CN213440255U - 一种异形预制桩成型设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种异形预制桩成型设备，包括：造型模，所述造型模沿其纵向方向形成有长模腔，所述造型模包括至少一个粗模腔段和至少一个细模腔段，粗模腔段和细模腔段沿着造型模的纵向方向交替分布；其中，造型模中粗模腔段的造型面与细模腔段的造型面平滑过渡。本实用新型通过通过粗模腔段和细模腔段的交替分布的形式形成长模腔，以在生产时成型变截面预制桩。

Description

一种异形预制桩成型设备

技术领域

本实用新型涉及预制构件制造领域，尤其涉及一种异形预制桩成型设备。

背景技术

随着技术的发展，越来越多的建筑构件进行预制生产。目前在建筑上大多采用，预应力混凝土管桩、预应力混凝土方桩等。而现在提出了一种变截面预应力实心方桩，其相较于等截面的预应力混凝土方桩具有更高的竖向抗压承载力和更好的抗拉拔效果，应用范围更广。变截面预应力实心方桩是一种在轴向上的横截面面积大小呈比例缩放，并且横截面面积交替变化的预制桩。

但是对于变截面预应力实心方桩的预制生产来说，其工艺更加复杂且难度高。由于预应力混凝土管桩在生产时，需要进行合模离心，因此对于变截面预应力管桩的生产来说，其生产工艺与等截面预应力管桩来说并无太大区别。但是对于变截面预应力实心方桩来说，其无法进行离心，从而导致变截面预应力实心方桩的生产工艺更加困难与复杂，针对其生产所需的模具的结构与等截面预应力实心方桩模具相比需要进行较大的改动。因此，虽然提出了变截面预应力实心方桩，但是目前还没有适用于变截面预应力实心方桩生产所用的模具。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种可以用于成型变截面预应力桩的异形预制桩成型设备。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种异形预制桩成型设备，包括：造型模，所述造型模沿其纵向方向形成有长模腔，所述造型模包括至少一个粗模腔段和至少一个细模腔段，粗模腔段和细模腔段沿着造型模的纵向方向交替分布；

其中，造型模中粗模腔段的造型面与细模腔段的造型面平滑过渡。

作为优选，所述粗模腔段与细模腔段之间具有衔接段；

优选的，在细模腔段向相邻粗模腔段过渡的方向上，衔接段的横截面内轮廓尺寸逐渐增大；

优选的，所述造型模的长模腔局部尺寸参数根据公式Y≥0.5465X+54.383mm确定，其中，Y为所述细模腔段内壁底面靠近衔接段处的横向宽度下限值，X为所述粗模腔段内壁底面靠近衔接段处的横向宽度下限值；

优选的，若成型的异形预制桩的混凝土强度等级高于或等于C60，则所述造型模的长模腔局部尺寸参数根据公式Y≥0.5864X+58.352确定，其中，Y为所述细模腔段内壁底面靠近衔接段处的横向宽度下限值，X为所述粗模腔段内壁底面靠近衔接段处的横向宽度下限值；

若成型的异形预制桩的混凝土强度等级高于或等于C40，则所述造型模的长模腔局部尺寸参数根据公式Y≥0.6796X+67.635确定，其中，Y为所述细模腔段内壁底面靠近衔接段处的横向宽度下限值，X为所述粗模腔段内壁底面靠近衔接段处的横向宽度下限值；

优选的，所述造型模的长模腔局部尺寸参数根据公式Z≤0.988X-13.589确定，其中，Z为细模腔段内壁顶面靠近衔接段处的横向宽度上限值，X为所述粗模腔段内壁底面靠近衔接段处的横向宽度下限值，且X≥250mm。

作为优选，所述衔接段与相邻的粗模腔段为一体成型，并且衔接段与相邻的细模腔段连接固定；

或者，所述衔接段与相邻的细模腔段为一体成型，并且衔接段与相邻的粗模腔段连接固定；

或者，所述衔接段单独成型，并且分别与相邻的粗模腔段以及相邻的细模腔段连接固定；

或者，相邻的所述粗模腔段、细模腔段以及衔接段一体成型。

作为优选，所述衔接段形成有第一过渡面，第一过渡面连接相邻粗模腔段的造型面和细模腔段的造型面；

优选的，所述第一过渡面为坡面、圆角面中的一种或者两种的组合形式。

作为优选，所述粗模腔段同一纵向位置处的相邻造型面之间形成第一折弯角，所述细模腔段同一纵向位置处的相邻造型面之间形成第二折弯角；

优选的，所述第一折弯角和第二折弯角为倒角、圆角中的一种或者两者的组合形式，并且所述第一折弯角的纵截面尺寸大于第二折弯角的纵截面尺寸。

作为优选，所述衔接段还形成有连接相邻粗模腔段和细模腔段对应折弯角的第二过渡面，相对应的第一折弯角与第二折弯角之间通过所述第二过渡面连接，所述第二过渡面至少位于衔接段上靠近粗模腔段的一端部且与第一过渡面平滑过渡；

