纖維筋混凝土抗拔樁的製作方法

2023-07-10 07:53:56

專利名稱：纖維筋混凝土抗拔樁的製作方法
技術領域：
本專利涉及一種纖維筋混凝土抗拔樁。
背景技術：
伴隨經濟的飛速發展，城市空間日趨緊缺，引發了地下空間開發的熱潮，各類地下 工程的安全使用無一例外地受地下水浮力的影響，因此抗拔樁在工程中得到了越來越廣泛 的應用。抗拔樁處於地下，周圍有土體和地下水等，為了防止地下水和化學物質對鋼筋的 侵蝕，設計規範對抗拔樁的裂縫控制有嚴格要求。目前抗拔樁一般採用混凝土灌注樁和 混凝土預製樁這兩種形式，其截面的配筋率受抗裂要求控制。按照《建築樁基技術規範》 (JGJ94-2008)中對抗拔樁裂縫的規定對於嚴格要求不出現裂縫的一級裂縫控制等級預 應力混凝土基樁，在荷載效應標準組合下，混凝土不應產生拉應力，即基樁提供的抗拔承載 力全部由施加的預應力提供；對於一般要求不出現裂縫的二級裂縫控制等級預應力混凝土 基樁，在荷載效應標準組合下的拉應力不應大於混凝土軸心受拉強度標準值；對於允許出 現裂縫的三級裂縫控制等級基樁，按荷載效應標準組合計算的最大裂縫寬度不應大於最大 裂縫寬度限值。按上述要求得到的開裂承載力都要比抗拔樁所能承受的極限承載力低很 多，並且按開裂要求進行配筋的抗拔樁，其截面中的鋼筋抗拉強度有較大富餘，很不經濟。
目前，纖維增強複合材料(fiber reinforced polymer/plastic，簡稱FRP)在土木 與建築工程結構中得到廣泛應用。工程結構中常用的FRP主要為碳纖維(carbon fibe)、 玻璃纖維(glass fiber)和芳綸纖維(aramid fiber)增強的樹脂基體，分別簡稱為CFRP、 GFRP、 AFRP。不同類型的FRP筋性能有所不同，但是作為新型複合材料用於土木工程中，它 們之間存在較多的共性順纖維向抗拉強度高；密度小，質量輕，便於施工；耐鏽蝕；疲勞性 能優良等等，但是FRP纖維與混凝土的粘結性能還不是很成熟。另外在預應力結構中，FRP 錨具也得到很大發展。本發明是將FRP纖維、混凝土以及相應錨具結合在一起發展成一種 樁身混凝土完全受壓的新型抗拔樁。

發明內容
本發明是克服目前抗拔樁混凝土一般都處於受拉工作狀態的不足，提供一種混凝 土完全受壓，受力筋完全受拉的纖維筋混凝土抗拔樁。
本發明如下技術方案 —種纖維筋混凝土抗拔樁，包括混凝土樁身，在混凝土樁身的一個端部上設有樁
頭，在混凝土樁身內設有外部套設套管的FRP纖維筋且所述FRP纖維筋的一端延伸至樁頭
內，所述FRP纖維筋的另一端反向延伸至混凝土樁身之外；在樁頭內設有第二支承板，位於
樁頭內的FRP纖維筋一端由第二錨具固定在第二支承板上；在FRP纖維筋的另一端上套設
第一支承板並由第一錨具將FRP纖維筋的另一端固定在第一支承板上。 纖維筋混凝土抗拔樁由混凝土、纖維筋、支承板和FRP錨具構成。此FRP纖維筋沒
有施加預應力，其周圍包有一圈套管，與混凝土之間無粘結，兩者之間可以產生相對滑移。FRP纖維筋下端通過樁底部支承板和錨具被拉緊，上端通過承臺內支承板和錨具被固定在
承臺中，承臺與樁體混凝土完全脫開。 與傳統抗拔樁相比，本發明有如下優點 首先，當承臺受上拔力時，其荷載傳遞路徑如下承臺一承臺中支承板一承臺中錨 具一帶套管的FRP纖維筋一樁底錨具一樁底支承板一混凝土樁身。當混凝土樁身底部受到 此上拔力時，相對於土作向上運動，土對樁身產生向下的摩擦力，從而抑制樁的上拔運動。 混凝土樁身在向下的摩擦力和第二支承板向上的作用力下，處於受壓平衡狀態，使得樁身 不會產生受拉裂縫，從而提高了安全性。 其次，FRP纖維筋一端被錨固在承臺中，受向上的拔力；另一端被錨固在樁底，阻 止其向上運動。FRP纖維筋在此二力作用下處於受拉平衡狀態，完全發揮了 FRP纖維筋順 纖維向抗拉強度高的特點。和鋼筋相比，纖維材料的比強度(拉伸強度/比重)為鋼材的 20 50倍，用FRP纖維為受力主筋的抗拔樁極限承載力更高，並且密度小便於施工，高強輕 質性能十分突出；此外FPR纖維筋不會像鋼筋那樣易鏽蝕，因此非常適合在強腐蝕環境中 工作，結構耐久性好，CFRP筋耐久性最好，長期處於酸、鹼、鹽、潮溼、紫外線等環境中的性能 很少降低，因此適合在含水土壤中使用。所以充分發揮了 FRP纖維筋抗拉強度高、耐腐蝕的 優點。 對裂縫有要求的傳統抗拔樁，如果不加預應力，其抗拔承載力受混凝土強度控制； 對於預應力樁，其抗拔承載力主要受混凝土強度以及施加的預應力決定。所以傳統抗拔樁 不能很好得發揮樁側土的摩阻力以及鋼筋的強度。本發明不施加預應力，便於施工，其抗拔 承載力主要由樁側土的摩阻力，以及樁頂的容許位移量控制，在選擇合適的FRP纖維筋的 條件下，可以發揮出各種材料的極限承載力，提供比傳統抗拔樁更高的承載力。


