适于近海工程使用的预制混凝土抗冰桩

1.一种适于近海工程使用的预制混凝土抗冰桩，其特征在于，由桩体(5)和设置在桩体(5)上的至少一个抗冰加强节(6)构成；其中，桩体(5)为柱形桩体；抗冰加强节(6)由同轴设置的上锥体(1)和下锥体(2)一体成型构成；上锥体(1)以其外径呈自上而下逐渐增大的方式设置，下锥体(2)以其外径呈自下而上逐渐增大的方式设置，且下锥体(2)的顶端外径与上锥体(1)的底端外径一致，使二者以端面完全对合的方式形成一个整体；上锥体(1)的顶端所在水平面为上标高界面，下锥体(2)的底端所在水平面称为下标高界面，二者的对合面所在水平面称为交界面(4)；上锥体(1)的锥面与交界面(4)之间、以及下锥体(2)的锥面与交界面(4)之间所成夹角α均满足：45°＜α＜90°；当桩体(5)上设置有一个抗冰加强节(6)时，抗冰加强节(6)在桩体(5)上的设置位置满足：抗冰加强节(6)的上标高界面高于施工位置的海域高潮位冰面，抗冰加强节(6)的下标高界面低于施工位置的海域低潮位冰面；当桩体(5)上设置有多个抗冰加强节(6)时，抗冰加强节(6)在桩体(5)上的设置位置满足：位于桩体(5)最上层的抗冰加强节(6)的上标高界面高于施工位置的海域高潮位冰面，位于桩体(5)最下层的抗冰加强节(6)的下标高界面低于施工位置的海域低潮位冰面。
2.根据权利要求1所述的适于近海工程使用的预制混凝土抗冰桩，其特征在于，桩体(5)为基于筒形钢筋网由混凝土浇筑而成的桩体，上锥体(1)和下锥体(2)分别为基于上锥筒形钢筋网和下锥筒形钢筋网由混凝土一体成型浇筑而成的上锥体和下锥体，且上锥筒形钢筋网和下锥筒形钢筋网在浇筑前分别固定在筒形钢筋网上。
3.根据权利要求1所述的适于近海工程使用的预制混凝土抗冰桩，其特征在于，桩体(5)为基于筒形钢筋网由混凝土浇筑而成的桩体；上锥体(1)和下锥体(2)分别为基于上锥筒形钢筋网和下锥筒形钢筋网由混凝土一体成型浇筑而成的上锥体和下锥体，且上锥筒形钢筋网和下锥筒形钢筋网分别通过设置在桩体(5)上的后置连接件或桩体(5)上的预埋件固定在筒形钢筋网上。
4.根据权利要求1所述的适于近海工程使用的预制混凝土抗冰桩，其特征在于，桩体(5)为基于筒形钢筋网由混凝土浇筑而成的桩体；上锥体(1)基于自上而下依次连接的上环形牛腿(10)和上锥筒形钢筋网(9)由混凝土浇筑而成，下锥体(2)基于自上而下依次连接的下锥筒形钢筋网和下环形牛腿(8)由混凝土浇筑而成；其中，上环形牛腿(10)和下环形牛腿(8)为钢制部件，二者通过设置在桩体(5)上的后置连接件或桩体(5)上的预埋件固定在桩体(5)上，上锥筒形钢筋网和下锥筒形钢筋网分别固定在上环形牛腿(10)和下环形牛腿(8)上。
5.根据权利要求1所述的适于近海工程使用的预制混凝土抗冰桩，其特征在于，桩体(5)为实现桩体或空心桩体，其径向截面为圆形、矩形或多边形。

适于近海工程使用的预制混凝土抗冰桩\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及近海工程桩基施工技术领域，特别涉及一种适于近海工程使用的预制混凝土抗冰桩。\n背景技术\n[0002] 近海工程易受到较多不利因素的影响，尤其是黄渤海区域冬季气温低易产生大面积海冰，较厚的浮冰会对海洋构筑物产生较为猛烈的撞击，从而影响近海工程构筑物使用寿命。