水平力承载桩及其生产工艺.pdf

本发明公开了水平力承载桩及其生产工艺，它包括混凝土及钢筋骨架笼两端固定的端头板，其中，钢筋骨架笼是由预应力钢筋，螺旋筋和非预应力钢筋组成，预应力钢筋可采用抗拉强度高的PC钢棒，并且在管桩的受拉区域的螺旋筋上布置非预应力钢筋，该非预应力钢筋纵向绑扎在螺旋筋上，而且非预应力钢筋不参与管桩合模后的预应力张拉，改变了现有管桩抗弯性能差，破坏为脆性破坏，延性差，管桩出现开裂后迅速蔓延，受拉区钢筋很快进入屈服和紧缩直至断裂，极限弯矩和开裂弯矩相差不大等缺点，提高了管桩的整体性能，而且工艺简单，成本低，性价比高，应用范围广等优点。

1、  水平力承载桩，包括混凝土(4)、钢筋骨架笼(5)及钢筋骨架笼(5)两端固定的端头板(6)，其特征在于：钢筋骨架笼(5)包括预应力钢筋(2)、螺旋筋(3)及绑扎在螺旋筋(3)上的非预应力钢筋(1)，预应力钢筋(2)、螺旋筋(3)及非预应力钢筋(1)为固定连接。

2、  根据权利要求1所述的水平力承载桩，其特征在于：所述的非预应力钢筋(1)均匀分布在管桩截面的受拉区域(7)内的螺旋筋(3)上。

3、  根据权利要求1所述的水平力承载桩，其特征在于：所述的非预应力钢筋(1)均匀分布在管桩截面上夹角为120度的对称的两个扇形受拉区域内的螺旋筋(3)上。

4、  根据权利要求1所述的水平力承载桩，其特征在于：所述的非预应力钢筋(1)均匀分布在整个管桩内的螺旋筋(3)上。

5、  根据权利要求1所述的水平力承载桩的生产工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
a、制作钢筋骨架笼(5)：先将预应力钢筋(2)、非预应力钢筋(1)、螺旋筋(3)定长、切断下料，再将预应力钢筋(2)镦头，线材冷拔成冷拔丝；预应力钢筋(2)与螺旋筋(3)滚焊成钢笼，再将非预应力钢筋(1)纵向绑扎在螺旋筋(3)上，制成钢筋骨架笼(5)；制作好端头板(6)，然后将钢筋骨架笼(5)与端头板(6)固定后一起放入管模中；
b、将按照国家管桩制备标准制备的混凝土(4)喂入装好钢筋骨架笼(5)和端头板(6)的管模中，合上盖模后进行预应力张拉；
c、将管模置于离心机上进行离心成型，完毕后倾倒余浆；
d、将管模放入蒸养池中，按混凝土强度等级要求进行蒸汽养护；
e、蒸汽养护后放张、脱模、质检，质检后入釜进行高压蒸汽养护，最后放入管桩堆放场，进行自然养护。

