樁的製作方法
2023-06-07 18:34:01 1
專利名稱：樁的製作方法
技術領域：
本發明涉及建築、橋梁等的土木工程領域中用的樁。
技術背景目前，傳統樁包括有在樁身側臂上帶有側向突出的凸環部和/或凸起 (下面簡稱為凸環部)，通過該凸部，可使這樣的樁的承載力提高。但 是，由於樁身直徑相同，故在凸環部直徑相同的情況下，其垂直投影面積 是相同的，這樣，每個凸環部所提供的承載力有限。另外，伴隨地層的深 度的加大，其地基強度逐漸增加，但是，在樁身直徑相同的情況下，則不 能更有效利用該特點，不能夠使土體對樁產生更好的承載作用。從樁身整 體受力來說，其上部受力大，其下部受力小，即使設置了凸環部，樁的承 載力仍往往受到樁身直徑的制約，即樁身的上部強度不夠，經常人們通過 加大樁身直徑的方式，而不是通過進一步調動地基土體對樁的支撐作用同 時合理地設置樁身強度，來滿足樁承載力的要求，其結果是，成本高，樁 與土體之間未實現良好的協同作用，更不能夠有效提高樁承載能力。 發明的內容本發明的目的在於提供一種新的樁結構形式，其可更加充分地利用地 基土體的強度的變化規律特點，從而樁與土體能夠產生良好的協同作用， 將地基的高強度轉化為樁的承載力的增加。本發明的目的是通過下述的樁而實現的，該方式為該樁包括樁身和 形成於該樁身上，從該樁身向側方突出的凸環部，上述樁身沿樁縱向，包 括直徑不同的多個樁節段，其中，該多個樁節段的等效直徑從上往下減 小，在最上方的第l樁節段下方的任意的第i樁節段上形成上述凸環部，該 凸環部的等效半徑是按照在凸環部的等效直徑大於等於第l樁節段的等效 直徑的情況下，滿足下述關係式，以便利用樁節段的垂直投影面積的不 同，將地基土體的承載力更多地轉化為樁的凸環部的承載力的方式確定 的，該關係式為AF「Pj (兀r!2— Jiri2) X P ; 在該式中，AF,表示第i樁節段上的凸環部的承載力的增量值； Pi表示第i樁節段處的凸環部周圍土的單位面積承載力； r,表示樁最上方的第l樁節段的等效半徑；ri表示形成有該凸環部的第i樁節段的等效半徑；^表示在第i樁節段，當凸環部為非連續環形的凸起時，該凸起的垂直 投影面積與其等效半徑和該凸環部的等效半徑ri相同的連續純環形凸環部 的垂直投影面積的比，當凸環部為連續純環形凸環部時，該比值為l。按照上述方案，由於凸環部形成於較細的樁身節段處，故與等徑樁身 的場合相比較，在凸環部直徑相同的情況下，凸環部的垂直投影面積增 加，該垂直投影面積的增加量為最上樁節段與凸環部所在樁節段的垂直投 影面積之差，凸環部與周圍接觸的土體的受力面積增加，凸環部的承載力 增加，也就是說，通過將凸環部設置於較細的樁節段上的方式，更加充分 地調動了樁周土的地基承載力作用的發揮，將其更多地轉化為樁的凸環部 的承載力，即，樁的承載力；並且凸環部垂直投影面積隨樁身向下在不同 樁身節段逐漸增加可更好的調動和利用地基土強度向下逐漸提高的特性。 實現了樁與地基土的良好的協同作用。按照本發明，使上述變徑結構的多個樁組合在一起而形成的群樁產生 了樁與土，樁與樁，凸環部與凸環部之間的空間利用更加合理，樁土空間 布置更加靈活，使得很多問題和矛盾得以優化。在上述本發明的樁中，最好，上述樁為鋼筋混凝土樁，上述凸環部中 也配有鋼筋。在上述本發明的樁中，最好，上述樁為混凝土樁，在上述樁的樁身中配有鋼筋，或預應力鋼筋。在上述本發明的樁中，最好，在一個樁節段中設置有多個凸環部。 按照該方案，由於在一個樁節段設置多個凸環部，這樣可將AF,在該節段成倍地增加，即可更充分地調動該節段地基土體的承載力，來提高樁的承載力。在本發明的樁中，最好，上述凸環部儘可能形成於靠近樁底端的樁節 段上。按照該方案，由於伴隨地基深度的增加，地基強度，即地基承載力也 增加，根據該特性，將凸環部更加靠近樁底端設置，從而可更加充分地調 動地基土體參與受力，將更多的地基承載力轉化為樁的承載力。在本發明的樁中，上述樁中的樁身和凸環部均是混凝土的。在本發明的樁中，最好，從樁身自上而下的方向，形成於各樁節段上 的凸環部的等效直徑逐漸增加。按照該方案，由於伴隨地基深度的增加，地基強度，即地基承載力也 增加，根據該特性，使凸環部的等效直徑伴隨深度的增加而加大，這樣可 更加充分地調動地基土體參與受力。在本發明的樁中，最好，在上述樁的最上方的樁節段上也形成有凸環部。在本發明的樁中，最好，在樁身上形成的凸環部等效直徑是根據其所 處的地基土體的物理力學性能而確定的。