圖1是本發明實施例1的結構示意圖，其中，圖la是本發明實施例1的結構主視 圖，圖lb是本發明實施例1的I-I剖視圖。 圖2是本發明實施例2的結構示意圖，圖2a是本發明實施例2的結構主視圖，圖 2b本發明實施例2的端部結構放大示意圖，圖2c本發明實施例2的II-II結構剖視圖，圖 2d本發明實施例2的樁頭部分結構示意圖。 圖中1.帶套管的FRP纖維筋；2.混凝土樁身；3a.第一支承板，3b.第二支承板， 3c.第三支承板；4a.第一錨具，4b.第二錨具，4c.第三錨具；5.承臺；6.樁頭
具體實施方式

實施例1 —種纖維筋混凝土抗拔樁，包括混凝土樁身2，在混凝土樁身2的一個端部上設 有樁頭6，在混凝土樁身2內設有外部套設套管的FRP纖維筋1且所述FRP纖維筋1的一端 延伸至樁頭6內，所述FRP纖維筋1的另一端反向延伸至混凝土樁身2之外；在樁頭6內設 有第二支承板3b，位於樁頭6內的FRP纖維筋1 一端由第二錨具4b固定在第二支承板3b 上；在FRP纖維筋1的另一端上套設第一支承板3a並由第一錨具4a將FRP纖維筋1的另 一端固定在第一支承板3a上。
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如圖1，由帶套管的FRP纖維筋1、混凝土樁身2、第一支承板3a、第二支承板3b、第 一錨具4a、第二錨具4b和樁頭6組成。FRP纖維筋1 一端通過第二錨具4b錨固在第二支 承板3b上，兩者一起被澆築在樁頭1內，在灌注樁成孔結束後，將牽有帶套管FRP纖維筋1 的樁頭6放入孔底部，將帶套管FRP纖維筋1的另一端伸出孔外，使其固定、拉緊，並保證其 垂直，之後澆築混凝土成樁，最後將FRP纖維筋1錨固在第一支承板3a上，並一起被澆築進 承臺中。樁頂部混凝土不能與承臺5澆築在一起，但其周圍可以做一些密封措施，但是即使 兩者之間存在間隙，滲入地下水，也不會影響本發明的耐久性，因為FRP纖維筋具有耐腐蝕 的優點。各部件的尺寸，材料類型可根據具體需要進行設計選擇，具體為選擇樁周土層，假 定樁的入土深度(樁越短，FRP纖維筋1越短，頂部承臺5的變形越小)，根據所要的抗拔承 載力確定樁周長，再結合頂部筏板的容許變形量和造價，選擇FRP纖維筋的類型，然後確定 纖維筋的橫截面積，所用的錨具，以及支承板的材料、厚度。
實施例2 —種纖維筋混凝土抗拔樁，包括混凝土樁身2，在混凝土樁身2的一個端部上設 有樁頭6，在混凝土樁身2內設有外部套設套管的FRP纖維筋1且所述FRP纖維筋1的一端 延伸至樁頭6內，所述FRP纖維筋1的另一端反向延伸至混凝土樁身2之外；在樁頭6內設 有第二支承板3b，位於樁頭6內的FRP纖維筋1 一端由第二錨具4b固定在第二支承板3b 上；在FRP纖維筋1的另一端上套設第一支承板3a並由第一錨具4a將FRP纖維筋1的另 一端固定在第一支承板3a上，在本實施例中，在FRP纖維筋1的另一端上還套設有第三支 承板3c，第三支承板3c位於混凝土樁身2的另一個端部與第一支承板3a之間且貼合在混 凝土樁身2的另一個端部上。 