CN109322299A - 一种转动式复合材料桩 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转动式复合材料桩，它包括：桩体，所述桩体周面设置有复合材料；转向件，所述转向件可旋转设置在所述桩体外周，所述转向件中设置有弹性缓冲材料。由于在桩体外周设置了转向件，且转向件可旋转设置，转向件中设置有弹性缓冲材料，因此当有外界物体如船只撞击复合材料桩时，转向件可水平方向转动消散碰撞能量。一方面，转向件中的弹性缓冲材料可以吸收部分撞击能量，减轻撞击能量对桩体造成的损害；另一方面，转向件由于是可旋转的，转向件可以改变撞击力的方向，从而减轻了直接撞击桩体的能量；综上所述，转向件保护了复合材料桩体，使转动式复合材料桩具有良好的抗撞击性能，从而使转动式复合材料桩更为经久耐用。

Description

一种转动式复合材料桩

技术领域

本发明涉及一种复合材料桩，特别是涉及一种转动式复合材料桩。

背景技术

复合材料桩通常是在桩体外周包绕复合材料，用在水利中，可以保护桩体免受水腐蚀，延长复合材料桩的使用寿命。

水体中的复合材料桩，有受到船只撞击的可能，因此，如果桩体具有良好的抗撞击性能，可使桩体经久耐用。

发明内容

本发明的目的是要提供一种转动式复合材料桩，具有良好的抗撞击、卸能性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种转动式复合材料桩，它包括：

桩体，所述桩体周面设置有复合材料；

转向件，所述转向件可旋转设置在所述桩体外周，所述转向件中设置有弹性缓冲材料。

优化地，它还包括底座，所述底座设置在所述桩体下端。

进一步地，所述底座从上部到下部呈现收缩的趋势。

进一步地，所述底座周面形态为光滑、设置有螺纹或者设置有导流槽。

优化地，所述桩体包括主要材料为混凝土的内芯，所述复合材料包覆在所述内芯外周。

进一步地，所述桩体包括钢柱或钢筒形式的内芯，所述复合材料包覆在所述内芯外周。

更进一步地，所述内芯为钢筒形式，所述内芯中还灌装有混凝土或发泡材料。

优化地，所述转向件包括刚性的内层，所述弹性缓冲材料设置在所述内层外周。

进一步地，所述内层为框架结构，所述弹性缓冲材料包绕在所述内层***。

更进一步地，所述弹性缓冲材料为的弹性EVA。

更进一步地，所述弹性缓冲材料***表面还设置有外层。

再进一步地，所述外层为喷涂在所述弹性缓冲材料表面的弹性树脂。

又进一步地，所述弹性树脂为弹性聚脲树脂。

进一步地，所述内层为筒状结构，所述内层外周相间隔一定距离还设置有筒状的外层，所述内层和所述外层之间填充有所述弹性缓冲材料。

更进一步地，所述弹性缓冲材料为聚氨酯泡沫。

优化地，所述内层与所述桩体之间设置有轴承。

进一步地，所述轴承为滚柱轴承或层叠设置的至少一层滚珠轴承。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的转动式复合材料桩，由于在桩体外周设置了转向件，且转向件可旋转设置，转向件中设置有弹性缓冲材料，因此当有外界物体如船只撞击复合材料桩时，转向件可水平方向转动消散碰撞能量。一方面，转向件中的弹性缓冲材料可以吸收部分撞击能量，减轻撞击能量对桩体造成的损害；另一方面，转向件由于是可旋转的，转向件可以改变撞击力的方向，从而减轻了直接撞击桩体的能量；综上所述，转向件保护了复合材料桩体，使转动式复合材料桩具有良好的抗撞击性能，从而使转动式复合材料桩更为经久耐用。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明实施例1的转动式复合材料桩的结构示意图；

图2是图1所示实施例中桩体和底座结构示意图；

图3是图1所示实施例中桩体水平横截面示意图；

图4是图1所示实施例中转向件结构示意图；

图5是根据本发明实施例2中转向件结构示意图；

图6是图1所示实施例水平横截面示意图；

图7是本发明中一种滚珠轴承的结构示意图；

图8是本发明中一种滚柱轴承的结构示意图；

图9是底座周面为光滑时的结构示意图；

图10是底座周面设置有导流槽的结构示意图；

其中，附图标记说明如下：

1、桩体；11、内芯；12、复合材料；

2、转向件；21、轴承；211、金属件；212、滚珠；213、隔板；214、滚柱；22、内层；23、弹性缓冲材料；231、弹性EVA；232、聚氨酯泡沫；24、外层；

3、底座；31、螺纹；32、导流槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示的实施例1，转动式复合材料桩一般性地包括桩体1、转向件2和底座3。

其中，桩体1是主体结构，支撑整个转动式复合材料桩；转向件2主体是产品露在水面以上的结构件，可水平方向转动消散碰撞能量；底座3是转动式复合材料桩的附属结构，借助底座3实现桩基的施工安装。