优选的，所述第二过渡面为坡面、圆角面、锥面中的一种或者几种的组合形式；

优选的，在由细模腔段至粗模腔段的方向上，第二过渡面的面宽逐渐增大。

作为优选，所述粗模腔段与细模腔段为上方敞口的U型模段，且粗模腔段的纵向中轴线与细模腔段的纵向中轴线共线。

作为优选，异形预制桩成型设备还包括造型顶模，所述造型顶模设置于所述造型模顶部，且造型顶模能够与造型模合模用于成型预制桩顶部的凸起部位。

作为优选，异形预制桩成型设备还包括用于容纳和/或支撑造型模的外模框架

作为优选，所述外模框架包括至少一对横梁和至少一对纵梁，至少一个所述造型模横向依次排列放置于由横梁和纵梁合围形成的容纳空腔内；

或者，所述外模框架为纵向方向上形成有容纳腔的模体，所述造型模安装在容纳腔内，并且与模体连接固定；

或者，所述外模框架包括若干个隔撑件，至少部分数量的所述隔撑件纵向间隔设置于相邻两造型模的粗模腔段的外侧壁和/或细模腔段的外侧壁，且所述隔撑件与造型模外侧壁相抵或相适配；

优选的，至少一个所述造型模横向依次排列设置，在横向方向上相邻的两个造型模上的隔撑件连接为一体。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：(1)通过粗模腔段和细模腔段的交替分布的形式形成长模腔，以在生产时成型变截面预制桩；

(2)预制桩往往需要对预埋在自身内部的刚性骨架进行张拉，使之具有拉应力，而由于拉应力的存在，在脱模过程中，凝结的混凝土会在粗模腔段处与造型模形成较大的脱模阻力，所以将粗模腔段的造型面与细模腔段的造型面平滑过渡，以减小该处的脱模阻力，便于脱模。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中的异形预制桩成型设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1中的异形预制桩成型设备的侧视图；

图3为本实用新型实施例1中的造型模的部分结构示意图；

图4为本实用新型实施例1中的粗模腔段与细模腔段之间连接结构的第一种方式的示意图；

图5为在第一种方式基础上还设置圆角结构的示意图；

图6为本实用新型实施例1中的粗模腔段与细模腔段之间连接结构的第二种方式的示意图；

图7为本实用新型实施例1中的粗模腔段与细模腔段之间连接结构的第三种方式的示意图；

图8为本实用新型实施例1中的粗模腔段与细模腔段之间连接结构的第四种方式的示意图；

图9为本实用新型实施例2中的异形预制桩成型设备的结构示意图；

图10为本实用新型实施例2中的外凸造型模板的结构示意图；

图11为本实用新型实施例2中的水平造型模板的结构示意图；

图12为本实用新型实施例3中的异形预制桩成型设备的结构示意图；

图13为本实用新型实施例4中的异形预制桩成型设备的结构示意图；

图14为本实用新型实施例4中的模体的结构示意图；

图15为本实用新型实施例5中的异形预制桩成型设备的结构示意图；

图16为本实用新型实施例5中的隔撑件的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型技术方案，以下结合附图与具体实施例进行详细说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种异形预制桩成型设备，包括造型模1，造型模1沿其纵向方向形成有长模腔1c，造型模1包括多个粗模腔段1a和多个细模腔段1b，粗模腔段1a和细模腔段1b沿着造型模1的纵向方向交替排列分布；其中造型模1中粗模腔段1a的造型面和细模腔段1b的造型面平滑过渡。

在上述结构中，通过粗模腔段1a和细模腔段1b的交替分布的形式，使长模腔1c能够成型变截面预制桩。另外，预制桩往往需要对预埋在自身内部的刚性骨架进行张拉，使之具有拉应力，而由于拉应力的存在，在脱模过程中，凝结的混凝土会在粗模腔段1a处与造型模1形成较大的脱模阻力，所以将粗模腔段1a的造型面与细模腔段1b的造型面平滑过渡，以减小该处的脱模阻力，便于脱模。

本实施例所提供异形预制桩成型设备用于成型变截面实心方桩，因此造项模1的粗模腔段1a和细模腔段1b为上方敞口的U型模段，且优选粗模腔段1a的纵向中轴线与细模腔段1b的纵向中轴线共线。

