一種預應力疊合大直徑管樁的製作方法

2023-12-11 13:22:32 1

專利名稱：一種預應力疊合大直徑管樁的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於土木工程、橋梁工程、港口工程樁基礎技術領域，尤其涉及到預應力疊合大直徑管樁。
背景技術：
當前，預應力混凝土管樁憑藉強度高、耐久性好、抗腐蝕能力強、抗滲能力高的優點在海工基礎處理中得到廣泛應用。但其抗彎承載力遠低於鋼管樁，斜樁斜率小，不能承受較大的水平荷載，而且在擊打次數較大的情形下，容易出現樁身開裂以及樁頂破壞的現象。預應力UHPFRC管樁採用超高性能纖維改性水泥基複合材料(UHPFRC)取代了普通混凝土作為基體材料。UHPFRC材料不僅具有高強度、高韌性性能及高抗碳化、抗氯離子侵蝕、抗凍融等耐久性能，而且在彎曲荷載作用下表現為多裂縫發展的變形硬化特徵。其抗壓強度為8(T120 MPa ；極限拉應變達0. 002、. 0035 ；耐久性能試驗結果表明，經過6個月的碳化實驗，其碳化深度保持為0 mm;按照ASTM C 1202規範進行抗氯離子侵蝕實驗，抗侵蝕結果為2庫倫；經凍融循環600次後，基體材料的彈性模量保持在989Γ100%。相比於普通預應力混凝土管樁，預應力UHPFRC管樁的抗裂性能和抗擊打能力得到一定的提高，滿足了沉樁的抗衝擊要求，以及在正常運行條件下的耐久性要求。但是在一些特殊情況下，受拉邊緣的拉應變可能超過UHPFRC的極限拉應變，則會出現開裂現象，裂縫寬度甚至超過《港工混凝土設計規範》以及《混凝土耐久性設計規範》規定預應力混凝土管樁的裂縫寬度限值，這將對樁體帶來耐久性方面的問題。因此，有必要提高樁體的裂縫控制能力以保證特殊情況下的安全可靠。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種預應力疊合大直徑管樁，能充分提高管樁的延性、衝擊韌性及耐久性能。本實用新型是通過以下技術方案實現的所述管樁包括鋼管樁尖和若干個管節； 其中，各管節包括主體，並在主體外側設有控裂防護層，在樁頂管節頂部外圍設有鋼板環箍，樁底管節底端設有法蘭盤，管壁內配有螺旋箍筋，並設置預留孔道，通過張拉穿過所述預留孔道的縱向預應力筋將各管節拼接為一體，所述預留孔道在縱向預應力筋張拉完成後通過注壓水泥淨漿填充密實，鋼管樁尖與樁底管節法蘭盤通過焊接連接，並在鋼管樁尖與法蘭盤的相交部位設有加勁板。所述主體的材料可採用超高性能纖維改性水泥基複合材料UHPFRC，它由砂漿基體內摻加增強纖維構成，增強纖維為短鋼纖維，其體積摻量為UHPFRC總體積的廣2%，直徑為0.2 0.5 mm、長度為13 15 mm、彈性模量為800 1800 MPa ；砂漿基體的組分重量比為 水泥矽灰矽微粉細骨料減水劑水=1 (0. Γ0. 25) (0. Γ0. 3) (1. (Tl. 2) (0.01 0.04): (0.2 0.35)；其中，細骨料由細砂與中砂組成，質量比為1 9 7: 3，矽微粉可以用石英粉或石灰石粉替代。
3[0008]所述控裂防護層的材料可採用超高韌性水泥基複合材料UHTCC，它由短纖維和砂漿基體組成，摻加的短纖維種類為聚乙烯醇纖維、聚乙烯纖維、芳香族聚醯胺纖維中的一種或幾種，體積摻量為UHTCC總體積的廣3% ；砂漿基體的組分重量比為水泥水精細骨料 粉煤灰矽灰粒化高爐礦渣偏高嶺土 = 1: (0.27 2. 2): (0 3) ((Γ6.9): (0^0.3) (0、. 