6、  根据权利要求5所述的水平力承载桩的生产工艺，其特征在于：所述的预应力钢筋(2)可采用抗拉强度6b≥1570Mpa的PC钢棒。

水平力承载桩及其生产工艺
技术领域：
本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及水平力承载桩及其生产工艺。
背景技术：
在建筑施工过程中，管桩的运用越来越广泛，预应力混凝土管桩是采用预先加压的方法间接提高混凝土的抗拉强度，克服混凝土容易开裂的缺点，可延缓混凝土构件的开裂，提高构件的抗裂度和刚度，并取得节约钢筋，减轻自重的效果。
但是，工程界普遍认为预应力混凝土管桩的抗弯性能差，破坏为脆性破坏，延性差，管桩出现开裂后迅速开展，受拉去钢筋很快进入屈服和颈缩直至断裂，极限弯矩和开裂弯矩相差不大。提高抗裂弯矩的途径主要是提高管桩混凝土的预应力，即通过提高预应力钢筋的预拉应力或者增加钢筋数量间接提高混凝土的预压应力。此种途径会带来三个问题：1)预应力钢筋的预拉应力过大，钢筋容易出现塑性变形，在受弯时预应力钢筋容易脆断，影响管桩的延性；2)增加钢筋数量意味着成本和工程造价的增加，性价比失衡；3)此种途径只是延缓混凝土的开裂，提高极限弯矩和开裂弯矩，但对于改善管桩的极限弯矩和开裂弯矩相差不大和提高管桩的延性没有很大的实际帮助。因而如何改善管桩的这些天然缺陷具有一定的工程意义。
另外，在管桩的生产中，对管桩的配筋往往是参照传统桩基均匀配筋的作法。事实上，与各向同性的建筑桩基相比，承担水平力的管桩侧向受力的特征明确，均匀布筋显得浪费。在实际工程中，对于环形的受弯构件如管桩等，通常采用对称布筋，其工作原理与矩形截面基本类似，但是矩形截面的钢筋是沿一条直线布置，而管桩是沿圆周均匀布置。于是，管桩的受力状态出现以下新特点：1)在截面受拉区内，由于布置的钢筋至截面水平中心轴的距离不同，由此引起的每根筋受力也不同，形成“远大近小”的局面，即距离中性轴距离远的拉应力大，反之则小。2)在受压区，仅仅靠混凝土的压力和受拉区钢筋拉力所构成的力矩就足够抵抗荷载弯矩，即在受压区布置构造钢筋即可，从而减少钢筋用量，降低成本。
发明内容：
综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本发明提供了一种水平力承载桩及其生产工艺，它很好的弥补了现有管桩抗弯性能差，破坏为脆性破坏，延性差，管桩出现开裂后迅速蔓延，受拉区钢筋很快进入屈服和紧缩直至断裂，极限弯矩和开裂弯矩相差不大等缺点，提高了管桩的整体性能，而且工艺简单，成本低，性价比高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
水平力承载桩简称PHLC桩，包括混凝土4、钢筋骨架笼5及钢筋骨架笼5两端固定的端头板6，其中，钢筋骨架笼5包括预应力钢筋2、螺旋筋3及绑扎在螺旋筋3上的非预应力钢筋1，预应力钢筋2、螺旋筋3及非预应力钢筋1为固定连接。
进一步，所述的非预应力钢筋1均匀分布在管桩截面的受拉区域7内的螺旋筋3上。
进一步，所述的非预应力钢筋1均匀分布在管桩截面上夹角为120度的对称的两个扇形受拉区域内的螺旋筋3上。
进一步，所述的非预应力钢筋1均匀分布在整个管桩内的螺旋筋3上。
水平力承载桩简称PHHC桩的生产工艺包括以下步骤：
a、制作钢筋骨架笼5：先将预应力钢筋2、非预应力钢筋1、螺旋筋3定长、切断下料，再将预应力钢筋2镦头，线材冷拔成冷拔丝；预应力钢筋2与螺旋筋3滚焊成钢笼，再将非预应力钢筋1纵向绑扎在螺旋筋3上，制成钢筋骨架笼5；制作好端头板6，然后将钢筋骨架笼5与端头板6固定后一起放入管模中；
b、按照符合国家管桩制备标准制备的混凝土4喂入装好钢筋骨架笼5和端头板6的管模中，合上盖模后进行预应力张拉；
