一种先张法预应力混凝土多边形桩及其生产方法

1.一种先张法预应力混凝土多边形桩的生产方法，包括钢筋笼架(1)，在所述的钢筋笼架(1)外设有由混凝土灌注而成并与钢筋笼架(1)结合成一体的多边形桩体(2)，在所述的多边形桩体(2)中心设有贯穿整个多边形桩体(2)的中心圆孔(3)，在所述的多边形桩体(2)两端上分别设有多边形端板(4)，所述的钢筋笼架(1)两端与所述的多边形端板(4)固定连接；所述的多边形桩体(2)为六边形桩体，所述的多边形端板(4)为六边形端板；其特征在于生产该多边形桩包括以下步骤：
A、先将相应的多边形桩模具清理干净，涂上隔离剂；
B、将钢筋笼架吊放在多边形的下模体内，将连接好裙边的多边形端板安装在钢筋笼架两端上，安装时先将钢筋笼架的主钢筋头部穿入螺丝张拉孔内，旋转多边形端板，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；
C、将上好钢筋笼架的多边形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，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好，对钢筋笼架进行预应边张拉；
E、将张拉好的模具放上离心机进行离心成型，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85℃，养护时间为4小时，蒸汽养护完，拆模，形成一外六边形，内腔为圆形的六边形离心桩，此时混凝土强度为
65Mpa；
G、将形成六边形离心桩装入耐高温高压的蒸压釜进行二次蒸汽养护，蒸汽温度为
180-210℃，蒸汽压力为0.95Mpa，时间为8小时，六边形桩此时的混凝土强度达95Mpa，即得最终产品。
2.根据权利要求1所述的一种先张法预应力混凝土多边形桩的生产方法，其特征在于在所述的六边形桩体(2)其截面六边形中有两对称的直角(21)，另外四个角上均设有应力消除圆弧(22)，在所述的六边形端板(4)上设有与六边形桩体(2)对应的直角(41)。
3.根据权利要求2所述的一种先张法预应力混凝土多边形桩的生产方法，其特征在于所述的圆弧角度θ为30～120°、圆弧半径R为5～50mm。
4.根据权利要求1所述的一种先张法预应力混凝土多边形桩的生产方法，其特征在于所述的钢筋笼架(1)包括多个主钢筋(12)，在所述的主钢筋(12)上焊接有螺旋箍筋(11)。
5.根据权利要求4所述的一种先张法预应力混凝土多边形桩的生产方法，其特征在于所述的主钢筋(12)两端设有连接头(121)，所述连接头其头部大于主钢筋(12)的直径。
6.根据权利要求5所述的一种先张法预应力混凝土多边形桩的生产方法，其特征在于在所述的多边形端板(4)设有多个组合孔(42)，所述的组合孔(42)包括一螺丝张拉孔(421)和一沉筋孔(422)，在所述的螺丝张拉孔(421)和沉筋孔(422)之间设有过筋槽(423)，主钢筋(12)其头部插入螺丝张拉孔(421)环向穿过过筋槽(423)后卡接在沉筋孔(422)上。

一种先张法预应力混凝土多边形桩及其生产方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种先张法预应力混凝土多边形桩，本发明还涉及一种先张法预应力混凝土多边形桩的生产方法。\n背景技术\n[0002] 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：\n[0003] 预制混凝土实心方桩摩擦面积大、承载力性能好，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。\n[0004] 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。\n[0005] 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。\n[0006] 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，但仍存在一些需解决的问题，如配筋率低，混凝土料分布四边较多，中间较少，而且钢筋分布不均匀、在离心成型时因重力不一样，四角的混凝土难以离心密实、其力学性能抗拉、抗压、抗弯较差。\n发明内容\n[0007] 本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种单桩承载力高、水平抗弯承载力好、抗剪性能高、抗震能力强，建筑中损耗少，省料、自重轻、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多边形桩；\n[0008] 本发明的另一个目的是提供一种该张法预应力混凝土多边形桩的方法。