變截面強度預制構件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種變截面強度預制構件，預制構件包括原構件、設置在原構件強度加強區外側的加強體，加強體包括沿原構件周向設置的鋼管及沿原構件橫截面對稱設置的兩組加強部件、連接所述兩組加強部件的連接筋。本實用新型采用局部加強，不受端頭錨板規格限制，使用靈活，拓寬預應力預制構件在基坑支護中的應用，降低了工程造價。
【專利說明】變截面強度預制構件
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于土木建筑工程領域，涉及用于基坑支護工程和地下室工程的變截面強度預制構件。
【背景技術】
[0002]目前采用預應力預制構件的基坑支護結構中，常用的構件有:預應力預制管樁、預應力方形樁、預應力預制空心方樁、預應力預制外矩形內橢圓樁。這些樁的共同優點是施加了預應力，構件剛度非常好，支護結構的變形非常小，又因為是預制構件，工廠化生產，效率高，質量可靠。但是由于目前這種構件的預應力縱筋均是通長配筋，等截面強度，而在實際支護工程中，土壓力的分布是沿基坑深度變化的，一般規律是沿構件長度上部和下部受力都比較小，在構件中間的局部受力達到最大，如采用內支撐或錨桿時，在支撐點或錨固點處，支護樁的彎矩和剪力都較其他斷面大的多，支護樁沿縱向受力非常的不均勻，這樣就帶來了目前這種通常配筋，等截面強度的不合理性，就是說對于通常配筋的等截面強度構件，只有在構件中間的局部區段強度得到充分利用，而在大部分區段，強度是沒有得到充分利用的。這樣如按最大受力配筋，則造成浪費，不夠經濟。
[0003]目前在地下室建設工程中，抗拔樁一般采用鉆孔灌注樁和抗拔錨桿，立柱樁一般采用鉆孔灌注樁，而鉆孔灌注樁施工工序多、施工速度慢、造價高；抗拔錨桿的抗拔力小，且在許多土質中不能使用。由于預應力預制樁(管樁及空心方樁)不能夠很好的與地下室底板連接，且樁與樁之間的連接達不到抗拔要求，從而在多地被明令禁止使用。
實用新型內容
[0004]技術問題:本實用新型提供一種可以隨著彎矩和剪力的變化而變化的變截面強度預制構件，本實用新型預制構件可以拓寬上述預應力預制構件的應用領域和連接方法，而且還可以降低工程造價。
[0005]技術方案:本實用新型的變截面強度預制構件，包括原構件、設置在原構件強度加強區外側的加強體。
[0006]本實用新型的一種優選方案中，加強體為沿原構件周向設置的鋼管。
[0007]本實用新型的另一種優選方案中，加強體包括沿原構件橫截面對稱設置的兩組加強部件、連接所述兩組加強部件的連接筋。
[0008]本實用新型的上述第二種優選方案中，每組加強部件為沿原構件縱向設置的至少一個弧形加強板，兩相鄰弧形加強板之間由沿原構件周向設置的連接筋連接。
[0009]上述優選方案中，弧形加強板為弧形鋼板，連接筋為鋼筋，弧形鋼板與原構件之間用錨筋固定連接，錨筋為鉚釘或鋼筋。
[0010]上述優選方案中，弧形加強板為碳纖維布或玄武巖纖維布制成，連接筋為碳纖維條或玄武巖纖維條。
[0011]本實用新型的第二種優選方案中，每組加強部件為沿原構件縱向設置的至少一個條鋼、角鋼或加強鋼筋，兩相鄰條鋼、角鋼或加強鋼筋之間由沿原構件周向設置的連接筋連接，連接筋為鋼筋或扁鋼。
[0012]本實用新型中，原構件為由縱筋、環繞縱筋設置的箍筋和澆注填充的混凝土構成的預應力樁，預應力樁為管樁、空心方樁或外矩形內橢圓形樁。
[0013]有益效果:與傳統的支護構件相比，本實用新型有以下優點:
[0014]I)靈活性大，使用范圍擴大:傳統的預制預應力支護構件的截面強度沿著整個構件長度是一樣的，由于受到端頭板錨板的限制，其規格、品種往往不是很多，在設計選型中帶來很多困難，本實用新型采用局部加強，缺多少，補多少，不受端頭錨板規格限制，非常靈活，使得使用范圍大大擴大。
[0015]2)節約造價，降低投資:由于支護構件的受力是變化的，最大處與較小處相差數倍，在設計時往往按照最大的內力配筋，這就使得支護設計偏于保守且不合理，因此，采用本實用新型后，可以節約造價。
