CN101936002B - 一种预应力混凝土空心方桩及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力混凝土空心方桩，包括多条独立的主钢筋，在所述的主钢筋两端上分别固定连接有方形端板，在所述的主钢筋外套设有钢筋笼架，所述的钢筋笼架包括螺旋钢筋，在所述的螺旋钢筋上焊接有多根辅助钢筋，在所述的主钢筋和钢筋笼架外浇注有混凝土，所述的混凝土与主钢筋和钢筋笼架结合成一体的方形桩，在所述的方形桩中心设有一贯穿整个方桩体的中心圆孔。本发明的目的是提供一种成型质量好、单桩承载力高、钢筋骨架在使用前不受损伤、生产方便、水平抗弯承载力好、抗剪性能高、堆放方便、吊桩、运输、转运时不易磕损的预应力混凝土空心方桩；本发明的另一个目的是为了提供一种预应力混凝土空心方桩的生产方法。

Description

一种预应力混凝土空心方桩及其生产方法

技术领域

发明涉及一种预应力混凝土空心方桩，本发明还涉及一种预应力混凝土空心方桩的生产方法。

背景技术

目前建筑工程当中所使用的预制混凝土空心方桩主要有两种：混凝土实心方桩、混凝土空心方桩。其主要性能体现如下：

预制混凝土实心方桩摩擦面积大，但是存在着自重较大，吊装、运输、施工转运中易出现裂缝、容易断裂，生产制作时消耗混凝土、钢材等材料过多。其生产工艺为直接将混凝土填充进预制好的钢筋中，经自然养护成型或振动成型，内部孔隙较多，其抗压强度为C40以下。这种工艺生产的方桩桩身混凝土抗压和抗渗能力较差，存在耐久性较差等诸多问题。成桩质量得不到保证，且浪费国家资源。

目前市场上的离心成型方桩为预应力混凝土空心方桩，专利号为：ZL200710068545.6，名称为：“预应力高强混凝土空心方桩及其制造方法和成型模具”、专利号为：ZL99116046.0，名称为“一种预应力方桩及其制造方法”、专利号为：ZL200820182436.7，名称为“高承载力预应力混凝土空心方桩”等专利是都是模仿离心式管桩模在离心机上高速旋转制作离心方桩，使制作离心方桩变成了现实，使成型的方桩具有高强度、高承载力、施工时不易暴桩等优点。经离心成型的预应力混凝土空心方桩与地面的摩擦力和承载力虽然比管桩要高，但其仍存在一些需解决的问题，如：桩身合缝处恰好在四边的对角上，容易产生漏浆等问题；钢筋笼的主筋与箍筋滚焊不牢；主筋在焊接时容易被烧伤；钢筋骨架的应力损失较大，同束钢筋的长短不一、整个钢筋笼端面不平整、钢筋笼进行安装时较笨重等。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种成型质量好、单桩承载力高、钢筋骨架在使用前不受损伤、生产方便、水平抗弯承载力好、抗剪性能高、堆放方便、吊桩、运输、转运时不易磕损的预应力混凝土空心方桩；

本发明的另一个目的是为了提供一种预应力混凝土空心方桩的生产方法。

为了达到上述目的，发明采用以下方案：

一种预应力混凝土空心方桩，其特征在于：包括多条独立的主钢筋，在所述的主钢筋两端上分别固定连接有方形端板，在所述的主钢筋外套设有钢筋笼架，所述的钢筋笼架包括螺旋钢筋，在所述的螺旋钢筋上焊接有多根辅助钢筋，在所述的主钢筋和钢筋笼架外浇注有混凝土，所述的混凝土与主钢筋和钢筋笼架结合成一体的方形桩，在所述的方形桩中心设有一贯穿整个方桩体的中心圆孔。

如上所述的一种预应力混凝土空心方桩，其特征在于在所述方形端板的坡口面上设有呈波纹状花纹，所述花纹的纹距为0.1～10mm，纹深为0.1～6.0mm。

如上所述的一种预应力混凝土空心方桩，其特征在于在所述方形端板的坡口面上设有沿径向方向由内向外的条形凹槽，凹槽长度为2mm～20mm。

如上所述的一种预应力混凝土空心方桩，其特征在于方形桩其相邻两边之间为直角，在所述的方形端板上设有与所述方形桩对应的直角。

如上所述的一种预应力混凝土空心方桩，其特征在于所述的方形桩其相邻两边之间为应力消除的圆弧过渡，所述的方形桩的合缝处在所述的圆弧外侧，在所述的方形端板上设有与所述方形桩对应的圆弧，所述的圆弧其圆弧角度θ为20～120°、圆弧半径R为2～60mm，所述方形桩另外两个圆弧的长度与合缝处的圆弧长度一样。

