专利名称：：一种55mPHC管桩钢模的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种建筑材料的制备用具，特别是一种55mPHC管桩钢模。技术背景1920年由澳大利亚人W.RHUME发明了离心法制作混凝土制品生产工艺，日本于次年引进了该项技术，用于制造钢筋混凝土管桩，1934年开始制造离心混凝土桩(ReinforcedSpunHighStregthConcretePiles,简称PC桩)。1967-1970年日本开发了预应力高强度混凝土离心管桩(PretesionedSpunHighStregthConcretePiles,简称PHC管桩)。PHC管桩是目前广泛被采用在大型建筑施工上的建筑设备。目前在日本使用的混凝土桩几乎均为PHC桩，此外在欧美国家，如美国、法国、德国、意大利、前苏联，以及东南亚诸国的起步时间虽然较晚，但近十多年来发展很快，尤其是大规格的管桩，，其产量和产品规格均超过日本。我国早在1944年就开始生产离心混凝土管(RC桩)；六十年代，研制开发了预应力钢筋混凝土管桩(PC桩)，并批量生产O400和O550的PC桩，七十年代研制生产了后张法预应力混凝土管桩;八十年代后期开发了先张法预应力高强混凝土管桩(PHC桩)和先张法预应力混凝土薄壁管桩(PTC桩)，并开始推广应用。近年来随着建筑施工的要求越来越高，水上工程使用的管桩长度越来越长，然而现有技术对于单节管桩长度只能做到50m，而一般均为30m，那么超过30m的桩就必须接桩，由于接桩会带来很多问题，特别是PHC桩施打过程经常发生断桩现象，如南京龙潭港二、三期工程中，设计/"800PHC管桩2005年12月进行打桩，打桩过程中，发生了严重的断桩现象，几乎全部被打断，且都发生在接头附近，后来采用/1000管桩依然在接头附近发生断桩。据统计，PHC管桩在打桩过程中70%的断桩发生在接头附近，由于涉及到具体的沉桩工艺、地质条件等因素。使得PHC桩特有的接头构造与此类断桩具有较大的关系。如何避免上述问题，其最好的方式就是生产超长单节PHC管桩。但是PHC管桩在张拉时，钢模承受较大的预压力，0800管桩最大张拉力为372T，O1000管桩最大达500T,而生产超长管桩时，钢模的长细比很大，钢模能否保持稳定性是非常关键的。钢模在张拉时多点支承在地面、张拉后吊运时多点支承在吊具上，垂直方向约束，水平方向应是钢模稳定不利方向。其水平方向的压弯变形是连续曲线且沿长度方向跨中对称的，钢模跨中点端面转角为0，其水平方向的压弯变形如图1所示。取钢模一半长度为研究对象，跨中作为固定端而端部为自由状态，根据材料力学可知钢模的临界应力欧拉公式ct,-^其中弹性模量E二206GMPa稳定计算长度/=*2长度系数^=2L——钢模长度Zmin——钢模最小惯性半径/min——钢模最小惯性矩^——钢模截面积钢模的实际应力=;钢模的安全系数:材料力学规定在结构工程中，>1.83P——钢模所受的压力(即张拉力)钢模一般是由圆筒和筋板组成的，设计钢模时应尽量按等强度考虑。对不同的轴，截面惯性矩是不同的，计算应以最小的惯性矩计算。钢模截面参见图2，筒64圆筒对任何轴的惯性矩均为/简,:。筋对主轴的惯性矩为、,=HA=fW"、,參0-裔^12当筋与x轴成ci夹角时，筋对x轴的惯性矩为=sin2or￡々《+c。s2"￡y乂+2sin"c。sor￡Wi《=sin2a/y(平面图形对主轴的惯积/^二0)'.'钢模结构的特点，/筋,与/筋,，相比可以忽略不计。.'.当筋与x轴成a夹角时，筋对x轴的惯性矩/,win2"/"目前O800X30m管桩使用的钢模材质为16锰钢，参见图3，I筒-丄(￡>4_^)=!(824—804)=208622cm46464工筋。=2X=2X2.5(48.『-化)-画cm4I企。=2X,)=2X审—化)=82895cm433A筒=-(D2-c/2)=丘(822—802)=254.34cm244A筋二(2.5X7.5)X6=112.5cm2A企二(4X5.6)X2=44.8cm2￡A=A简+A筋+A企=254.34+112.5+44.8=411.64cm2￡Imin"I筒+Iffi0(sin245+sin290+sin2135)+sin20I企。