一种先张法预应力混凝土四边形桩及其生产方法 技术领域 本发明涉及一种先张法预应力混凝土四边形桩， 本发明还涉及一种先张法预应力 混凝土四边形桩的生产方法。
背景技术 目前建筑工程当中所使用的预制混凝土桩基础有很多， 主要有混凝土实心方桩、 混凝土空心方桩、 预应力混凝土管桩、 预制混凝土灌注桩等。其主要性能表现如下 ：
预制混凝土实心方桩摩擦面积大， 但是存在着自重较大， 吊装、 运输、 施工转运中 易出现裂缝、 容易断裂， 生产制作时消耗混凝土、 钢材等材料过多， 不易焊接， 由于混凝土强 度较低， 容易爆桩等缺陷。
灌注桩受天气影响较大， 雨天无法施工、 施工工期无法保证， 由于灌注桩、 实心方 桩这两种桩是直接将混凝土填充进预制好的钢筋中， 经自然养护成型或振动成型， 其混凝 土强度一般低于 C40。 这种工艺生产的桩身混凝土抗压和抗渗能力较差， 存在耐久性较差等 诸多问题。成桩质量得不到保证， 且浪费国家资源。
目前市场上有两种经过离心成型的桩种， 分别为预应力混凝土管桩和预应力混凝 土空心方桩。离心成型的预应力混凝土管桩制作技术已经非常成熟， 通过离心式管模在离 心机上高速旋转， 使混凝土料沿管模内腔的外边沿成型并作高速离心运动， 最后离心成混 凝土管桩。经过离心成型后桩身质量可靠， 具有桩身混凝土强度高的优点， 但管桩外表面 光滑， 尺寸小， 在同等直径下作摩擦桩使用时与土体的摩擦力小， 提供的单桩地基承载力较 低， 且由于薄壁管桩的抗弯能力不高， 在许多工程中都以扩大管桩外径为措施， 从而提高了 工程造价。
目前市场上主要的方桩， 专利号为 ： ZL200710068545.6， 名称为 ： “预应力高强混 凝土方桩及其制造方法和成型模具” 、 专利号为 ： ZL99116046.0， 名称为 “一种预应力方桩及 其制造方法” 、 专利号为 ： ZL200820182436.7， 名称为 “高承载力预应力混凝土空心方桩” 等 专利是都是模仿离心式管桩模在离心机上高速旋转制作离心方桩， 使制作离心方桩变成了 现实， 使成型的方桩具有高强度、 高承载力、 施工时不易暴桩等优点。 经离心成型的预应力混 凝土方桩与地面的摩擦力和承载力虽然比管桩要高， 但其仍存在一些需解决的问题， 如：
1、 其桩身合缝处恰好在四边的倒圆角或直角上， 容易产生漏浆等问题而影响方桩 成型质量 ；
2、 钢筋笼骨架的主筋与箍筋滚焊不牢， 容易松散。
3、 主筋在焊接时烧伤均在 1.0 ～ 20mm 不等， 大大减小了钢筋的的使用面积， 从而 严重影响钢筋的使用性能。
4、 桩身合缝处容易磕损， 损坏桩身。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处， 提供一种成型质量高、 单桩承载力高、 钢筋骨架在使用时不受损伤、 水平抗弯承载力好、 抗剪性能高、 堆放方便、 吊桩、 运 输、 转运时不易破坏的先张法预应力混凝土四边形桩 ；
本发明的另一个目的是提供一种先张法预应力混凝土四边形桩的生产方法。
为了达到上述目的， 发明采用以下方案 ：
一种先张法预应力混凝土四边形桩， 其特征在于 ： 包括多条主钢筋， 在所述的主钢 筋上焊接有螺旋钢筋， 所述的主钢筋头部大于主钢筋的直径， 在所述的主钢筋两端上分别 连接有四边形端板， 在主钢筋与螺旋钢筋组成的钢筋笼架外浇注有混凝土， 所述的混凝土 与钢筋笼架结合成一体的四边形桩体， 在所述的四边形桩体中心设有一贯穿整个四边形桩 体的中心圆孔。
如上所述的一种先张法预应力混凝土四边形桩， 其特征在于在所述的在所述的四 边形端板上设有多个组合孔， 所述的组合孔包括一螺丝张拉孔和一沉筋孔， 在所述的螺丝 张拉孔和沉筋孔之间设有过筋槽， 主钢筋其头部插入螺丝张拉孔环向穿过过筋槽后卡接在 沉筋孔上。