在上述结构中，粗模腔段1a用于成型变截面实心方桩的粗桩段，细模腔段1b用于成型变截面实心方桩的细桩段。另外，为了加强预制桩的端部承载强度，造型模1的两端为长度加长的粗模腔段1a，可以避免预制桩在沉桩过程中，端部混凝土破损甚至被打爆的现象发生。并且在本实施例中，细模腔段1b的长度大于粗模腔段1a的长度。当然，在本实用新型提供的造型模1中，粗模腔段1a和细模腔段1b还可以结合内模芯以成型变截面空心方桩。

进一步的说，如图2所示，由于粗模腔段1a和细模腔段1b的纵向中轴线共线，因此粗模腔段1a端部与细模腔段1b的端部之间存在间距差，所以在粗模腔段1a与细模腔段1b之间具有衔接段1d，通过衔接段1d对粗模腔段1a端部与细模腔段1b的端部进行衔接，以消除该处的间距差，形成纵向连续的U型长模腔1c。

在本实施例中，为了进一步减小变截面预制桩与造型模1之间的脱模阻力，衔接段1d在细模腔段1b向相邻粗模腔段1a过渡的方向上，衔接段1d的横截面内轮廓尺寸逐渐增大，以使衔接段1d呈倾斜状设置，方便异形预制桩成型后脱模，避免混凝土料冷却固化后去除应力导致造型模1恢复形变在衔接段1d处混凝土受回弹力的作用被夹住而导致难脱模的问题。

更进一步的说，在本实施例中，相邻的所述粗模腔段1a、细模腔段1b以及衔接段1d一体成型。

在上述结构中，目前制作混凝土构件的模具也为一体结构，但是通常是采用焊接方式而成的一体结构，即使打磨的再光滑，仍然会有各种问题存在。众所周知，焊接结构刚性，有局部脆化的缺陷，易产生裂纹、疲劳、应力腐蚀等问题。混凝土料冷却固化后去除压力，由于焊缝结构刚性，很难使得发生形变的焊缝处恢复最初，久而久之产生裂纹等问题。而且对于异型混凝土构件的模具来说，其凸起部位是最大工作应力区，若采用焊接的方式连接成一体结构，则在凸起部位的焊缝比较密集，导致该部位的结构强度较低，而且后期需要强力脱模，极易导致该部位的焊缝处发生裂纹，造成模具失效。

在一次偶然的试制过程中，发现一体冲压成型的模具能解决上述焊接结构的模具所存在的问题，不仅脱模后的产品表面光滑，而且能解决上述焊接成型模具的焊接结构刚性、易发生断裂的问题。由于是采用一体冲压成型的模具，混凝土料冷却固化去除压力或者是脱模时，发生的是弹性变形，在这些力消失后，弹性变形自然恢复；而焊接结构在混凝土料冷却固化去除压力后或者是脱模后，尤其是焊接结构处发生塑性变形，很难恢复，而且变形后易产生裂纹；此外，一体冲压成型的模具结构强度整体优于焊接结构，减少强力脱模造成的变形和断裂问题。

除此之外，衔接段1d也可以是与相邻的粗模腔段1a为一体成型，并且衔接段1d与相邻的细模腔段1b连接固定；或者，所述衔接段1d与相邻的细模腔段1b为一体成型，并且衔接段1d与相邻的粗模腔段1a连接固定；或者，所述衔接段1d单独成型，并且分别与相邻的粗模腔段1a以及相邻的细模腔段1b连接固定。

在上述结构中，衔接段1d与粗模腔段1a和/或细模腔段1b之间的连接固定，可以是焊接、粘接或者紧固件可拆卸连接等多种中方式中的一种或几种，上述相邻的粗模腔段1a、细模腔段1b以及衔接段1d一体成型仅是本实用新型的优选实施方式。

具体的，如图3所示，衔接段1d形成有第一过渡面10a，第一过渡面10a连接相邻粗模腔段1a的造型面和细模腔段1b的造型面；第一过渡面10a为坡面、圆角面中的一种或者两种的组合形式。在本实施例中，第一过渡面10a主要采用坡面，并且第一过渡面10a与粗模腔段1a和细模腔段1b的连接处为圆角面过渡。

更进一步的说，由于本实施例的粗模腔段1a和细模腔段1b为U型模段，因此粗模腔段1a同一纵向位置处的相邻内平面之间形成第一折弯角10c，细模腔段1b同一纵向位置处的相邻内平面之间形成第二折弯角10d。优选的，为了脱模方便，第一折弯角10c和第二折弯角10d为倒角、圆角中的一种或者两者的组合形式，并且第一折弯角10c的纵截面尺寸大于第二折弯角10d的纵截面尺寸。