如上所述的一种预应力混凝土空心方桩，其特征在于在所述的方形端板上设有多个组合孔，所述的组合孔包括一螺丝张拉孔和一沉筋孔，在所述的螺丝张拉孔和沉筋孔之间设有过筋槽，所述的主钢筋其头部大于主钢筋的直径，主钢筋其头部***螺丝张拉孔环向穿过过筋槽后卡接在沉筋孔上。

一种先张法预应力混凝土空心方桩的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

A、先将相应的方桩模具清理干净，涂上隔离剂；

B、将钢筋笼骨架吊放在方桩模具的下模体内，在所述的钢筋笼骨架内放置多根主钢筋，在所述的主钢筋两端固定连接方形端板，将安装好的钢筋笼骨架一端用固定板连接好，另一端用张拉锚板固定好，最后用张拉螺丝将两端分别连接起来；

C、将上述下模体吊放在混凝土搅拌机的下方，将预拌好的混凝土料放入模具内，合上上模体，锁紧上、下模体上的锁紧螺丝；

D、将上好螺丝的方桩模具一并水平放好，对钢筋笼骨架进行预应边张拉；

E、将张拉好的模具放至离心机进行离心成型，成型后将内壁余浆水倾倒干净；

F、将上述的模具吊入蒸汽养护池内进行蒸汽养护，蒸汽温度为50℃以上，养护时间为4小时以上，蒸汽养护完后池，拆模，形成初成品；

G、将上述的初成品装入蒸养设备进行二次蒸汽养护，蒸汽温度为150～230℃，蒸汽压力在0.6MPa以上，时间为6～10小时，即形成先张法预应力混凝土空心方桩。

综上所述，发明相对于现有技术其有益效果是：

1、本发明制作工艺先进，采用的钢筋笼骨架结构后，使主钢筋未直接与螺旋钢筋焊接，真正的避免主钢筋在焊接时被烧伤，从而使主钢筋在受力时均匀，不会因焊接的损伤，造成主钢筋断裂，保证了主钢筋的使用。同时在张拉时不存在钢筋笼松散现像，保障了钢筋笼的完整性，确保了应力的传递均匀，使桩基材料在施工时不容易破坏，其使用寿命进一步得到了保障。

2、由于真正的主钢筋是在安装时才穿入的，在安装时减少了重量，减少了在焊接时穿筋时间，从而减少了工人的劳动强度，提高了生产效率。

3、由于本工艺是采用离心成型，其桩身混凝土密实性好，强度等级较高，为C60～C80以上，从而大大提高其耐久性；由于外边为四边形，其有效截面面积较大，单桩承载力高；在设计时其有效桩长和承台可相应减小，从而提高了其经济性能，大大节约了资金；

4、避免其桩身合缝处恰好在四边的圆弧角或直角上，保证了方桩成型质量，桩身完整性好，桩身力学性能好，桩与桩的连接可采用焊接或者机械连接。

5、主钢筋是在钢筋笼成型后穿入的，杜绝了焊接时设备或人为因素造成的端面倾斜、主钢筋长短不一、钢筋笼扭曲等质量问题。确保了桩基材料的整体端面平整度，解决了桩基材料的偏心受力问题。

6、由于端板的坡口上设有呈波纹状的花纹或在径向方向上设有由内向外的条形凹槽，增强了端板的焊接性能，从而提高了桩与桩的连接强度。

附图说明

图1为发明的立体示意图；

图2为发明的立体另一种实施方式的示意图；

图3为本发明的透视图；

图4为主钢筋与组合孔配合的示意图；

图5为四边形端板的第一种实施方式的示意图；

图6为纹状花纹的示意图；

图7为四边形端板的第二种实施方式的示意图；

图8为条形凹槽的示意图；

图9为钢筋笼架的示意图；

图10为方形桩的合缝处的示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对发明作进一步描述：

如图1和10所示的一种预应力混凝土空心方桩，包括多条独立的主钢筋1，在所述的主钢筋1两端上分别固定连接有方形端板2，在所述的主钢筋1外套设有钢筋笼架3，所述的钢筋笼架3包括螺旋钢筋31，在所述的螺旋钢筋31上焊接有多根辅助钢筋32，所述的辅助钢筋32其长度比主钢筋1的长度要小，在所述的主钢筋1和钢筋笼架3外浇注有混凝土，所述的混凝土与主钢筋1和钢筋笼架3结合成一体的方形桩6，在所述的方形桩6中心设有一贯穿整个方桩体6的中心圆孔4。

