预应力混凝土空心方桩

技术领域

本申请涉及预制桩的领域，特别是涉及一种预应力混凝土空心方桩。

背景技术

目前，钢筋混凝土预应力混凝土空心方桩是指在预制构件加工厂预制，经过养护，达到设计强度后，运至施工现场，用打桩机打入土中，然后在桩的顶部浇筑承台梁(板)的基础。

公告号为CN100436722C的中国专利公开了一种预应力高强混凝土方桩，方桩两端设方形端板，端板四边设坡口，中央是圆孔，圆孔与四边间对称地设张力孔及穿线孔；钢筋笼的箍筋呈螺旋状连续地焊接在主筋上，主筋为钢绞线或钢棒；混凝土方桩和端板四边转角呈应力消除圆弧形，桩心是与端板中央圆孔直径相同的圆筒形的中孔。

针对上述中的相关技术，发明人认为其圆弧形转角的设计存在有使桩身有效横截面积缩小，降低桩身承载力的缺陷。

发明内容

为了保证桩身的承载力，本申请提供一种预应力混凝土空心方桩。

本申请提供的一种预应力混凝土空心方桩，采用如下的技术方案得出：

一种预应力混凝土空心方桩，包括桩体，所述桩体的横截面设置为外方内空心圆，所述桩体的四角处设有过渡弧，所述过渡弧的形状为椭圆形/抛物线中的一段。

通过上述技术方案，圆形/抛物线形的过渡弧可以降低桩体在转角处的有效横截面的减小，从而提高桩身承载力。同时相比于常规的圆弧形过渡弧，椭圆形/抛物线形的过渡弧与桩体侧面之间具有更大的变化率，更加利于生产时进行脱模，提高生产效率和良品率。

优选的：所述桩体的横截面设置为方形，所述过渡弧的形状为椭圆形中的一段，所述椭圆形以自身长轴和短轴为分割线依次形成a段、b段、c段、d段，四个所述过渡弧分别选取a段、b段、c段、d段中的一段且各不相同。

通过上述技术方案，以椭圆形自身长轴和短轴为分割线形成的过渡弧，各个过渡弧的弧度相同，且过渡弧两端的曲率差异性最大，因此更加利于脱模，且桩体的整体美观度也更好。

优选的：所述桩体内设置有钢筋笼，所述钢筋笼包括预应力钢棒和螺旋箍筋，所述螺旋箍筋设有若干且沿竖直方向设置，所述螺旋箍筋螺旋盘绕在所有预应力钢棒上。

通过上述技术方案，由预应力钢棒和螺旋箍筋组成的钢筋笼可以与桩体本身的混凝土紧密嵌合，从而大大提高桩体的强度，包括桩体的抗剪能力和抗压能力。

优选的：所述螺旋箍筋在桩体沿长度方向的两端设置为加密区，所述螺旋箍筋在两个加密区之间设置为非密区，所述螺旋箍筋在加密区的箍筋间距小于在非密区的螺距。

通过上述技术方案，加密区的设置可以提高桩体两端的结构强度，当两个桩体沿长度方向相互连接后，更是可以提高两个桩体拼接段的强度，从而保证预应力混凝土空心方桩体系的整体强度。

优选的：所述桩体表面设有若干凹槽。

通过上述技术方案，当桩体与土体抵触时，凹槽可以与土体之间形成嵌合结构，从而提高桩体与土体之间的摩擦力，有利于保证预应力混凝土空心方桩体系的抗压强度。

优选的：所述桩体的每一个面上均设有至少三个预应力钢棒，所述凹槽分布于相邻的两个预应力钢棒之间，且所述凹槽沿竖直方向排布有多个。

通过上述技术方案，凹槽与预应力钢棒相错开，可以使得预应力钢棒与桩体表面之间的距离不变，从而保证桩体的整体结构强度。

优选的：所有的所述凹槽均位于螺旋箍筋的螺线之间。

通过上述技术方案，凹槽与螺旋箍筋相错开，可以使得螺旋箍筋与桩体表面之间的距离不变，从而保证桩体的整体结构强度。

优选的：所述凹槽分布于螺旋箍筋的非密区中。

通过上述技术方案，凹槽仅分布于螺旋箍筋的非密区中，可以保证桩体在加密区的结构强度。

优选的：所述凹槽设置为圆弧形。

通过上述技术方案，圆弧形的凹槽具有导向性，可以便于土体迅速、充实的嵌入凹槽内，从而提高桩体与土体之间的摩擦力。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、椭圆形/抛物线形的过渡弧与桩体侧面之间具有更大的变化率，更加利于生产时进行脱模，提高生产效率和良品率；

2、椭圆形/抛物线形的过渡弧可以降低桩体在转角处的有效横截面的减小，从而提高桩身承载力。

3、当桩体与土体抵触时，凹槽可以与土体之间形成嵌合结构，从而提高桩体与土体之间的摩擦力。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图。

