專利名稱：預應力鋼筋混凝土實心方樁及其生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于建筑材料領域，特別是涉及一種預應力鋼筋混凝土實心方樁及其生產工藝。
背景技術：
混凝土在強度發展過程中，伴隨著體積收縮，當約束收縮產生的拉應力超過混凝土及時抗拉強度，或者拉應變超過混凝土及時極限拉應變時，混凝土內部就會產生裂紋。預制鋼筋混凝土實心方樁由于自身密度大，而混凝土抗拉強度遠低于其抗壓強度，在吊裝、運輸過程中，樁身混凝土強度發展過程中產生的裂紋，在外力作用下，裂紋擴展、聯通，導致樁身混凝土下半部分出現開裂現象。現有的預制鋼筋混凝土實心方樁，縱向主筋采用HRB335級鋼筋制作，該級別鋼筋抗拉強度較低，其抗拉強度設計值為300N/mm2，不施加預應力；箍筋為方環狀，成型后綁扎在縱向主筋上；現場制作，混凝土澆注后自然養護到28d齡期。生產效率低下，質量難以控制。即使采用覆蓋方法通蒸汽養護，由于溫度場難以保證均勻，質量依然難以控制。
發明內容
鑒于以上問題，本發明的主要目的在于提供一種預應力鋼筋混凝土實心方樁及其生產工藝，該樁構造設計合理，具有優越的抗裂性能，其生產工藝效率高，適于工廠化生產模式。為了達到以上目的，本發明提供一種預應力鋼筋混凝土實心方樁，包括樁身、樁帽及樁尖，其中:所述樁身包括混凝土、樁身鋼筋籠，所述樁身鋼筋籠為方形，由若干根縱向主筋與螺旋箍筋滾焊而成；所述樁帽設于所述樁身的一端，包括端板，所述端板為方形鋼板；所述樁尖設于所述樁身的另一端，可采用鋼樁尖，也可采用鋼筋混凝土樁尖。所述樁身鋼筋籠的縱向主筋優選采用螺旋槽鋼棒，并且其兩端設有墩頭；所述樁身的橫截面主體為方形，邊長為300 800mm ；所述樁身的橫截面的四個角是直角或內圓弧角或外圓弧角或倒角或其任意組合；所述樁身鋼筋籠兩端不少于160mm范圍內為箍筋加密區，箍筋加密區的螺旋箍筋螺距不大于80mm,其余區域螺旋箍筋螺距不大于IOOmm ；所述縱向主筋優選為8根，分別布置在樁身鋼筋籠四個頂點以及棱邊的中點；所述縱向主筋優選為12根，分別布置在樁身鋼筋籠四個頂點以及棱邊的三分點；所述縱向主筋優選為16根，分別布置在樁身鋼筋籠四個頂點以及棱邊的四分點處；所述樁身鋼筋籠布置在樁身截面外緣，滿足混凝土保護層厚度要求；
所述端板上設有穿孔、錨固孔及張拉孔，所述穿孔與錨固孔為重孔，所述縱向主筋通過端板上的穿孔固定于錨固孔中；所述樁帽還包括樁套箍，所述樁套箍為包覆在樁身端部的薄板方管，所述樁套箍焊接在端板上；所述樁帽還包括若干根錨固筋，所述錨固筋焊接在端板內側，插于樁身鋼筋籠內部;所述樁尖采用鋼樁尖時，樁身與樁尖相接的該端再設一樁帽，該樁帽同時設有上述端板、樁套箍及錨固筋，樁身和樁尖單獨制作后，將鋼樁尖焊接于樁帽的端板上而成。所述樁尖采用鋼筋混凝土樁尖時，所述鋼筋混凝土樁尖包括混凝土、樁尖鋼筋籠，所述樁尖鋼筋籠為四棱錐型，包括主筋和箍筋，錐頂設有導向鋼筋，樁尖鋼筋籠與樁身鋼筋籠固定在一起。另外，樁尖鋼筋籠外端再設有一端板，該端板外側再設有一張拉板，張拉板通過張拉螺栓與端板聯接，上述縱向主筋錨固于該端板設置的錨固孔中。當實際所需方樁較長時，為了制造和運輸方便，可分兩段制作，即在本發明提供的預應力鋼筋混凝土實心方樁的樁帽端再加設一根上段樁，所述上段樁包括上段樁樁身及設于上段樁樁身兩端的上段樁樁帽，所述上段樁樁身和上段樁樁帽的結構與上述樁身和樁帽的結構一致。為了截樁便利，上段樁樁頭端的樁帽只設有端板，不加樁套箍和錨固筋。