二359166cm4<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>使用该钢模制做30cm管桩时，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>临界应力<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>使用该钢模制做55cm管桩时，柔度A隨丄，，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>临界应力:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>该钢模制作不同规格管桩的稳定安全系数见表1。表1O800X30m钢模压杆稳定安全系数<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根据现有其他PHC管桩生产厂家钢模的资料，其中图4表示柘中O800X39C型管桩的钢模；图5表示马来西亚O900X36mC型管桩的钢模；图6表示马来西亚O600X30mC型管桩的钢模;按照上述方法计算出钢模稳定性安全系数见表2，表2各PHC管桩生产厂家稳定安全系数分析计算表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从上表可以看出，这些钢模不适合制作55mPHC管桩。纵上所述，对于现有采用的制造PHC管桩的钢模而言，其外部结构大多为在中空圆柱体模板上安置纵筋和跑轮的技术工艺，使得该种钢模在整体硬度上有一定的局限，由于现有技术大多采用该钢模生产长度小于50m的PHC管桩，所以此种钢模结构尚且能符合该种PHC管桩的生产需要，但是如果所要生产的PHC管桩的长度一旦超过50m，上述现有钢模的结构其硬度很难符合实际生产的需要
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种55mPHC管桩钢模。该钢模通过对相关的技术改进，可用来制造长度为55m的PHC管桩。本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现一种55mPHC管桩钢模，包括若千钢模单元，每个钢模单元包括对称设置的上、下模，所述上、下模包括一中空半圆柱体模板、轴向企口板、径向企口板、纵筋、跑轮，所述轴向企口板固定在中空半圆柱模板的轴向边，径向企口板设置在中空半圆柱模板的径向边，在轴向企口板和径向企口板开设有螺栓槽，用螺栓穿过上、下模轴向企口板上的螺栓槽使上、下模连接，用螺栓穿过上、下模经向企口板上的螺栓槽使钢模单元与相邻钢模单元连接;所述纵筋呈径向间隔地沿轴向固定在中空半圆柱模板的外圆柱面上;所述跑轮呈轴向间隔等距地并以径向方式固定在中空半圆柱模板的外圆柱面上,所述纵筋和跑轮的两端与所述轴向企口板连接；其特征在于，还包括环筋，所述环筋呈轴向间隔地以径向方式固定在中空半圆柱模板的外圆柱面上，其两端与轴向企口板固定。在本实用新型中，所述纵筋包括若干条门形纵筋和若千条双列纵筋，两者间隔排列；并与环筋垂直交叉固定连接。所述双列纵筋包括两条单纵筋，两条单纵筋之间的圆心角为10°。在上、下模上，所述门形纵筋为两条，双列纵筋为一条，所述双列纵筋与轴向企口板之间的圆心角为90。，门形纵筋与轴向企口板之间的圆心角为45。。本实用新型的55mPHC管桩钢模在张拉过程中使用百分表测量模板变形量，结果表明张拉时钢模没有太明显的弯曲变形；张拉后模板起吊、离心及放入常压普养池状态，钢模的变形量基本上控制在5mm以内，钢模的直线性非常好。图l为压杆受力简图。图2为钢模截面计算简图。图3为O800X30m钢模截面图。图4为O800X39m钢模截面图。图5为O900X36m钢模截面图。图6为①600X30m钢模截面图。图7为本实用新型一种55mPHC管桩钢模截面图。图8为本实用新型另一种55mPHC管桩钢模截面图。图9为本实用新型一种优选的55mPHC管桩钢模截面图。图10为图9优选的55mPHC管桩钢模结构示意图。具体实施方式下面通过附图进一步说明本实用新型。参见图10，一种55mPHC管桩钢模，包括若干钢模单元1，每个钢模单元1包括对称设置的上、下模ll、12。