更进一步的说，衔接段1d还形成有连接相邻粗模腔段1a和细模腔段1b对应折弯角的第二过渡面10b，相对应的第一折弯角10c与第二折弯角10d之间通过第二过渡面10b连接，第二过渡面10b至少位于衔接段1d上靠近粗模腔段1a的一端部且与相邻的第一过渡面10a平滑过渡；第二过渡面10b为坡面、圆角面、锥面中的一种或者几种的组合形式；优选的，在由细模腔段1b至粗模腔段1a的方向上，第二过渡面10b的面宽逐渐增大。

下面对粗模腔段1a、细模腔段1b之间的连接结构进行详细举例说明：

第一种方式：如图4和图5所示，粗模腔段1a与细模腔段1b一体成型出翻折边即为衔接段1d，直接从粗模腔段1a过渡到细模腔段1b，衔接段1d的第一过渡面10a相对于粗模腔段1a的造型面和细模腔段1b的造型面呈垂直状态。此外，衔接段1d与粗模腔段1a的连接处、衔接段1d与细模腔段1b的连接处、粗模腔段1a相邻的造型面之间的第一折弯角10c、细模腔段1b相邻的造型面之间的第二折弯角10d均可折弯成折角，折角处可以是一条线，也可以折弯成圆角结构或者是倒角结构(这里所说的圆角结构或者是倒角结构指等径的圆角结构或者同尺寸的倒角结构)。

第二种方式：如图6所示，粗模腔段1a与细模腔段1b之间一体成型出衔接段1d，衔接段1d的第一过渡面10a为坡面即为相对于粗模腔段1a的造型面和/或细模腔段1b的造型面呈倾斜状态，并且第一过渡面10a可以通过圆角面与细模腔段1b和粗模腔段1a对应的造型面连接。此外，粗模腔段1a相邻的造型面之间的第一折弯角10c、细模腔段1b相邻的造型面之间的第二折弯角10d，以及衔接段1d相邻的第一过渡面10a之间折弯成折角，折角处可以是一条线，也可以折弯成圆角结构或者是倒角结构。相较于第一种方式，通过倾斜的第一过渡面10a，可以防止混凝土料冷却固化后去除应力导致造型模1恢复形变在小角度处混凝土受回弹力的作用被夹住而导致难脱模的问题，进一步方便了脱模。

第三种方式：如图7所示，在第二种方式的基础上，粗模腔段1a相邻造型面之间的第一折弯角10c为倒角结构，衔接段1d相邻的第一过渡面10a之间折弯成第二过渡面10b，第二过渡面10b为坡面，第二过渡面10b连接相对应的第一折弯角10c和细模腔段1b上的第二折弯角10d，且第二过渡面10b自第二折弯角10d逐渐向第一折弯角10c的方向上面宽逐渐增大，并且第二过渡面10b与对应的第二折弯角10d之间可以通过圆角面连接。此外，粗模腔段1a相邻的造型面之间的第一折弯角10c、细模腔段1b相邻的造型面之间的第二折弯角10d可以是圆角结构或者是倒角结构。相较于第二种方式，粗模腔段1a的第一折弯角10c为倒角结构，衔接段1d的相邻第一过渡面10a主要由为坡面的第二过渡面10b连接，减少了直角结构，更利于脱模。

第四种方式：如图8所示，相较于第三种方式，本方式的主要区别在于：粗模腔段1a相邻的造型面之间的第一折弯角10c为圆角结构，衔接段1d相邻第一过渡面10a之间折弯成第二过渡面10b，第二过渡面10b为锥面，通过第二过渡面10b连接对应的第一折弯角10c和第二折弯角10d，且第二过渡面10b自第二折弯角10d逐渐向第一折弯角10c的方向上面宽逐渐增大。与第三种方式一样，进一步减少了在应力集中处(即粗模腔段1a)的直角结构，进一步方便了脱模。

第五种方式：如图3所示，相较于第四种方式，本方式的主要区别在于：细模腔段1b相邻的造型面之间的第二折弯角10d为圆角结构，粗模腔段1a相邻的造型面之间的第一折弯角10c为尺寸大于第二折弯角10d的圆角结构，衔接段1d相邻的第一过渡面10a之间折弯成的第二过渡面10b为变径圆角面，且第二过渡面10b自第二折弯角10d逐渐向第一折弯角10c的方向上面宽逐渐增大。与第三种方式一样，进一步减少了在应力集中处(即粗模腔段1a)的直角结构，进一步方便了脱模。

上述通过减少或取消直角及锐角等小角度，增大角度的方式，以达到方便脱模的目的。以上只是列举了部分粗模腔段1a与细模腔段1b之间的连接结构方式，但不仅限于以上这几种方式。

