一种双层钢筋笼的大直径PHC管桩及其制备方法

技术领域

本发明属于涉及PHC管桩技术领域，特别是涉及一种双层钢筋笼的大直径PHC管桩及其制备方法。

背景技术

PHC管桩抗压承载力高，成桩质量好，单位价格较低，从而被广泛应用于水工建筑基础建设。但是PHC管桩配筋率较低、延性较差，在抗震设防烈度较高地区一般被限制使用，使其在许多东南亚地震带地区的推广受到影响，故需要研究PHC管桩的优化方式来提高延性和水平抗弯能力，增强工程适应性，推动PHC管桩在海外的应用。

实验得出PHC管桩内的预应力钢筋往往发生脆性破坏。此时采用普通钢筋与预应力钢筋结合的方式经实验证明是可行的，因此针对上述问题我们提出种一种双层钢筋笼的大直径PHC管桩及其制备方法。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种双层钢筋笼的大直径PHC管桩，该PHC管桩能够提高桩身的抗弯抗剪的最大能力，且使桩身具有一定的耗能能力，即具有一定的延性性能，以使得在水平循环荷载作用下，桩身可以有足够的变形来消耗更多能量，避免脆性破坏。

本发明的第二个目的在于提供一种双层钢筋笼的大直径PHC管桩的制备方法，该方法系统性的说明制备所述双层钢筋笼的大直径PHC管桩的具体步骤，更好地在实际工程中应用。

本发明的大直径PHC管桩外侧壁直径大于800mm。

本发明为实现上述目的，采取的技术方案如下：

本发明的一种双层钢筋笼的大直径PHC管桩，包括具有中空腔的高强混凝土桩身、数根普通钢筋、数根预应力钢筋及数个箍筋；所述双层钢筋笼的大直径PHC管桩还包括数根钢条；

所述高强混凝土桩身内靠近外侧壁处纵向环形分布有数根普通钢筋，高强混凝土桩身内靠近内侧壁处纵向环形分布有数根预应力钢筋，所述数根普通钢筋的内侧以及数根预应力钢筋的外侧均绑扎连接有数个箍筋，绑扎在数根普通钢筋内侧的数个箍筋沿普通钢筋的纵向间距设置，绑扎在数根预应力钢筋外侧的数个箍筋沿预应力钢筋的纵向间距设置，每根所述钢条均围成三角形，并焊接在对应位置的预应力钢筋的外侧，所述数根预应力钢筋的同一截面处焊接有两个三角形的钢条，所述两个三角形的钢条呈60°角错位且叠放布置并组成一组，数根预应力钢筋上沿纵向间距焊接有多组三角形的钢条，每个三角形的钢条的角点与对应位置的普通钢筋绑扎连接。

本发明的一种双层钢筋笼的大直径PHC管桩的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)台座准备，并将数根普通钢筋和数根预应力钢筋刷隔离剂；

(2)在预定半径处纵向环形均匀布置数根预应力钢筋；

(3)利用台座张拉数根预应力钢筋；

(4)在数根预应力钢筋的外侧设置箍筋，箍筋与数根预应力钢筋采用绑扎连接；

(5)将围成三角形的钢条焊接在对应位置的预应力钢筋的外侧，同一截面处焊接有两个三角形的钢条，所述两个三角形的钢条呈60°角错位且叠放布置并组成一组，沿数根预应力钢筋的纵向间距焊接有多组三角形的钢条；

(6)在预定半径处纵向环形均匀布置数根普通钢筋，且数根预应力钢筋设置在数根普通钢筋围成的空间内部；

(7)在数根普通钢筋的内侧设置箍筋，箍筋与数根普通钢筋采用绑扎连接；

(8)每个三角形的钢条的角点与对应位置的普通钢筋绑扎连接；

(9)在数根预应力钢筋内侧以及数根普通钢筋的外侧分别支模；

(10)在两模中间灌浇混凝土从而制成双层钢筋笼的大直径PHC管桩毛坯；

(11)将制成的双层钢筋笼的大直径PHC管桩毛坯放入标准养护室内养护，养护完成后将台座拆卸下来，放松预应力钢筋；

(12)脱模，从而制成双层钢筋笼的大直径PHC管桩。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

1、在极限抗弯能力方面，由于非预应力筋(即普通钢筋)的增加，屈服至破坏阶段将破坏作用由更多混凝土区域承担，减缓了预应力筋的屈服程度，提高了极限承载能力。同时预应力筋设置在高强混凝土桩身内侧壁附近，使得PHC管桩在受水平地震作用而弯曲时预应力钢筋应变较小。