當實際所需方樁更長時，為了制造和運輸方便，可分三段制造，即在本發明提供的預應力鋼筋混凝土實心方樁的樁帽端再依次加設一根中段樁及上段樁，所述上段樁包括上段樁樁身及設于上段樁樁身兩端的上段樁樁帽，所述中段樁包括中段樁樁身及設于中段樁樁身兩端的中段樁樁帽，所述上段樁樁身、中段樁樁身、上段樁樁帽、中段樁樁帽的結構與上述樁身和樁帽的結構一致。為了截樁便利，上段樁樁頭端的樁帽只設有端板，不加樁套箍和錨固筋。另外，本發明還提供一種預應力鋼筋混凝土實心方樁的生產工藝，包括以下步驟:(I)成型端板和樁套箍，并將二者焊接成樁帽；(2)縱向主筋定長、墩頭，和箍筋滾焊成樁身鋼筋籠；樁尖鋼筋籠制作；樁身鋼筋籠一端聯接樁尖鋼筋籠，一端聯接樁帽；(3)模具清理，安裝鋼筋籠和張拉器；制作帶有鋼筋混凝土樁尖的方樁時，由于縱向主筋必須穿過樁尖模板，故樁尖模板上縱向主筋對應位置處必須設有縱向主筋穿孔；縱向主筋穿過樁尖模板后固定在端板的錨固孔中，張拉板通過張拉螺栓與端板聯接；(4)施加預應力，拉張力不超過縱向主筋抗拉強度的70% ；(5)布料成型:優先選用高性能混凝土，根據混凝土拌合物的工作性確定振動方式，優先選用無須振搗的自流平混凝土；(6)養護:優先采用常壓蒸汽養護制度，在專用養護池或者養護室內進行養護，蒸汽溫度和壓力實時監控；必要時再采用二次高壓蒸汽養護制度；(7)放張；(8)脫模。本發明具有以下有益效果:①與現有預制鋼筋混凝土實心方樁相比，樁身混凝土施加了壓應力后，改善了樁身力學性能，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。另外，樁身混凝土抗裂性能顯著提高，降低了吊裝、運輸過程中樁身混凝土內部產生微裂的風險。②與現有預制鋼筋混凝土實心方樁構造相比，箍筋設計成螺旋形，采用滾焊工藝與縱向主筋聯接成方形鋼筋籠，顯著提高了勞動效率；箍筋位置尺寸偏差容易控制。③與現有預制鋼筋混凝土實心方樁生產工藝相比，在專用養護池或養護室內進行養護，蒸汽溫度和壓力實時監控，溫度場均勻，水泥水化速率相對均等，強度發展速率均勻。
圖1是實施例1所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁示意圖；圖2是實施例2所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁示意圖；圖3是圖1及圖2中樁帽端A-A劑面不意圖；圖4是圖1及圖2中樁身B-B剖面示意圖。
具體實施例方式以下結合實施例及附圖對本發明進一步說明，但不作對其的限定:實施例1如圖1所示，本實施例提供一種預應力鋼筋混凝土實心方樁，包括樁身6、樁帽5及樁尖7，其中:所述樁身6包括混凝土、樁身鋼筋籠，所述樁身鋼筋籠為方形，由若干根縱向主筋I與螺旋箍筋2滾焊而成；所述縱向主筋I優選采用螺旋槽鋼棒，并且其兩端設有墩頭；所述樁身6的橫截面主體為方形，邊長為600_ ;所述樁身6的橫截面的四個角是直角或內圓弧角或外圓弧角或倒角或其任意組合；所述樁身鋼筋籠兩端150mm范圍內為箍筋加密區，箍筋加密區的螺旋箍筋2螺距50mm，其余區域螺旋箍筋2螺距85mm ;本實施例中，所述縱向主筋I為12根，分別布置在樁身鋼筋籠四個頂點以及棱邊的三分點，如圖4所示；所述樁身鋼筋籠布置在樁身6截面外緣，滿足混凝土保護層厚度要求；所述樁帽5設于所述樁身6的一端，包括端板4，所述端板4為方形鋼板；所述端板4上設有穿孔、錨固孔及張拉孔，所述穿孔與錨固孔為重孔，所述縱向主筋I通過端板4上的穿孔固定于錨固孔中；所述樁帽5還包括樁套箍，所述樁套箍為包覆在樁身6端部的薄板方管，所述樁套箍焊接在端板4上；所述樁帽5還包括若干根錨固筋3，本實施例為8根，所述錨固筋3焊接在端板4內側，插于樁身鋼筋籠內部，如圖3所示；為了截樁便利，所述樁帽5可只設有端板4，不加樁套箍和錨固筋3。