一种变截面全预应力钢筋混凝土预制桩的制作方法

本发明涉及建筑技术领域，具体是一种变截面全预应力钢筋混凝土预制桩。

背景技术：

预应力混凝土是指利用人工加力的方法，对构件内的预应力钢筋进行张拉，预应力钢筋因预先张拉后回缩,将钢筋上的拉应力转化为混凝土的预压应力。与普通钢筋混凝土相比，由于预应力混凝土内存在预压应力，当外荷载作用下使得构件内产生拉应力时，该拉应力首先与混凝土中的预压应力相抵消；当外荷载继续增大，直至外荷载所产生的拉应力完全抵消预压应力之后，混凝土上才开始出现拉应力。这就限制了混凝土的伸长，延缓或不使裂缝出现，提高构件的抗裂性能和刚度，从而充分利用高强度钢筋及高强度混凝土。

x形钢筋混凝土桩具有比表面积大、材料利用率高等优点，能有效增加桩身侧面和桩周围土体接触面积，提高桩身承载力，充分发挥材料的性能。但单一截面的x形钢筋混凝土桩由于截面积较小，桩端部应力集中严重，并且不便于运输及堆放；此外，对于普通钢筋混凝土桩而言，由于自身力学特点的限制，往往难以充分发挥材料性能。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种变截面全预应力钢筋混凝土预制桩，通过采用x形截面桩体与方形截面桩体组合的方式弥补上述单一x形截面钢筋混凝土桩存在的问题，同时通过施加预压应力方式提高构件的抗裂性能和刚度，从而能够充分利用高强度钢筋及高强度混凝土。

本发明的技术方案是：一种变截面全预应力钢筋混凝土预制桩，包括桩身和设于桩身两端头的桩帽，所述桩身由钢筋笼浇筑混凝土构成；所述钢筋笼包括4根预应力纵筋、若干个菱形箍筋以及多个方形箍筋；所述预应力纵筋沿桩身通长布置，所述菱形箍筋均匀布置在预应力纵筋的外侧，且菱形箍筋的四个角点分别与一根预应力纵筋固定连接；所述方形箍筋布置在桩身的两端部位，具体布置方式为：在桩身两端部位的相邻两个菱形箍筋之间布置一个方形箍筋，且方形箍筋的各边与预应力纵筋固定连接；所述桩身的两端设为方形桩体桩身的其余部分以x形桩体为主且间隔布置方形桩体。

较佳地，所述桩帽包括裙边和端板，所述裙边呈方形筒状结构，裙边的一端与桩身相接，另一端与端板焊接。

较佳地，所述端板呈方形，端板的与裙边相接的一侧连接锚固筋的一端，锚固筋连接方形箍筋。

较佳地，所述端板的每个角处分别与一根锚固筋连接，各条锚固筋分别连接方形箍筋的角点。

较佳地，所述端板上设有锚固筋通孔和预应力筋通孔，所述锚固筋穿入锚固筋通孔后与端板接固定；所述预应力筋穿入预应力筋通孔后通过焊接与端板固定。

较佳地，所述菱形箍筋的四个角点与预应力纵筋之间通过焊接或者绑扎的方式固定连接。

较佳地，所述方形箍筋的各边与预应力纵筋之间通过焊接或者绑扎的方式固定连接。

较佳地，所述菱形箍筋和方形箍筋均为正四边形结构。

较佳地，所述x形桩体与方形桩体相接处的x形截面内接于方形桩体的方形截面内；所述钢筋笼的四条棱边分别位于方形桩体的四个侧面的纵向中心线内侧以及x形桩体四条翼的内侧。

本发明的有益效果：(1)本发明提供的变截面全预应力钢筋混凝土预制桩采用端部方形桩体、x形桩体和中部方形桩体的构造形式，与单一x形截面钢筋混凝土桩相比，可有效提高桩端阻力，减小桩端应力集中，提高桩身承载力，并且便于运输与堆放；(2)本发明通过预应力钢筋对混凝土施加预压应力，提高构件的抗裂性能和刚度，从而充分利用高强度钢筋及高强度混凝土。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的a-a截面结构图；

图3是图1的b-b截面结构图；

图4是图1的c-c截面结构图；

图5是图1的d-d截面结构图；

图6是本发明端板正视图；

图7是本发明的端板与锚固筋连接示意图。

附图标记说明:1、方形桩体；2、x形桩体；3、预应力筋通孔，4、预应力纵筋，5、菱形箍筋；6、方形箍筋；7、锚固筋；8、端板；9、裙边；10、锚固筋通孔，11、混凝土。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1所示，本发明公开了一种变截面全预应力钢筋混凝土预制桩，包括桩身和设于桩身两端头的桩帽，所述桩身由钢筋笼浇筑混凝土11构成；所述钢筋笼包括4根预应力纵筋4、若干个菱形箍筋5以及多个方形箍筋6；所述预应力纵筋4沿桩身通长布置，所述菱形箍筋5均匀布置在预应力纵筋4的外侧，且菱形箍筋5的四个角点分别与一根预应力纵筋4固定连接(如图2所示)；所述方形箍筋6布置在桩身的两端部位，具体布置方式为：在桩身两端部位的相邻两个菱形箍筋5之间布置一个方形箍筋6，且方形箍筋6的各边与预应力纵筋4固定连接；所述桩身的两端设为方形桩体1(其桩体横截面为方形)，桩身的其余部分以x形桩体2(其桩体横截面为x形截面)为主且间隔布置方形桩体1。

