一种混合配筋预制桩及其生产方法

技术领域

本发明属于建筑桩基工程技术领域，尤其涉及一种混合配筋预制桩及其生产方法。

背景技术

目前用于随着现代建筑物的重要程度的提高以及建筑高度的不断增加，对建筑基础的性能提出了更高的要求。在抗震设防要求较高的地区，建筑地基基础不仅达到竖向抗压荷载的要求，还要满足抗震设防的要求，在基坑支护、边坡围护、立柱等承受水平承载力大的工程，对桩身的抗震性能要求更高。这就要求建筑基础中的桩同时满足竖向抗压和抗震的要求。现场浇筑的混凝土预制桩经过计算和设计，虽然可以同时满足，但现场浇筑对环境有较大的污染，且工期长浇筑完成后需等待一个月后方可继续施工、造价高。在不考虑水平承载力因素的影响时，工厂预制的预应力高强混凝土离心桩，具有高竖向承载力、施工工期短、制作和输运方便、成本较低，比较适合用于承受竖向承载工程，但存在位移延性差等不足，不宜用于承受水平荷载较大的工程。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种混合配筋预制桩及其生产方法，减少桩的端部在水平承载力时的变形量，提升了端部的刚度，具有结构简单、抗拔及水平承载力高、造价低、施工效率高等特点，可有效提高桩身的位移延性和桩与桩连接的质量。

本发明的技术方案是：一种混合配筋预制桩，包括混凝土桩体和桩端锚固板；所述混凝土桩体内设置有预应力钢筋、非预应力钢筋和螺旋箍筋；所述螺旋箍筋缠绕在预应力钢筋和非预应力钢筋外形成钢筋骨架笼，混凝土包裹预应力钢筋、非预应力钢筋和螺旋箍筋；所述桩端锚固板至少设置在混凝土桩体的一端，所述预应力钢筋的端部与桩端锚固板连接；所述非预应力钢筋至少一端设有连接件；非预应力钢筋通过所述连接件与混凝土锚固或者与桩端锚固板连接。

上述方案中，所述连接件为非预应力钢筋锚固板；所述非预应力钢筋锚固板被混凝土包裹，非预应力钢筋通过非预应力钢筋锚固板与混凝土锚固。

上述方案中，所述连接件为连接转换件；连接转换件的一端与非预应力钢筋连接，另一端与桩端锚固板连接。

进一步的，所述连接转换件包括连接杆、衔接筒和连接筒；所述连接杆的一端与桩端锚固板连接，连接杆的另一端与衔接筒的一端轴向滑动连接，衔接筒的另一端与连接筒的一端连接，连接筒的另一端与非预应力钢筋的端部连接。

进一步的，所述衔接筒的一端设置有第一滑动部，另一端设置有第二卡台，连接筒的一端设置有第二滑动部，另一端设置有弹性倒扣；所述第一滑动部和第二滑动部滑动连接，非预应力钢筋张拉后，第二卡台能够卡在弹性倒扣里。