所述樁尖7設于所述樁身6的另一端，采用鋼筋混凝土樁尖，所述鋼筋混凝土樁尖包括混凝土、樁尖鋼筋籠，所述樁尖鋼筋籠為四棱錐型，包括主筋和箍筋，錐頂設有導向鋼筋8，樁尖鋼筋籠與樁身鋼筋籠固定在一起。另外，樁尖鋼筋籠外端再設有一端板4，該端板4外側再設有一張拉板9，張拉板9通過張拉螺栓與端板4聯接，上述縱向主筋I錨固于該端板4設置的錨固孔中。實施例2如圖2所示，本實施例提供一種預應力鋼筋混凝土實心方樁，包括樁身6、樁帽5及粧尖(圖中未標不)，其中:所述樁身6包括混凝土、樁身鋼筋籠，所述樁身鋼筋籠為方形，由若干根縱向主筋I與螺旋箍筋2滾焊而成；所述樁身鋼筋籠的縱向主筋I優選采用螺旋槽鋼棒，并且其兩端設有墩頭；所述樁身6的橫截面主體為方形，邊長為600mm ;所述樁身6的橫截面的四個角是直角或內圓弧角或外圓弧角或倒角或其任意組合；所述樁身鋼筋籠兩端140mm范圍內為箍筋加密區，箍筋加密區的螺旋箍筋2螺距60mm，其余區域螺旋箍筋2螺距90mm ;本實施例中，所述縱向主筋I為12根，分別布置在樁身鋼筋籠四個頂點以及棱邊的三分點，如圖4所示；所述樁身鋼筋籠布置在樁身6截面外緣，滿足混凝土保護層厚度要求；所述樁帽5設于所述樁身6的兩端，包括端板4，所述端板4為方形鋼板；所述端板4上設有穿孔、錨固孔及張拉孔，所述穿孔與錨固孔為重孔，所述縱向主筋I通過端板上的穿孔固定于錨固孔中；所述樁帽5還包括樁套箍，所述樁套箍為包覆在樁身6端部的薄板方管，所述樁套箍焊接在端板4上；所述樁帽5還包括若干根錨固筋3，本實施例為8根，所述錨固筋3焊接在端板4內側，插于樁身鋼筋籠內部，如圖3所示；所述樁尖采用鋼樁尖，該鋼樁尖焊接于其中一樁帽5的端板6上。實施例3當實際所需方樁較長時，為了制造和運輸方便，可分兩段制作，即在本發明提供的預應力鋼筋混凝土實心方樁的樁帽端再加設一根上段樁，所述上段樁包括上段樁樁身及設于上段樁樁身兩端的上段樁樁帽，所述上段樁樁身和上段樁樁帽的結構與實施例2中所樁身和樁帽的結構一致，在此不再贅述。為了截樁便利，上段樁樁頭端的樁帽只設有端板，不加樁套箍和錨固筋。實施例4當實際所需方樁更長時，為了制造和運輸方便，可分三段制造，即在本發明提供的預應力鋼筋混凝土實心方樁的樁帽端再依次加設一根中段樁及上段樁，所述上段樁包括上段樁樁身及設于上段樁樁身兩端的上段樁樁帽，所述中段樁包括中段樁樁身及設于中段樁樁身兩端的中段樁樁帽，所述上段樁樁身、中段樁樁身、上段樁樁帽、中段樁樁帽的結構與實施例2中所述樁身和樁帽的結構一致，在此不再贅述。為了截樁便利，上段樁樁頭端的樁帽只設有端板，不加樁套箍和錨固筋。本發明提供的該種預應力鋼筋混凝土實心方樁的生產工藝，包括以下步驟:(I)成型端板和樁套箍，并將二者焊接成樁帽；(2)縱向主筋定長、墩頭，和箍筋滾焊成樁身鋼筋籠；樁尖鋼筋籠制作；樁身鋼筋籠一端聯接樁尖鋼筋籠，一端聯接樁帽；或者樁身鋼筋籠一端只聯接端板，另一端聯接樁帽；或者樁身鋼筋籠的兩端均聯接樁帽；(3)模具清理，安裝鋼筋籠和張拉器；制作帶有鋼筋混凝土樁尖的方樁時，由于縱向主筋必須穿過樁尖模板，故樁尖模板上縱向主筋對應位置處必須設有縱向主筋穿孔；縱向主筋穿過樁尖模板后固定在端板的錨固孔中，張拉板通過張拉螺栓與端板聯接；(4)施加預應力，拉張力不超過縱向主筋抗拉強度的70% ；(5)布料成型:優先選用高性能混凝土，根據混凝土拌合物的工作性確定振動方式，優先選用無須振搗的自流平混凝土；(6)養護:優先采用常壓蒸汽養護制度，在專用養護池或者養護室內進行養護，蒸汽溫度和壓力實時監控；必要時再采用二次高壓蒸汽養護制度；(7)放張；(8)脫模。