进一步地，所述桩帽包括裙边9和端板8，所述裙边9呈方形筒状结构(即呈箱型状)，裙边9的一端与桩身相接，另一端与端板8焊接。

进一步地，所述端板8呈方形，端板8的与裙边9相接的一侧连接锚固筋7的一端(参见图7)，锚固筋7连接方形箍筋6。

进一步地，所述端板8的每个角处分别与一根锚固筋7连接，各条锚固筋7分别连接其所对应的同一钢筋笼的棱边上的多个方形箍筋6的角点。

进一步地，如图6所示，所述端板8上设有锚固筋通孔10和预应力筋通孔3，所述锚固筋7穿入锚固筋通孔10后与端板8焊接固定；所述预应力筋4穿入预应力筋通孔3后通过焊接与端板8固定。锚固筋通孔用于连接锚固筋；预应力筋通孔用于连接预应力纵筋。锚固筋通过焊接和/或绑扎连接固定在方形箍筋四个角点处，从而使钢筋笼和桩帽形成整体。

进一步地，所述菱形箍筋5的四个角点与预应力纵筋4之间通过焊接或者绑扎的方式固定连接。

进一步地，所述方形箍筋6的各边与预应力纵筋4之间通过焊接或者绑扎的方式固定连接。

进一步地，所述菱形箍筋5和方形箍筋6均为正四边形结构。

进一步地，所述x形桩体2与方形桩体1相接处的x形截面内接于方形桩体1的方形截面内；参照如图3、图4及图5，所述钢筋笼的四条棱边分别位于方形桩体的四个侧面的纵向中心线内侧，在x形桩体内位置是四条翼的内侧，钢筋外侧混凝土厚度均应满足混凝土保护层厚度的要求。

本发明的制作及使用：

制作钢筋笼：取设计长度的预应力纵筋4四根，依次将其与菱形箍筋5的四个角点焊接和/或绑扎连接，从而固定预应力纵筋4和菱形箍筋5的相对位置，并使菱形箍筋5均匀布置在预应力纵筋4外侧。将方形箍筋6间隔菱形钢筋5布置在端部方形桩体1的长度区段内，用于加密箍筋。方形箍筋6与预应力纵筋4在方形箍筋6四条边中点处焊接和/或绑扎连接固定，完成钢筋笼制作；将锚固筋7穿过端板8上的锚固筋通孔10后焊接在端板8上，再将裙边9与端板10焊接，完成桩帽制作；之后，将桩帽上的锚固筋7通过焊接和/或绑扎连接固定在方形箍筋6的四个角点，并将预应力纵筋4穿过端板8上的预应力筋通孔3将两者固定，从而使钢筋笼和桩帽形成整体。

预应力筋张拉：将钢筋笼一端固定在模具中，另一端通过辅助设备连接到张拉设施上，利用张拉设备张拉预应力钢筋4直至预应力钢筋4内拉应力达到设计值，移除张拉设备，完成预应力筋张拉。

布料成型：将已制作好的钢筋笼放置在模具内指定位置处，再将砂、石子、水泥、水及各种外加剂等原材料按照设计配合比经计量、搅拌均匀后浇筑在模具内，并在浇筑的同时进行振动。

养护与脱模：完成布料后，进行养护，待混凝土11达到脱模强度时进行脱模。

综上，本发明公开的变截面全预应力钢筋混凝土预制桩，包括桩身和桩帽，桩身由混凝土和钢筋笼组成；钢筋笼包括预应力纵筋、菱形箍筋和方形箍筋；预应力纵筋沿桩身通长布置，菱形箍筋均匀布置在预应力纵筋外侧，方形箍筋布置在桩身端部并间隔菱形箍筋布置。桩身的横截面包括方形截面和x形截面两种。桩身端部为端部方形桩体，中部为x形桩体，并以小段的中部方形桩体进行间隔。桩帽由端板和裙边焊接而成，端板呈方形，端部上分别设置有锚固筋通孔和预应力筋通孔用于连接锚固筋和预应力纵筋。本发明采用端部方形桩体、x形桩体和中部方形桩体的构造形式，与单一x形截面钢筋混凝土桩相比，可有效提高桩端阻力，减小桩端应力集中，提高桩身承载力，并且便于运输与堆放；(2)本发明通过预应力钢筋对混凝土施加预压应力，提高构件的抗裂性能和刚度，从而充分利用高强度钢筋及高强度混凝土。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。