在本实施例中，通过在粗模腔段1a相邻的造型面之间设置第一折弯角10c，在细模腔段1b相邻的造型面之间设置第二折弯角10d，同样也避免混凝土料冷却固化后去除压力导致造型模恢复形变在小角度处混凝土受回弹力的作用被夹住而导致难脱模的问题。此外，还通过增大第一折弯角10c相对于第二折弯角10d的尺寸，避免因混凝土料冷却固化后去除压力导致细模腔段1b张拉粗模腔段1a，导致异型预制桩在粗模腔段1a难脱模的问题，进一步方便脱模。同样的，通过衔接段1d的第一过渡面10a的倾斜设置，以及第二过渡面10b的坡面、圆锥面或变径圆角面的设置，可以更进一步减少脱模阻力。

实施例2

本实施例中，与实施例1相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。

如图9所示，相对于实施例1，本实施例提供的异形预制桩成型设备还包括造型顶模2，所述造型顶模2设置于所述造型模1顶部，且造型顶模2至少能够与造型模1的粗模腔段1a合模用于成型预制桩顶部(预制桩横放时的顶部)的凸起部位。

在上述结构中，通过造型顶模2能对变截面实心方桩的顶面也成型出对应的凸起部位，相对而言，外周连续的凸起部位相较于不连续的凸起部位，结构对称性、结构强度以及美观程度都有很大的提升，而且抗拉拔性能也会提高。

进一步的说，造型顶模2包括与粗模腔段1a等数量的外凸造型模板21和与细模腔段1b等数量的水平造型模板22。外凸造型模板21与相邻的水平造型模板22之间连接为一体结构，便于拆卸。当然，外凸造型模板21与相邻的水平造型模板22之间也可以是分体式结构。

具体的说，如图10和图11所示，外凸造型模板21在合模状态下与对应的粗模腔段1a底部相对的一面具有顶部凸起造型腔21a，且顶部凸起造型腔21a与长模腔1c连通，顶部凸起造型腔21a的周面与对应的粗模腔段1a的周面相接，并且顶部凸起造型腔21a的最大深度与粗模腔段1a相对于细模腔段1b的最大深度差相同。另外，顶部凸起造型腔21a内壁可以与粗模腔段1a和衔接段1d相适配。

进一步的说，外凸造型模板21的顶部开设有用于补料或抹面的第一窗口21b，第一窗口21b与顶部凸起造型腔21a相连通，水平造型模板22上也可开设有用于补料或抹面的第二窗口22a，第一窗口21b和第二窗口22a均与长模腔1c相通。通过第一窗口21b和第二窗口22a就能在布料的时候对粗模腔段1a和细模腔段1b进行补料，不需要再补料后就能通过第一窗口21b和第二窗口22a进行抹面造型。

更进一步的说，外凸造型模板21和/或水平造型模板22各通过一侧的转轴与造型模1的左侧或者右侧翻转连接。造型顶模2通过翻转的方式设置，有助于减轻施工过程中的劳动强度，方便合模拆模。

除此之外，水平造型模板22还在造型面的左右两侧对称设置有防刮角结构22b，合模状态下，左、右两防刮角结构22b的内面分别与对应的细模腔段1b的左右两侧面相接；防刮角结构22b为倒角、圆角中的一种或者两者的组合。靠近转轴一侧的防刮角结构22b可以通过可拆卸的方式(比如螺钉连接等)与水平造型模板22连接，远离转轴一侧的防刮角结构22b可以通过可拆卸的方式与水平造型模板22连接，当然可以通过不可拆卸的方式(比如焊接等)与水平造型模板22连接，拆模前，先将靠近转轴一侧的防刮角结构22b与水平造型模板22松开，这样在拆模翻转水平造型模板22的时候，靠近转轴一侧的防刮角结构22b就不会刮掉异型混凝土构件的边角处，也不会导致该侧的防刮角结构22b变形，之后拆除该侧的防刮角结构22b；而远离转轴一侧的防刮角结构22b由于设置了倒角或者圆角，在翻转的时候不会与已成型的异型混凝土构件的边缘处干涉，有助于保证异型混凝土构件的完整性，提高外观质量。

实施例1中未设置造型顶模2，因此对于变截面预制桩顶部也具有凸起结构时就需要通过复杂的工序进行造型，比如通过人工的方式刮制成型，由于混凝土料未固结的时候存在一定的坍落度，保型性较差。相对于实施例1而言，本实施例通过增设造型顶模2，方便对变截面预制桩的顶部进行造型，且保型性好。

