八邊形混凝土離心樁及其成型模具的製作方法

2023-06-16 22:11:56 1

專利名稱：八邊形混凝土離心樁及其成型模具的製作方法
技術領域：
本發明屬建築領域，是涉及建築領域中一種基樁形狀和構造的改進。具體來說，是一種八邊形混凝土離心樁及其成型模具。
背景技術：
現有的預製樁有很多，如有混凝土實心方樁、混凝土空心方樁、預應力混凝土管樁、預應力空心方樁等。混凝土實心方樁、混凝土空心方樁通常為非預應力預製構件，生產佔用場地大，耗用能源大，鋼筋籠製作和混凝土成型多為人工操作，機械化程度不高，質量不易保證；抗彎性能差，吊裝、運輸、施工轉運易造成樁身出現裂縫甚至斷裂；採用振搗成形，混凝土強度等級一般為C30-C40，樁身結構承載力較低，外型幾何尺寸不規則，施工中易夾破，樁破損率高，經濟性差。樁身用鋼量大，不經濟。此外實心方樁自重大， 空心方樁雖採用抽芯拔管方法成型，自重輕，但其它問題仍存在。管樁雖是離心成型，具有樁身混凝土強度高的優點，但管樁外表面尺寸小，提供的單樁地基承載力較低；抗彎能力不高，堆放易滾垛，安全性差。現有預應力混凝土空心方樁及其成型模具，如中國專利「預應力高強混凝土方樁及其製造方法和成型模具」，專利號為200710068545. 6，預應力高強混凝土方樁包括鋼筋籠，混凝土；其兩端設有與鋼筋籠連接的方形金屬端板，兩方形金屬端板四邊設焊接坡口，中央是圓孔，圓孔與四邊間對稱地設有穿線孔和張力孔；鋼筋籠的箍筋呈螺旋狀連續地焊接在主筋上；樁體和端板的外形呈方形，其四個角為一大一小的兩對圓弧，其圓弧角為一對圓弧角90°、圓弧半徑25-30mm,另一對圓弧角90°、圓弧半徑5_10mm ;樁心是與端板中央圓孔直徑相同的圓筒形的中孔。用該專利的成型模具製成的預應力高強混凝土方樁，其樁體中的鋼筋籠中的主筋是均勻分布在樁體邊沿處的混凝土中的，主筋作用在樁體內的混凝土中的張拉應力也是均勻分布的，由於整個樁的橫切面是不對稱設計，兩對圓弧角處所用的混凝土是不同的，導致各主筋外包裹的混凝土保護層厚薄不均，從而使樁體存在明顯缺陷，影響了預應力混凝土方樁的外形美觀和質量。再如傳統的方樁、沉管灌注樁等。表現為單樁承載力相對較低，抗彎(拉)抗剪性能差，施工周期長，成樁質量不符合設計要求；運輸及使用過程中樁材損壞嚴重，導致樁身混凝土耐久性不良。預製樁外表光滑，樁材與土層的摩擦力小。也有一種樁端有端板的預應力離心砼方樁，自重輕、省料，吊裝、運輸方便，樁身承載力大。但其主筋布局不夠合理，並以預應力鋼筋或普通鋼筋作為主筋、樁身抗彎性能差。端板四邊無焊接坡口，影響了成樁連接牢固性。樁身截面為四邊形，建築施工中樁身四角極易損壞，致使整樁報廢，不僅造成浪費，而且還會影響施工進度。此外，在現有製作預應力管樁、預應力空心方樁，操作離心成型的模具時，合模、脫模中，跑輪級容易碰擊地面，使跑輪形狀變成橢圓形。橢圓形的跑輪在離心機上轉動時，容易將模具從離心機上拋出釀成事故。另外，在預應力管樁、預應力空心方樁的製作過程中上、下模均以企口槽扣合，再下模上的合模螺栓通過銷軸人工翻轉180°後固定。由於人工翻轉螺栓很難準確到位，致使企口板密封性差，製作成型中容易出現漏漿現象，致使產品報廢。離心成型模具急需改進。

發明內容