如图1-图3，桩体1包括中心位置的内芯11和包覆在内芯11外周的复合材料12。复合材料12大致为筒形，可以为圆形或方形。本实施例中，复合材料12是采用缠绕式的圆筒，施工时，复合材料采用线装，如绕线样将复合材料缠绕在心芯11外周。包覆在内芯11外周的复合材料12可以为一层或多于一层。

内芯11为柱状，圆柱或方柱或其它常规形式的柱状。内芯11的主要材料为混凝土。内芯11可以有三种形式：一，纯混凝土，即素混凝土；二，混凝土主体和设置在混凝土中起加强作用的钢筋或型钢；三，混凝土主体和设置在混凝土中起加强作用的复合材料加强条。

复合材料12和内芯11结合的界面经过处理以使两者结合更为牢固。

复合材料12主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳以及纤维增强材料等。本实施例中，复合材料采用纤维增强材料（FRP）形式的复合材料。

复合材料12可以对内芯11形成保护作用，防止水腐蚀、风浪冲击磨损等。可以使转动式复合材料桩的使用寿命更长。

其它技术方案中，根据施工需要，桩体的内芯还可以是钢柱或钢筒等。当桩体内芯是钢筒型式时，钢筒中还可以优选内灌混凝土或发泡材料。这时，复合材料12同样包绕在内芯外周以对内芯形成保护。

如图1，底座3设置在桩体1下端。本实施例中，底座3与桩体1下端通过胶粘方式固定在一起。底座3与桩体1之间的连接方式无特别限制，还可以用其它方式相连接。比如，底座3可以部分镶嵌在桩体1中达到固定目的，底座3镶嵌进桩体1中时还可以与桩体1中的钢筋焊接。底座3为螺纹式钢件。底座3周面设置有螺纹31。底座3从上部到下部呈现收缩的趋势，如倒锥形或者底部削平的倒锥形，使得底座3能够顺利地打进河床。底座3以固定的方式结合在桩体1下端，两者连接处结合牢固。

本实施例中， 底座3的周面设置有螺纹31，它的优点是可以通过转动方式很顺利地钻进河床。其它技术方案中，底座3周面还可以是光滑（如图9）的或者设置有导流槽32（如图10），且优选导流槽32贯通底座3上下端。当底座3表面为光滑时，桩体可以通过直进或旋转方式钻入河床；当底座3表面设置有导流槽32时，导流槽32凹进底座3表面，导流槽32可以为竖直方向或倾斜方向延伸，其中倾斜方向中还可以优选设置为螺旋型，这时导流槽32可以在桩体钻入河床过程中将桩体尖部淤泥和水向外排出，使桩体更为顺利地钻入河床。

本实施例中，其底座3由钢材料制成，强度高。其它技术方案中，底座3的材料还可以由其它高强度材料制成，如合金等。

施工中，可以旋转整个转动式复合材料桩，通过底座3在河床上钻孔，使得施工的效率更高。

需要说明的是，本实施例中使用的底座3是一种优选的方案，它的优点是使转动式复合材料桩施工更为方便，使转动式复合材料更容易钻进河床。其它技术方案中，还可以不设置底座3，这时转动式复合材料桩由于转向件2的作用同样具有良好的抗撞击性能。

如图4，本实施例中，转向件2包括轴承21、内层22、弹性缓冲材料23以及外层24。

转向件2通常设置在水面以上。当然，也可以设置在水面以下或水面与空气临界处，总之，转向件2位置并不受严格限制。但是如果转向件2设置在水面以上，可以很好地防止船只的撞击。

其中，内层22由刚性材料制成，本实施例中是采用框架结构，是复合材料框架，其它技术方案中，还可以是钢结构框架、铝合金结构骨架等。

弹性缓冲材料23直接包绕在内层22外周。弹性缓冲材料23可以为弹簧、海绵或充气橡胶球等。本实施例中，弹性缓冲材料23为弹性EVA，是一种发泡材料，具有良好的弹性和耐用性。

优选地，弹性EVA外周设置有外层24以保护弹性缓冲材料23在被撞击时磨损或破碎。

外层24由弹性材料制成，如纤维增强复合材料、弹性树脂等。本实施例中，外层24为喷涂在弹性EVA231表面的弹性聚脲树脂，经久耐用。

其它技术方案中，还可以不设置外层24，比如弹性EVA中各成份配比使得弹性EVA具有一定的刚性，这时可以不设置外层24，因为弹性EVA本身即具有一定的耐撞击性能。

上述结构的转向件2主体是一个柔性可压缩变形的部件，具有良好的抗撞击性能。

如图6，在内层22和桩体1之间还设置有轴承21和必要的金属件25，金属件使内层22和桩体1连接部位更加牢靠，避免复合材料12自身磨损而造成转动式复合材料桩结构损坏，使转动式复合材料桩整体失效。轴承21可以增加转向件2转动的顺畅性。

轴承21可以有两种方式排列：

一，横向多层，每层为多个滚珠，即轴承为上下层叠设置的滚珠轴承。如图7，桩体1对应位置设置金属件211，金属件211为金属环，保护复合材料12，金属件211个围设置多个环状的隔板213，在上下相邻隔板213之间放置一圈（多个）滚珠212。这时内层22可通过滚珠212与桩体1之间发生摩擦力很小的旋转。