按照該方案，由於凸環部是樁的承載力的重要因素，故在凸環部的大 小根據地基土的性能確定時，可使樁的受力更加合理，樁土之間的作用更 加協調。在本發明的樁中，最好，在於在樁身上形成的凸環部的大小是根據地 基土體強度的增加而增大的。按照該方案，可使凸環部的尺寸更加符合地基土伴隨深度的變化，更 加充分地調動地基土體參與受力。在本發明的樁中，最好，樁身強度是根據樁所承受的荷載的大小而確 定的。在本發明的樁中，最好，在樁身各節段中，配置不同強度的樁身材料。按照該方案，可根據各地基土層的物理性能，在各樁節段，設置不同的材料，使樁身強度和剛度設置更合理。在本發明的樁中，最好，在樁身中，配置不同截面面積的鋼構件。 在本發明的樁中，最好，在樁身中，配置不同強度的預應力鋼筋混凝土材料。 在本發明的樁中，最好，在樁身中，配置鋼管混凝土材料。 在本發明的樁中，最好，在樁身中，配置鋼管混凝土疊合材料。 在本發明的樁中，最好，該樁為斜樁。 在本發明的樁中，最好，上述凸環部為純環部。 在本發明的樁中，最好，上述凸環部為純環部中的一部分。 在這裡應說明，凸環部在為非連續環形的異形突起時，為比如，支 狀，扇狀，半環狀等。上述等效半徑和等效直徑在相應的樁身和凸環部為 圓形的場合，指該圓形的半徑和直徑，在為其它的形狀時，指換算為圓形 時的半徑和直徑。
圖l為作為本發明的一個實施例的混凝土樁的縱向立面圖，在本實施例中，凸環部指純環部；圖2為作為本發明的另一實施例的混凝土樁的縱向立面圖，在本實施例 中，凸環部在不同樁節段，有不同的含義，包括有從平面看的純環部和從 平面看的矩形凸片部的兩種含義。
具體實施方式
如圖1所示，作為本發明的一個實施例的樁為混凝土樁l，該混凝土樁l 包括三個樁節段a， b， c，最上方的樁節段，B卩，第l樁節段a的半徑為 ra,第2樁節段b的半徑為rv第3樁節段c的半徑為r。，而第l樁節段a上形 成的凸環部2的外徑為Ra，第2樁節段b上形成的凸環部3的外徑為Rb，第3 樁節段c上形成的凸環部4的外徑為Rc。在這裡，在Rb大於ra的情況下，由於凸環部3形成於第2樁節段b上，而 第2樁節段b的半徑為ivj、於ra，故凸環部3的垂直投影面積增加，即土體 對凸環部3的支承接觸面積增加，這樣，便獲得凸環部3的承載力的增量A△ Pb=PbX ASbX Pb=PbX (Jira2"~3irb2) X0b 其中，Pb表示第2樁節段b處的地基土體的強度，或單位面積的承載力；ASb表示樁身的第l樁節段a與第2樁節段b的垂直投影面積差；P b表示在第2樁節段b，連續純環形凸環部4的垂直投影面積與其等效
半徑和該凸環部的等效半徑rb相同的連續純環形凸環部的垂直投影面積的 比，在這裡，該比值為l。同樣，在第3樁節段c，在Rc大於ra的情況下，由於凸環部4形成於第3 樁節段b上，而第3樁節段c的半徑為re小於ra，故凸環部4的垂直投影面積 增加，即土體對凸環部4的支承接觸面積增加，這樣，便獲得凸環部4的承 載力的增量AFc:△ Fc =PCX ASCX 3C=PCX ( jxra2—nrc2) XPC其中，Pc表示第3樁節段c處的地基土體的強度，或單位面積的承載力； ASc表示樁身的第l樁節段a與第3樁節段c的垂直投影面積差； Pc表示在第3樁節段c，當凸環部3為非連續環形的凸起時，該凸起的 垂直投影面積與其等效半徑和該凸環部的等效半徑re相同的連續純環形凸 環部的垂直投影面積的比，在這裡，該比為l。從圖l和上面分析知道，在上述第2樁節段b中，rb與AFb之間具有函數 關係，rb越小，AFb越大，伴隨樁深的增加，Pb與ASb都增加，導致AFb 成倍地增加，最終，第2樁節段b上的凸環部3的承載力大幅度地增加(特 別是與等徑樁相比較)，上述第2樁節段b的半徑rb正是按照上述機理而確 定的。同樣，從圖l和上面分析知道，在上述第3樁節段c中，re與AFe之間具有函數關係，re越小，AFe越大，伴隨樁深的增加，Pe與ASe都增加，導致AFe成倍地增加，最終，第3樁節段c上的凸環部4的承載力大幅度地增 加(特別是與等徑樁相比較)，上述第3樁節段c的半徑re正是按照上述機理而確定的。另外，如圖2所示，作為本發明的一個實施例的樁為混凝土樁l，該混 凝土樁l包多個樁節段，g，樁節段a， b， c，…n，最上方的樁節段， 即，第l樁節段a的半徑為ra，第2樁節段b的半徑為rb，第3樁節段c的半徑 為rc，…第n樁節段n的半徑為r。。