抗震型預制混凝土實心方樁及其生產方法

專利名稱：抗震型預制混凝土實心方樁及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種預制混凝土實心方樁，特別是一種同時具有軸心受壓承載力高、 軸心受拉承載力高、受剪承載力和受彎承載力即水平承載力高，適合于在高抗震設防烈度區使用的抗震型預制混凝土實心方樁。屬于建筑材料領域。
背景技術：
預應力高強混凝土管樁從上世紀90年代在我國得到迅速發展，混凝土強度等級高達C80，采用離心工藝成型、常壓蒸汽養護(恒溫溫度通常在80°C 85°C)和高壓蒸汽養護制度(恒溫溫度通常在180°C左右，0. 95 1. OMPa)，從混凝土拌合，到預應力高強混凝土管樁出蒸壓釜，可以在Mh內可完成，生產效率高，單條生產線每天可生產3000米樁。預應力高強混凝土管樁主筋采用抗拉強度不低于1420 MPa、非比例延伸強度不小于1280 MPa 的預應力鋼棒，施加的張拉力為其抗拉強度的70%，混凝土的有效預壓應力高。因此，預應力高強混凝土管樁具有高豎向承載力，沉樁中耐擊打。但是，根據近年來預應力混凝土管樁應用研究的深入，對其水平承載力、特別是預應力混凝土管樁的水平承載力有不同的觀點。 例如，直徑Φ400 mm、壁厚95 mm、混凝土強度等級為C80的A樁，S卩PHC- 400 (95 )A_C80 樁，軸心受壓承載力為2286 KN，而軸心受拉承載力只有381 KN、受剪承載力只有146 KN，運輸、施工過程中樁身易出現脆斷問題。因此，國家標準以及部分省標準或者圖集做出相關規定，預應力混凝土管樁適用范圍為非抗震區和抗震設防烈度6度、7度的地區，若使用于抗震設防烈度8度的地區，則需另行驗算；或者不宜在抗震設防烈度8度的地區使用。在高抗震設防烈度區，預制樁型的選擇有限，主要有現場預制混凝土實心方樁和混凝土灌注樁兩種。其中，預制混凝土實心方樁一般采用現場重疊法制作，一般不宜超過4 層，待下層混凝土達到設計強度的30%以上時，才可以澆注上層樁，混凝土達到設計強度的 70%方可起吊，達到設計強度的100%方可運輸。現場制作通常采用自然養護，采用錘擊方法沉樁時，混凝土養護齡期通常不少于^d ；采用靜力壓樁時，即使蒸汽養護達到混凝土設計強度的100%時，還需要自然養護5d以上才能進行壓樁，這種預制混凝土實心方樁產品設計、制作工藝的不足之處在于，①主筋均為普通鋼筋，未施加預應力，混凝土的受拉承載力和受剪承載力沒有得到改善，鑒于水泥混凝土具有0. 04 0. 06%的收縮和自身自重大，樁身較易產生裂縫。②自然養護條件下，養護溫度和濕度均受天氣影響，當環境濕度低于水泥混凝土內部濕度時，水泥混凝土內部的水分會遷移到外部，不僅造成水泥混凝土干燥收縮裂縫的產生，水分的遷移還會在水泥混凝土內部造成連續分布的孔隙，影響混凝土的力學性能和耐久性能；夏季的高溫會加速硅酸鹽水泥水化歷程，從加速水化歷程層面看夏季的高溫對強度發展有幫助，但是夏季的高溫會加速水分的遷移，造成干燥收縮裂縫，總體上夏季的高溫對混凝土的力學性能和耐久性能產生負面影響；而較低的溫度，會延緩硅酸鹽水泥水化歷程，造成強度發展緩慢，影響工期。這種現場制作工藝，即使采用蒸汽養護，養護溫度也很難保證各部分溫度均勻和恒定。③這種現場制作工藝，往往采用插入式振搗器進行振搗，由操作人員控制振動時間、振搗深度和間距等，插點是否均勻排列，是否逐點移動、順序進行、沒有遺漏，混凝土內部氣泡是否排出，混凝土是否離析等均與操作人員密切相關， 造成混凝土密實度難以控制。