針對現有技術中結構上的不足，本發明目的之一是提供一種八邊形混凝土離心樁，樁身單樁承載力高、自重小、水平抗彎抗剪性能突出、抗震能力高、成樁及配筋方式靈活、成樁質量優、以達到節能降耗、綠色環保、經濟效益提高、使用廣泛的樁材。本發明目的之二是提供一種符合節能減排的八邊形混凝土離心樁的成型模具。為實現上述目的，本發明採用的技術方案是提供一種八邊形混凝土離心樁，包括有樁體，所述樁體是空心結構，其橫截面的外輪廓為八邊形，樁體包括有鋼筋籠，混凝土，所述鋼筋籠包括骨架主筋和箍筋，所述箍筋呈螺旋狀連續地焊接在所述骨架主筋上，所述樁體的兩端設有與鋼筋籠連接的金屬端板，所述金屬端板與樁體連接部設置有套箍；其中所述樁體的八邊的不同短邊長度分別為40mm、45mm、50mm、55mm,不同短邊對應的不同長邊 長度均不相等，而形成多種不同樁型；每種樁體的各邊轉角均呈應力消除圓弧形，圓弧半徑R均相等，根據不同樁型圓弧半徑R分別為18mm、22mm、24mm、26mm。同時提供一種八邊形混凝土離心樁的成型模具。本發明的效果是生產機械化程度高，質量保證度高，由於採用空心形狀，節省材料30%以上，自重輕，運輸、堆放方便，吊裝、運輸、轉運時不易損壞，開模方便、施工破損率低，成樁完整性好，樁身抗彎抗剪性能提高40%以上，樁身施工長度較深，使用範圍廣。離心樁的成型模具在上模與下模接合處設有定位銷，在上模與下模合模時採用上模上帶彈簧螺栓與下模上的螺母固定連接，使上模與下模能準確定位，保證了八邊形混凝土離心樁製作時合模嚴密，操作便捷，勞動強度低，生產效率高，離心時不易漏漿，成型樁體易脫模，有力的保證了樁體成型質量。


圖I是本發明的八邊形混凝土離心樁的結構示意圖；圖2是本發明的八邊形混凝土離心樁的俯視圖；圖3是圖I的截面示意圖；圖4是圖2的A-A截面示意圖；圖5是本發明的模具結構示意圖；圖6是圖5的D向視圖；圖7是圖5的B-B剖視圖；圖8是圖5的C-C剖視圖；圖9是圖8的E部位的局部放大圖。圖中I、鋼筋籠2、混凝土 3、主筋4、箍筋5、端板6、短邊7、套箍 8、坡9、法蘭連接板10、託滾11、加強筋12、上模13、鎖扣裝置14、下模 15、八邊形孔16、法蘭孔17、混凝土漿液隔槽 18、圓弧內角邊 19、螺栓20、彈簧
21、軸襯 22、套盒 23、上模連接板 24、下模連接板25、螺母帽 26、螺母銷27、螺母28、吊環29、定位銷
具體實施例方式結合附圖及實施例對本發明的八邊形混凝土離心樁及其成型模具加以說明。本發明的八邊形混凝土離心樁，包括有樁體，所述樁體是空心結構，其橫截面的外輪廓為八邊形，樁體包括有鋼筋籠I，混凝土 2，所述鋼筋籠2包括骨架主筋3和箍筋4，所述箍筋呈螺旋狀連續地焊接在所述骨架主筋上，所述樁體的兩端設有與鋼筋籠連接的金屬端板5，所述金屬端板5與樁體連接部設置有套箍7 ;所述樁體的八邊的不同短邊6長度分別為40mm、45mm、50mm、55mm,不同短邊對應的不同長邊長度均不相等，而形成多種不同樁型；每種樁體的各邊轉角均呈應力消除圓弧形，圓弧半徑R均相等，根據不同樁型圓弧半徑R分 別為 18mm、22mm、24mm、26mm。所述金屬端板5的外形與所述樁體外形相同，所述金屬端板5的四邊設置有焊接坡口 8，中央是與所述樁體的中心通孔直徑相同的圓孔。所述骨架主筋3為鋼棒，所述骨架主筋3與樁體外輪廓線平行，所述骨架主筋3與所述金屬端板5連接處設有鐓頭。所述成型模具包括有上模、下模、和分別固定在上下模上的鎖扣裝置，上模、下模的內腔橫截面均呈三角形，上模與下模扣合後形成的成型模具內腔橫截面為正方形，正方形的四個內角均為半徑相等的圓弧內角，不同規格模具圓弧半徑分別為18mm、22mm、24mm、26mm;所述鎖扣裝置包括有螺栓、螺母，在上模與下模合模時，通過彈簧將螺栓與螺母壓緊而合模。