55) :((Γθ. 4)，精細骨料的最大粒徑不大於0.5 mm;精細骨料、粉煤灰、矽灰、粒化高爐礦渣、偏高嶺土的重量不同時為零；與此同時，還可以根據實際需要摻加適量的化學外加劑，如0. 2% 3%的減水劑、0. 059Γ0. 3%的消泡劑、0. 003% 0. 02%的引氣劑、0. 03% 0. 3%的增稠劑等。所述UHPFRC的拉應變為0. 1% 0. 5%，抗壓強度為80 120 MPa,抗拉強度為8 12 MPa ；UHTCC的拉應變為1%以上，抗壓強度為30 60 MPa，抗拉強度為3 6 MPa0所述預應力疊合大直徑管樁的樁徑為1200 1400 mm，壁厚為130 150 mm。所述預應力疊合大直徑管樁的主體厚度為9(T120 mm，控裂防護層厚度為3(Γ50 mm。所述鋼板環箍的設置範圍為樁頂30(T500 mm，其厚度為3、mm ；所述鋼管樁尖，其長度為0. 6^1. 2 m,內徑與管樁內徑相同。由於採用本實用新型的技術方案，本實用新型不僅提高了樁體的抗裂、控裂能力、 承載能力、以及抗腐蝕能力，保證了沉樁過程中樁身的完整性，而且顯著降低了日常運行期間的維護費用，延長了管樁的使用壽命，具有顯著的經濟效益。與普通大管樁和PHC樁相比，其耐久性能，能夠抵抗浪濺區海水的往復衝擊作用，並且能夠避免在沉樁過程中由於錘擊作用而出現樁頂破壞以及樁身開裂等缺陷。與鋼管樁相比，能夠抵抗海洋環境下的腐蝕作用，而且免除日常維護，其使用壽命甚至可達100年。其次，在管樁端部設置一段鋼管樁尖，可以有效提高其貫入能力，能夠穿越比較密實的土層。因此，本實用新型具有優良的力學性能、衝擊韌性、耐久性能可使其廣泛應用於耐久性要求很高的海洋以及江河等環境的地基處理。

圖1為本實用新型管樁的軸向截面示意圖。圖2為圖1的A-A剖視圖。圖3為本實用新型管樁樁頂放大示意圖。圖4為圖1的B-B剖視圖。圖中1 縱向預應力鋼筋；2 主體；3 控裂防護層；4 螺旋箍筋；5 鋼板環箍； 6 鋼管樁尖；7 預留孔道；8 法蘭盤；9 加勁板；10 管壁。
具體實施方式
參照附圖。本實用新型所提供的一種預應力疊合大直徑管樁包括鋼管樁尖6和若干個管節；其中，各管節包括主體2，並在主體外側設有控裂防護層3，在樁頂管節頂部外圍設有鋼板環箍5，樁底管節底端設有法蘭盤8，管壁內配有螺旋箍筋4，並設置預留孔道7，通過張拉穿過預留孔道7的縱向預應力筋1將各管節拼接為一體，所述預留孔道7在縱向預應力筋1張拉完成後通過注壓水泥淨漿填充密實，鋼管樁尖6與樁底管節法蘭盤8通過焊接連接，並在鋼管樁尖6與法蘭盤8的相交部位設有加勁板9。所述主體的材料可採用超高性能纖維改性水泥基複合材料UHPPRC，它由砂漿基體內摻加增強纖維構成，增強纖維為短鋼纖維，其體積摻量為UHPFRC總體積的廣2%，直徑為0. 2 0. 5 mm、長度為13 15 mm、彈性模量為800 1800 MPa ；砂漿基體的組分重量比為 水泥矽灰矽微粉細骨料減水劑水=1 (0. Γ0. 25) (0. Γ0. 3) (1. (Tl. 2) (0.01 0.04): (0.2 0.35)；其中，細骨料由細砂與中砂組成，質量比為1: 9 7: 3，矽灰和矽微粉中的SW2含量均在92%以上，矽微粉可以用石英粉或石灰石粉替代。所述控裂防護層的材料可採用超高韌性水泥基複合材料UHTCC，它由短纖維和砂漿基體組成，摻加的短纖維種類為聚乙烯醇纖維、聚乙烯纖維、芳香族聚醯胺纖維中的一種或幾種，體積摻量為UHTCC總體積的廣3% ；砂漿基體的組分重量比為水泥水精細骨料 粉煤灰矽灰粒化高爐礦渣偏高嶺土 = 1: (0.27 2. 2): (0 3) ((Γ6.9): (0^0.3) (0、. 