\n[0009] 为了达到上述目的，本发明采用以下方案：\n[0010] 一种先张法预应力混凝土多边形桩，其特征在于包括钢筋笼架，在所述的钢筋笼架外设有由混凝土灌注而成并与钢筋笼架结合成一体的多边形桩体，所述的多边形桩体至少为五边形，在所述的多边形桩体中心设有贯穿整个多边形桩体的中心圆孔，在所述的多边形桩两端上分别设有多边形端板，所述的钢筋笼架两端与所述的多边形端板固定连接。\n[0011] 如上所述的一种先张法预应力混凝土多边形桩，其特征在于所述的多边形桩体为六边形桩体，所述的多边形端板为六边形端板。\n[0012] 如上所述的一种先张法预应力混凝土多边形桩，其特征在于在所述的六边形桩体其截面六边形中有两对称的直角，另外四个角上均设有应力消除圆弧，在所述的六边形端板上设有与六边形桩体对应的直角。\n[0013] 如上所述的一种先张法预应力混凝土多边形桩，其特征在于所述的圆弧角度θ为30～120°、圆弧半径R5～50mm。\n[0014] 如上所述的一种先张法预应力混凝土多边形桩，其特征在于所述的钢筋笼架包括多个主钢筋，在所述的主钢筋上焊接有螺旋箍筋。\n[0015] 如上所述的一种先张法预应力混凝土多边形桩，其特征在于所述的主钢筋两端设有连接头，所述连接头其头部大于主钢筋的直径。\n[0016] 如上所述的一种先张法预应力混凝土多边形桩，其特征在于在所述的多边形端板设有多个组合孔，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上。\n[0017] 一种先张法预应力混凝土多边形桩的生产方法，其包括以下步骤：\n[0018] a)先将相应的多边形桩模具清理干净，涂上隔离剂；\n[0019] b)将钢筋笼架吊放在多边形的下模体内，将连接好裙边的多边形端板安装在钢筋笼架两端上，安装时先将钢筋笼架的主钢筋头部穿入螺丝张拉孔内，旋转多边形端板，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；\n[0020] c)将上好钢筋笼的多边形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，锁紧上、下模上的锁紧螺丝；\n[0021] d)将上好螺丝的模具一并水平放好，对钢筋笼架进行预应边张拉；\n[0022] e)将张拉好的模具一放上离心机进行离心成型，成型后将内壁余浆水倾倒干净；\n[0023] 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80℃，养护时间为\n4小时以上，蒸汽养护完后池，拆模，形成成品；\n[0024] g)将形成成品的多边形桩装入设备进行二次蒸汽养护，蒸汽温度为180～210℃，蒸汽压力在0.9Mpa以上，时间为8～10小时，即得最终产品。\n[0025] 综上所述，本发明相对于现有技术其有益效果是：\n[0026] 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，为C60～C80以上，从而耐久性大大提高了；\n[0027] 2、由于外边为多边形，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；\n[0028] 3、由于多边形桩一般采用的是双倍数的边长，如六边形桩，其配筋和混凝土分布均匀，其整个受力面均衡，不易造成局部疲劳损坏，使用年限比其它桩种可进一步得到保障；\n[0029] 4、由于多边形桩在配筋和混凝土分布上较均匀，在抗拔力、抗压力、抗剪力方面大大高于其它桩种，在设计上和使用上方便了许多；\n[0030] 5、制作工艺先进，外型尺寸规则，边长不受限制，通常采用150～1000mm，其生产采用离心成型工艺，成桩质量高，桩身完整性好，桩身力学性能好，桩与桩的连接采用焊接或者机械连接。且自重轻，运输、堆放方便，吊装、运输、转运时不易损坏，经济性好；\n附图说明\n[0031] 图1为本发明的立体示意图；\n[0032] 图2为本发明透视图；\n[0033] 图3为主钢筋在组合孔内的剖面示意图；\n[0034] 图4为本图2的局部示意图。\n具体实施方式\n[0035] 下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步描述：\n[0036] 如图1至4所示的一种先张法预应力混凝土多边形桩，包括钢筋笼架1，所述的钢筋笼架1包括多个主钢筋12，在所述的主钢筋12上焊接有螺旋箍筋11，所述的主钢筋12其头部大于主钢筋12的直径，在所述的钢筋笼架1外设有由混凝土灌注而成并与钢筋笼架\n1结合成一体的多边形桩体2，所述的多边形桩体2至少为五边，在所述的多边形桩体2中心设有贯穿整个多边形桩体2的中心圆孔3，在所述的多边形桩体2两端上分别设有多边形端板4，所述的钢筋笼架1两端与所述的多边形端板4固定连接。