在所述上模與下模接合的部位上設有定位銷，下模與上模接合的部位上設有與定位銷對應的定位孔，合模時定位銷與定位孔緊密配合，固定合模位置。在所述上模與下模合模處的上模與下模上分別對稱安裝有吊環。本發明的混凝土離心方樁及其成型模具功能是這樣實現的如圖1、3所示，所述八邊形混凝土離心樁包括鋼筋籠I、混凝土 2。所述鋼筋籠I包括骨架主筋3和箍筋4，鋼筋籠的箍筋4呈螺旋狀連續地焊接在所述骨架主筋3上。所述八邊形混凝土離心樁是空心結構，其橫截面的外輪廓為八邊形。該八邊形的各邊長度不相等，所述八邊形混凝土離心樁的八邊轉角均呈應力消除圓弧形，圓弧半徑相等。經過複雜計算而得到的不同規格樁圓弧半徑的取值最合理，對於400*400mm的離心樁R為18mm短邊為40_、對於450*450mm的離心樁R為22mm短邊為45_、對於500*500mm的離心樁R為24mm短邊為50mm、對於600*600mm的離心樁R為26mm短邊為55mm。所述八邊形混凝土離心樁的兩端設有與所述鋼筋籠I連接的金屬端板5，進一步增強了樁頭的強度。所述金屬端板5的四邊設置有焊接坡口 8。如圖2、4所示，所述金屬端板5中央是與樁心中孔直徑相同的圓孔，所述金屬端板5的四邊設置有焊接坡口 8。所述金屬端板5與樁身連接部設置有套箍7，因此能夠進一步增強樁頭的強度，避免在施工錘擊時對樁頭造成損壞。所述套箍7的長度L為110mm-320mm。所述套箍7在沿所述八邊形混凝土離心樁的軸向方向設置有2道半徑為1-3_的凸起。如圖5所示，八邊形混凝土離心樁成型模具，包括上模12、下模14，鎖扣裝置13，上模12、下模14的外側設有加強筋11，上模12、下模14上設有託滾10，上模12、下模14的兩端固定安裝了法蘭連接板9。上模12與下模14扣合後形成的成型模具內腔為八邊形，八邊形的八個內角均為半徑相等的圓弧內角，對於400*400mm的離心樁模具R為18mm、對於450*450mm的離心樁模具R為22mm、對於500*500mm的離心樁模具R為24mm、對於600*600mm的離心樁模具R為26mm。在上模12與下模14合模處的上模12與下模14上分別對稱安裝了吊環28。在上模12與下模14接合處設有定位銷29。如圖6所示，法蘭連接板9上設有孔八邊形15和法蘭孔16。如圖7所示，上模12、下模14上設有託滾10，上模12、下模14的外側設有加強筋11，上模12與下模14扣合後形成的成型模具內腔為八邊形，八邊形的內腔的四個圓弧內角邊18的半徑R相等。上模12與下模14的連接面上設有混凝土漿液隔槽17，有效防止八邊形的內腔中的混凝土漿液從上模12與下模14的合模面處溢出。如圖8所示，上模12與下模14扣合後形成的成型模具內腔為八邊形。上模12與下模14由鎖扣裝置13固定連接。鎖扣裝置13的結構為上模12上設有上模連接板23， 下模14上設有下模連接板24，上模連接板23、下模連接板24上分別設有套盒22、螺母帽25。如圖9所示，上模連接板23、下模連接板24上分別設有套盒22、螺母帽25。螺栓19在鎖扣裝置13上，彈簧20位於軸襯21上，螺母帽25在螺母27上，螺母銷26貫穿於螺母帽25與螺母27之間。操作時將螺栓19旋入於螺母27上，彈簧20壓緊，即可合模。該裝置能有效節省合模時間，方便了工人的操作，保證了合模質量。