c、将管模置于离心机上进行离心成型，完毕后倾倒余浆；
d、将管模放入蒸养池中，按混凝土强度等级要求进行蒸汽养护；
e、蒸汽养护后放张、脱模，然后质检，质检后入釜进行高压蒸汽养护，后放入管桩堆放场，进行自然养护。
进一步，所述的预应力钢筋2可采用抗拉强度бb≥1570Mpa的PC钢棒。
本发明的有益效果为：
1、本发明很好的弥补了现有管桩抗弯性能差，破坏为脆性破坏，延性差，管桩出现开裂后迅速蔓延，受拉区钢筋很快进入屈服和紧缩直至断裂，极限弯矩和开裂弯矩相差不大等缺点，提高了管桩的整体性能，而且工艺简单，成本低，性价比高。
2、由于本发明管桩具有很高的开裂弯矩和极限弯矩，而且延性得到很大程度的提高，可在江河、湖波、水库等水利设施的护堤防滑，坝身土体加固等工程中广泛使用，也在公路、铁路等基础设施的边坡维护、边坡防滑，桥墩基础施工，港口码头基础施工加固，工业和民用建筑的深基坑支护，边坡维护等领域广泛使用。并且在7级以上的抗震建筑的基础施工中也可使用。
附图说明：
图1为本发明的结构一的截面示意图；
图2为本发明钢筋骨架笼与端头板的结构示意图；
图3为本发明的结构二的截面示意图；
图4为本发明的结构三的截面示意图；
图5为本发明的抗弯实验加载简图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
如图1、2所示，本实施例桩型为￠500X100，可采用传统配方设计混凝土4强度等级为C60，预应力钢筋2可采用十三根直径为￠10.7的高强预应力混凝土用钢棒，其抗拉强度为1570Mpa，非预应力钢筋1可采用四根直径为￠12的HRB335螺纹钢。
先将预应力钢筋2、非预应力钢筋1、螺旋筋3定长、切断下料，再将预应力钢筋2镦头，线材冷拔成冷拔丝；预应力钢筋2与螺旋筋3滚焊成钢笼，再将非预应力钢筋1纵向绑扎并均匀分布在管桩截面的受拉区域7内的螺旋筋3的内侧，制成钢筋骨架笼5；制作好端头板6，将钢筋骨架笼5与端头板6固定后一起放入管模中；将按照国家管桩制备标准制备的混凝土4喂入装好钢筋骨架笼5与端头板6的管模中，合上盖模后进行预应力张拉，非预应力钢筋1不参与预应力张拉；然后再将管模置于离心机上进行离心成型，完毕后倾倒余浆；然后将管模放入蒸养池中，按混凝土强度等级要求进行蒸汽养护；蒸汽养护后放张、脱模，然后质检，质检后入釜进行高压蒸汽养护，后放入管桩堆放场，进行自然养护。
如图5所示，在本实施例管桩成型24小时后，对本实施例管桩进行抗弯实验，当本实施例管桩破坏时，管桩的上部(以桩直径处为界)混凝土4被压碎，而底部的预应力钢筋2和非预应力钢筋1未断裂，从管桩出现第一条裂缝开始，管桩裂缝延伸缓慢，裂缝数量增加快，但在管桩断裂前裂缝的最大宽度仅为0.5mm，破坏时裂缝数量为十六条，裂缝未延伸至管桩上部，管桩下部预应力钢筋2和非预应力钢筋1断裂滞后，上部混凝土4出现压碎现象，符合预应力混凝土的超筋构件破坏形式，说明本实施例管桩有很好的延性，开裂弯矩和极限弯矩相差较大。
实施例二
如图3所示，重复实施例1，有以下不同点：预应力钢筋2可采用十二根直径为￠10.7的高强预应力混凝土用钢棒，其抗拉强度为1570Mpa，非预应力钢筋1可采用八根直径为￠12的HRB335螺纹钢，非预应力钢筋1纵向绑扎并均匀分布在管桩截面上夹角为120度的对称的两个扇形受拉区域内的螺旋筋3的内侧。
实施例三
如图4所示，重复实施例1，有以下不同点：预应力钢筋2可采用十二根直径为￠10.7的高强预应力混凝土用钢棒，其抗拉强度为1570Mpa，非预应力钢筋1可采用十二根直径为￠12的HRB335螺纹钢，非预应力钢筋1纵向绑扎并成圆周状均匀分布在螺旋筋3的内侧。
最后要说明的是，以上所述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。