④與預應力混凝土管樁機械化、工程化制作工藝相比，現場預制混凝土方樁的工藝，無論是澆注、振搗、還是養護，花費時間長，生產效率低，難以滿足工地需求。⑤與預應力混凝土管樁相比，方樁的這種實心設計，增大了截面慣性矩，有助于改善方樁的受拉承載力；其次，方樁的高鋼筋用量，同樣有助于改善方樁的受力性能，但由于混凝土無預應力，與預應力混凝土管樁比較，方樁樁身受拉承載力無明顯提高。與PHC-400 (95 )A-C80相比，Φ400 mm的內接正方形接近300X300 mm，外切正方形為400X400 mm,當裂縫控制為0. 2 mm時，按荷載效應標準組合計算的樁身最大抗拉力，錘擊樁、截面 300 X 300、長度不超過12 m的C樁(C50)，樁身抗拉力M5 KN ；錘擊樁、截面400 X 400、長度不超過12 m的C樁(C50)，樁身抗拉力385KN，與PHC- 400 (95 ) A-C80的接近，主筋為 8Φ 18 的鋼筋，而 PHC- 400 (95 ) A-C80 的主筋為 7Φ9. 0。混凝土灌注樁是直接在現場樁位上就地成孔，然后安放綁扎好的鋼筋籠，隨后澆注滿足設計要求的混凝土，混凝土硬化后與鋼筋籠一起構成承受荷載的樁。與預制樁相比， 混凝土灌注樁施工噪音低、樁長和樁徑均可按設計要求調整、樁端能準確地進入持力層或嵌入巖層。但混凝土灌注樁施工工藝較復雜，施工速度遠遠低于預制樁，成樁質量與施工有密切關系，而且大部分是地下作業，施工過程無法觀察，成樁后自然不能再挖開土層進行樁基驗收，因此，難以控制樁的質量。常出現的質量問題包括，①當混凝土和易性較差，骨料粒徑過大，提升導管速度過快等，會導致樁身混凝土中出現夾層、樁身不連續。②當在含水率很高的軟土層中沉管時，土受擠壓產生較高的空隙水壓，提升導管后擠向新澆灌的混凝土， 從而造成縮頸現象，即樁身某部分橫截面尺寸小于設計尺寸。③當鋼筋籠放置初始位置過高，混凝土流動性較小，導管在混凝土中埋置深度過大，鋼筋籠被混凝土拖頂上升；導管提升時間不合理時，也會導致鋼筋籠上浮。④混凝土被稀釋導致水灰比增大，混凝土強度等級降低；澆注時導管提升和起拔過多；樁身混凝土強度尚低時，就受振動和外力作用；這些原因均可能會形成斷樁。目前，灌注樁基礎混凝土強度達不到設計或規范最低值的要求情況是經常遇到的工程質量事故。由于現場預制混凝土方樁和混凝土灌注樁均受工藝限制，目前混凝土強度等級不超過C50，而預應力混凝土管樁采用離心工藝成型，布料工序對混凝土的坍落度要求不高， 30 70 mm即能滿足布料要求，因此預應力混凝土管樁樁身混凝土可以達到C80。從建材產品的可持續發展而言，建材產品的構件化、模塊化、工廠化生產是發展趨勢。樁基市場上，如何設計和生產這樣一種樁，既具有預應力混凝土管樁的高豎向承載力、 耐擊打，工廠化生產模式，同時可替代預制方樁，在高抗震設防烈度地區使用。

發明內容
本發明的目的是為了解決預應力高強混凝土管樁脆斷和樁基礎水平承載力不足的問題，克服預制實心方樁或者現場灌注樁鋼材使用量大、生產效率低、砂石資源不能高效利用和質量難以控制等問題，在現有實心方樁的配筋設計和生產工序的基礎上，設計一種豎向承載力高，同時提高樁基水平承載力，使其滿足結構抗震設計要求的抗震型預制混凝土實心方樁。本發明的另一個目的是為了克服現有的現場預制混凝土方樁和混凝土灌注樁制備方法各自存在的不足之處，提供一種能確保預應力張拉質量、確保混凝土填充密實、降低勞動強度、提高生產功效、適合工廠化生產的抗震型預制混凝土實心方樁的生產方法。