实施例3

本实施例中，与实施例1相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。

如图12所示，相对于实施例2，本实施例所提供的异形预制桩成型设备还包括用于容纳造型模1的外模框架3，外模框架包括至少一对横梁31和至少一对纵梁32，至少一个所述造型模1横向依次排列放置于由横梁31和纵梁32合围形成的容纳空腔内。

目前在混凝土预制构件生产过程中，需要对预埋在混凝土内的钢筋笼进行张拉，使混凝土预制构件内存在预应力，从而加强预制构件的结构强度。而目前的钢筋笼在张拉过程中均采用一端张拉，一端固定的方式进行张拉，张拉锁紧螺母处在模具的端部钢板的外侧，模具内设置有张拉板，与张拉锁紧螺母螺纹配合的张拉螺杆则一端部跟张拉板连接固定，张拉板与钢筋笼的一端可拆卸连接，钢筋笼的另一端与设置在模具另一端的固定板连接，在张拉时，张拉锁紧螺母锁紧后，张拉锁紧螺母抵接在模具的端部钢板上，所产生的预应力和反作用力均是作用在模具上，所以对模具的结构强度要求很高，模板的钢材使用量较大，成本较高。

在本实施例中，为了降低模具的成本，将至少一个造型模1横向依次排列放置于由横梁31和纵梁32合围形成的容纳空腔内，在预应力张拉过程中，张拉丝杆直接穿过横梁31，张拉螺母抵接在横梁31的外表面上，张拉时的预应力的反作用力直接作用在横梁31上，用横梁31替代现有模具端部的端板，预应力不会直接作用在造型模1上，而且两端的横梁31共同用于钢筋笼两端一同张拉，可以共同分担预应力和预应力的反作用力，并且通过纵梁32分担挤压力，因此造型模1的挤压力会变得很小或者不受力，所以在满足预应力张拉的前提要求下，造型模1的结构强度可以适当降低，成本也可以降低。除此之外，在一个生产过程中，可以生产多根变截面预制桩，提高生产效率。在本实施例中，横梁31和纵梁32可以采用钢筋混凝土构件、混凝土构件也可以是钢结构构件。横梁31和纵梁32之间可以通过紧固件连接固定，或者可以通过端部榫卯结构连接固定。

除此之外，造型模1可以直接在容纳空腔内进行蒸汽养护，无需将造型模1起吊至各个工位处，实现原地张拉，原地蒸养。

实施例4

本实施例中，与实施例1相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。

如图13和图14所示，相对于实施例3，本实施例所提供的异形预制桩成型设备的区别在于：外模框架3为纵向方向上形成有容纳腔331的模体33，造型模1安装在容纳腔331内，并且与模体33连接固定。

在上述结构中，由于造型模1的粗模腔段1a、细模腔段1b以及衔接段1d三者之间存在尺寸大小改变，若造型模1承受张拉作用力，容易导致粗模腔段1a、细模腔段1b会在衔接段1d处发生断裂，或者衔接段1d直接会被折弯，细模腔段1b的端部冲入粗模腔段1a内，导致发生造型模1严重受损，甚至无法保证工人的安全，所以需要将造型模1整体加厚，并且在粗模腔段1a、细模腔段1b会在衔接段1d连接处需要进行一系列的强化。而将张拉板直接抵在模体33的两端，由模体33替代造型模1承受张拉作用力，在模体33的容纳腔331内放置造型模1，相对于由满足张拉强度需求的造型模1承受张拉作用力来说，模体33的制作成本更低。并且可以在满足张拉强度的条件下，可以在模体33上开槽，以进一步节约成本，并且在蒸养时，蒸汽的温度能直接与造型模1接触，提高蒸养效果。

实施例5

本实施例中，与实施例1相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。

如图15和图16所示，相对于实施例3，本实施例所提供的异形预制桩成型设备的区别在于：外模框架包括若干个隔撑件34，至少部分数量的所述隔撑件34纵向间隔设置于相邻两造型模1的粗模腔段1a的外侧壁和/或细模腔段1b的外侧壁，且所述隔撑件34与造型模1外侧壁相抵或相适配。

在上述结构中，隔撑件34呈U型结构，造型模1设置于隔撑件34的U型槽341内，用于支撑造型模1的外侧壁，防止造型模1的外侧壁受未凝结的混凝土坍落的影响向外侧倾斜。隔撑件34可以设置于粗模腔段1a的外侧壁和/或细模腔段1b的外侧壁。

另外，在本实施例中，多个造型模1可以横向依次排列设置，在横向方向上相邻的两个造型模1上的隔撑件34连接为一体，以此将多个造型模1连接成一体结构，提高生产效率。而且由于隔撑件34的存在，相邻的两个造型模1之间存在间隙，该处间隙可以便于养护时蒸汽的流通，提高蒸养效率。