2、在抗裂能力方面，将围成三角形的钢条焊接在预应力钢筋上，使得PHC管桩横截面受到较为均匀的预压应力。且沿高强混凝土桩身的纵向以一定间距配置多组三角形的钢条，以在PHC管桩全长提供稳定的预压应力。预压应力减缓裂缝的开展，弥补一旦局部开裂延展后，在截面处的抵抗能力便会迅速减退，从而造成断裂处抗弯能力较弱。

3、在耗能方面，由于非预应力筋(普通钢筋)在高强混凝土桩身内靠近外侧面附近增设和围成三角形的钢条在地震作用下的往复变形，使得耗能效率显著提高，具有良好的耗能性能和抗冲性能且取材方便、经济适用。

以上有益效果相互保证，使得综合效果更为显著。

附图说明

图1是本发明的一种双层钢筋笼的大直径PHC管桩的横剖面示意图。

图中涉及的部件名称及标号如下：

1-普通钢筋；2-箍筋；3-预应力钢筋；4-三角形的钢条；5-内侧壁；6-外侧壁；7-高强混凝土桩身。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1所示，本实施方式披露了一种双层钢筋笼的大直径PHC管桩，包括具有中空腔的高强混凝土桩身7、数根普通钢筋1、数根预应力钢筋3及数个箍筋2；所述双层钢筋笼的大直径PHC管桩还包括数根钢条；

所述高强混凝土桩身7内靠近外侧壁6处纵向环形分布有数根普通钢筋1，高强混凝土桩身7内靠近内侧壁5处纵向环形分布有数根预应力钢筋3，所述数根普通钢筋1的内侧以及数根预应力钢筋3的外侧均绑扎连接有数个箍筋2，绑扎在数根普通钢筋1内侧的数个箍筋2沿普通钢筋1的纵向间距设置，绑扎在数根预应力钢筋3外侧的数个箍筋2沿预应力钢筋3的纵向间距设置，每根所述钢条均围成三角形(钢条的长度应满足围成封闭的三角形)，并焊接在对应位置的预应力钢筋3的外侧，所述数根预应力钢筋3的同一截面处焊接有两个三角形的钢条4，所述两个三角形的钢条4呈60°角错位且叠放布置并组成一组，数根预应力钢筋3上沿纵向间距焊接有多组三角形的钢条4，每个三角形的钢条4的角点与对应位置的普通钢筋1绑扎连接。

具体实施方式二：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述钢条在高强混凝土桩身7的横截面内具有5～8mm厚度。

具体实施方式三：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述钢条在垂直高强混凝土桩身7的横截面内具有8-12mm宽度。

具体实施方式四：如图1所示，本实施方式披露了一种具体实施方式一至三中任一具体实施方式所述的双层钢筋笼的大直径PHC管桩的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)台座准备，并将数根普通钢筋1和数根预应力钢筋3刷隔离剂；

(2)在预定半径处纵向环形均匀布置数根预应力钢筋3；

(3)利用台座张拉数根预应力钢筋3；

(4)在数根预应力钢筋3的外侧设置箍筋2，箍筋2与数根预应力钢筋3采用绑扎连接；

(5)将围成三角形的钢条4焊接在对应位置的预应力钢筋3的外侧，同一截面处焊接有两个三角形的钢条4，所述两个三角形的钢条4呈60°角错位且叠放布置并组成一组，沿数根预应力钢筋3的纵向间距焊接有多组三角形的钢条4；