如上所述的一种先张法预应力混凝土四边形桩， 其特征在于所述的四边形桩体 其相邻两边之间为应力消除的圆弧过渡， 所述的四边形桩体的合缝处在所述的圆弧外侧， 在所述的四边形端板上设有与所述四边形桩体对应的圆弧， 所述的圆弧其圆弧角度 θ 为 20 ～ 120°、 圆弧半径 R 为 2 ～ 60mm， 所述四边形桩体另外两个圆弧的长度与合缝处的圆弧 长度一样。 如上所述的一种先张法预应力混凝土四边形桩， 其特征在于所述的四边形桩体其 相邻两边之间为直角， 在所述的四边形端板上设有与所述四边形桩对应的直角。
如上所述的一种先张法预应力混凝土四边形桩， 其特征在于在所述的四边形端板 的坡口面上设有呈波纹状花纹， 所述花纹的纹距为 1.0 ～ 10mm， 纹深为 0.1 ～ 6.0mm。
如上所述的一种先张法预应力混凝土四边形桩， 其特征在于在所述的四边形端板 的坡口面上设有沿径向由内向外的条形凹槽， 所述的条形凹槽长度为 2mm ～ 10mm。
一种先张法预应力混凝土四边形桩的生产方法， 其特征在于其包括一下步骤 ：
a) 先将相应的四边形桩模具清理干净， 并涂上隔离剂 ；
b) 将钢筋笼骨架吊放至四边形模具的下模体内， 将四边形端板安装在钢筋笼骨架 的主钢筋两端上 ；
c) 将放置钢筋笼的下模体吊放在混凝土搅拌机的下方， 将预拌好的混凝土料放入 模具内 ； 合上上模体， 并锁紧上、 下模上的锁紧螺丝 ；
d) 将上好螺丝的模具一并水平放置， 对钢筋笼骨架的钢筋进行预应力张拉 ；
e) 将张拉好的模具吊放在离心机上进行离心成型， 成型后将内壁余浆水倾倒干 净；
f) 将上述的模具吊入蒸汽养护池内进行蒸汽养护， 蒸汽温度为 50℃以上， 养护时 间为 4 小时以上， 蒸汽养护完后池， 拆开上、 下模， 形成成品 ；
g) 将形成成品的四边形桩装入高压釜进行二次蒸汽养护， 蒸汽温度为 160 ～ 230℃， 蒸汽压力在 0.60MPa 以上， 时间为 6 ～ 10 小时， 即得最终产品。
综上所述， 发明相对于现有技术其有益效果是 ：
1、 由于本工艺是采用离心成型， 其桩身混凝土密实性好， 强度等级较高， 可达 C60，
C80 以上， 从而大大提高其承载性能 ；
2、 由于外边为四边形， 其有效截面面积较大， 单桩承载力高 ； 在设计时其有效桩长 和承台可相应减小， 从而提高了其经济性能， 大大节约了资金 ；
3、 制作工艺先进， 使钢筋笼的主筋与箍筋滚焊牢靠， 又避免钢筋笼骨架中的主筋 被烧， 保证了钢筋的使用。
4、 避免其桩身合缝处恰好在四边的倒圆角或直角上， 保证了方桩成型质量， 桩身 完整性好， 桩身力学性能好， 桩与桩的连接可采用焊接或者机械连接。
5、 由于端板的坡口上设有呈波纹状的花纹或在径向方向上设有由内向外的条形 凹槽， 增强了端板的焊接性能， 从而提高了桩与桩的连接强度。 附图说明
图 1 为发明的立体示意图 ； 图 2 为本发明的透视图 ； 图 3 为主钢筋与组合孔配合的示意图 ； 图 4 为四边形端板的第一种实施方式的示意图 ； 图 5 为纹状花纹的示意图 ； 图 6 为四边形端板的第二种实施方式的示意图 ； 图 7 为条形凹槽的示意图 ； 图 8 为四边形桩体的合缝处的示意图 ； 图 9 为本发明的四边形桩另一种实施方式的示意图。具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式对发明作进一步描述 ：
如图 1 和 9 所示的一种先张法预应力混凝土四边形桩， 包括多条主钢筋 1， 在所述 的主钢筋 1 上焊接有螺旋钢筋 2， 所述的主钢筋 1 其头部 11 大于主钢筋 1 的直径， 在所述的 主钢筋 1 两端上分别连接有四边形端板 3， 在主钢筋 1 与螺旋钢筋 2 组成的钢筋笼架外浇注 有混凝土， 所述的混凝土与钢筋笼架结合成一体的四边形桩体 4， 在所述的四边形桩体 4 中 心设有一贯穿整个四边形桩体 4 的中心圆孔 5。