如圖2，由帶套管的FRP纖維筋1、混凝土樁身2、第一支承板3a、第二支承板3b、 第三支承板3c、第一錨具4a、第二錨具4b、第三錨具4c和樁頭6組成。在預製工廠，將帶 套管的FRP纖維筋1、第二支承板3b和第二錨具4b，按所要的截面形式以及樁長澆築在一 起，最後在樁另一端露出的FRP纖維筋上加上第三支承板3c和第三錨具4c，並使其與混凝 土緊密接觸，從而保證在吊裝的過程中混凝土不會發生受彎破壞。然後最好通過靜壓的方 式將樁打入土中，最後在纖維筋伸出的一端加上第一支承板3a和第一錨具4a，一起被澆入 混凝土筏板中。樁頂部混凝土不能與承臺5澆築在一起，但其周圍可以做一些密封措施，但 是即使兩者之間存在間隙，滲入地下水，也不會影響本發明的耐久性，因為FRP纖維筋具有 耐腐蝕的優點。在確定纖維筋的布局、種類以及橫截面時，首先要保證在吊樁過程中，樁不 發生受彎破壞，再計算其承載力。
權利要求
一種纖維筋混凝土抗拔樁，包括混凝土樁身(2)，在混凝土樁身(2)的一個端部上設有樁頭(6)，其特徵在於，在混凝土樁身(2)內設有外部套設套管的FRP纖維筋(1)且所述FRP纖維筋(1)的一端延伸至樁頭(6)內，所述FRP纖維筋(1)的另一端反向延伸至混凝土樁身(2)之外；在樁頭(6)內設有第二支承板(3b)，位於樁頭(6)內的FRP纖維筋(1)一端由第二錨具(4b)固定在第二支承板(3b)上；在FRP纖維筋(1)的另一端上套設第一支承板(3a)並由第一錨具(4a)將FRP纖維筋(1)的另一端固定在第一支承板(3a)上。
2. 根據權利要求1所述的纖維筋混凝土抗拔樁，其特徵在於，在FRP纖維筋(1)的另一 端上還套設有第三支承板(3c)，第三支承板(3c)位於混凝土樁身(2)的另一個端部與第一 支承板(3a)之間且貼合在混凝土樁身(2)的另一個端部上。
全文摘要
一種纖維筋混凝土抗拔樁，包括混凝土樁身，在混凝土樁身的一個端部上設有樁頭，在混凝土樁身內設有外部套設套管的FRP纖維筋且所述FRP纖維筋的一端延伸至樁頭內，所述FRP纖維筋的另一端反向延伸至混凝土樁身之外；在樁頭內設有第二支承板，位於樁頭內的FRP纖維筋一端由第二錨具固定在第二支承板上；在FRP纖維筋的另一端上套設第一支承板並由第一錨具將FRP纖維筋的另一端固定在第一支承板上。本發明的FRP纖維筋沒有施加預應力，其周圍包有一圈套管，與混凝土之間無粘結，兩者之間可以產生相對滑移。FRP纖維筋下端通過樁底部支承板和錨具被拉緊，上端通過承臺內支承板和錨具被固定在承臺中，承臺與樁體混凝土完全脫開。
文檔編號E02D27/12GK101761089SQ201010017628
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月8日 優先權日2010年1月8日
發明者周峰, 宋林輝, 張乾, 梅國雄, 梅嶺 申請人:南京工業大學