当然，本实施例的实施方式也可以与实施例3中的实施方式相结合，即将多个造型模1由多个隔撑件34连接为一体，再放入由横梁31和纵梁32围成的容纳空腔内。

实施例6

本实施例中，与实施例1相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。

在上述各实施例的基础上，为了在异形预制桩成型设备使用过程中能尽可能多的节省混凝土材料的同时，所生产的异形预制桩可充分利用由多个衔接段1d造型而成的凸起部位提供的纵向承载力使桩土总作用力接近桩身抗压强度极限值，充分发挥桩身承载力优势。造型模1的长模腔1c局部尺寸参数根据公式Y≥0.5465X+54.383mm确定，其中，Y为所述细模腔段1b内壁底面靠近衔接段1d处的横向宽度下限值(即最小值)，X为所述粗模腔段1a内壁底面靠近衔接段1d处的横向宽度下限值。

本实施例以粗桩段边长500毫米、总长49米的预制桩为例先对比等截面实心桩和本实用新型提供的异形预制桩成型设备所生产的变截面实心桩的竖向极限承载力，变截面实心方桩竖向极限承载力计算公式：Q_uk＝βu_pΣq_sikl_i+q_paA_j；

其中，Q_uk——单桩竖向极限承载力标准值(kN)，

β——变截面侧阻力增大系数，

U_p——桩周长(m)，

q_sik——单桩第i层土的极限侧阻力标准值(kPa)，

l_i——桩身穿越第i层土(岩)的厚度(m)，

q_pa——桩极限端阻力标准值，

A_j——桩端面积m²。

预制桩的桩身强度根据计算公式

(

—综合折减系数，fc—抗压强度设计值，Am—桩体最小横截面面积)可得，虽然变截面实心桩的最小横截面面积(即细桩段的横截面面积)小于等截面实心桩的横截面面积，但在通常情况下，对于桩身强度的设计要求只要高于桩身周边土体的强度即可，而根据前述桩身强度计算公式设计的桩身强度远大于桩身周边的土体强度，较高的桩身强度设计浪费了较多的混凝土材料，不满足混凝土预制构件绿色、节能、环保的发展要求。

通过以等截面实心桩和变截面实心桩的对比，发现尺寸符合上述计算公式的桩体在满足对桩身强度的使用需求前提下能够大幅提高竖向极限承载力。

进一步的说，为了保证所生产的变截面实心桩的桩身强度，在混凝土强度等级的降低的情况下需要增大桩身的横截面面积，若成型的异形预制桩的混凝土强度等级高于或等于C60，则造型模1的长模腔1c局部尺寸参数根据公式Y≥0.5864X+58.352确定，其中，Y为所述细模腔段1b内壁底面靠近衔接段1d处的横向宽度下限值，X为所述粗模腔段1a内壁底面靠近衔接段1d处的横向宽度下限值。

进一步的说，若成型的异形预制桩的混凝土强度等级高于或等于C40，则造型模1的长模腔1c局部尺寸参数根据公式Y≥0.6796X+67.635确定，其中，Y为所述细模腔段1b内壁底面靠近衔接段1d处的横向宽度下限值，X为所述粗模腔段1a内壁底面靠近衔接段1d处的横向宽度下限值。

另外，造型模1的长模腔1c局部尺寸参数根据公式Z≤0.988X-13.589确定，其中，Z为细模腔段1b内壁顶面靠近衔接段1d处的横向宽度上限值，X为所述粗模腔段1a内壁底面靠近衔接段1d处的横向宽度下限值，且X≥250mm。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求所限定的范围为准，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内做出的若干改进和润饰，也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (24)

1.一种异形预制桩成型设备，其特征在于，包括：

造型模(1)，所述造型模(1)沿其纵向方向形成有长模腔(1c)，所述造型模(1)包括至少一个粗模腔段(1a)和至少一个细模腔段(1b)，粗模腔段(1a)和细模腔段(1b)沿着造型模(1)的纵向方向交替分布；

其中，造型模(1)中粗模腔段(1a)的造型面与细模腔段(1b)的造型面平滑过渡。

2.根据权利要求1所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，所述粗模腔段(1a)与细模腔段(1b)之间具有衔接段(1d)。

3.根据权利要求2所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，在细模腔段(1b)向相邻粗模腔段(1a)过渡的方向上，衔接段(1d)的横截面内轮廓尺寸逐渐增大。

4.根据权利要求2所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，所述造型模(1)的长模腔(1c)局部尺寸参数根据公式Y≥0.5465X+54.383mm确定，其中，Y为所述细模腔段(1b)内壁底面靠近衔接段(1d)处的横向宽度下限值，X为所述粗模腔段(1a)内壁底面靠近衔接段(1d)处的横向宽度下限值。