本發明的抗震型預制混凝土實心方樁，其結構包括主筋、箍筋、錨固筋、樁帽和混凝土，所述樁身橫截面主體為方形，主筋由預應力主筋和普通主筋依次排列組合，主筋沿樁身縱軸方向貫穿于樁身，主筋外緣是箍筋，箍筋呈螺旋方形；樁身兩端是樁帽，樁帽由端板和裙邊組成；主筋與箍筋通過焊接或綁扎方式聯接組成鋼筋籠；預應力主筋兩端通過鉚接或螺栓聯接方式固定在端板上；普通主筋與端板相離而短于預應力主筋，樁身兩端分別設有600 1000 mm的錨固筋；錨固筋分布在普通主筋附近并通過焊接或綁扎方式與箍筋聯接，錨固筋外端通過焊接或螺栓聯接方式固定在端板上。所述方形樁身橫截面的四個角分別是直角或內圓弧角或外圓弧角或倒角或其組
I=I O所述預應力主筋優選預應力鋼棒，分布在方形箍筋的四個角上和四條邊上；普通主筋分布在相鄰兩預應力主筋之間，選用熱軋II、III級鋼筋或冷拔低碳鋼絲、預應力混凝土用熱處理鋼筋及預應力鋼絲、消除應力鋼絲、預應力鋼棒。所述箍筋兩頭為加密區，其螺距為5 40 mm，其余部分箍筋螺距為40 120 mm。所述裙邊與端板焊接；端板形狀與樁身橫截面形狀相同；裙邊包裹在樁身上；當預應力主筋、錨固筋與端板采用鉚接方式聯接時，端板與預應力主筋、錨固筋對應的位置分別設有主筋錨固孔、錨固筋錨固孔，其數量分別與預應力主筋、錨固筋相同；當預應力主筋、 錨固筋與端板采用螺栓方式聯接，端板與樁身預應力主筋對應位置和錨固筋對應位置分別設有主筋沉孔、錨固筋沉孔，沉孔尺寸分別與預應力主筋尺寸、錨固筋尺寸相匹配，其數量分別與預應力主筋、錨固筋相同；端板上設有張拉孔，張拉孔可與預應力主筋錨固孔相通， 形成長孔，也可單獨設立，位于相鄰預應力主筋錨固孔之間，其數量與預應力主筋數量相同。所述混凝土采用塑性混凝土、自流平混凝土，強度等級在C60以上。為了確保產品質量，還需正確合理的工藝與之配合，本發明的抗震型預制混凝土實心方樁的生產方法，主要包括如下步驟
A)主筋與箍筋聯接組成鋼筋籠；端板與裙邊焊接成樁帽；錨固筋通過焊接或螺栓聯接方式固定在端板上；
B)在鋼筋籠端部安裝樁帽、尾板、張拉聯接板鋼筋籠預應力主筋通過鉚接或螺栓聯接方式固定在端板上，從而實現鋼筋籠與樁帽的聯接，尾板、張拉聯接板與樁端的端板通過螺栓方式聯接；
C)將安裝了樁帽、尾板、張拉聯接板的鋼筋籠放置在模具的近U形槽中；
D)安裝張拉器張拉聯接板與張拉器之間由聯接卡扣聯接；
E)施加預應力混凝土有效預壓應力在1 6MPa ；
F)布料成型水泥、砂、石、各種外加劑等原材料按照設計的配合比經計量、攪拌均勻后，均勻澆注在模具的近U形槽中；澆注的同時進行振動，采用附著式或者平板式塑性混凝土振動成型，采用振動頻率在9000 RPM^17000 RPM的高頻振動器；自流平混凝土布料完畢即可；
G)加上蓋板將模具的上蓋板直接放置在模具的近U形槽上口；H)養護低于C80強度等級混凝土實心方樁優先采用常壓蒸汽養護制度；C80以上強度等級混凝土實心方樁采用常壓蒸汽養護、高壓蒸汽養護制度；
I)脫模。上述步驟C)所述模具包括側板、底板、上蓋板、加強筋；加強筋設置在側板和底板外側，側板通過鉸接或焊接或螺栓聯接在底板上組成U型槽；側板和上蓋板根據樁身橫截面形狀設有凸臺；上蓋板沿樁身長度方向分成多片；側板、底板和上蓋板裝配后，其內部尺寸由混凝土實心方樁尺寸決定，內部橫截面形狀包括內部四個角分別是直角或內圓弧角或外圓弧角或倒角或其組合；樁身澆筑面兩個角度形狀和尺寸由模具上蓋板對應位置處的凸臺形狀和尺寸保證；樁身底面兩個角度的形狀和尺寸由側板對應位置處的凸臺形狀和尺寸保證。上述步驟C)所述尾板、張拉聯接板上均設有張拉孔，其位置、數量、尺寸與端板上的張拉孔完全相同；尾板、張拉聯接板上均設有定位臺階，尾板上的定位臺階尺寸由樁身橫截面尺寸確定，張拉聯接板上定位臺階尺寸由樁身橫截面尺寸和聯接卡扣尺寸確定。