本发明中在所述的在所述的四边形端板 3 上设有多个组合孔 6， 所述的组合孔 6 包 括一螺丝张拉孔 61 和一沉筋孔 62， 在所述的螺丝张拉孔 61 和沉筋孔 62 之间设有过筋槽 63， 主钢筋 1 其头部 11 插入螺丝张拉孔 61 环向穿过过筋槽 63 后卡接在沉筋孔 62 上。
如图 1 和 2 所示， 本发明中所述的四边形桩体 4 其相邻两边之间为应力消除的圆 弧 7 过渡， 所述的四边形桩体 4 的合缝处 12 在所述的圆弧 7 外侧， 在所述的四边形端板 3 上设有与所述四边形桩体 4 对应的圆弧， 所述的圆弧 7 其圆弧角度 θ 为 20 ～ 120°、 圆弧 半径 R 为 2 ～ 60mm， 所述四边形桩体 4 另外两个圆弧的长度与合缝处的圆弧长度一样。
如图 9 所示， 本发明所述的四边形桩体 4 其相邻两边之间为直角， 在所述的四边形 端板 2 上设有与所述四边形桩对应的直角。
如图 4 和 5 所示， 本发明中在所述的四边形端板 3 的坡口面 301 上设有呈波纹状 花纹 31， 所述花纹 31 的纹距为 1.0 ～ 10mm， 纹深为 0.1 ～ 6.0mm。本发明四边形端板 3 的另一种实施方式如图 6 和 7 所示， 在所述的四边形端板 3 的 坡口面 301 上设有沿径向由内向外的条形凹槽 32， 所述的条形凹槽 32 长度为 2mm ～ 10mm。
一种先张法预应力混凝土四边形桩的生产方法， 其包括一下步骤 ：
h) 先将相应的四边形桩模具清理干净， 并涂上隔离剂 ；
i) 将钢筋笼骨架吊放至四边形模具的下模体内， 将的四边形端板安装在钢筋笼骨 架的主钢筋两端上 ； 安装时先将钢筋笼骨架的主钢筋头部穿入螺丝张拉孔内， 旋转四边形 端板， 再将主钢筋装入沉筋孔内， 最后将安装好的钢筋笼骨架一端用固定板连接好， 另一端 用张拉锚板固定好， 最后用张拉螺丝将两端分别连接起来 ；
j) 将放置钢筋笼的下模体吊放在混凝土搅拌机的下方， 将预拌好的混凝土料放入 模具内 ； 合上上模体， 并锁紧上、 下模上的锁紧螺丝 ；
k) 将上好螺丝的模具一并水平放置， 对钢筋笼骨架的钢筋进行预应力张拉 ；
l) 将张拉好的模具吊放在离心机上进行离心成型， 成型后将内壁余浆水倾倒干 净；
m) 将上述的模具吊入蒸汽养护池内进行蒸汽养护， 蒸汽温度为 50℃以上， 养护时 间为 4 小时以上， 蒸汽养护完后池， 拆开上、 下模， 形成成品 ； 此时的混凝土强度可达 50MPa 左右 ； n) 将形成成品的四边形桩装入高压釜进行二次蒸汽养护， 蒸汽温度为 160 ～ 230℃， 蒸汽压力在 0.60MPa 以上， 时间为 6 ～ 10 小时， 即得最终产品。此时的混凝土强度 可达 80MPa 以上。
本发明生产的先张法预应力混凝土四边形桩， 具体为空心四边形桩， 两头有四边 形端板， 四边形端板内中心是一个空心圆， 端板上设有沉筋孔和张拉孔， 板厚为 18mm。两端 板用钢筋笼连结， 钢筋笼由同等长度的钢筋经滚焊后组成。 钢筋笼所用主筋为预应力钢棒。 用于制作预应力离心混凝土四边形桩。两端头板同钢筋笼方向有 2mm 普通铁板的包裹起 裙边作用， 连接好端板的钢筋笼放入四边形模具内， 向模具内灌入混凝土， 将上下模合紧后 进行张拉， 放入离心机上离心成型， 整个离心工艺分为低速、 低中速、 中速、 高速四个过程， 离心完后， 将离心排挤后的水份倾斜干净， 连模一起放入蒸汽养护池内养护四个小时， 蒸汽 温度为 85℃， 形成一个外四边形， 内腔为圆形的四边形离心桩。此时混凝土强度为 65MPa， 混凝土延性此时最好， 如须进一步提高混凝土强度， 可继续用一种耐高温高压的容器进行 养护， 俗称蒸压釜。压力调整为 0.95Map， 时间为 8 小时， 四边形桩此时的混凝土强度可达 95MPa 左右， 即得本产品。待冷却后即可出厂运往工地施打。