5.根据权利要求2所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，若成型的异形预制桩的混凝土强度等级高于或等于C60，则所述造型模(1)的长模腔(1c)局部尺寸参数根据公式Y≥0.5864X+58.352确定；

若成型的异形预制桩的混凝土强度等级高于或等于C40，则所述造型模(1)的长模腔(1c)局部尺寸参数根据公式Y≥0.6796X+67.635确定。

6.根据权利要求2所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，所述造型模(1)的长模腔(1c)局部尺寸参数根据公式Z≤0.988X-13.589确定，其中，Z为细模腔段(1b)内壁顶面靠近衔接段(1d)处的横向宽度上限值，X为所述粗模腔段(1a)内壁底面靠近衔接段(1d)处的横向宽度下限值，且X≥250mm。

7.根据权利要求2所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，所述衔接段(1d)与相邻的粗模腔段(1a)为一体成型，并且衔接段(1d)与相邻的细模腔段(1b)连接固定。

8.根据权利要求2所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，所述衔接段(1d)与相邻的细模腔段(1b)为一体成型，并且衔接段(1d)与相邻的粗模腔段(1a)连接固定。

9.根据权利要求2所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，所述衔接段(1d)单独成型，并且分别与相邻的粗模腔段(1a)以及相邻的细模腔段(1b)连接固定。

10.根据权利要求2所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，相邻的所述粗模腔段(1a)、细模腔段(1b)以及衔接段(1d)一体成型。

11.根据权利要求2所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，所述衔接段(1d)形成有第一过渡面(10a)，第一过渡面(10a)连接相邻粗模腔段(1a)的造型面和细模腔段(1b)的造型面。

12.根据权利要求11所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，所述第一过渡面(10a)为坡面、圆角面中的一种或者两种的组合形式。

13.根据权利要求11所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，所述粗模腔段(1a)同一纵向位置处的相邻造型面之间形成第一折弯角(10c)，所述细模腔段(1b)同一纵向位置处的相邻造型面之间形成第二折弯角(10d)。

14.根据权利要求13所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，所述第一折弯角(10c)和第二折弯角(10d)为倒角、圆角中的一种或者两者的组合形式，并且所述第一折弯角(10c)的纵截面尺寸大于第二折弯角(10d)的纵截面尺寸。

15.根据权利要求13所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，所述衔接段(1d)还形成有连接相邻粗模腔段(1a)和细模腔段(1b)对应折弯角的第二过渡面(10b)，相对应的第一折弯角(10c)与第二折弯角(10d)之间通过所述第二过渡面(10b)连接，所述第二过渡面(10b)至少位于衔接段(1d)上靠近粗模腔段(1a)的一端部且与第一过渡面(10a)平滑过渡。

16.根据权利要求15所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，所述第二过渡面(10b)为坡面、圆角面、锥面中的一种或者几种的组合形式。

17.根据权利要求15所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，在由细模腔段(1b)至粗模腔段(1a)的方向上，第二过渡面(10b)的面宽逐渐增大。

18.根据权利要求1至17任意一项所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，所述粗模腔段(1a)与细模腔段(1b)为上方敞口的U型模段，且粗模腔段(1a)的纵向中轴线与细模腔段(1b)的纵向中轴线共线。

19.根据权利要求1至17任意一项所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，异形预制桩成型设备还包括造型顶模(2)，所述造型顶模(2)设置于所述造型模(1)顶部，且造型顶模(2)能够与造型模(1)合模用于成型预制桩顶部的凸起部位。

20.根据权利要求1至17任意一项所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，还包括用于容纳和/或支撑造型模(1)的外模框架(3)。

21.根据权利要求20所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，所述外模框架包括至少一对横梁(31)和至少一对纵梁(32)，至少一个所述造型模(1)横向依次排列放置于由横梁(31)和纵梁(32)合围形成的容纳空腔内。

22.根据权利要求20所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，所述外模框架为纵向方向上形成有容纳腔(331)的模体(33)，所述造型模(1)安装在容纳腔(331)内，并且与模体(33)连接固定。

23.根据权利要求20所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，所述外模框架包括若干个隔撑件(34)，至少部分数量的所述隔撑件(34)纵向间隔设置于相邻两造型模(1)的粗模腔段(1a)的外侧壁和/或细模腔段(1b)的外侧壁，且所述隔撑件(34)与造型模(1)外侧壁相抵或相适配。

24.根据权利要求21所述的异形预制桩成型设备，其特征在于，至少一个所述造型模(1)横向依次排列设置，在横向方向上相邻的两个造型模(1)上的隔撑件(34)连接为一体。

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