如图5和6所示，本发明中在所述方形端板2的坡口面201上设有呈波纹状花纹21，所述花纹21的纹距为0.1～10mm，纹深为0.1～6.0mm。

本发明中方形端板2的另一种实施方式如图7和8所示，在所述方形端板2的坡口面201上设有沿径向方向由内向外的条形凹槽22，凹槽22长度为2mm～20mm。

如图2所示，本发明中方形桩其相邻两边之间为直角，在所述的方形端板2上设有与所述方形桩对应的直角。

本发明中方形桩的另一种实施方式如图1所示，所述的方形桩6其相邻两边之间为应力消除的圆弧7过渡，所述的方形桩6的合缝处12在所述的圆弧7外侧，在所述的方形端板2上设有与所述方形桩对应的圆弧，所述的圆弧其圆弧角度θ为20～120°、圆弧半径R为2～60mm，所述方形桩6另外两个圆弧的长度与合缝处的圆弧长度一样。

本发明中在所述的方形端板2上设有多个组合孔5，所述的组合孔5包括一螺丝张拉孔51和一沉筋孔52，在所述的螺丝张拉孔51和沉筋孔52之间设有过筋槽53，所述的主钢筋1其头部11大于主钢筋1的直径，主钢筋1其头部11***螺丝张拉孔51环向穿过过筋槽53后卡接在沉筋孔52上。

一种先张法预应力混凝土空心方桩的生产方法，包括以下步骤：

H、先将相应的方桩模具清理干净，涂上隔离剂；

I、将钢筋笼骨架吊放在方桩模具的下模体内，在所述的钢筋笼骨架内放置多根主钢筋，在所述的主钢筋两端固定连接方形端板，安装时先将钢筋笼骨架的主钢筋头部穿入螺丝张拉孔内，旋转四边形端板，再将主钢筋装入沉筋孔内，将安装好的钢筋笼骨架一端用固定板连接好，另一端用张拉锚板固定好，最后用张拉螺丝将两端分别连接起来；

J、将上述下模体吊放在混凝土搅拌机的下方，将预拌好的混凝土料放入模具内，合上上模体，锁紧上、下模体上的锁紧螺丝；

K、将上好螺丝的方桩模具一并水平放好，对钢筋笼骨架进行预应边张拉；

L、将张拉好的模具放至离心机进行离心成型，成型后将内壁余浆水倾倒干净；

M、将上述的模具吊入蒸汽养护池内进行蒸汽养护，蒸汽温度为50℃以上，养护时间为4小时以上，蒸汽养护完后池，拆模，形成初成品；此时的混凝土强度可达50MPa左右；

N、将上述的初成品装入蒸养设备进行二次蒸汽养护，蒸汽温度为150～230℃，蒸汽压力在0.6MPa以上，时间为6～10小时，即形成先张法预应力混凝土空心方桩。此时的混凝土强度可达80MPa以上。

本发明生产的先张法预应力混凝土空心方桩，具体为空心方桩，两头有四边形端板，四边形端板内中心是一个空心圆，端板上设有沉筋孔和张拉孔，板厚为18mm。两端板用主钢筋连结，钢筋笼由同等长度的钢筋和钢筋笼骨架组成。钢筋笼骨架中的主筋为预应力钢棒，用于制作预应力离心混凝土空心方桩。两端头板同钢筋笼方向有2mm普通铁板的包裹起裙边作用，连接好端板的钢筋笼放入四边形模具内，向模具内灌入混凝土，将上下模合紧后进行张拉，放入离心机上离心成型，整个离心工艺分为低速、低中速、中速、高速四个过程，离心完后，将离心排挤后的水份倾斜干净，连模一起放入蒸汽养护池内养护四个小时，蒸汽温度为85℃，形成一个外四边形，内腔为圆形的四边形离心桩。此时混凝土强度为65MPa，混凝土延性此时最好，如须进一步提高混凝土强度，可继续用一种耐高温高压的容器进行养护，俗称蒸压釜。压力调整为0.95Map，时间为8小时，方桩此时的混凝土强度可达95MPa左右，即得本产品。待冷却后即可出厂运往工地施打。