以上已對本發明的技術內容作了詳細說明。對本領域一般技術人員而言，在不背離本發明原理的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都不會超出本申請所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，包括樁身、樁帽及樁尖，其中: 所述樁身包括混凝土、樁身鋼筋籠，所述樁身鋼筋籠為方形，由若干根縱向主筋與螺旋箍筋滾焊而成； 所述樁帽設于所述樁身的一端，包括端板，所述端板為方形鋼板； 所述樁尖設于所述樁身的另一端。
2.根據權利要求1所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述樁身鋼筋籠的縱向主筋采用螺旋槽鋼棒，并且其兩端設有墩頭。
3.根據權利要求1所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述樁身的橫截面主體為方形，邊長為300 800mm。
4.根據權利要求1所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述樁身的橫截面的四個角是直角或內圓弧角或外圓弧角或倒角或其任意組合。
5.根據權利要求1所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述樁身鋼筋籠兩端不少于160mm范圍內為箍筋加密區，箍筋加密區的螺旋箍筋螺距不大于80mm，其余區域螺旋箍筋螺距不大于100mm。
6.根據權利要求1所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述縱向主筋優選為8根，分別布置在樁身鋼筋籠四個頂點以及棱邊的中點。
7.根據權利要求1所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述縱向主筋優選為12根，分別布置在樁身鋼筋籠四個頂點以及棱邊的三分點。
8.根據權利要求1所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述縱向主筋優選為16根，分別布置在樁身鋼筋籠四個頂點以及棱邊的四分點處。
9.根據權利要求1所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述樁身鋼筋籠布置在樁身截面外緣。
10.根據權利要求1所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述端板上設有穿孔、錨固孔及張拉孔，所述穿孔與錨固孔為重孔，所述縱向主筋通過端板上的穿孔固定于錨固孔中。
11.根據權利要求1所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述樁帽還包括樁套箍，所述樁套箍為包覆在樁身端部的薄板方管，所述樁套箍焊接在端板上。
12.根據權利要求1或11任意一項所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述樁帽還包括若干根錨固筋，所述錨固筋焊接在端板內側，插于樁身鋼筋籠內部。