为降低海冰对近海工程的影响有必要采取一定的防护措施，常用的增加整桩截面或增加防冰围护桩的方法成本较高，不易在大面积近海工程中推广。\n实用新型内容\n[0003] 本实用新型的目的是提供一种能够有效解决上述技术问题的适于近海工程使用的预制混凝土抗冰桩。\n[0004] 为此，本实用新型技术方案如下：\n[0005] 一种适于近海工程使用的预制混凝土抗冰桩，由桩体和设置在桩体上的至少一个抗冰加强节构成；其中，桩体为柱形桩体；抗冰加强节由上锥体和下锥体一体成型构成，二者同轴设置；上锥体以其外径呈自上而下逐渐增大的方式设置，下锥体以其外径呈自下而上逐渐增大的方式设置，且下锥体的顶端外径与上锥体的底端外径一致；使二者以端面完全对合的方式形成一个整体；上锥体的顶端所在水平面称为上标高界面，下锥体的底端所在水平面称为下标高界面，二者的对合面所在水平面称为交界面；上锥体的锥面与交界面之间、以及下锥体的锥面与交界面之间所成夹角α均满足：45°＜α＜90°，更优选为55°～\n75°；上锥体的锥面与交界面之间所成夹角可以与下锥体的锥面与交界面之间所成夹角相同，也可以具有不同角度；\n[0006] 当桩体上设置有一个抗冰加强节时，抗冰加强节在桩体上的设置位置满足：抗冰加强节的上标高界面高于施工位置的海域高潮位冰面，抗冰加强节的下标高界面低于施工位置的海域低潮位冰面；同时，抗冰加强节的交界面优选位于海域的平均潮位处；当桩体上设置有多个抗冰加强节时，抗冰加强节在桩体上的设置位置满足：位于桩体最上层的抗冰加强节的上标高界面高于施工位置的海域高潮位冰面，位于桩体最下层的抗冰加强节的下标高界面低于施工位置的海域低潮位冰面。\n[0007] 对于桩体与其上抗冰加强节的连接方式，抗冰加强节与混凝土桩体可以一同浇筑成型，亦可以在桩体成型后通过桩体上预埋或后置的连接件与抗冰加强节钢筋连接并浇筑抗冰加强节混凝土，亦或在桩体与抗冰加强节分别成型后再进行装配为一个整体。\n[0008] 优选，桩体为基于筒形钢筋网由混凝土浇筑而成的桩体，上锥体和下锥体分别为基于上锥筒形钢筋网和下锥筒形钢筋网由混凝土一体成型浇筑而成的上锥体和下锥体，且上锥筒形钢筋网和下锥筒形钢筋网在浇筑前分别固定在筒形钢筋网上。\n[0009] 优选，桩体为基于筒形钢筋网由混凝土浇筑而成的桩体；上锥体和下锥体分别为基于上锥筒形钢筋网和下锥筒形钢筋网由混凝土一体成型浇筑而成的上锥体和下锥体，且上锥筒形钢筋网和下锥筒形钢筋网分别通过设置在桩体上的后置连接件或桩体上的预埋件固定在筒形钢筋网上。\n[0010] 优选，桩体为基于筒形钢筋网由混凝土浇筑而成的桩体；上锥体基于自上而下依次连接的上环形牛腿和上锥筒形钢筋网由混凝土浇筑而成，下锥体基于自上而下依次连接的下锥筒形钢筋网和下环形牛腿由混凝土浇筑而成；其中，上环形牛腿和下环形牛腿为钢制部件，二者通过设置在桩体上的后置连接件或桩体上的预埋件固定在桩体上，上锥筒形钢筋网和下锥筒形钢筋网分别固定在上环形牛腿和下环形牛腿上。\n[0011] 进一步地，桩体为实现桩体或空心桩体，其径向截面为圆形、矩形或多边形。\n[0012] 与现有技术相比，该适于近海工程使用的预制混凝土抗冰桩通过在普通桩体上设计了抗冰加强节的结构，其由上锥体和下锥体构成，有效实现了增加桩身局部截面尺寸抗击冰荷载冲击的能力，同时在与冰层撞击过程中可以通过使冰面弯折从而减小冰层对桩身的撞击力；另外，由于抗冰加强节可以根据实际施工环境在制造中进行任意位置调整和数量调整，因此在满足抵抗任意潮位浮冰撞击上具有普适性，且成本低廉，易于推广。