上述方案中，还包括桩套箍；所述桩套箍至少设置在混凝土桩体的一端混凝土外表面并与桩端锚固板的卡槽连接。

进一步的，所述桩套箍内部设有剪力钉或桩套箍内侧设置为波浪形。

上述方案中，所述桩端锚固板设置有拼缝，桩端锚固板在拼缝处连接成为整体。

上述方案中，所述桩端锚固板的内圆均匀设有多个朝向桩端锚固板中心的卡齿。

上述方案中，所述预应力钢筋包括钢筋主体和镦帽；所述钢筋主体至少一端设有镦帽，所述镦帽穿过钢筋主体端面，且位于桩端锚固板的预应力钢筋锚固孔内。

进一步的，所述钢筋主体和镦帽的外表面周向均布若干连续的螺旋凹槽，所述螺旋凹槽的螺旋角β为35°～60°。

上述方案中，所述镦帽顶部设有凸台。

上述方案中，所述镦帽在最大直径处分为上凸部和下凹部，所述下凹部与钢筋主体连接，所述上凸部的高度与下凹部的高度比值为1/8～1/2。

上述方案中，所述桩端锚固板设有第一卡台，桩端锚固板的第一卡台用于与连接卡的卡台对接。

一种根据所述混合配筋预制桩的生产方法，包括以下步骤：

所述预应力钢筋定长下料及加工：将预应力钢筋按照设计要求下料切割后至少将预应力钢筋一端进行墩帽加工；

非预应力钢筋定长下料：将非预应力钢筋按照设计要求下料切割后至少将非预应力钢筋一端进行车螺纹加工；

钢筋骨架编笼：将预应力钢筋、非预应力钢筋和螺纹箍筋形成一个整体的钢筋骨架笼；

连接件安装：将连接件依次安装在非预应力钢筋的端部；

模具处理：将生产混合配筋预制桩的上模具和下模具涂上隔离剂；

桩端锚固板加工与安装：在桩端锚固板上设置拼缝，桩端锚固板在拼缝处连接成为整体，在桩端锚固板的内圆均匀设置多个朝向桩端锚固板中心的卡齿，在桩端锚固板上均匀加工多个张拉螺丝孔和预应力钢筋锚固孔，将钢筋骨架笼吊运至下模具的内腔后，将桩端锚固板安装在钢筋骨架笼的端部，并使预应力钢筋的一端锚固在桩端锚固板的预应力钢筋锚固孔内；

张拉部件安装：在钢筋骨架笼两端安装张拉部件；

混凝土布料与张拉：将混凝土料布置后进行预应力张拉，经离心、养护、脱模后得到成品混合配筋预制桩。

上述方案中，所述钢筋骨架编笼的步骤为：将预应力钢筋、非预应力钢筋和螺纹箍筋进行滚焊编笼，使预应力钢筋、非预应力钢筋和螺纹箍筋形成一个整体的钢筋骨架笼，或将预应力钢筋和螺纹箍筋进行滚焊编笼，使预应力钢筋和螺纹箍筋形成一个整体的钢筋骨架笼后，将非预应力钢筋绑扎在钢筋骨架笼的内侧。

上述方案中，所述混凝土布料与张拉的步骤为：将混凝土料布置在模具的下模内腔后，合上模具的上模后进行预应力张拉，或合上模具的上模后，将混凝土料布置在模具的下模内腔后进行预应力张拉。

上述方案中，所述连接件安装的步骤中，当所述连接件为非预应力钢筋锚固板时，将多个非预应力钢筋锚固板依次安装在非预应力钢筋的端部。

上述方案中，所述连接件安装的步骤中，当所述连接件为连接转换件时，将多个连接转换件的连接杆依次安装在桩端锚固板的内侧螺孔上，将衔接筒安装在连接杆上，并使衔接筒可轴向移动，将多个连接筒依次安装在非预应力钢筋的端部，将连接筒依次插入衔接筒内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在非预应力钢筋的端部设置连接件，非预应力钢筋通过所述连接件与混凝土锚固或者与桩端锚固板连接，所述连接件为非预应力钢筋锚固板或连接转换件，当连接件为非预应力钢筋锚固板时，可增加螺纹钢与混凝土的锚固力，减少桩的端部在水平承载力时的变形量，提升了端部的刚度，减少了桩套箍的长度，节约了成本。当所述连接件为连接转换件时，通过连接转换件使非预应力钢筋与桩端锚固板连接，预应力张拉后，实现非预应力钢筋、预应力钢筋和桩端锚固板连接为一体，增强了桩端处的性能。将桩端锚固板和非预应力钢筋连接，实现了预应力钢筋和非预应力钢筋均锚固在桩端锚固板上，具有结构简单、抗拔及水平承载力高、造价低、施工效率高等特点。桩端锚固板设置有拼缝，可通过拼缝将圆弧形条板弯曲后进行焊接成为一个桩端锚固板整体，这样可以减少桩端锚固板的制作工序和难度。本发明通过桩端锚固板、连接卡、螺栓等结构实现桩与桩的机械连接，具有结构简单、抗拔承载力高、造价低、施工效率高，现场安装时免焊接的特点。在所述桩端锚固板的内圆均匀设有多个朝向桩端锚固板中心的卡齿，通过卡齿，有助于桩端锚固板在预制桩生产过程中与头尾板处对应的卡齿互相卡合固定。基于本申请混合配筋预制桩的桩头结构，将两混合配筋桩接桩后即可实现与桩身等强，施工简单方便。