本發明的八邊形混凝土離心樁按如下方法製造I)加工八邊形混凝土離心樁的端板按端板設計要求澆鑄毛坯、銑平；或金屬板害I]制、衝孔、爾後銑出坡口和應力消除圓弧，按圖樣車、刨加工成品2)製作鋼筋籠以鋼棒為主筋，自動定長切斷，將鋼棒兩端自動熱端鐓頭，用滾焊機將箍筋呈螺旋狀自動地焊接於主筋上；3)鋼筋籠與端板連接將切斷和鐓頭及焊接上螺旋狀箍筋的鋼棒製成鋼筋籠裝入模具與端板連接起來；端板外安裝套箍；端板連接模具兩端的張拉頭板和尾板，張拉頭板再與支撐板及張拉絲槓連接；4)向模具中澆注混凝土 ；5)對鋼筋籠實施整體預應力定值張拉；6)合攏模具後對模具中的多邊形樁混凝土實施離心旋轉成型；7)蒸汽養護在蒸養池實施一次常壓蒸汽養護；8)成品脫模直接在模具中吊起；9)水養在水池中二次養護。
權利要求
1.一種八邊形混凝土離心樁，包括有樁體，所述樁體是空心結構，其橫截面的外輪廓為八邊形，樁體包括有鋼筋籠，混凝土，所述鋼筋籠包括骨架主筋和箍筋，所述箍筋呈螺旋狀連續地焊接在所述骨架主筋上，所述樁體的兩端設有與鋼筋籠連接的金屬端板，所述金屬端板與樁體連接部設置有套箍；其特徵是所述樁體的八邊的不同短邊長度分別為40_、45mm、50mm、55mm,不同短邊對應的不同長邊長度均不相等,而形成多種不同樁型；每種樁體的各邊轉角均呈應力消除圓弧形，圓弧半徑R均相等，根據不同樁型圓弧半徑R分別為18mm、22mm、24mm、26mm。
2.根據權利要求I所述的八邊形混凝土離心樁，其特徵是所述金屬端板的外形與所述樁體外形相同，所述金屬端板的四邊設置有焊接坡口，中央是與所述樁體的中心通孔直徑相同的圓孔。
3.根據權利要求I所述的八邊形混凝土離心樁，其特徵是所述骨架主筋為鋼棒，所述骨架主筋與樁體外輪廓線平行，所述骨架主筋與所述金屬端板連接處設有鐓頭。
4.根據權利要求I所述八邊形混凝土離心樁的成型模具，其特徵是所述成型模具包括有上模、下模及分別固定在上下模上的鎖扣裝置，上模、下模的內腔橫截面均呈三角形，上模與下模扣合後形成的成型模具內腔橫截面為正方形，正方形的四個內角均為半徑相等的圓弧內角，不同樁型模具圓弧半徑分別為18mm、22mm、24mm、26mm ;所述鎖扣裝置包括有螺栓、螺母，在上模與下模合模時，通過彈簧將螺栓與螺母壓緊而合模。
5.根據權利要求4所述八邊形混凝土離心樁的成型模具，其特徵是在所述上模與下模接合的部位上設有定位銷，下模與上模接合的部位上設有與定位銷對應的定位孔，合模時定位銷與定位孔緊密配合，固定合模位置。
6.根據權利要求4所述八邊形混凝土離心樁的成型模具，其特徵是在所述上模與下模合模處的對應位置上分別對稱安裝有吊環。
全文摘要
本發明提供一種八邊形混凝土離心樁及其成型模具，該樁體是空心結構，其橫截面的外輪廓為八邊形。該八邊形的各邊長度不相等，根據樁型不同短邊分別為40mm、45mm、50mm、55mm，且各邊轉角均呈應力消除圓弧形;圓弧半徑均相等，根據樁型不同圓弧半徑R分別為18mm、22mm、24mm、26mm。本發明效果是該八邊形混凝土離心樁，省料、自重輕，不易損壞，樁身延性好、成樁質量提高20%，抗彎抗剪性能提高30%，生產工藝控制及模具製作相對簡單。能避免運輸及施工過程中樁材損壞導致樁身混凝上耐久性不良。單樁能提供的承載力較一般工藝高30%，經濟性好，節省成本近25%。成型模具結構樁體易脫模，能夠節能減排。
文檔編號E02D27/34GK102808404SQ201210288178
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月13日 優先權日2012年8月13日
發明者崔鳳祥, 劉永超, 蘇永剛, 劉潔 申請人:天津建城基業集團有限公司