制作短樁時，兩個張拉聯接板和兩個聯接卡扣組成接樁器；通過接樁器將兩根短樁聯接起來；聯接卡扣橫截面成槽鋼形狀。上述步驟D)所述張拉器由張拉絲桿、張拉頭板、張拉尾板和張拉絲桿固定座四部分組成；張拉頭板上設有定位臺階，該定位臺階尺寸由樁身橫截面尺寸和聯接卡扣尺寸確定；張拉絲桿固定座為圓環形，內部有螺紋；張拉絲桿固定座與張拉頭板、張拉尾板通過焊接、螺栓聯接方式固定；張拉絲桿為帶螺紋的圓柱體，該螺紋與張拉絲桿固定座內部的螺紋匹配，張拉絲桿通過螺紋與張拉絲桿固定座聯接。本發明具有如下特點
本發明中的抗震型預制混凝土實心方樁，在產品設計上具有的主要特色為 ①繼承了預制混凝土方樁的實心設計和普通主筋設計。混凝土橫截面的實心設計，樁身截面對中心軸的慣性矩高，樁身受剪承載力有助于得到保證。②繼承了預應力混凝土管樁的主筋設計。預應力主筋的存在，改善了混凝土的受力性能，在樁身受拉區，混凝土的預壓應力抵消了部分拉應力，有助于提高樁身受拉承載力、受剪承載力。③普通主筋的設計，改善了鋼筋的受力分布。在樁身受拉區，受外荷載前，不承受任何應力的普通主筋和已經承受了部分拉應力的預應力主筋一起承受拉應力，預應力主筋承受的拉應力峰值降低，安全性提高。上述分析表明，本發明中的混凝土實心方樁既保留了預應力高強混凝土管樁、預制混凝土方樁的設計特色，還改善了預應力高強混凝土管樁、預制混凝土方樁的不足之處， 這種設計使得本發明中的混凝土實心方樁同時具備高受壓承載力、受拉承載力、受剪承載力、受彎承載力。是一種適合工廠機械化生產的在高抗震設防烈度區使用的混凝土實心方樁。本發明中的混凝土實心方樁的生產方法，是一種適合在工廠進行機械化生產和方法，有利于降低生產能耗，提高生產效率和確保產品質量。這種工藝的具體優勢如下
①確保預應力張拉的質量。本發明中的混凝土實心方樁，無需離心工藝，可以先施加預應力，再布料成型，在預應力張拉時，若出現鋼筋籠塌落、主筋被拉斷問題時，可以及時發現和處理。而在預應力高強混凝土管樁的生產工藝是先布料，再合模，然后施加預應力，即使出現上述問題時，也難以發現，從而繼續進行下到工序，到脫模后發現時，廢品樁已經走完了全道工序。②確保混凝土填充密實。因為，本發明中的混凝土實心方樁，振動成型，混凝土填充足量、振搗密實，即能保證樁身的密實。隨著高頻混凝土振動器的研發，大截面混凝土的振動通過現有技術可以解決，振動頻率從9000 RPM 17000 RPM的高頻振動器可以滿足大橫截面尺寸混凝土的密實度要求。③減低勞動強度，提高生產功效，有利于短樁生產。本發明中的接樁器和張拉器簡單、安裝拆卸方便，特別是造型簡單、安裝方便的聯接卡扣的設計，極大縮短了裝配時間，提高生產功效，降低工人的勞動強度。布料成型工序中，振動也采用了自動化的振動方式，降低了工人的勞動強度。④降低生產能耗。本工藝取消了離心成型工序，在預應力高強混凝土管樁生產中， 離心成型和蒸汽養護是主要的能耗，而本工藝只需簡單的振動成型，甚至在采用自流平混凝土時，無需振動，從而降低了生產能耗。


圖1是本發明的抗震型預制混凝土實心方樁樁身截面結構中的主要八種示意圖； 圖2是本發明的抗震型預制混凝土實心方樁樁身縱向結構示意圖3是本發明的抗震型預制混凝土實心方樁兩端的端板結構示意圖； 圖4是本發明的抗震型預制混凝土實心方樁的模具裝配結構示意圖； 圖5是本發明的抗震型預制混凝土實心方樁短樁制備中的接樁結構示意圖。圖中1是預應力主筋，2是普通主筋，3是箍筋，4是混凝土，5是端板，6是裙邊，7 是錨固筋，8是預應力主筋錨固孔，9是錨固筋錨固孔，10是張拉孔，11是底板，12是側板，13 是上蓋板，14是加強筋，15是凸臺，16是尾板，17是張拉聯接板，18是定位臺階，19是聯接卡扣，20是張拉頭板，21是張拉絲桿固定座，22是張拉絲桿，23是張拉尾板，M是模具。