附图说明

图1是本发明实施例1的混合配筋预制桩结构示意图；

图2是本发明实施例1的桩端锚固板结构示意图一；

图3是本发明实施例1的桩端锚固板结构示意图二；

图4是本发明实施例1的桩端锚固板结构示意图三；

图5是本发明实施例1的桩端锚固板结构示意图四；

图6是本发明实施例1的桩端锚固板结构示意图五；

图7是本发明实施例1的桩端锚固板结构示意图六；

图8是本发明实施例1的预应力钢筋结构立体示意图；

图9是本发明实施例1的螺旋凹槽放大结构示意图；

图10是本发明实施例1的预应力钢筋结构示意图一；

图11是图10中A-A处的剖视图；

图12是图10中B-B处的剖视图；

图13是本发明一实施方式的预应力钢筋结构示意图二；

图14是图13中A-A处的剖视图；

图15是图13中B-B处的剖视图；

图16是本发明一实施方式的预应力钢筋结构示意图三；

图17是图16中A-A处的剖视图；

图18是图16中B-B处的剖视图；

图19是本发明实施例2的混合配筋预制桩结构示意图；

图20是本发明实施例2的预应力钢筋张拉前连接转换件结构示意图；

图21是本发明实施例2的应力钢筋张拉后连接转换件结构示意图。

图中：1、混凝土桩体；2、桩端锚固板；3、混凝土；4、预应力钢筋；5、螺旋箍筋；6、张拉螺丝孔；7、预应力钢筋锚固孔；8、非预应力钢筋；9、桩套箍；10、钢筋主体；11、镦帽；12、螺旋凹槽；13、凸台；14、环向凹槽；15、上凸部；16、下凹部；17、第一卡台； 18、凸纹；19、凹纹。20、第二卡台；21、非预应力钢筋锚固板；22、连接转换件；23、连接杆；24、衔接筒；25、连接筒；26、第一滑动部；27、第二卡台；29、弹性倒扣；30、过筋槽；31、拼缝；32、卡齿；33、内侧螺孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

图1所示为本发明所述混合配筋预制桩的一种实施方式，所述混合配筋预制桩，包括混凝土桩体1和桩端锚固板2；所述混凝土桩体1内设置有预应力钢筋4、非预应力钢筋8和螺旋箍筋5；所述螺旋箍筋5缠绕在预应力钢筋4和非预应力钢筋8外形成钢筋骨架笼，混凝土3包裹预应力钢筋4、非预应力钢筋8和螺旋箍筋5；所述桩端锚固板2至少设置在混凝土桩体1的一端，桩端锚固板2的截面为空心状或实心状，所述预应力钢筋4的端部与桩端锚固板2连接；所述非预应力钢筋8至少一端设有连接件；非预应力钢筋8通过所述连接件与混凝土3锚固。

优选的，所述连接件为非预应力钢筋锚固板21；所述非预应力钢筋锚固板21被混凝土3 包裹，非预应力钢筋8通过非预应力钢筋锚固板21与混凝土3锚固。优选的，所述非预应力钢筋8与非预应力钢筋锚固板21螺纹连接。非预应力钢筋8端部设置有外螺纹，非预应力钢筋锚固板21设置有空腔，空腔为贯穿或不贯穿非预应力钢筋锚固板21，空腔内部设置有内螺纹，该内螺纹与非预应力钢筋8的外螺纹匹配。通过在非预应力钢筋的端部设置锚固件，可增加螺纹钢与混凝土的锚固力，减少桩的端部在水平承载力时的变形量，提升了端部的刚度，减少了桩套箍的长度，节约了成本。

所述混合配筋预制桩还包括桩套箍9；所述桩套箍9至少设置在混凝土桩体1的一端混凝土外表面并与桩端锚固板2的卡槽连接。所述桩套箍3内部可设置有剪力钉或桩套箍3内侧设置为波浪形，提升与混凝土的粘结力。

如图2-7所示，所述桩端锚固板2上均匀设有多个张拉螺丝孔6和预应力钢筋锚固孔7，张拉螺丝孔6和预应力钢筋锚固孔7之间通过过筋槽30连通或者不连通，所述预应力钢筋4 的端部穿过张拉螺丝孔6，最后安装在预应力钢筋锚固孔7内。图2所示为张拉螺丝孔6和预应力钢筋锚固孔7两两为一组，分布在桩端锚固板2的环形面上，且张拉螺丝孔6和预应力钢筋锚固孔7的圆心位于同一圆周上。