\n附图说明\n[0013] 图1为本实用新型的适于近海工程使用的预制混凝土抗冰桩的主视图；\n[0014] 图2为本实用新型的实施例1的近海工程使用的预制混凝土抗冰桩的局部剖视图；\n[0015] 图3为本实用新型的实施例2的近海工程使用的预制混凝土抗冰桩的局部剖视图；\n[0016] 图4为本实用新型的实施例3的近海工程使用的预制混凝土抗冰桩的局部剖视图；\n[0017] 图5为本实用新型的实施例4的近海工程使用的预制混凝土抗冰桩的局部剖视图。\n具体实施方式\n[0018] 下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。\n[0019] 实施例1\n[0020] 如图1和图2所示，该适于近海工程使用的预制混凝土抗冰桩由桩体5和设置在桩体5上的抗冰加强节6构成；其中，\n[0021] 桩体5为基于筒形钢筋网由混凝土浇筑而成的圆柱形桩体；根据实际施工所需的结构强度制成空心桩体；\n[0022] 抗冰加强节6由上锥体1和下锥体2构成，二者分别基于上锥筒形钢筋网和下锥筒形钢筋网由混凝土一体成型浇筑而成，且在进行混凝土浇筑前，上锥筒形钢筋网和下锥筒形钢筋网分别固定在筒形钢筋网的适宜位置处；其中，抗冰加强节中上锥体1和下锥体2内部的钢筋网的分布形式不局限于如图2所示的形式；\n[0023] 在结构设计上，上锥体1以其外径呈自上而下逐渐增大的方式设置，下锥体2以其外径呈自下而上逐渐增大的方式设置，且其顶端外径与上锥体1的底端外径一致；上锥体1与下锥体2呈同轴设置，使上锥体1的底端端面与下锥体2的顶端完全对合为一体；其中，上锥体1和下锥体2的对合面所在水平面称为交界面4，上锥体1的顶端所在水平面称为上标高界面，下锥体2的底端所在水平面称为下标高界面；\n[0024] 抗冰加强节6在桩体5上的设置位置根据其在近海处施工位置的平均潮位而定，具体为：当预制混凝土抗冰桩固定在水中预设位置的状态下，抗冰加强节6的交界面4位于该施工位置的海域平均潮位处，其上标高界面高于施工位置的海域高潮位冰面，其下标高界面低于施工位置的海域低潮位冰面，进而满足抗冰桩可以抵抗任意潮位的浮冰撞击的目的；基于此，在本实施例中，为了保证该抗冰加强节6的抗冰结构强度，上锥体1的锥面与交界面4之间的夹角为60°，下锥体2的锥面与交界面4之间的夹角为60°。\n[0025] 实施例2\n[0026] 如图3所示，该适于近海工程使用的预制混凝土抗冰桩由桩体5和设置在桩体5上的抗冰加强节6构成；其中，\n[0027] 桩体5为基于筒形钢筋网由混凝土浇筑而成的圆柱形桩体；根据实际施工所需的结构强度制成实心桩体；\n[0028] 抗冰加强节6由上锥体1和下锥体2构成；其中，上锥体1基于自上而下依次连接的上环形牛腿10和上锥筒形钢筋网9由混凝土浇筑而成，下锥体2基于自上而下依次连接的下锥筒形钢筋网和下环形牛腿8由混凝土浇筑而成，上环形牛腿10和下环形牛腿8为钢制部件，其环形体的厚度根据防冰加强节尺寸和需要的结构强度而定；在进行混凝土浇筑前，上环形牛腿10和下环形牛腿8通过预埋件固定在桩体5的适宜位置处，上锥筒形钢筋网和下锥筒形钢筋网分别焊接固定在上环形牛腿10和下环形牛腿8，而后再由混凝土浇筑形成上锥体1和下锥体2；\n[0029] 