55) :((Γθ. 4)，精細骨料的最大粒徑不大於0.5 mm;精細骨料、粉煤灰、矽灰、粒化高爐礦渣、偏高嶺土的重量不同時為零，與此同時，還可以根據實際需要摻加適量的化學外加劑，如0. 2% 3%的減水劑、0. 059Γ0. 3%的消泡劑、0. 003% 0. 02%的引氣劑、0. 03% 0. 3%的增稠劑等。所述UHPFRC的拉應變為0. 1% 0. 5%，抗壓強度為80 120 MPa,抗拉強度為8 12 MPa ；UHTCC的拉應變為1%以上，抗壓強度為30 60 MPa，抗拉強度為4 6 MPa0所述管樁的樁徑為1200 1400 mm,壁厚為130 150 mm,管樁主體2厚度為90 120 mm，控裂防護層3厚度為30 50 mm。所述管樁在樁體頂部設置鋼板環箍5，保證樁頂在錘擊作用下不發生局部破，其設置範圍為樁頂30(T500 mm，其厚度為;Γ5 mm ；其次，在樁底管節設置一段鋼管樁尖6，提高管樁穿越密實的土層的能力，其長度為0. 6^1. 2 m,內徑與管樁內徑相同。本實用新型所提供的預應力疊合大直徑管樁的實施例參數如下外徑1200 mm，內徑910 mm，控裂防護層3厚30 mm，控裂防護層3厚115 mm，預留 16 孔，預留孔直徑 40 _，每孔配筋 2 Φ sI X 7，直徑為 15.2 mm，/#=1860 MPa, Zuk=IOO MPa (/uk SUHPFRC的標準抗壓強度)。設置1 m長的鋼管樁尖，其內徑和壁厚分別為910 mm、16 mm ;ri、r3分別為管樁內徑、外徑，r2為外層UHTCC與內層UHPFRC之間的界面位置的半徑。
權利要求1.一種預應力疊合大直徑管樁，其特徵在於所述管樁包括鋼管樁尖和若干個管節；其中，各管節包括主體，並在主體外側設有控裂防護層，在樁頂管節頂部外圍設有鋼板環箍， 樁底管節底端設有法蘭盤，管壁內配有螺旋箍筋，並設置預留孔道，通過張拉穿過所述預留孔道的縱向預應力筋將各管節拼接為一體，所述預留孔道在縱向預應力筋張拉完成後通過注壓水泥淨漿填充密實，鋼管樁尖與樁底管節法蘭盤通過焊接連接，並在鋼管樁尖與法蘭盤的相交部位設有加勁板。
2.如權利要求1所述的一種預應力疊合大直徑管樁，其特徵在於所述疊合大直徑管樁的樁徑為1200^1400 mm，壁厚為130 150 mm。
3.如權利要求1所述的一種預應力複合材料疊合大直徑管樁，其特徵在於所述疊合大直徑管樁的主體厚度為9(T120 mm，控裂防護層厚度為30飛0 mm。
4.如權利要求1所述的一種預應力疊合大直徑管樁，其特徵在於所述鋼板環箍的設置範圍為樁頂300 500 mm，其厚度為3 5 mm。
5.如權利要求1所述的一種預應力疊合大直徑管樁，其特徵在於所述鋼管樁尖，其長度為0. 6^1. 2 m,內徑與管樁內徑相同。
專利摘要本實用新型提供了一種預應力疊合大直徑管樁，所述管樁包括鋼管樁尖和若干個管節；其中，各管節包括主體，並在主體外側設有控裂防護層，在樁頂管節頂部外圍設有鋼板環箍，樁底管節底端設有法蘭盤，管壁內配有螺旋箍筋，並設置預留孔道，通過張拉穿過所述預留孔道的縱向預應力筋將各管節拼接為一體，所述預留孔道在縱向預應力筋張拉完成後通過注壓水泥淨漿填充密實，鋼管樁尖與樁底管節法蘭盤通過焊接連接，並在鋼管樁尖與法蘭盤的相交部位設有加勁板。本實用新型能充分提高管樁的延性、衝擊韌性及耐久性能。
文檔編號E02D31/06GK202247860SQ20112026849
公開日2012年5月30日 申請日期2011年7月26日 優先權日2011年7月26日
發明者侯利軍, 徐世烺, 李慶華 申請人:杭州固華複合材料科技有限公司