CN102825658B - 预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模，包括有配合使用的上模及下模，其中，上模及下模均包括有内外配合设置的的外模及内模，外模为刚性模，内模为柔性模，内模的内表面与预应力混凝土异型桩的外表面相适配，且内模上形成有内模凹槽，上模与下模合模处设置有纵向企口筋板，内模凹槽与外模间隙设置，在放张预应力混凝土异型桩时，内模跟随桩身压缩变形，且该变形被内模凹槽吸收，保证桩身凸起处完整无裂缝。本发明具有以高刚度模板作为外膜、低刚度模板作为内膜，既在起吊，离心，养护等产品制造过程中钢模不会变形也不会因模具刚度太高使得桩体出现裂缝的优点。
Description
技术领域
本发明涉及工程施工技术领域，特别是模具设备技术，具体地说是预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模。
背景技术
先张法预应力混凝土桩由于桩身混凝土的强度高并有一定的预压应力，在沉桩过程中能够承受锤击，静压等各种施工外力的作用，保持桩身的完好。此种桩型以其单桩承载力高，桩身耐打，穿透力强，质量可靠，单位承载力造价相对较低等优点，在全国各地得到广泛使用。
离心成型先张法预应力混凝土桩制造过程中预压应力施加的主要工艺为：将预应力钢筋编成钢筋笼放入钢模中，然后将混凝土投入钢模中，以钢模作为反力装置用液压千斤顶等对预应力钢筋进行张拉，所施加的张拉力通过固定在钢模两端面的锚固板由钢模来承受：通过离心成型形成桩体形状后进行蒸汽养护以加快混凝土的强度发展使得预应力钢筋与混凝土结合成一体：待混凝土强度达到一定的要求后，进行放张，将张拉力全部转移为桩身混凝土来承受。
在此放张过程中以桩长15米为例，根据桩身混凝土预压应力的大小桩身长度会出现数1.5-4mm左右的压缩。由于离心成型先张法预应力混凝土非异型桩（如管桩，方桩）外周无异型凸起等，钢模内壁为平滑状态，放张时桩身受到压缩后与钢模内壁分离，此压缩会平均分配在桩身中，不会在桩身出现裂缝。但是这种内壁平滑的钢模无法生产异型桩，现有技术的离心成型先张法预应力混凝土桩生产时用钢模均为国家建材行业标准JC/T605-2005【先张法预应力混凝土管桩钢模】中所示的单层壁体构成。使用此种类型的钢模生产预应力混凝土异型桩时，桩身带有的凸起需在钢模内壁形成凹状方可成形。在放张过程中当桩身压缩时，因桩身凸起固定在钢模内壁凹状部而无法追随桩身的压缩变形，会在桩身与桩身凸起结合部分产生裂缝，严重时甚至会出现凸起的掉落。而且桩身与钢模无法分离，导致产品脱模困难。
如果大幅度降低钢模的刚度，使得钢模具有较大的变形能力，并将预应力混凝土异型桩凸起部分与桩身的角度控制在150度以上，凸起的高度在40mm以下，可以减少裂缝出现的可能性。但这样的钢模由于刚度过低，难以作为反力装置承受预应力的张拉力。而且在起吊，离心，养护等产品制造过程中钢模容易变形，难以满足工业化生产的要求。加上所制造的预应力混凝土异型桩凸起部分过小，限制了产品的应用范围。
CN101143465B提出了一种采用芯模与外部的上下模组合，在上下模模内部除设置环向凹槽外，还须设置纵向凹槽来达到防止桩身与桩身凸起结合部分产生裂缝的要求。在桩身设置纵向凸起部分不但增加了钢模的制作难度加大成本，而且在一些地质条件下，此部分妨碍土体空隙水的移动，不利于提高承载力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供一种以高刚度模板作为外膜、低刚度模板作为内膜，既在起吊，离心，养护等产品制造过程中钢模不会变形也不会因模具刚度太高使得桩体出现裂缝的预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模，包括有配合使用的上模及下模，其中，上模及下模均包括有内外配合设置的的外模及内模，外模为刚性模，内模为柔性模，内模的内表面与预应力混凝土异型桩的外表面相适配，且内模上形成有内模凹槽，上模与下模合模处设置有纵向企口筋板，内模凹槽与外模间隙设置，在放张预应力混凝土异型桩时，内模跟随桩身压缩变形，且该变形被内模凹槽吸收，保证桩身凸起处完整无裂缝。
为优化上述技术方案，采取的措施还包括：
上述的内模模厚为4毫米至8毫米。
上述的内模模厚为5毫米至6毫米。
上述的外模上纵向设置有用于提升模刚度的纵向筋板。
上述的外模上环向设置有衬板。
上述的内模纵向筋板厚度不超过8毫米。
上述的内模凹槽的槽壁与内模的模壁夹角大于等于120°，且内模凹槽的槽深为40毫米至150毫米。
上述的外模模厚大于等于7毫米。
上述的外模为连续的筒状钢管通过纵向筋板连接固定而成。
上述的外模为分段的筒状钢管通过纵向筋板连接固定而成且筒状钢管位置设置对应于内模凹槽。