图3所示为两个张拉螺丝孔6和一个预应力钢筋锚固孔7为一组，且预应力钢筋锚固孔 7位于两个张拉螺丝孔6之间，均匀分布在桩端锚固板2的环形面上，且张拉螺丝孔6和预应力钢筋锚固孔7的圆心位于同一圆周上。图4所示为张拉螺丝孔6和预应力钢筋锚固孔7的圆心不在位于同一圆周上，张拉螺丝孔6的圆心相连形成的圆位于预应力钢筋锚固孔7形成的圆内。图5所示为预应力钢筋锚固孔7的圆形相连形成圆，在每个预应力钢筋锚固孔7的周边均匀布置5个张拉螺丝孔6。图6所示为张拉螺丝孔6和预应力钢筋锚固孔7通过之间通过过筋槽30连通。

如图7所示，所述桩端锚固板2设置有拼缝31，桩端锚固板2在拼缝31处连接成为整体。桩端锚固板可通过拼缝采用电焊的手段将圆弧形条板弯曲后进行焊接成为一个桩端锚固板整体，这样可以减少桩端锚固板的制作工序和难度。所述预应力钢筋锚固孔7与张拉螺丝孔6的圆心所在的直线与桩端锚固板2的圆心相交形成的夹角α为8°～15°。

所述桩端锚固板2的内圆设有朝向桩端锚固板2中心的呈梯形的多个卡齿32，优选的，所述卡齿32数量为5，均匀分布在桩端锚固板2的内，卡齿32的上端夹角δ为90°～140°。通过设置梯形的卡齿32，有助于桩端锚固板2在预制桩生产过程中与头尾板处对应的卡齿互相卡合固定。

如图8所示，所述预应力钢筋4包括钢筋主体10和镦帽11；所述钢筋主体10至少一端设有镦帽11，所述镦帽11穿过钢筋主体10端面，且位于桩端锚固板2的预应力钢筋锚固孔7内。优选的，所述钢筋主体10和镦帽11的外表面周向均布若干连续的螺旋凹槽12。优选的，所述螺旋凹槽12的螺旋角β为35°～60°，如图9所示。

如图10-18所示，所述镦帽11顶部设有凸台13，在凸台13外侧沿其圆周设有环向凹槽 14。所述凸台13为圆柱形或圆台形。图10、13为钢筋主体10的一端设有镦帽11，其中，图10的凸台13为圆柱形，图11为图10中A-A处的剖视图，图12为图10中B-B处的剖视图。图13的凸台13为圆台形，图14为图13中A-A处的剖视图，图15为图13中B-B处的剖视图。图16为钢筋主体10的两端均设有镦帽11。图17为图16中A-A处的剖视图，图 18为图16中B-B处的剖视图。

所述镦帽11在最大直径处分为上凸部15和下凹部16，所述下凹部16与钢筋主体10连接，所述上凸部15的高度与下凹部16的高度比值为1/8～1/2。

所述桩端锚固板2设有第一卡台17，桩端锚固板2的第一卡台17用于与连接卡的卡台对接。连接卡凹槽的宽度大于上下节预制桩桩端锚固板的卡台厚度之和0.5mm以上。

所述混合配筋预制桩的生产方法，包括以下步骤：

所述预应力钢筋4定长下料及加工：将预应力钢筋4按照设计要求下料切割一定的长度后至少将预应力钢筋4一端进行墩帽11加工；

非预应力钢筋8定长下料：将非预应力钢筋8按照设计要求下料切割一定的长度后至少将非预应力钢筋8一端进行车螺纹加工，使其能够通过所述连接件与混凝土3锚固或者与桩端锚固板2连接，其中非预应力钢筋8的下料长度小于预应力钢筋4的下料长度5cm～50cm；

