，提高托换节点的安全度。
实施例2
一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点，如图1和图2所示，包括从内到外依次设置的内层混凝土1、螺旋缠绕在内层混凝土1外侧的预应力钢绞线4、保护层5、外层混凝土2和钢管3，内层混凝土1包裹在待托换桩的外侧；内层混凝土1内设有纵向钢筋、箍筋、预埋钢筋7和连接钢筋8；为满足预应力钢绞线的张拉锚固要求，在内层混凝土1的底部设置预埋钢筋7，作为预应力钢绞线4的张拉端，在内层混凝土1顶部设置预埋钢筋7，作为预应力钢绞线4的锚固端。
如图3和图4所示，预应力钢绞线4与预埋钢筋7通过连接套筒6连接，内层混凝土1内的预埋钢筋7沿内层混凝土1的周向螺旋缠绕布置；并且预埋钢筋7直径应与预应力钢绞线4直径相匹配，同时为减小预埋钢筋7在预应力作用下的黏结滑移，预埋钢筋7至少螺旋缠绕内层混凝土一周。预应力钢绞线结构宜采用1股7根，公称直径采用15.20mm，预应力筋螺距为200mm，用以保证预应力钢绞线的作用效果。为减小预应力钢绞线的摩擦损失，在预应力钢绞线张拉前，应将内层混凝土外表面打磨干净，并用清水冲洗两到三遍。
如图8所示，为增强内层混凝土1与外层混凝土2间的连接，防止内、外层混凝土在荷载作用下发生相对滑移，内层混凝土1和外层混凝土2之间设置连接钢筋8，连接钢筋8沿径向布置，竖向间距宜为预应力钢绞线4的螺距的倍数，其不大于150mm。连接钢筋直径宜为12mm。
内层混凝土1采用普通混凝土，为满足正常受力要求，内层混凝土1内部设置纵向钢筋和箍筋，箍筋宜采用螺旋式箍筋，用以增强对内部混凝土的约束作用。
为使外层混凝土2在钢管的约束作用下而对托换界面产生压应力，外层混凝土2采用膨胀混凝土，膨胀混凝土的膨胀率应根据设计要求确定，宜为0.025％.
如图7所示，为保证预应力钢绞线不因外层混凝土2膨胀而产生预应力损失，在内层混凝土与外层混凝土接触界面间设置保护层，保护层厚度宜为50mm。为确保保护层的密实效果，保护层材料采用砂浆或灌浆料。
如图5和图6所示，为保证钢管3在外层的膨胀混凝土的作用下不发生局部屈曲，钢管3的内壁上设有环向加劲肋32和纵向加劲肋33，其中环向加劲肋32和纵向加劲肋33构成区格，为增强环向和纵向加劲肋对防止钢管局部屈曲的有利作用，环向加劲肋32和纵向加劲肋33相交处保持环向加劲肋32连续，截断纵向加劲肋33；其中钢管3的管壁31壁厚不小于20mm，具体为40mm，环向加劲肋32和纵向加劲肋33构成的区格尺寸为600mm×600mm；环向加劲肋32和纵向加劲肋33的厚度为8mm，长度为100mm，这种尺寸设计可以增强钢管的整体刚度，从而增强钢管的约束效果。外层混凝土2外侧设置钢管3，用以为外层混凝土2提供边界约束；设置环向和纵向加劲肋可以同时增强钢管与外层混凝土2的黏结效果；
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。
Claims (10)
1.一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点，包括从内到外依次设置的内层混凝土(1)、外层混凝土(2)和钢管(3)，所述内层混凝土(1)包裹在待托换桩的外侧；其特征在于，
还包括螺旋缠绕在所述内层混凝土(1)外侧的预应力钢绞线(4)，所述内层混凝土(1)的底部和顶部设有预埋钢筋(7)；所述预应力钢绞线(4)的两端分别与位于底部和顶部的预埋钢筋(7)连接。
2.根据权利要求1所述的一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点，其特征在于，所述内层混凝土(1)内的预埋钢筋(7)沿内层混凝土(1)的周向螺旋缠绕布置。
3.根据权利要求2所述的一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点，其特征在于，所述内层混凝土(1)内的预埋钢筋(7)至少螺旋缠绕内层混凝土(1)一周。
4.根据权利要求1所述的一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点，其特征在于，所述预应力钢绞线(4)与所述预埋钢筋(7)通过连接套筒(6)连接。
5.根据权利要求1所述的一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点，其特征在于，螺旋缠绕在所述内层混凝土(1)外侧的预应力钢绞线(4)的螺距为50～200mm。
6.根据权利要求1所述的一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点，其特征在于，所述内层混凝土(1)内还设有沿内层混凝土(1)径向布置的若干个连接钢筋(8)，该连接钢筋(8)的竖向间距与预应力钢绞线(4)的螺距为倍数关系，并且该竖向间距不大于200mm。
7.根据权利要求1所述的一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点，其特征在于，所述内层混凝土(1)内还设有纵向钢筋和螺旋式的箍筋。
8.根据权利要求1所述的一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点，其特征在于，所述外层混凝土(2)的原料为微膨胀混凝土。
9.根据权利要求1所述的一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点，其特征在于，所述内层混凝土(1)与外层混凝土(2)之间设有厚度为20～50mm的保护层(5)，该保护层(5)的材质为砂浆或灌浆料。
10.根据权利要求1所述的一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点，其特征在于，所述钢管(3)的内壁上设有环向加劲肋(32)和纵向加劲肋(33)，其中所述环向加劲肋(32)和纵向加劲肋(33)构成区格，并且环向加劲肋(32)和纵向加劲肋(33)相交处保持环向加劲肋(32)连续，截断纵向加劲肋(33)；其中钢管(3)的壁厚不小于20mm，环向加劲肋(32)和纵向加劲肋(33)构成的区格尺寸为200～600mm×200～600mm；环向加劲肋(32)和纵向加劲肋(33)的厚度为6～8mm，长度为50～100mm。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110656786A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-01-07 | 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司 | 一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点及其制作方法 |
| CN112727094A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-30 | 山东建筑大学 | 一种便捷粘贴钢筋应变片的装置及其施工方法 |
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| CN110656786B (zh) * | 2019-10-22 | 2024-07-09 | 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司 | 一种预应力钢-混凝土组合式桩托换节点及其制作方法 |
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