[0016]3)增加了使用功能:本實用新型構件可以用作抗拔樁、立柱樁、以及支護樁，本實用新型的加強體不僅可以在局部加強構件的截面強度，而且還可以解決構件與構件之間的連接問題、可以很好的解決本實用新型構件與地下室底板、與地下室樓板、地下室頂板等構件之間的連接問題，因此本實用新型構件擴大了預制樁的應用領域，同時當采用本實用新型中的弧形加強板和鋼管作為加強體時，由于其可以與地下室結構外圍的梁板配筋進行焊接連接，從而可使支護構件兼做地下結構外圍的抗拔樁和工程樁，省去了地下室外圍的抗拔樁及工程樁，進一步降低工程造價。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為需要對原構件截面強度進行增強的區間的示意圖。
[0018]圖2為采用圓弧形鋼板對環形構件截面強度進行增強的截面示意圖。
[0019]圖3為采用條鋼對環形構件截面強度進行增強的截面示意圖。
[0020]圖4為采用鋼筋對環形構件截面強度進行增強的截面示意圖。
[0021]圖5為采用鋼筋對環形構件截面強度進行增強的截面示意圖。
[0022]圖6為采用碳纖維對環形構件截面強度進行增強的截面示意圖。
[0023]圖7為采用鋼構對空心方樁截面強度進行增強的截面示意圖。
[0024]圖中有:原構件1、加強體2、縱筋11，箍筋12，混凝土 13，強度加強區14，加強部件21，連接筋22，錨筋23，結構膠24。
【具體實施方式】
[0025]本實用新型的變截面強度預制構件包括原構件1、由于原構件I是等截面強度，故對于受力較大的區段進行加強，稱為強度加強區14，強度加強區的確定方法是:首先求出各種受力狀態下的彎矩剪力包絡圖，并畫出所選定的原構件所能承受的內力圖，對于包絡圖大出內力圖的區域加上加強體需要錨固的長度即為強度加強區的范圍。在該強度加強區14范圍內增設加強體2，該加強體2包括沿原構件I橫截面對稱設置的兩組加強部件21，連接兩組加強部件21的連接筋22，以及焊接在加強部件21內側的錨筋23。
[0026]上述每組加強部件21為沿原構件I縱向設置的至少一個弧形加強板，兩相鄰弧形加強板之間由沿原構件I周向設置的連接筋22連接，連接筋22可以采用兩圓形鋼筋分別焊接在弧形加強板上(弧形加強板用鋼板)，也可以采用一個環形或橢圓形鋼筋焊接在弧形加強板上。錨筋23是為了進一步加強弧形加強板與混凝土的連接，可采用U形鋼筋或鉚釘與弧形加強板焊接。
[0027]當原構件已經制作完成時，加強部件21為碳纖維布或玄武巖纖維布制成的弧形加強板，連接筋22為碳纖維條或玄武巖纖維條。采用結構膠將加強部件21和連接筋22黏貼在原構件I上。
[0028]上述每組加強部件21除前述采用弧形鋼板外，還可以采用沿縱向設置的至少一個條鋼、角鋼或加強鋼筋，兩相鄰條鋼、角鋼或加強鋼筋之間由沿原構件I周向設置的連接鋼筋22焊接連接。
[0029]原構件I為縱筋11、環繞縱筋11設置的箍筋12和澆注填充的混凝土 13構成的預應力樁，預應力樁的形狀，目前常用的有圓環形(管樁)、矩形(方樁)、空心方樁、或外矩形內橢圓形樁。
[0030]本實用新型的另一種優選實施例中，加強體2為沿原構件I周向設置的鋼管。
[0031]本實用新型的變截面強度預制構件，按照以下方法制作:
[0032]方法一、預制法制作步驟:
[0033]I)制作縱筋11，箍筋12，將二者按設計排列固定，形成鋼筋籠；
[0034]2)制作加強體2:按設計要求分別加工加強部件21和連接筋22，并將兩者焊接在一起形成加強體2 ；
[0035]3)將步驟2)制作的加強體2套在步驟I)形成的鋼筋籠外圍的強度加強區內，力口焊錨筋23，并將加強體2與鋼筋籠固定在一起；
[0036]4)將步驟3)形成的組合體放入模具，對模具內進行混凝土 13的布料，合上模具上蓋;
[0037]5)對鋼筋籠進行預應力張拉和固定，以便固定鋼筋籠并形成預應力；
[0038]6)進行離心法生產以及養護，從而形成變截面強度預制構件。
[0039]方法二、后帖法制作步驟:
[0040]I)制作原構件I ;將縱筋11和箍筋12按設計排列固定，形成鋼筋籠，放入模具，對模具內進行混凝土 13的布料，養護后形成原構件I ;
[0041]2)在原構件I的加強區14外側沿縱向按設計要求寬度范圍涂結構膠24，然后在已涂的結構膠上粘貼加強體21 ；
[0042]3)在強度加強區14外側沿環向按設計要求的寬度和間距涂結構膠24，并在已涂的結構膠上沿原構件I的環向粘貼加強體22。
[0043]實施例1:(采用弧形鋼板加固管樁用作支護樁應用實例)原構件選用直徑為800的C類管樁，型號為PHC800C130，原構件彎矩設計值為1051kN.m，采用兩塊弧形鋼板作為加強部件21，弧形鋼板的弧長為300mm，厚度為10mm，長度為12m，連接筋采用直徑16mm的橢圓形鋼筋，與弧形鋼板牢固焊接，錨筋采用直徑為18mm的U形鋼筋，U形筋的錨固長度為110mm，U形筋的開檔長度為80mm，與弧形鋼板牢固焊接(如圖2所示)。采用上述方法加強后，新構件的彎矩設計值為1470kN.m，提高了 40%，取得很好經濟效益。
