一種復合配筋部分預應力混凝土實心方樁及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程領域，具體地，涉及一種復合配筋部分預應力混凝土實心方粧及其制作方法。
【背景技術】
[0002]預制混凝土粧，具有節(jié)約木材和鋼材、經久耐用、造價低廉等優(yōu)點，已廣泛應用于水工建筑、工業(yè)建筑、民用建筑、港口和橋梁的基礎工程，還常用于邊坡及基坑支護的抗滑或隔水。預制混凝土粧的質量較灌注粧更有保證，單方混凝土的承載力也高于灌注粧。
[0003]在預制混凝土粧基礎市場，主要包括預制鋼筋混凝土粧和預應力混凝土粧兩大類。
[0004]預制鋼筋混凝土方粧，工藝復雜而古老，鋼筋骨架一般是通過手工綁扎而成，費時、費力，人工操作的不穩(wěn)定性導致鋼筋骨架的尺寸精度控制難以保證，質量波動較大，而且較浪費箍筋，在后面的運輸及施工過程中的破損率也較高；生產周期長，質量差，產品品質不穩(wěn)定；混凝土強度低，粧身承載力未能充分發(fā)揮，沒有充分發(fā)揮材料力學特性。
[0005]目前市場上應用的預應力混凝土粧大多都是離心成型的空心粧，采用預應力混凝土用鋼棒作為主筋，因生產效率高、主筋強度相對較高、混凝土強度高、周期較快等優(yōu)點而為建筑領域大量、廣泛采用，并一直延續(xù)使用至今，在目前傳統(tǒng)粧基礎中占有重要地位。但是在生產使用過程中，主筋采用鋼棒的預應力混凝土空心粧存在較多問題。生產中為了便于張拉，須采用鋼棒熱鐓頭技術，將該鐓頭與粧體端板、張拉板卡住進行預應力張拉，但由于熱鐓該鋼棒的鐓頭部位強度受損及材質受損；同時，由于鋼棒鐓頭精度不一致，張拉時無法與端板充分接觸，造成端板局部破壞；鋼棒由于切割精度控制不夠，導致鋼棒長度不一，張拉過程中會出現(xiàn)應力不均勻，甚至拉斷的現(xiàn)象。另外，生產中需要離心成型，高溫蒸養(yǎng)等工序，導致工藝復雜。預應力混凝土空心粧力學性能較好，但因鋼棒脆性高，導致整體脆性明顯，抗彎和抗剪性能不足，災害發(fā)生時，逃生和救護時間相對較短，不利于人員逃生，出于安全考慮，我國很多地區(qū)已開始禁止在某些粧基基礎工程中使用預應力混凝土空心粧。另外因為鋼筋保護層厚度不夠，空心處混凝土欠密實等原因，遠不能滿足抗腐蝕的要求，《工業(yè)建筑防腐設計規(guī)范》(GB50046-2008)4.9.2條規(guī)定:腐蝕環(huán)境下宜選用預制鋼筋混凝土粧；該規(guī)范表4.9.5規(guī)定，在氯離子CL—和硫酸根離子SO 42—強腐蝕環(huán)境中，不應或不宜采用預應力混凝土管粧。
[0006]預應力鋼絞線具有強度高和松弛性能好的主要特點的主要特點是，常用于橋梁、建筑、水利、能源及巖土工程等；近年來，我國也對鋼絞線應用于預應力混凝土粧進行了大量的研宄，但大多僅是一種技術構想，卻沒有形成有實用價值的技術方案。預應力鋼絞線作為預制粧預應力主筋，較之混凝土用預應力鋼棒強度高，延性好，但在實際應用中，也存在突出的問題:一是鋼絞線由多根鋼絲絞合而成，不易焊接，不易纏繞，預制粧由鋼筋籠組成的鋼筋骨架不易制作；二是盡管應用在橋梁等方面鋼絞線預應力張拉的工藝比較成熟，但應用在預制粧的方面，卻研宄不多，主要涉及如何將鋼絞線錨固、張拉、放張及放張后端頭處理等各個工藝過程。