图2是本申请实施例中用于体现其中一段桩体内钢筋笼的结构示意图。

图3是本申请实施例用于体现呈逆时针方向设计的过渡弧的结构示意图。

图4是本申请实施例用于体现呈顺时针方向设计的过渡弧的结构示意图。

图5是本申请实施例用于体现呈左右、上下对称设计的过渡弧的结构示意图。

附图标记：1、桩体；2、过渡弧；3、钢筋笼；31、预应力钢棒；32、螺旋箍筋；33、加密区；34、非密区；4、凹槽。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

为本申请实施例公开的一种预应力混凝土空心方桩。参照图1和图2，预应力混凝土空心方桩包括由混凝土浇筑而成的桩体1和钢筋笼3，桩体1设置为长方体状，桩体1内部中空，以减轻整个桩体1的重量，且中空的的横截面为圆形，此时桩体1的横截面为外方内空心圆状，中空的中轴线与桩体1的中轴线相重合，以保证桩体1的整体结构强度均匀，不易产生局部变形。混凝土通过离心工艺形成桩体1中央的圆形通孔，桩体1最外层的钢筋混凝土保护层厚度≥35mm，提高了预应力混凝土空心方桩产品的混凝土耐久性。

参照图2，钢筋笼3包括预应力钢棒31和一条螺旋箍筋32，预应力钢棒31沿竖直方向设置在桩体1内，预应力钢棒31设有十二个并等间距的沿桩体1表面分布，且其中四个预应力钢棒31位于桩体1的四个拐角处，此时桩体1沿长度方向的每个面上均具有四个预应力钢棒31，这样的设置可以让预应力钢棒31远离桩体1的桩壁最薄处，从而保证桩体1的结构强度。螺旋箍筋32沿竖直方向设置并盘绕在所有预应力钢棒31上。钢筋笼3可以大大增强桩体1的整体结构强度，以提高桩体1的抗压和抗剪能力。

参照图2，螺旋箍筋32包括加密区33和非密区34，其中加密区33位于桩体1沿长度方向的两端，非密区34则位于两个加密区33之间，螺旋箍筋32在加密区33的箍筋间距和在非密区34的箍筋间距之比为5:8，加密区33的长度不小于2000mm，且加密区33的长度至少是桩体1横截面边长的四倍，以保证桩体1在加密区33的强度足够。

参照图1和图2，桩体1沿长度方向的四个表面均设置有三排凹槽4，三排凹槽4分别分布在两两相邻的预应力钢棒31之间，每排中的每个凹槽4均位于螺旋箍筋32的螺线之间，从而每个凹槽4均与预应力钢棒31和螺旋箍筋32相错开，最大程度的减小了对桩体1强度的影响，同时凹槽4仅位于螺旋箍筋32的非密区34中，对桩体1两端强度的影响几乎没有，可以保证相邻桩体1间的连接强度。凹槽4设置为圆弧形，圆弧外径20-60mm，凹槽4深5-50mm，从而便于土体快速的填充至桩体1表面，以提升桩体1与土体之间的摩擦力。

参照图1，桩体1的拐角处设有过渡弧2，过渡弧2的形状可以为椭圆形/抛物线中的一段，本实施例中，四个过渡弧2的形状为椭圆形以自身长轴和短轴为分割线依次形成的a段、b段、c段、d段。四个过渡弧2沿顺时针方向的排列顺序有以下几种方式：

一：如图3，四个过渡弧2呈逆时针方向设计，此时桩体1的每一条边与相邻两个过渡弧2的夹角均具有一个较大角和一个较小角，因此各个面转换时的异性较大，不规则性较大，更易于桩体1脱模；

二：如图4，四个过渡弧2呈顺时针方向设计，与顺时针方向设计的原理相同，此时桩体1各个面转换时的异性较大，不规则性较大，更易于桩体1脱模；

三：如图5，四个过渡弧2呈左右、上下对称设计，此时四个过渡弧2关于桩体1沿竖直方向的中心轴两两对称，美观度高，且由于其对称的设计，施工时，操作者易于将两两的桩体1相互对齐，从而减少施工难度。

本申请实施例一种预应力混凝土空心方桩的制作原理为：操作者首先将钢筋笼3放置在模具中，然后向模具中浇注混凝土，经过离心、蒸养，混凝土达到设计强度形成桩体1后，再拆除模具，从而得到预应力混凝土空心方桩，由于桩体1特殊的过渡弧2设计，过渡弧2与桩体1侧面之间具有较大的变化率，因此桩体1在脱模时的难度小，且良品率高。

本申请实施例一种预应力混凝土空心方桩的工作原理为：操作者将预应力混凝土空心方桩打入预定地基内，高度不够时，将多个桩体1沿竖直方向连接即可。此时桩体1与土体的侧面相抵触，土体可以渗入到凹槽4内，从而与桩体1表面形成嵌合结构，大大增加了桩体1与土体之间的摩擦力。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。