具體實施例方式附圖非限制性公開了本發明的具體實施例，結合附圖作進一步描述如下。參見圖2，本發明的抗震型預制混凝土實心方樁，包括主筋、箍筋3、錨固筋7、樁帽和混凝土 4，所述樁身橫截面主體為方形，主筋由預應力主筋1和普通主筋2依次排列組合， 主筋沿樁身縱軸方向貫穿于樁身，主筋外緣是箍筋3，箍筋3呈螺旋方形；樁身兩端是樁帽， 樁帽由端板5和裙邊6組成；主筋與箍筋通過焊接或綁扎方式聯接組成鋼筋籠；預應力主筋1兩端通過鉚接或螺栓聯接方式固定在端板5上；普通主筋2與端板5相離而短于預應力主筋1，樁身兩端分別設有600 1000 mm的錨固筋7 ；錨固筋7分布在普通主筋2附近并通過焊接或綁扎方式與箍筋3聯接，錨固筋7外端通過焊接或螺栓聯接方式固定在端板 5上。本發明的抗震型預制混凝土實心方樁的主體均為方形，結構也都相同，只是四個角略有區別，四個角分別是直角或內圓弧角或外圓弧角或倒角或其組合，可以根據需要選擇。圖1給出樁身截面結構中的主要八種結構示意圖；其中，圖1-1繪出了樁身橫截面四個角均為直角的結構示意圖，圖1-2繪出了樁身橫截面四個角均為外圓弧角的結構示意圖， 圖1-3繪出了樁身橫截面四個角均為內圓弧角的結構示意圖，圖1-4繪出了樁身橫截面四個角均為倒角的結構示意圖，組合形式繪出了兩個內圓弧角與兩個直角的組合，如圖1-5 所示；兩個倒角與兩個直角的組合，如圖1-6所示；兩個外圓弧角與兩個倒角的組合，如圖 1-7所示；兩個外圓弧角與兩個直角的組合，如圖1-8所示。所述預應力主筋1優選預應力鋼棒，分布在方形箍筋3的四個角上和四條邊上；普通主筋2分布在相鄰兩預應力主筋1之間，選用熱軋II、III級鋼筋或冷拔低碳鋼絲、預應力混凝土用熱處理鋼筋及預應力鋼絲、消除應力鋼絲、預應力鋼棒。圖1中的預應力主筋1和普通主筋2是分別以8根為例的結構示意圖，預應力主筋1和普通主筋2外緣是箍筋3，箍筋呈螺旋狀；4為樁身的混凝土。圖2中樁身兩頭L(L ( 2000 mm)范圍內的箍筋3的兩頭為加密區，其螺距為5 40 mm，其余部分箍筋螺距為40 120 mm。圖2中端板5和裙邊6組成樁帽，位于樁身兩端。裙邊6與端板5焊接；端板5形狀與樁身橫截面形狀相同；裙邊6包裹在樁身上。樁身的混凝土 4采用塑性混凝土或自流平混凝土，強度等級在C60以上。圖3是端板示意圖，該端板5為帶有外圓弧角的方板，端板5上設有預應力主筋錨固孔8、錨固筋錨固孔9和張拉孔10，張拉孔10與預應力主筋錨固孔8相通，形成長孔。當預應力主筋、錨固筋與端板采用鉚接方式聯接時，端板與預應力主筋、錨固筋對應的位置分別設有主筋錨固孔、錨固筋錨固孔，其數量分別與預應力主筋、錨固筋相同；當預應力主筋、錨固筋與端板采用螺栓方式聯接，端板與樁身預應力主筋對應位置和錨固筋對應位置分別設有主筋沉孔、錨固筋沉孔，沉孔尺寸分別與預應力主筋尺寸、錨固筋尺寸相匹配，其數量分別與預應力主筋、錨固筋相同；端板上設有張拉孔，張拉孔可與預應力主筋錨固孔相通，形成長孔，也可單獨設立，位于相鄰預應力主筋錨固孔之間，其數量與預應力主筋數量相同。圖4是模具M裝配示意圖。