(6)在预定半径处纵向环形均匀布置数根普通钢筋1，且数根预应力钢筋3设置在数根普通钢筋1围成的空间内部；

(7)在数根普通钢筋1的内侧设置箍筋2，箍筋2与数根普通钢筋1采用绑扎连接；

(8)每个三角形的钢条4的角点与对应位置的普通钢筋1绑扎连接；

(9)在数根预应力钢筋3内侧以及数根普通钢筋1的外侧分别支模；

(10)在两模中间灌浇混凝土从而制成双层钢筋笼的大直径PHC管桩毛坯；

(11)将制成的双层钢筋笼的大直径PHC管桩毛坯放入标准养护室内养护，养护完成后将台座拆卸下来，放松预应力钢筋3；

(12)脱模，从而制成双层钢筋笼的大直径PHC管桩。

实施例1：

原型管桩(即本发明制成的PHC管桩)的型号可采用PHC800B110-12，混凝土强度为C80，管桩长为12m，外侧壁直径为800mm，壁厚为110mm，混凝土有效预压应力为9.01MPa，预应力钢筋3采用标准抗拉强度为1420MPa的螺旋肋钢棒，普通钢筋1采用HRB400钢筋，箍筋2为6mm冷拉低碳刻痕钢丝，抗拉强度设计值为500MPa，管桩两端1.5m范围内箍筋2(为螺旋箍筋，即将单个箍筋2做成连环形状)的间距为45mm，其余段箍筋2的间距为80mm。

如图1所示，一种双层钢筋笼的大直径PHC管桩，采用普通钢筋1与预应力钢筋3结合配置的方式；在具有空腔的高强混凝土桩身7内靠近外侧壁6环向均匀的布置24根普通钢筋1，在普通钢筋1的内侧配置箍筋2(为螺旋箍筋)，在高强混凝土桩身7内靠近内侧壁5处环向均匀的布置6根预应力钢筋3，并在预应力钢筋3外侧配置箍筋2，将围成三角形的钢条4焊接在对应位置的预应力钢筋3上，三角形的钢条4的角点与对应位置的普通钢筋1绑扎连接，同一截面处有两个围成三角形的钢条4，所述两个三角形的钢条4呈60度角错位叠放布置并组成一组；三角形的钢条4沿高强混凝土桩身7纵向每2.3m配置一组，共配置6组以提供稳定的预压应力，与高强混凝土桩身7两端相邻的三角形的钢条4距离高强混凝土桩身7的端部250mm，钢条的长度应满足围成封闭的三角形；钢条在高强混凝土桩身7横截面内具有6mm厚度，以避免对PHC管桩横截面产生较大的局部预压应力；钢条在垂直高强混凝土桩身7横截面内具有10mm宽度，以抵抗PHC管桩在水平地震作用下的弯曲变形。

一种双层钢筋笼的大直径PHC管桩的制备方法，包括以下步骤：

(1)台座准备，并将数根普通钢筋1和数根预应力钢筋3刷隔离剂；

(2)在330mm半径处环向均匀布置预应力钢筋3；

(3)利用台座张拉预应力钢筋3；

(4)在预应力钢筋3的外侧设置箍筋2，箍筋2与预应力钢筋3采用绑扎连接；

(5)将围成三角形的钢条4焊接在对应位置的预应力钢筋3上，同一截面处焊接有两个三角形的钢条4并成为一组，沿数根预应力钢筋3的纵向以2.3m的间距焊接有5组三角形的钢条4；

(6)在360mm半径处环向均匀布置6根普通钢筋1；

(7)在6根普通钢筋1内侧设置箍筋2，箍筋2与普通钢筋1采用绑扎连接；

(8)围成三角形的钢条4的角点与对应位置的普通钢筋1绑扎连接，同一截面处的两个三角形的钢条4呈60°角错位叠放布置；

(9)在数根预应力钢筋3内侧以及数根普通钢筋1的外侧分别支模；

(10)在两模之间灌浇高强混凝土，制成双层钢筋笼的大直径PHC管桩毛坯；

(11)将制成的双层钢筋笼的大直径PHC管桩毛坯放入标准养护室养护(为现有技术)，养护完成后拆卸下台座，放松预应力钢筋3；

(12)脱模，制成双层钢筋笼的大直径PHC管桩，并放入堆场待发货。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效方法或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。