Claims (6)

1.一种预应力混凝土空心方桩，其特征在于：包括多条独立的主钢筋(1)，在所述的主钢筋(1)两端上分别固定连接有方形端板(2)，在所述的主钢筋(1)外套设有钢筋笼架(3)，所述的钢筋笼架(3)包括螺旋钢筋(31)，在所述的螺旋钢筋(31)上焊接有多根辅助钢筋(32)，在所述的主钢筋(1)和钢筋笼架(3)外浇注有混凝土，所述的混凝土与主钢筋(1)和钢筋笼架(3)结合成一体的方形桩(6)，在所述的方形桩(6)中心设有一贯穿整个方桩体(6)的中心圆孔(4)，在所述方形端板(2)的坡口面(201)上设有呈波纹状花纹(21)，所述花纹(21)的纹距为0.1～10mm，纹深为0.1～6.0mm。

2.一种预应力混凝土空心方桩，其特征在于：包括多条独立的主钢筋(1)，在所述的主钢筋(1)两端上分别固定连接有方形端板(2)，在所述的主钢筋(1)外套设有钢筋笼架(3)，所述的钢筋笼架(3)包括螺旋钢筋(31)，在所述的螺旋钢筋(31)上焊接有多根辅助钢筋(32)，在所述的主钢筋(1)和钢筋笼架(3)外浇注有混凝土，所述的混凝土与主钢筋(1)和钢筋笼架(3)结合成一体的方形桩(6)，在所述的方形桩(6)中心设有一贯穿整个方桩体(6)的中心圆孔(4)，在所述方形端板(2)的坡口面(201)上设有沿径向方向由内向外的条形凹槽(22)，凹槽(22)长度为2mm～20mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种预应力混凝土空心方桩，其特征在于方形桩其相邻两边之间为直角，在所述的方形端板(2)上设有与所述方形桩对应的直角。

4.根据权利要求1或2所述的一种预应力混凝土空心方桩，其特征在于所述的方形桩(6)其相邻两边之间为应力消除的圆弧(7)过渡，所述的方形桩(6)的合缝处(12)在所述的圆弧(7)外侧，在所述的方形端板(2)上设有与所述方形桩对应的圆弧，所述的圆弧其圆弧角度θ为20～120°、圆弧半径R为2～60mm，所述方形桩(6)另外两个圆弧的长度与合缝处的圆弧长度一样。

5.根据权利要求1或2所述的一种预应力混凝土空心方桩，其特征在于在所述的方形端板(2)上设有多个组合孔(5)，所述的组合孔(5)包括一螺丝张拉孔(51)和一沉筋孔(52)，在所述的螺丝张拉孔(51)和沉筋孔(52)之间设有过筋槽(53)，所述的主钢筋(1)其头部(11)大于主钢筋(1)的直径，主钢筋(1)其头部(11)***螺丝张拉孔(51)环向穿过过筋槽(53)后卡接在沉筋孔(52)上。

6.权利要求1至5任意一种先张法预应力混凝土空心方桩的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

A、先将相应的方桩模具清理干净，涂上隔离剂；

B、将钢筋笼骨架吊放在方桩模具的下模体内，在所述的钢筋笼骨架内放置多根主钢筋，在所述的主钢筋两端固定连接方形端板，将安装好的钢筋笼骨架一端用固定板连接好，另一端用张拉锚板固定好，最后用张拉螺丝将两端分别连接起来；

C、将上述下模体吊放在混凝土搅拌机的下方，将预拌好的混凝土料放入模具内，合上上模体，锁紧上、下模体上的锁紧螺丝；

D、将上好螺丝的方桩模具一并水平放好，对钢筋笼骨架进行预应边张拉；

E、将张拉好的模具放至离心机进行离心成型，成型后将内壁余浆水倾倒干净；

F、将上述的模具吊入蒸汽养护池内进行蒸汽养护，蒸汽温度为50℃以上，养护时间为4小时以上，蒸汽养护完后池，拆模，形成初成品；

G、将上述的初成品装入蒸养设备进行二次蒸汽养护，蒸汽温度为150～230℃，蒸汽压力在0.6MPa以上，时间为6～10小时，即形成先张法预应力混凝土空心方桩。

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