\n[0037] 发明中所述的多边形桩体2为可为五边形桩体，六边形桩体或者其他多边形桩体，本发明实施例中多边形桩体2为六边形桩体，与之对应的多边形端板4为六边形端板。\n在所述的六边形桩体2其截面六边形中有两对称的直角21，另外四个角上均设有应力消除圆弧22，在所述的六边形端板4上设有与六边形桩体2对应的直角41，所述的圆弧角度为θ30～120°、圆弧半径R为5～50mm。\n[0038] 本发明中在所述的多边形端板4设有多个组合孔42，所述的组合孔42包括一螺丝张拉孔421和一沉筋孔422，在所述的螺丝张拉孔421和沉筋孔422之间设有过筋槽423，主钢筋12其头部插入螺丝张拉孔421环向穿过过筋槽423后卡接在沉筋孔422上。\n[0039] 本发明先张法预应力混凝土多边形桩的生产方法，其包括以下步骤：\n[0040] 先将相应的多边形桩模具清理干净，涂上隔离剂；\n[0041] 将钢筋笼架吊放在多边形的下模体内，将连接好裙边的多边形端板安装在钢筋笼架两端上，安装时先将钢筋笼架的主钢筋头部穿入螺丝张拉孔内，旋转多边形端板，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；\n[0042] 将上好钢筋笼的多边形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，锁紧上、下模上的锁紧螺丝；\n[0043] 将上好螺丝的模具一并水平放好，对钢筋笼架进行预应边张拉；\n[0044] 将张拉好的模具一放上离心机进行离心成型，成型后将内壁余浆水倾倒干净；\n[0045] 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80℃，养护时间为4小时以上，蒸汽养护完后池，拆模，形成成品，此时的混凝土强度可达60Mpa左右；\n[0046] 将形成成品的多边形桩装入设备进行二次蒸汽养护，蒸汽温度为180～210℃，蒸汽压力在0.9Mpa以上，时间为8～10小时，即形成一种高强度的混凝土制品，此时的混凝土强度可达90Mpa以上。\n[0047] 本发明生产的先张法预应力混凝土多边形桩，具体为空心六边形桩，两头有六边形端板，六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。\n用于制作预应力离心混凝土六边形桩。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六边形模具内，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℃，形成一个外六边形，内腔为圆形的六边形离心桩。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，六边形桩此时的混凝土强度可达\n95Mpa左右，即得本产品。待冷却后即可出厂运往工地施打。\n[0048] 将本发明生产的先张法预应力混凝土多边形桩与预应力离心混凝土方桩、管桩、空心方桩、实心方桩作了比较，其比较结果如下表所示：\n[0049] \n 实心\n 多边形桩 离心方桩 管桩 灌注桩\n 性能 方桩\n L300(300) L300(180) Φ300(70) Φ300\n L300\n 地基承载力 1 0.51 0.41 0.63 0.57\n 抗弯强度 1 0.4 0.32 0.52 0.43\n 桩身结构承载力 1 0.44 0.31 0.42 0.33\n 承台混凝土用量 1 0.49 0.55 0.49 0.55\n 桩身主筋用量 1 1 0.75 1.2 1.2\n 桩身混凝土用量 1 0.44 0.31 0.55 0.43\n[0050] 从表中可以分析出，本发明生产的先张法预应力混凝土六边形桩其相关性能分析如下：\n[0051] 1、同等边长或同等直径情况下，六边形桩结构承载力比实心方桩、管桩高，从相关标准和规范可查出，300的六边形桩的桩身结构承载力相当于空心方桩450，相当于管桩的\n550\n[0052] 2、同等边长或同等直径情况下，六边形桩地基承载力比方桩、管桩高，从相关标准和规范可查出，300的六边形桩的地基承载力相当于空心方桩4相当于管桩的550[0053] 3、同等边长或同等直径情况下，六边形桩抗弯强度比方桩、管桩高，从相关标准和规范可查出，边长为300mm的六边形桩的抗弯强度相当于边长450mm的空心方桩，相当于外径550mm的管桩。\n[0054] 4、同等边长或同等直径情况下，六边形桩混凝土用量比实心方桩、灌注桩小；\n[0055] 5、同等边长或同等直径情况下，六边形桩钢筋用量比实心方桩、灌注桩小。