与现有技术相比，本发明的预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模，包括有配合使用的上模及下模，其中，上模及下模均包括有内外配合设置的的外模及内模，外模为刚性模，内模为柔性模，内模的内表面与预应力混凝土异型桩的外表面相适配，且内模上形成有内模凹槽，上模与下模合模处设置有纵向企口筋板，内模凹槽与外模间隙设置，在放张预应力混凝土异型桩时，内模跟随桩身压缩变形，且该变形被内模凹槽吸收，保证桩身凸起处完整无裂缝。本发明是一种内外模双重壁体结构的钢模。外模刚度较大，内模的刚度较小，内模内腔形状与桩身外形状相同，内模的凹状部分即内模凹槽与外模内腔之间留有一定的空隙。钢模两端面用于预应力钢筋张拉时的锚固板需固定在外模部分的端面上，这样在混凝土未硬化前，所施加的预应力张拉力主要由外模来承受。由于内模的刚度小，混凝土硬化后在放张过程中当桩身压缩时，钢模内壁凹状部能够追随桩身的压缩变形而发生微量的弹性变形，此微量变形将被内模的凹状部分与外模内腔之间的空隙部分吸收。这样确保桩身与桩身凸起结合部不会产生裂缝，桩身与钢模得以顺利分离。此弹性变形在桩身与钢模分离之后能够消失，钢模可以反复使用而不会对钢模的使用性能产生不利的影响。
内模壁体的厚度不超过8毫米，最佳的厚度为5毫米至6毫米。厚度大于8毫米时，内模的刚度过大，难以产生微量的弹性变形，桩身凸起部无法与内模的凹状部分分离，桩身与桩身凸起结合部会出现裂缝。而且厚度过厚会造成材料浪费。但是当厚度过簿小于4毫米时，钢模在起吊，离心等产品制造过程中容易较大的变形，导致桩身变形，桩身会产生裂缝。在放张过程中因内模变形大，易在桩身与桩身凸起结合部产生应力集中，反而使得桩身与钢模难以分离。
除上模与下模合模处纵向企口筋板外，内模不配置其他纵向筋板。如果因工艺要求在钢模制造过程中需要使用纵向支撑板时，其厚度不应大于8毫米。通常为保证钢模的刚度，如国家建材行业标准JC/T605-2005(先张法预应力混凝土管桩钢模)中所示，钢模壁体的外周除上模与下模合模处纵向企口筋板外，需要配置与壁体焊接的数根纵向筋板。配置纵向筋板会限制本发明的钢模内模的内壁凹状部追随桩身的压缩变形而发生微量的弹性变形。
内模的凹状部分与壁体所成角度不小于120度，凹状部分最大深度为40毫米至150毫米。内模的凹状部分与壁体所成角度小于120度时，在放张过程中桩身与桩身凸起结合部容易产生应力集中，无法保证桩身与钢模难以分离。凹状部分最大深度小于40毫米时，所生产的离心成型先张法预应力混凝土异型桩失去其工程应用意义。当凹状部分最大深度大于150毫米时，由于钢模内模的内壁凹状部追随桩身的压缩变形而产生过大变形，超出钢材的弹性变形范围，使得此变形难以得到恢复，无法保证钢模的反复使用。
本发明具有以高刚度模板作为外膜、低刚度模板作为内膜，既在起吊，离心，养护等产品制造过程中钢模不会变形也不会因模具刚度太高使得桩体出现裂缝的优点。
附图说明
图1是本发明第一实施例的结构示意图；
图2是图1的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
图1至图2所示为本发明的结构示意图。
其中的附图标记为：外模1、内模2、内模凹槽21、上模3、下模4、企口筋板5、纵向筋板6、衬板7。
第一实施例：如图1至图2所示，
本发明的预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模，包括有配合使用的上模3及下模4，其中，上模3及下模4均包括有内外配合设置的的外模1及内模2，外模1为刚性模，内模2为柔性模，内模2的内表面与预应力混凝土异型桩的外表面相适配，且内模2上形成有内模凹槽21，上模3与下模4合模处设置有纵向企口筋板5，内模凹槽21与外模1间隙设置，在放张预应力混凝土异型桩时，内模2跟随桩身压缩变形，且该变形被内模凹槽21吸收，保证桩身凸起处完整无裂缝。
实施例中，内模2模厚为4毫米至8毫米。
实施例中，内模2模厚为5毫米至6毫米。
实施例中，外模1上纵向设置有用于提升模刚度的纵向筋板6。
实施例中，外模1上环向设置有衬板7。
实施例中，纵向筋板6厚度不超过8毫米。
实施例中，内模凹槽21的槽壁与内模2的模壁夹角大于等于120°，且内模凹槽21的槽深为40毫米至150毫米。
实施例中，外模1模厚大于等于7毫米。
实施例中，外模1为连续的筒状钢管通过纵向筋板6连接固定而成。
本发明是一种内外模1双重壁体结构的钢模。外模1刚度较大，内模2的刚度较小，内模2内腔形状与桩身外形状相同，内模2的凹状部分即内模凹槽21与外模1内腔之间留有一定的空隙。钢模两端面用于预应力钢筋张拉时的锚固板需固定在外模1部分的端面上，这样在混凝土未硬化前，所施加的预应力张拉力主要由外模1来承受。由于内模2的刚度小，混凝土硬化后在放张过程中当桩身压缩时，钢模内壁凹状部能够追随桩身的压缩变形而发生微量的弹性变形，此微量变形将被内模2的凹状部分与外模1内腔之间的空隙部分吸收。这样确保桩身与桩身凸起结合部不会产生裂缝，桩身与钢模得以顺利分离。此弹性变形在桩身与钢模分离之后能够消失，钢模可以反复使用而不会对钢模的使用性能产生不利的影响。