在结构设计上，上锥体1以其外径呈自上而下逐渐增大的方式设置，下锥体2以其外径呈自下而上逐渐增大的方式设置，且其顶端外径与上锥体1的底端外径一致；上锥体1与下锥体2呈同轴设置，使上锥体1的底端端面与下锥体2的顶端完全对合为一体；其中，上锥体1和下锥体2的对合面所在水平面称为交界面4，上锥体1的顶端所在水平面称为上标高界面，下锥体2的底端所在水平面称为下标高界面；\n[0030] 抗冰加强节6在桩体5上的设置位置根据其在近海处施工位置的平均潮位而定，具体为：当预制混凝土抗冰桩固定在水中预设位置的状态下，抗冰加强节6的交界面4位于该施工位置的海域平均潮位处，其上标高界面高于施工位置的海域高潮位冰面，其下标高界面低于施工位置的海域低潮位冰面；在本实施例中，为了保证该抗冰加强节6的抗冰结构强度，上锥体1的锥面与交界面4之间的夹角为75°，下锥体2的锥面与交界面4之间的夹角为\n75°。\n[0031] 作为本实施例的一个可替换技术方案，上环形牛腿10和下环形牛腿8为由混凝土与桩体5一体成型浇筑形成；其内设有预埋件，使上锥筒形钢筋网和下锥筒形钢筋网分别与上环形牛腿10和下环形牛腿8的预埋件焊接固定为一体后再由混凝土浇筑形成上锥体1和下锥体2。另外，抗冰加强节6中上锥体1和下锥体2内部的钢筋网的分布形式不局限于如图3所示的形式。\n[0032] 实施例3\n[0033] 如图4所示，该适于近海工程使用的预制混凝土抗冰桩为实施例1的预制混凝土抗冰桩的一种可替换技术方案，其同样由桩体5和设置在桩体5上的抗冰加强节6构成；与实施例1不同之处在于，\n[0034] 桩体5为现有预制桩体，其基于筒形钢筋网单独由混凝土浇筑而成的实心柱形桩体，其横截面为矩形；根据施工实际，需要在桩体上增加抗冰加强节6后才能应用于近海工程中；基于此，在桩体5适当位置处采用如预留钢板焊接、化学锚栓连接、植筋连接等方式设置后置连接件，使分别用于混凝土浇筑形成上锥体1和下锥体2的上锥筒形钢筋网和下锥筒形钢筋网首先焊接连接在后置连接件上，继而通过混凝土浇筑而成，使抗冰加强节6固定在桩体5上；其中，抗冰加强节6中上锥体1和下锥体2内部的钢筋网的分布形式不局限于如图3所示的形式。\n[0035] 实施例4\n[0036] 如图5所示，该适于近海工程使用的预制混凝土抗冰桩基于实施例1的预制混凝土抗冰桩的结构改进而成；具体地，该预制混凝土抗冰桩由桩体5和间隔设置在桩体5上的两个抗冰加强节6构成，且桩体5和抗冰加强节6的结构均与实施例1相同；在本实施例中，设计两个抗冰加强节6的原因在于，该预制混凝土抗冰桩对应的施工海域的潮位变化较大，从抗冰加强节6的结构设计上来说，由于上锥体1和下锥体2的锥面与交界面4之间的夹角α的取值范围为：45°＜α小于90°，因此，对于海域的潮位变化较大的情况，若为了单一满足其上标高界面和下标高界面与海域的潮位变化之间的限制条件，必然需要将抗冰加强节6的轴向长度增长而导致夹角α的取值范围不满足条件，因此，本实施例的预制混凝土抗冰桩为在桩体5上间隔设置两个抗冰加强节6，各抗冰加强节6种，上锥体1的锥面与交界面4之间的夹角为55°，下锥体2的锥面与交界面4之间的夹角为55°；位于上层的抗冰加强节6的上标高高于该施工海域的高潮位冰面，位于下层的抗冰加强节6的下标高界面低于该施工海域的低潮位冰面。\n[0037] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。