在第l樁節段a的上方形成有2個作為凸 環部的凸部2i，從平面看呈矩形狀，在該節段a的下方，形成有2個作為凸 環部的凸部22，上方和下方的凸部2,和22的外徑均為R，第2樁節段b上形成 的凸環部3包括位於上方的4個從平面看呈矩形狀的凸部3。以及位於下方的一個環部32，凸部3,和環部32的外徑均為R，在第3樁節段c上形成的凸環 部在圖中未示出，在第n樁節段n上形成的凸環部X包括上下兩個環部Xp X2，其半徑為R。在這裡，為了便於說明和圖示，假定各節段的凸環部的 外徑均為R，實際上也可以不同。在這裡，在R大於ra的情況下，由於作為凸環部的凸部3!形成於第2樁 節段b上，而第2樁節段b的半徑為rb小於iv故凸環部3,的垂直投影面積增 加，即土體對凸環部3i的支承接觸面積增加，這樣，便獲得每個凸環部3, 的承載力的增量AFw:AFbl=PbX ASbX Pbl = PbX ( nra2—nrb2) X 0 bl其中，Pb表示第2樁節段b處的地基土體的強度，或單位面積的承載力；△ Sb表示樁身的第l樁節段a與第2樁節段b的垂直投影面積差；P bi表示在第2樁節段b，凸部3i的垂直投影面積與其等效半徑和該凸環部的等效半徑rb相同的連續純環形凸環部的垂直投影面積的比； 而所有凸環部3!的承載力的總增量為mX AFblm表示本樁節段上的凸環部的數量，在這裡為4。作為凸環部的環部32的承載力的增量AFb2:△ Fb2=PbX ASbX "2=PhX ("a2—"b2) X"2 其中，Pb表示第2樁節段b處的地基土體的強度，或單位面積的承載力； ASb表示樁身的第l樁節段a與第2樁節段b的垂直投影面積差； P b2表示在第2樁節段b，凸部32的垂直投影面積與其等效半徑和該凸環部的等效半徑rb相同的連續純環形凸環部的垂直投影面積的比；在這裡，為l。由此，第2樁節段b的總承載力的增量二mX AFbl+AFb2。 同樣，在第n樁節段n，在R大於rn的情況下，由於作為凸環部的環部 X,， X2形成於第n樁節段n上，而第n樁節段n的半徑為iVJ、於ra，故環部Xp X2的垂直投影面積增加，即土體對環部X,， X2的支承接觸面積增加，這樣，便獲得Xp X2的相應承載力的增量AF^， AFn2: AFnl =PnX ASnX Pnl=PnX ( Jira2—Jirn2) XPnl
AFn2 =PnX ASnX 0n2=PnX (:n:r —nrn" X e n2 其中，Pn表示第n樁節段n處的地基土體的強度，或單位面積的承載力；ASn表示樁身的第l樁節段a與第n樁節段n的垂直投影面積差；enl， Pn2表示作為凸環部的環部Xi， X2垂直投影面積與其等效半徑和該凸環部的等效半徑rn相同的純環部的垂直投影面積的比，在這裡，均為1。由此知道，第n樁節段n的環部Xp X2的總承載力的增量二AFm+AFn2。從圖2和上面分析知道，在上述第2樁節段b中，rb與AFb之間具有函數 關係，rb越小，AFb越大，伴隨樁深的增加，Pb與ASb都增加，導致AFb 成倍地增加，最終，第2樁節段b上的凸環部3的承載力大幅度地增加(特 別是與等徑樁相比較)，上述第2樁節段b的半徑rb正是按照上述機理而確 定的。同樣，從圖2和上面分析知道，在上述第n樁節段n中，i"n與AF丄間具有函數關係，rn越小，AFn越大，伴隨樁深的增加，Pn與ASn都增加，導致AFn成倍地增加，最終，第n樁節段n上的作為凸環部的環部Xp X 的承 載力大幅度地增加(特別是與等徑樁相比較)，上述第ri樁節段n的半徑rn 正是按照上述機理而確定的。
權利要求
1.一種樁，該樁包括樁身和形成於該樁身上，從該樁身向側方突出的凸環部，上述樁身沿樁縱向，包括直徑不同的多個樁節段，其中，該多個樁節段的等效直徑從上往下減小，在最上方的第1樁節段下方的任意的第i樁節段上形成上述凸環部，形成有該凸環部的第i樁節段的等效半徑是按照在凸環部的等效直徑大於等於第1樁節段的等效直徑的情況下，滿足下述關係式，以便利用樁節段的垂直投影面積的不同，將地基土體的承載力轉化為樁的凸環部的承載力的方式確定的，該關係式為ΔFi＝Pi(πr12-πri2)×βi在該式中，ΔFi表示第i樁節段上的凸環部的承載力的增量值；Pi表示第i樁節段處的凸環部周圍土的單位面積承載力；r1表示最上方的第1樁節段的等效半徑；ri表示形成有該凸環部的第i樁節段的等效半徑；βi表示在第i樁節段，當凸環部為非連續環形的凸起時，該凸起的垂直投影面積與其等效半徑和該凸環部的等效半徑ri相同的連續純環形凸環部的垂直投影面積的比，當凸環部為連續純環形凸環部時，該比值為1。
2. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於上述樁為鋼筋混凝土樁，上述 凸環部中也配有鋼筋。
3. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於上述樁為混凝土樁，在上述樁 的樁身中配有鋼筋，或預應力鋼筋。
4. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於在一個樁節段中設置有多個凸 環部。
5. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於上述凸環部儘可能形成於靠近 樁底端的樁節段上。
6. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於上述樁中的樁身和凸環部均是 混凝土的。
7. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於從樁身自上而下的方向，形成 於各樁節段上的凸環部的等效直徑逐漸增加。
8. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於在上述樁的最上方的樁節段上 也形成有凸環部。
9. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於在樁身上形成的凸環部等效直 徑是根據其所處的地基土體的物理力學性能而確定的。
10. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於在樁身上形成的凸環部的大 小是根據地基土體強度的增加而增大的。
11. 根據權利要求l所述的樁，其特徵在於樁身強度是根據樁所承受的 荷載的大小而確定的。
12. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於在樁身各節段中，配置不同強度的樁身材料。
13. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於在樁身中，配置不同截面面積的鋼構件。
14. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於在樁身中，配置不同強度的 預應力鋼筋混凝土材料。
15. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於在樁身中，配置鋼管混凝土 材料。
16. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於在樁身中，配置鋼管混凝土 疊合材料。
17. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於該樁為斜樁。
18. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於上述凸環部為純環部。
19. 根據權利要求1所述的樁，其特徵在於上述凸環部為純環部中的一 部分。
全文摘要
樁包括樁身和側方突出的凸環部，樁身包括直徑不同的多個節段，它們的等效直徑從上往下減小，第i節段上形成凸環部，形成有凸環部的第i節段的等效半徑按照在凸環部的等效直徑大於等於第1節段的情況下，滿足下述關係式，以便利用節段的垂直投影面積的不同，將土體的承載力轉化為凸環部承載力的方式確定，該關係式為ΔFi＝Pi(πr12-πri2)×βi，ΔFi指第i節段上的凸環部的承載力的增量值；Pi指第i節段的單位面積的凸環部周土的承載力；r1指第1節段的等效半徑；ri指形成凸環部的第i節段的等效半徑；βi指在第i節段，當凸環部為非連續環形的凸起時，凸起的垂直投影面積與相應的連續純環形凸環部的垂直投影面積的比。
文檔編號E02D5/22GK101161946SQ20071016391
公開日2008年4月16日 申請日期2007年10月11日 優先權日2007年10月11日
發明者張國梁 申請人:張國梁