钢筋骨架编笼：将预应力钢筋4、非预应力钢筋8和螺纹箍筋5形成一个整体的钢筋骨架笼；

连接件安装：将连接件依次安装在非预应力钢筋8的端部；

模具处理：将生产混合配筋预制桩的上、下模具清理干净后涂上隔离剂，便于预制桩养护后脱模；

桩端锚固板2加工与安装：在桩端锚固板2上设置拼缝31，桩端锚固板2在拼缝31处连接成为整体，在桩端锚固板2的内圆均匀设置多个朝向桩端锚固板2中心的卡齿32，在桩端锚固板2上均匀加工多个张拉螺丝孔6和预应力钢筋锚固孔7，将钢筋骨架笼吊运至下模具的内腔后，将桩套箍3安装在桩端锚固板2的外侧，将桩端锚固板2安装在钢筋骨架笼的端部，并使预应力钢筋4的一端锚固在桩端锚固板2的预应力钢筋锚固孔7内；

张拉部件安装：在钢筋骨架笼两端安装张拉部件；

混凝土布料与张拉：将混凝土料布置后进行预应力张拉；

经离心、养护、脱模后得到成品混合配筋预制桩。

所述钢筋骨架编笼的步骤具体为：将预应力钢筋4、非预应力钢筋8和螺纹箍筋5进行滚焊编笼，使预应力钢筋4、非预应力钢筋8和螺纹箍筋5形成一个整体的钢筋骨架笼，或将预应力钢筋4和螺纹箍筋5进行滚焊编笼，使预应力钢筋4和螺纹箍筋5形成一个整体的钢筋骨架笼后，一次将非预应力钢筋8绑扎在钢筋骨架笼的内侧。

所述混凝土布料与张拉的步骤为：将混凝土料布置在模具的下模内腔后，合上模具的上模后进行预应力张拉，或合上模具的上模后，将混凝土料布置在模具的下模内腔后进行预应力张拉。

所述连接件安装的步骤中，所述连接件为非预应力钢筋锚固板21，将多个非预应力钢筋锚固板21依次安装在非预应力钢筋8的端部。非预应力钢筋锚固板21最大外径至少为钢筋外径的1.5倍。非预应力钢筋锚固板21采用非金属材质时，该锚固板具备在1MPa压力情况下，可承受温度200℃。

本发明通过桩端锚固板2、连接卡、螺栓等结构实现桩与桩的机械连接，具有结构简单、抗拔承载力高、造价低、施工效率高，现场安装时免焊接的特点。

实施例2

如图19-21所示，本实施例1与实施例2的区别在于，所述混合配筋预制桩的连接件为连接转换件22；连接转换件22的一端与非预应力钢筋8连接，另一端与桩端锚固板2连接。如图20所示，所述连接转换件22包括连接杆23、衔接筒24和连接筒25；所述连接杆23的一端与桩端锚固板2螺纹连接，连接杆23的另一端与衔接筒24的一端轴向滑动连接，衔接筒24的另一端与连接筒25的一端连接，连接筒25的另一端与非预应力钢筋8的端部螺纹连接。所述衔接筒24的一端设置有第一滑动部26，另一端设置有第二卡台27，连接筒25的一端设置有第二滑动部，另一端设置有弹性倒扣29，弹性倒扣29受到外力挤压后可径向移动；所述第一滑动部26和第二滑动部滑动连接，非预应力钢筋8张拉后，第二卡台27能够卡在弹性倒扣29里。连接杆23与桩端锚固板2的内侧螺孔33连接，连接筒25与非预应力钢筋 8的端部连接，从而实现非预应力钢筋8与桩端锚固板2的连接，预应力钢筋4张拉后，衔接筒24的第二卡台27与连接筒25的弹性倒扣29卡在一起，如图21所示，从而实现钢筋骨架笼整体与桩端锚固板2连接为一体。

本实施例2与实施例1的混合配筋预制桩的生产方法的区别在于，所述连接件安装的步骤中，将多个连接转换件的连接杆23依次安装在桩端锚固板2的内侧螺孔上，将衔接筒24 安装在连接杆23上，并使衔接筒24可轴向移动，将多个连接筒25依次安装在非预应力钢筋 8的端部，将连接筒25依次插入衔接筒24内。

本发明通过设置连接转换件使非预应力钢筋与桩端锚固板连接，预应力张拉后，实现非预应力钢筋、预应力钢筋和桩端锚固板连接为一体，增强了桩端处的性能。将桩端锚固板和非预应力钢筋连接，实现预应力钢筋和非预应力钢筋均锚固在桩端锚固板上，具有结构简单、抗拔及水平承载力高、造价低、施工效率高等特点。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。