[0007]近幾年，國內也出現(xiàn)了部分預應力混凝土粧的研宄，在一定程度上改善了預應力混凝土空心粧脆性大的缺點，如上海中技粧業(yè)股份有限公司研制的部分預應力混凝土空心方粧，但其預應力主筋仍采用鋼棒，生產過程離心成型，沒有改善生產工藝復雜、粧身防腐蝕能力弱等固有缺點。
[0008]綜上所述，目前國內市場上無論是鋼筋混凝土方粧還是預應力混凝土粧，均已不能滿足當前粧基基礎工程的需要；部分預應力混凝土粧的研宄，還處在初步探索階段；鋼絞線應用于混凝土粧還未有具有建筑實用價值的工程實例。

【發(fā)明內容】

[0009]針對上面問題，本發(fā)明提供一種復合配筋部分預應力混凝土實心方粧及其制作方法，結合預應力混凝土空心粧和普通預制鋼筋混凝土方粧的共同優(yōu)勢，充分發(fā)揮預應力鋼筋和非預應力鋼筋的優(yōu)點，以預應力鋼筋和非預應力鋼筋作為鋼筋骨架主筋，預應力筋采用預應力鋼絞線代替鋼棒，非預應力筋采用螺紋鋼。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述方案:
[0011]一種復合配筋部分預應力混凝土實心方粧，包括:混凝土粧身，混凝土粧身連接有混凝土粧尖，混凝土粧身內設有鋼筋籠；混凝土粧身的橫斷面為正方形，混凝土粧尖呈方錐狀；其中:鋼筋籠包括4n(n彡l，n為整數(shù))根非預應力主筋、4m(m彡l，m為整數(shù))根預應力主筋和箍筋，箍筋采用方形螺旋箍筋；非預應力主筋、預應力主筋通過方形螺旋箍筋組成鋼筋籠，其中4根非預應力主筋分別位于正方形的四個角點，四邊形的每邊除角點外設有η-1根非預應力主筋，每邊的非預應力主筋沿邊長均勻設置；四邊形的每邊設置m根預應力主筋，每邊的預應力主筋沿邊長均勻設置；位于正方形四個角點的四根非預應力主筋靠近混凝土粧尖的端部向中心彎折并伸入混凝土粧尖、形成混凝土粧尖錨筋，混凝土粧尖內部設混凝土粧尖中心加強筋，混凝土粧尖中心加強筋下端與混凝土粧尖錨筋下端通過焊接連接；非預應力主筋除位于正方形四個角點的四根之外，其余非預應力主筋的下端與混凝土粧尖的頂端平齊。
[0012]相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的復合配筋部分預應力混凝土實心方粧具有預應力產品力學性能好、非預應力產品變形性能好的雙重優(yōu)點，具體表現(xiàn)如下:
[0013]1、防腐蝕性能好，通過施加預應力，控制裂縫寬度發(fā)展可有效的提高粧體耐腐蝕特性，實心方粧設計，可以有效保證鋼筋保護層厚度；
[0014]2、變形性能好，在破壞作用下，螺紋鋼可有效延緩破壞裂縫的縱向開展，控制裂縫寬度，增加裂縫數(shù)量從而釋放應力，鋼絞線較之混凝土用預應力鋼棒延性好，具有更好的變形能力；
[0015]3、力學性能優(yōu)越，采用高強鋼絞線、高強混凝土，鋼絞線較之混凝土用預應力鋼棒抗拉強度高；
[0016]4、抗震性能好，可用于抗震設防烈度7度、8度區(qū)；
[0017]5、入巖、穿透能力強，混凝土粧尖與粧身一體化設計，同時加工，同時成型，保證沉粧過程中方粧的入巖、穿透能力；
[0018]6、與承臺搭接方便可靠，通過預置金屬螺旋波紋管，方便方粧與承臺的連接，使承臺與粧體連接更加可靠；
[0019]7、生產工藝先進，生產過程無需離心成型，鋼筋籠框架通過自動滑動焊接而成，解決鋼絞線無法焊接的難題，預應力張拉采用無端頭板張拉方式，節(jié)省端頭板。
【附圖說明】
[0020]圖1為復合配筋部分預應力混凝土實心方粧的結構示意圖；
[0021]圖2為復合配筋部分預應力混凝土實心方粧的配筋結構示意圖；