模具M由底板11、側板12、上蓋板13組成；底板11、 側板12、上蓋板13 ；底板11、側板12上均設有多塊加強筋14，加強筋14包括三角形小板、 和平行于樁身的長方形板，加強筋通過焊接方式固定在底板11、側板12 ；上蓋板13設有和側板12上設有凸臺15，本實施例中，樁身橫截面形狀為四個角帶有外圓弧角的正方形，因此，凸臺15的形狀和尺寸與樁身橫截面形狀相對應。圖4中左邊的側板12通過焊接方式與底板聯接，右側的側板12通過螺栓聯接方式固定在底板上。底板11、側板12聯接成近U 形槽。上蓋板13直接加蓋在模具近U形槽的上部。圖5是短樁制備中的接樁示意圖。圖5中尾板16、張拉聯接板17均設有張拉孔10，其位置、數量、尺寸與端板上的張拉孔10對應；尾板16、張拉聯接板17上均設有定位臺階18，尾板上的定位臺階18尺寸由樁身橫截面尺寸確定，張拉聯接板17上定位臺階尺寸由樁身橫截面尺寸和聯接卡扣19的尺寸確定，聯接卡扣19尺寸橫截面成槽鋼形狀。兩個張拉聯接板17和一個聯接卡扣19組成接樁器。張拉器由張拉頭板20、張拉絲桿固定座21、張拉絲桿22、張拉尾板23四部分組成； 張拉頭板上設有定位臺階18，該定位臺階18的尺寸與由樁身橫截面尺寸和聯接卡扣19的尺寸確定；張拉絲桿固定座21為圓環形，內部有螺紋；張拉絲桿固定座21與張拉頭板20、 張拉尾板23通過焊接、螺栓聯接方式固定；張拉絲桿22為帶螺紋的圓柱體，該螺紋與張拉絲桿固定座21內部的螺紋匹配，張拉絲桿22通過螺紋與張拉絲桿固定座21聯接。模具M 裝在尾板16與張拉尾板23之間。為了確保產品質量，還需正確合理的工藝與之配合，本發明的抗震型預制混凝土實心方樁的生產方法，主要包括如下步驟
預應力主筋1采用預應力鋼棒，普通主筋2熱軋III級鋼筋，與箍筋采用滾焊工藝聯接組成鋼筋籠；端板5與裙邊6焊接成樁帽；錨固筋7穿入端板5上的錨固筋錨固孔固定在端板上；
在鋼筋籠端部安裝樁帽，將鋼筋籠預應力主筋穿入端板5上的預應力主筋錨固孔8，實現鋼筋籠與樁帽的聯接；在一根鋼筋籠端部安裝尾板16，尾板16與端板5通過張拉孔10實現螺栓聯接，在該鋼筋籠另一端安裝張拉聯接板17，張拉聯接板17與端板5通過張拉孔10 實現螺栓聯接；在另一根鋼筋籠兩個端部各安裝一個張拉聯接板17，同上，張拉聯接板17 與端板5通過張拉孔10實現螺栓聯接。將安裝了樁帽、尾板10、張拉聯接板17的鋼筋籠放置在模具M的近U形槽中； 安裝張拉器，將張拉器通過聯接卡扣19與鋼筋籠端部的張拉聯接板17實現聯接；通過
聯接卡扣19將兩根鋼筋籠端部的張拉聯接板17聯接起來，從而實現短樁的聯接； 通過張力器，施加預應力，使得混凝土有效預壓應力在1 6 MPa ； 布料成型水泥、砂、石、各種外加劑等原材料按照設計的配合比經計量、攪拌均勻后， 均勻澆注在模具的近U形槽中；澆注的同時進行振動，采用附著式或者平板式；塑性混凝土振動成型，采用振動頻率在9000 RPM 17000 RPM的高頻振動器；自流平混凝土布料完畢即可；
加上蓋板13 將上蓋板13直接放置在模具的近U形槽中；
養護樁身混凝土強度等級為C80時，采用一次常壓蒸汽養護和二次高壓蒸汽養護；樁身混凝土強度等級為C60時，僅采用一次常壓蒸汽養護即可；
脫模。樁身混凝土強度等級為C80時，脫模后，還需放置在高壓釜中進行二次高壓蒸汽養護。所述模具M包括側板12、底板11、上蓋板13、加強筋14 ；加強筋14設置在側板12 和底板11外側，側板12通過鉸接或焊接或螺栓聯接在底板11上組成U型槽；側板12和上蓋板13根據樁身橫截面形狀設有凸臺；上蓋板沿樁身長度方向分成多片；側板、底板和上蓋板裝配后，其內部尺寸由混凝土實心方樁尺寸決定，內部橫截面形狀包括內部四個角分別是直角或內圓弧角或外圓弧角或倒角或其組合；樁身澆筑面兩個角度形狀和尺寸由模具上蓋板對應位置處的凸臺形狀和尺寸保證；樁身底面兩個角度的形狀和尺寸由側板對應位置處的凸臺形狀和尺寸保證。