内模2壁体的厚度不超过8毫米，最佳的厚度为5毫米至6毫米。厚度大于8毫米时，内模2的刚度过大，难以产生微量的弹性变形，桩身凸起部无法与内模2的凹状部分分离，桩身与桩身凸起结合部会出现裂缝。而且厚度过厚会造成材料浪费。但是当厚度过簿小于4毫米时，钢模在起吊，离心等产品制造过程中容易较大的变形，导致桩身变形，桩身会产生裂缝。在放张过程中因内模2变形大，易在桩身与桩身凸起结合部产生应力集中，反而使得桩身与钢模难以分离。
除上模3与下模4合模处纵向企口筋板5外，内模2不配置其他纵向筋板。如果因工艺要求在钢模制造过程中需要使用纵向支撑板时，其厚度不应大于8毫米。通常为保证钢模的刚度，如国家建材行业标准JC/T605-2005(先张法预应力混凝土管桩钢模)中所示，钢模壁体的外周除上模3与下模4合模处纵向企口筋板5外，需要配置与壁体焊接的数根纵向筋板6。配置纵向筋板6会限制本发明的钢模内模2的内壁凹状部追随桩身的压缩变形而发生微量的弹性变形。
内模2的凹状部分与壁体所成角度不小于120度，凹状部分最大深度为40毫米至150毫米。内模2的凹状部分与壁体所成角度小于120度时，在放张过程中桩身与桩身凸起结合部容易产生应力集中，无法保证桩身与钢模难以分离。凹状部分最大深度小于40毫米时，所生产的离心成型先张法预应力混凝土异型桩失去其工程应用意义。当凹状部分最大深度大于150毫米时，由于钢模内模2的内壁凹状部追随桩身的压缩变形而产生过大变形，超出钢材的弹性变形范围，使得此变形难以得到恢复，无法保证钢模的反复使用。
第二实施例：
实施例中，外模1为分段的筒状钢管通过纵向筋板6连接固定而成且筒状钢管位置设置对应于内模凹槽21。未述部分同第一实施例。
Claims (10)
1.预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模，包括有配合使用的上模(3)及下模(4)，其特征是：所述的上模(3)及下模(4)均包括有内外配合设置的的外模(1)及内模(2)，所述的外模(1)为刚性模，所述的内模(2)为柔性模，所述的内模(2)的内表面与预应力混凝土异型桩的外表面相适配，且内模(2)上形成有内模凹槽(21)，所述的上模(3)与下模(4)合模处设置有纵向企口筋板(5)，所述的内模凹槽(21)与外模(1)间隙设置，在放张预应力混凝土异型桩时，所述的内模(2)跟随桩身压缩变形，且该变形被所述的内模凹槽(21)吸收，保证桩身凸起处完整无裂缝。
2.根据权利要求1所述的预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模，其特征是：所述的内模(2)模厚为4毫米至8毫米。
3.根据权利要求2所述的预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模，其特征是：所述的内模(2)模厚为5毫米至6毫米。
4.根据权利要求3所述的预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模，其特征是：所述的外模(1)上纵向设置有用于提升模刚度的纵向筋板(6)。
5.根据权利要求4所述的预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模，其特征是：所述的外模(1)上环向设置有衬板(7)。
6.根据权利要求5所述的预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模，其特征是：所述的纵向筋板(6)厚度不超过8毫米。
7.根据权利要求6所述的预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模，其特征是：所述的内模凹槽(21)的槽壁与内模(2)的模壁夹角大于等于120°，且内模凹槽(21)的槽深为40毫米至150毫米。
8.根据权利要求7所述的预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模，其特征是：所述的外模(1)模厚大于等于7毫米。
9.根据权利要求8所述的预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模，其特征是：所述的外模(1)为连续的筒状钢管通过纵向筋板(6)连接固定而成。
10.根据权利要求8所述的预应力混凝土异型桩用内外模双重壁体式钢模，其特征是：所述的外模(1)为分段的筒状钢管通过纵向筋板(6)连接固定而成，且筒状钢管位置设置对应于内模凹槽(21)。
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