参见图7、图8和图9，所述上、下模包括一中空半圆柱体模板2、两轴向企口板3、两径向企口板4、纵筋5、跑轮6、环筋7，两轴向企口板3焊接在中空半圆柱模板2的轴向边，两径向企口板4焊接在中空半圆柱模板2的径向边,在轴向企口板3和径向企口板4开设有螺栓槽，用螺栓8穿过上、下模轴向企口板3上的螺栓槽使上、下模ll、12连接，用螺栓8穿过上、下模ll、12经向企口板4上的螺栓槽使钢模单元1与相邻钢模单元1连接。跑轮6呈轴向间隔以10m等距地并以径向方式焊接在中空半圆柱模板2的外圆柱面上，跑轮6的两端与轴向企口板3连接。整个钢模跑轮6的数量应该与离心机上驱动轮的数量是一样的，通过驱动轮与跑轮6的摩擦带动钢模转动，离心成型。环筋7呈轴向间隔地以径向方式固定在中空半圆柱模板2的外圆柱面上,其两端与轴向企口板3固定，纵筋5呈径向间隔地沿轴向固定在中空半圆柱模板2的外圆柱面上，与环筋7垂直交叉固定连接。纵筋5的结构方式有多种多样的结构，如图7、图8和图9中所示单纵筋51、双列纵筋52和门形纵筋53，双列纵筋52包括两条单纵筋51，两条单纵筋51之间的圆心角为10°。图7中的55mPHC管桩钢模II为一条双列纵筋52和一条门形纵筋53，双列纵筋52与轴向企口板3之间的圆心角为90。，门形纵筋53与轴向企口板3之间的圆心角为45。。图8中的55mPHC管桩钢模III为三条单纵筋51，其中一条单纵筋51与轴向企口板3之间的圆心角为90。，相邻两条单纵筋51之间的的圆心角为45。。图9中的55mPHC管桩钢模I一条双列纵筋52和两条门形纵筋53，双列纵筋52与轴向企口板3之间的圆心角为90。，两门形纵筋53与轴向企口板3以及与双列纵筋52之间的圆心角为45。。上述三种型号的.55mPHC管桩钢模张拉时钢模压杆稳定安全系数见表3*表3三种钢模压杆稳定安全系数<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>从上表可以看出，I型钢模可制做55m的各种型号的PHC管桩；II型钢模制做C型桩最长可达48m、制做B型桩最长可达55m，III钢模制做C型桩最长可达39m、制做B型桩最长可达45m，制做AB型桩最长可达55m。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。权利要求1、一种55mPHC管桩钢模，包括若干钢模单元，每个钢模单元包括对称设置的上、下模，所述上、下模包括一中空半圆柱体模板、轴向企口板、径向企口板、纵筋、跑轮，所述轴向企口板固定在中空半圆柱模板的轴向边，径向企口板设置在中空半圆柱模板的径向边，在轴向企口板和径向企口板开设有螺栓槽，用螺栓穿过上、下模轴向企口板上的螺栓槽使上、下模连接，用螺栓穿过上、下模经向企口板上的螺栓槽使钢模单元与相邻钢模单元连接；所述纵筋呈径向间隔地沿轴向固定在中空半圆柱模板的外圆柱面上；所述跑轮呈轴向间隔等距地并以径向方式固定在中空半圆柱模板的外圆柱面上，所述纵筋和跑轮的两端与所述轴向企口板连接；其特征在于，还包括环筋，所述环筋呈轴向间隔地以径向方式固定在中空半圆柱模板的外圆柱面上，其两端与轴向企口板固定。2、根据权利要求l所述的55mPHC管桩钢模，其特征在于，所述纵筋包括若干条门形纵筋和若干条双列纵筋，两者间隔排列；并与环筋垂直交叉固定连接。3、根据权利要求2所述的55mPHC管桩钢模，其特征在于，所述双列纵筋包括两条单纵筋，两条单纵筋之间的圆心角为10°。4、根据权利要求2所述的55mPHC管桩钢模，其特征在于，在所述上、下模上，所述门形纵筋为两条，双列纵筋为一条，所述双列纵筋与轴向企口板之间的圆心角为90。，门形纵筋与轴向企口板之间的圆心角为45。。专利摘要一种55mPHC管桩钢模，包括若干钢模单元，每个钢模单元包括对称设置的上、下模，所述上、下模包括一中空半圆柱体模板、轴向企口板、径向企口板、纵筋、跑轮，其还包括环筋，所述环筋呈轴向间隔地以径向方式固定在中空半圆柱模板的外圆柱面上，其两端与轴向企口板固定。所述纵筋包括若干条门形纵筋和若干条双列纵筋，两者间隔排列；并与环筋垂直交叉固定连接。本实用新型的55mPHC管桩钢模在张拉过程中使用百分表测量模板变形量，结果表明张拉时钢模没有太明显的弯曲变形；张拉后模板起吊、离心及放入常压普养池状态，钢模的变形量基本上控制在5mm以内，钢模的直线性非常好。文档编号B28B21/82GK201002309SQ20072006646公开日2008年1月9日申请日期2007年1月18日优先权日2007年1月18日发明者桂成农,王宗成,王春明申请人:中交三航局第三工程有限公司