二，纵向多条，每条为柱状轴承，即轴承为滚柱轴承。如图8，一圈（多个）滚柱214设置在金属件211和内层22之间。这时内层22可通过滚柱214与桩体1之间发生摩擦力很小的旋转。

为了使转向件2在桩体1上转动更为顺畅，还可以不设置轴承21，而是设置滑块和滑板，比如将滑块固定在内层22上，滑板固定在桩体1上，滑块可在滑板上滑动。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，区别是转向件2的结构不同。

如图5，本实施例中，转向件2包括轴承21（参见图6）、内层22、弹性缓冲材料23以及外层24。内层22与外层24之间相间隔一定距离，形成的夹层空间用于填充弹性缓冲材料23。

其中，轴承21与实施例1中结构相同，设置在内层22和桩体1之间；内层22与实施例1有区别，本实施例中内层22为筒状，由复合材料、钢材料或铝合金材料制成；外层24与实施例1有区别，本实施例中外层24为筒状，由复合材料或钢材料或铝合金材料制成，优选为刚性材料，本实施例中为玻璃钢。

弹性缓冲材料23填充在内层22和外层24之间。可以为聚氨酯泡沫、海绵或弹簧等。本实施例中，弹性缓冲材料23为聚氨酯泡沫，重量轻且缓冲性能良好。

本发明的转动式复合材料桩，由于设置了可旋转的转向件2，转向件2中设置有弹性缓冲材料23，使得转动式复合材料桩具有良好的抗撞击性能。

当有外界物体如船只撞击复合材料桩时，转向件可水平方向转动消散碰撞能量。

一方面，转向件中的弹性缓冲材料可以吸收部分撞击能量，减轻撞击能量对桩体造成的损害；另一方面，转向件由于是可旋转的，转向件可以改变撞击力的方向，从而减轻了直接撞击桩体的能量，同时，转向件拨扭调整船只航行方向，可将部分碰撞能量转化为船的航行动能。

综上所述，转向件保护了复合材料桩体，使转动式复合材料桩具有良好的抗撞击性能，从而使转动式复合材料桩更为经久耐用。

另外，实施例1和实施例2中带螺纹底座3（也即螺旋式底座3），能够使转动式复合材料桩更易钻进河床，提高了施工效率。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种转动式复合材料桩，其特征在于，它包括：

桩体（1），所述桩体（1）周面设置有复合材料（12）；

转向件（2），所述转向件（2）可旋转设置在所述桩体（1）外周，所述转向件（2）中设置有弹性缓冲材料（23）。

2.根据权利要求1所述的转动式复合材料桩，其特征在于：它还包括底座（3），所述底座（3）设置在所述桩体（1）下端。

3.根据权利要求2所述的转动式复合材料桩，其特征在于：所述底座（3）从上部到下部呈现收缩的趋势。

4.根据权利要求2所述的转动式复合材料桩，其特征在于：所述底座（3）周面形态为光滑、设置有螺纹或者设置有导流槽。

5.根据权利要求1所述的转动式复合材料桩，其特征在于：所述桩体（1）包括主要材料为混凝土的内芯（11），所述复合材料（12）包覆在所述内芯（11）外周。

6.根据权利要求5所述的转动式复合材料桩，其特征在于：所述桩体包括钢柱或钢筒形式的内芯，所述复合材料包覆在所述内芯外周。

7.根据权利要求6所述的转动式复合材料桩，其特征在于：所述内芯为钢筒形式，所述内芯中还灌装有混凝土或发泡材料。

8.根据权利要求1所述的转动式复合材料桩，其特征在于：所述转向件（2）包括刚性的内层（22），所述弹性缓冲材料（23）设置在所述内层（22）外周。

9.根据权利要求8所述的转动式复合材料桩，其特征在于：所述内层（22）为框架结构，所述弹性缓冲材料（23）包绕在所述内层***。

10.根据权利要求9所述的转动式复合材料桩，其特征在于：所述弹性缓冲材料（23）为的弹性EVA（231）。

11.根据权利要求9所述的转动式复合材料桩，其特征在于：所述弹性缓冲材料（23）***表面还设置有外层。

12.根据权利要求11所述的转动式复合材料桩，其特征在于：所述外层为喷涂在所述弹性缓冲材料（23）表面的弹性树脂。

13.根据权利要求12所述的转动式复合材料桩，其特征在于：所述弹性树脂为弹性聚脲树脂。

14.根据权利要求8所述的转动式复合材料桩，其特征在于：所述内层（22）为筒状结构，所述内层外周相间隔一定距离还设置有筒状的外层，所述内层和所述外层之间填充有所述弹性缓冲材料（23）。

15.根据权利要求14所述的转动式复合材料桩，其特征在于：所述弹性缓冲材料（23）为聚氨酯泡沫。

16.根据权利要求8至15中任一项所述的转动式复合材料桩，其特征在于：所述内层（22）与所述桩体（1）之间设置有轴承（21）。

17.根据权利要求16所述的转动式复合材料桩，其特征在于：所述轴承（21）为滚柱轴承或层叠设置的至少一层滚珠轴承。