[0044]實施例2:(采用鋼構加固空心方樁用作支護樁應用實例)原構件選用空心方樁，型號為HKFZ600B-400，原構件彎矩設計值為624kN.m，采用4根長度為IOm的角鋼作為加強部件21，分別置于空心方樁的4個角部，角鋼的規格為L63x6等邊角鋼，兩根角鋼面積1459平方毫米，連接筋采用30x5扁鐵，與角鋼焊接成形后，套在預應力鋼筋籠的外圍并固定，放入模具，張拉預應力筋，澆灌混凝土，開動離心機制作成變截面強度的預應力空心方樁(如圖7所示)。
[0045]實施例3:(采用鋼管加固管樁用作支護樁、抗拔樁和工程樁的應用實例)原構件選用直徑為800的B類管樁，型號為PHC800B130，原構件彎矩設計值為827kN.m,采用一段外徑為800的鋼管進行加強(如圖5所示)，鋼板厚度為10mm，加強后加強區的彎矩設計值為1422kN.m,彎矩設計值提高了 70%。鋼管自管樁上端法蘭以下開始設置，長度為13m，鋼管不僅加固了原構件的強度，而且還可以起到與地下室底板、負一層樓板、以及與地下室頂板之間的連接作用(采用焊接法連接)，使得該樁起到支護樁、抗拔樁、以及工程樁的三個作用，做到一樁多用途，省掉了沿地下室四周的抗拔樁和四周的工程樁，進一步節省造價。
[0046]實施例4:(鋼管在管樁端部加固用作抗拔樁應用實例)，設計抗拔樁長度22m，選用二節Ilm長的預應力管樁，直徑為400，型號為PHC400B110，采用在管樁端部增設一段外徑為400的鋼管作為加固連接體(如圖5所示),鋼管長度0.8m,壁厚12_，鋼管設置在預應力管樁端頭板的內側，并與端頭板焊接在一起，鋼管內部焊有錨筋錨固在管樁混凝土中。二節管樁之間除須將二個法蘭直接進行焊接外，另在二個鋼管外用18根直徑為16的鋼筋綁焊，管樁與地下室底板之間的連接方法是在鋼管四周側壁上綁焊16根直徑為20的錨固筋錨入底板。
【權利要求】
1.一種變截面強度預制構件，其特征在于，該預制構件包括原構件(I)、設置在所述原構件(I)強度加強區(14)外側的加強體(2)，所述加強體(2)為沿原構件(I)周向設置的鋼管。
2.根據權利要求1所述的變截面強度預制構件，其特征在于，所述原構件(I)為由縱筋(11)、環繞所述縱筋(11)設置的箍筋(12)和澆注填充的混凝土(13)構成的預應力樁，所述預應力樁為管樁、空心方樁或外矩形內橢圓形樁。
3.一種變截面強度預制構件，其特征在于，該預制構件包括原構件(I)、設置在所述原構件(I)強度加強區(14)外側的加強體(2)，所述加強體(2)包括沿原構件(I)橫截面對稱設置的兩組加強部件(21)、連接所述兩組加強部件(21)的連接筋(22)。
4.根據權利要求3所述的變截面強度預制構件，其特征在于，所述每組加強部件(21)為沿原構件(I)縱向設置的至少一個弧形加強板，兩相鄰弧形加強板之間由沿原構件(I)周向設置的連接筋(22)連接。
5.根據權利要求4所述的變截面強度預制構件，其特征在于，所述弧形加強板為弧形鋼板，連接筋(22)為鋼筋，所述弧形鋼板與原構件(I)之間用錨筋(23)固定連接，所述錨筋(23)為鉚釘或鋼筋。
6.根據權利要求4所述的變截面強度預制構件，其特征在于，所述弧形加強板為碳纖維布或玄武巖纖維布制成，連接筋(22)為碳纖維條或玄武巖纖維條。
7.根據權利要求3所述的變截面強度預制構件，其特征在于，所述每組加強部件(21)為沿原構件(I)縱向設置的至少一個條鋼、角鋼或加強鋼筋，兩相鄰條鋼、角鋼或加強鋼筋之間由沿原構件(I)周向設置的連接筋(22)連接，連接筋(22)為鋼筋或扁鋼。
8.根據權利要求3至7任一權利要求所述的變截面強度預制構件，其特征在于，所述原構件(I)為由縱筋(11)、環繞所述縱筋(11)設置的箍筋(12 )和澆注填充的混凝土( 13 )構成的預應力樁，所述預應力樁為管樁、空心方樁或外矩形內橢圓形樁。
【文檔編號】E02D5/58GK203613536SQ201320765065
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】衛海, 李欣, 衛龍武 申請人:南京東大鴻基新技術發展有限公司