[0022]圖3為圖2中A-A剖面示意圖；
[0023]圖4為復合配筋部分預應力混凝土實心方粧頂端預應力筋露筋處保護層示意圖；
[0024]圖5為復合配筋部分預應力混凝土實心方粧混凝土粧尖預應力筋露筋處保護層示意圖；
[0025]圖6為帶有附筋的復合配筋部分預應力混凝土實心方粧的結構示意圖；
[0026]圖7為圖6中B-B剖面示意圖；
[0027]圖8為帶有8根附筋的復合配筋部分預應力混凝土實心方粧的剖面示意圖；
[0028]圖9為帶有金屬螺旋波紋管的復合配筋部分預應力混凝土實心方粧的結構示意圖；
[0029]圖10為圖9中C-C剖面示意圖；
[0030]圖11為帶有8根金屬螺旋波紋管的復合配筋部分預應力混凝土實心方粧的剖面示意圖；
[0031]圖12為復合配筋部分預應力混凝土實心方粧配有4根非預應力主筋、8根預應力主筋的橫截面示意圖；
[0032]圖13為復合配筋部分預應力混凝土實心方粧配有8根非預應力主筋、8根預應力主筋的橫截面示意圖；
[0033]圖14為復合配筋部分預應力混凝土實心方粧配有8根非預應力主筋、16根預應力主筋的橫截面示意圖；
[0034]圖中:1、混凝土粧身，2、鋼筋籠，21、非預應力主筋，22、預應力主筋，23、方形螺旋箍筋，24、附筋，25、金屬螺旋波紋管，3、混凝土粧尖，31、混凝土粧尖錨筋，32、混凝土粧尖鋼靴，33、混凝土粧尖中心加強筋，4、粧端網(wǎng)片，5、水泥砂漿，6、環(huán)氧樹脂。
【具體實施方式】
[0035]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，復合配筋部分預應力混凝土實心方粧，包括:混凝土粧身I，混凝土粧身I連接有混凝土粧尖3，混凝土粧身I內設有鋼筋籠2 ;混凝土粧身I的橫斷面為正方形，混凝土粧尖3呈方錐狀。
[0036]鋼筋籠2包括非預應力主筋21、預應力主筋22和箍筋23，非預應力主筋21設有四根，預應力主筋22設有四根，箍筋23采用方形螺旋箍筋；四根非預應力主筋21、四根預應力主筋22通過方形螺旋箍筋23組成鋼筋籠2，鋼筋籠2的橫截面為正方形，四根非預應力主筋21位于正方形的角點，四根預應力主筋22分別位于正方形四條邊的中點；四根非預應力主筋21靠近混凝土粧尖的端部向中心彎折并伸入混凝土粧尖、形成混凝土粧尖錨筋31，混凝土粧尖3內部設混凝土粧尖中心加強筋33，混凝土粧尖中心加強筋33下端與混凝土粧尖錨筋31下端通過焊接連接。
[0037]非預應力主筋21采用HRB400或HRB500螺紋鋼，預應力主筋22采用預應力混凝土用鋼絞線，箍筋23采用冷拔低碳鋼絲或低碳鋼熱軋圓盤條。
[0038]混凝土粧身I的頂部設有粧端網(wǎng)片4，粧端網(wǎng)片4與鋼筋籠2的頂端固定連接。
[0039]預應力主筋22的上下兩端分別由混凝土粧身I頂端、混凝土粧尖伸出；如圖4所示，預應力主筋22從混凝土粧身I的頂端伸出處設有圓錐形孔，該圓錐形孔采水泥砂漿5封堵，以保護鋼絞線；如圖5所示，預應力主筋22從混凝土粧身I的混凝土粧尖伸出處設有圓錐形孔，該圓錐形孔用環(huán)氧樹脂6封堵，進行鋼絞線防腐蝕處理，以保護鋼絞線。
[0040]鋼筋籠、粧端網(wǎng)片、混凝土粧尖錨筋、混凝土粧尖中心加強筋，組成整體骨架，骨架與混凝土組成成實心粧體。
[0041]作為進一步的改進，可以有如下方案:
[0042]如圖6、圖7所示，復合配筋部分預應力混凝土實心方粧的頂端設有4根附筋24