所述尾板16和張拉聯接板17上均設有張拉孔，其位置、數量、尺寸與端板5上的張拉孔完全相同；尾板16和張拉聯接板17上均設有定位臺階18，尾板16上的定位臺階尺寸由樁身橫截面尺寸確定，張拉聯接板17上定位臺階尺寸由樁身橫截面尺寸和聯接卡扣 19的尺寸確定。制作短樁時，兩個張拉聯接板17和兩個聯接卡扣19組成接樁器；通過接樁器將兩根短樁聯接起來；聯接卡扣19橫截面成槽鋼形狀。所述張拉器由張拉絲桿22、張拉頭板20、張拉尾板23和張拉絲桿固定座21四部分組成；張拉頭板20上設有定位臺階，該定位臺階尺寸由樁身橫截面尺寸和聯接卡扣尺寸確定；張拉絲桿固定座21為圓環形，內部有螺紋；張拉絲桿固定座21與張拉頭板20、張拉尾板23通過焊接、螺栓聯接方式固定；張拉絲桿22為帶螺紋的圓柱體，該螺紋與張拉絲桿固定座21內部的螺紋匹配，張拉絲桿22通過螺紋與張拉絲桿固定座21聯接。轉動張拉絲桿22即可經聯接卡扣19和端板5對預應力主筋1施加預應力。
權利要求
1.一種抗震型預制混凝土實心方樁，包括主筋、箍筋、錨固筋、樁帽和混凝土，其特征在于所述樁身橫截面主體為方形，主筋由預應力主筋和普通主筋依次排列組合，主筋沿樁身縱軸方向貫穿于樁身，主筋外緣是箍筋，箍筋呈螺旋方形；樁身兩端是樁帽，樁帽由端板和裙邊組成；主筋與箍筋通過焊接或綁扎方式聯接組成鋼筋籠；預應力主筋兩端通過鉚接或螺栓聯接方式固定在端板上；普通主筋與端板相離而短于預應力主筋，樁身兩端分別設有 600 1000 mm的錨固筋；錨固筋分布在普通主筋附近并通過焊接或綁扎方式與箍筋聯接， 錨固筋外端通過焊接或螺栓聯接方式固定在端板上。
2.根據權利要求1所述的抗震型預制混凝土實心方樁，其特征在于所述方形樁身橫截面的四個角分別是直角或內圓弧角或外圓弧角或倒角或其組合。
3.根據權利要求2所述的抗震型預制混凝土實心方樁，其特征在于所述預應力主筋優選預應力鋼棒，分布在方形箍筋的四個角上和四條邊上；普通主筋分布在相鄰兩預應力主筋之間，選用熱軋II、III級鋼筋或冷拔低碳鋼絲、預應力混凝土用熱處理鋼筋及預應力鋼絲、消除應力鋼絲、預應力鋼棒。
4.根據權利要求3所述的抗震型預制混凝土實心方樁，其特征在于所述箍筋兩頭為加密區，其螺距為5 40 mm，其余部分箍筋螺距為40 120 mm。
5.根據權利要求4所述的抗震型預制混凝土實心方樁，其特征在于，裙邊與端板焊接；端板形狀與樁身橫截面形狀相同；裙邊包裹在樁身上；當預應力主筋、錨固筋與端板采用鉚接方式聯接時，端板與預應力主筋、錨固筋對應的位置分別設有主筋錨固孔、錨固筋錨固孔，其數量分別與預應力主筋、錨固筋相同；當預應力主筋、錨固筋與端板采用螺栓方式聯接，端板與樁身預應力主筋對應位置和錨固筋對應位置分別設有主筋沉孔、錨固筋沉孔， 沉孔尺寸分別與預應力主筋尺寸、錨固筋尺寸相匹配，其數量分別與預應力主筋、錨固筋相同；端板上設有張拉孔，張拉孔可與預應力主筋錨固孔相通，形成長孔，也可單獨設立，位于相鄰預應力主筋錨固孔之間，其數量與預應力主筋數量相同。
6.根據權利要求1 5中之一所述的抗震型預制混凝土實心方樁，其特征在于，混凝土采用塑性混凝土、自流平混凝土，強度等級在C60以上。