13.根據權利要求1所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述樁尖采用鋼樁尖。
14.根據權利要求13所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述樁身與樁尖相接的該端再設一樁帽，該樁帽同時設有端板、樁套箍及錨固筋，所述鋼樁尖焊接于該樁帽的端板上。
15.根據權利要求1所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述樁尖采用鋼筋混凝土樁尖。
16.根據權利要求15所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述鋼筋混凝土樁尖包括混凝土、樁尖鋼筋籠，所述樁尖鋼筋籠為四棱錐型，包括主筋和箍筋，錐頂設有導向鋼筋，樁尖鋼筋籠與樁身鋼筋籠固定在一起。
17.根據權利要求16所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述樁尖鋼筋籠外端再設有一端板，上述縱向主筋錨固于該端板設置的錨固孔中。
18.根據權利要求1所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述樁帽外端再加設一根上段樁，所述上段樁包括上段樁樁身及設于上段樁樁身兩端的上段樁樁帽。
19.根據權利要求1所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁，其特征在于，所述樁帽外端再依次加設一根中段樁及上段樁，所述上段樁包括上段樁樁身及設于上段樁樁身兩端的上段樁樁帽，所述中段樁包括中段樁樁身及設于中段樁樁身兩端的中段樁樁帽。
20.如權利要求1所述的預應力鋼筋混凝土實心方樁的生產工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)成型端板和樁套箍，并將二者焊接成樁帽； (2)縱向主筋定長、墩頭，和箍筋滾焊成樁身鋼筋籠；樁尖鋼筋籠制作；樁身鋼筋籠一端聯接樁尖鋼筋籠，一端聯接樁帽； (3)模具清理，安裝鋼筋籠和張拉器；制作帶有鋼筋混凝土樁尖的方樁時，由于縱向主筋必須穿過樁尖模板，故樁尖模板上縱向主筋對應位置處必須設有縱向主筋穿孔；縱向主筋穿過樁尖模板后固定在端板的錨固孔中，張拉板通過張拉螺栓與端板聯接； (4)施加預應力，拉張力不超過縱向主筋抗拉強度的70%； (5)布料成型，選用高性能混凝土，根據混凝土拌合物的工作性確定振動方式； (6)養護:采用常壓蒸汽養護制度， 在專用養護池或者養護室內進行養護，蒸汽溫度和壓力實時監控；必要時再采用二次高壓蒸汽養護制度； (7)放張； (8)脫模。
全文摘要
本發明屬于建筑材料領域，提供一種預應力鋼筋混凝土實心方樁及其生產工藝，該種預應力鋼筋混凝土實心方樁，包括樁身、樁帽及樁尖，其中所述樁身包括混凝土、樁身鋼筋籠，所述樁身鋼筋籠為方形，由若干根縱向主筋與螺旋箍筋滾焊而成；所述樁帽設于所述樁身的一端，包括端板，所述端板為方形鋼板；所述樁尖設于所述樁身的另一端，可采用鋼樁尖，也可采用鋼筋混凝土樁尖。該樁構造設計合理，具有優越的抗裂性能，其生產工藝效率高，適于工廠化生產模式。
文檔編號E02D5/58GK103114573SQ20131004868
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月7日 優先權日2013年2月7日
發明者朱克平, 張風臣, 湯永柳, 華文升, 朱加剛, 張棟 申請人:江蘇固豐管樁集團有限公司