7.權利6的抗震型預制混凝土實心方樁的生產方法，其特征在于包括如下步驟A)主筋與箍筋聯接組成鋼筋籠；端板與裙邊焊接成樁帽；錨固筋通過焊接或螺栓聯接方式固定在端板上；B)在鋼筋籠端部安裝樁帽、尾板、張拉聯接板鋼筋籠預應力主筋通過鉚接或螺栓聯接方式固定在端板上，從而實現鋼筋籠與樁帽的聯接，尾板、張拉聯接板與樁端的端板通過螺栓方式聯接；C)將安裝了樁帽、尾板、張拉聯接板的鋼筋籠放置在模具的近U形槽中；D)安裝張拉器張拉聯接板與張拉器之間由聯接卡扣聯接；E)施加預應力混凝土有效預壓應力在1 6MPa ；F)布料成型水泥、砂、石、各種外加劑等原材料按照設計的配合比經計量、攪拌均勻后，均勻澆注在模具的近U形槽中；澆注的同時進行振動，采用附著式或者平板式塑性混凝土振動成型，采用振動頻率在9000 RPM^17000 RPM的高頻振動器；自流平混凝土布料完畢即可；G)加上蓋板將模具的上蓋板直接放置在模具的近U形槽上口；H)養護低于C80強度等級混凝土實心方樁優先采用常壓蒸汽養護制度；C80以上強度等級混凝土實心方樁采用常壓蒸汽養護、高壓蒸汽養護制度；I)脫模。
8.根據權利要求7所述的抗震型預制混凝土實心方樁的生產方法，其特征在于步驟C) 所述模具包括側板、底板、上蓋板、加強筋；加強筋設置在側板和底板外側，側板通過鉸接或焊接或螺栓聯接在底板上組成U型槽；側板和上蓋板根據樁身橫截面形狀設有凸臺；上蓋板沿樁身長度方向分成多片；側板、底板和上蓋板裝配后，其內部尺寸由混凝土實心方樁尺寸決定，內部橫截面形狀包括內部四個角分別是直角或內圓弧角或外圓弧角或倒角或其組合；樁身澆筑面兩個角度形狀和尺寸由模具上蓋板對應位置處的凸臺形狀和尺寸保證；樁身底面兩個角度的形狀和尺寸由側板對應位置處的凸臺形狀和尺寸保證。
9.根據權利要求7所述的抗震型預制混凝土實心方樁生產方法，其特征在于步驟C) 所述尾板、張拉聯接板上均設有張拉孔，其位置、數量、尺寸與端板上的張拉孔完全相同；尾板、張拉聯接板上均設有定位臺階，尾板上的定位臺階尺寸由樁身橫截面尺寸確定，張拉聯接板上定位臺階尺寸由樁身橫截面尺寸和聯接卡扣尺寸確定。
10.根據權利要求7所述的抗震型預制混凝土實心方樁生產方法，其特征在于制作短樁時，兩個張拉聯接板和兩個聯接卡扣組成接樁器；通過接樁器將兩根短樁聯接起來；聯接卡扣橫截面成槽鋼形狀。
11.根據權利要求7所述的抗震型預制混凝土實心方樁生產方法，其特征在于步驟D) 所述張拉器由張拉絲桿、張拉頭板、張拉尾板和張拉絲桿固定座四部分組成；張拉頭板上設有定位臺階，該定位臺階尺寸由樁身橫截面尺寸和聯接卡扣尺寸確定；張拉絲桿固定座為圓環形，內部有螺紋；張拉絲桿固定座與張拉頭板、張拉尾板通過焊接、螺栓聯接方式固定； 張拉絲桿為帶螺紋的圓柱體，該螺紋與張拉絲桿固定座內部的螺紋匹配，張拉絲桿通過螺紋與張拉絲桿固定座聯接。
全文摘要
本發明的抗震型預制混凝土實心方樁，包括主筋、箍筋、錨固筋、樁帽和混凝土，所述樁身橫截面主體為方形，主筋由預應力主筋和普通主筋依次排列組合，主筋沿樁身縱軸方向貫穿于樁身，主筋外緣是箍筋，箍筋呈螺旋方形；樁身兩端是樁帽，樁帽由端板和裙邊組成；主筋與箍筋通過焊接或綁扎方式聯接組成鋼筋籠；預應力主筋兩端通過鉚接或螺栓聯接方式固定在端板上；普通主筋與端板相離而短于預應力主筋，樁身兩端分別設有錨固筋；該結構能同時具備高受壓承載力、受拉承載力、受剪承載力、受彎承載力。是一種適合工廠機械化生產的在高抗震設防烈度區使用的混凝土實心方樁。
文檔編號E02D5/30GK102383418SQ20111023110
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月12日 優先權日2011年8月12日
發明者劉海鵬, 華文升, 張風臣, 朱克平, 湯永柳, 金如元 申請人:宿遷市固豐管樁有限公司