专利名称：预应力高强混凝土方桩及其制造方法和成型模具的制作方法
技术领域：
本发明属建筑领域，是涉及建筑领域中一种基桩形状和构造的改进及其基桩的制造方法和基桩的成型器具。具体地说，是一种预应力高强混凝土方桩及其制造方法和成型模具。
背景技术：
作为基桩工程的桩材在市场上较多，如有管桩、各类方桩、灌注桩、钻孔桩等。这些桩材主要分非预应力构件和预应力构件二大类。预应力构件桩材包括，管桩、离心预应力方桩等。它们的缺点是，往往脆性较大，从发生开裂到破坏时间较短，桩身延性较差，在发生地震时造成瞬间建筑物倒塌，使建筑物内人员没有充分的时间逃生。这个问题在台湾、日本、中国等多震的地区尤为突出。非预应力构件桩包括，传统的方桩、沉管灌注桩等。表现为单桩承载力相对较低，抗弯(拉)抗剪性能差，施工周期长，成桩质量不符合设计要求；运输及使用过程中桩材损坏严重，导致桩身混凝土耐久性不良。预制桩外表光滑，桩材与土层的摩擦力小。也有一种桩端有端板的预应力离心砼方桩，自重轻、省料，吊装、运输方便，桩身承载力大。但其主筋布局不够合理，并以预应力钢筋或普通钢筋作为主筋、桩身抗弯性能差。端板四边无焊接坡口，影响了成桩连接牢固性。桩身截面为四边形，建筑施工中桩身四角极易损坏，致使整桩报废，不仅造成浪费，而且还会影响施工进度。
在空心混凝土方桩的制作工艺中，普遍存在机械化程度不高，设备和工艺落后等问题。如，制作钢筋笼时以手工扎箍筋，这不仅影响工作效率，更严重的是扎的箍筋本身牢固性不够，存在滑动余地，会直接影响混凝土桩质量。又如，对钢筋笼的主筋不实施张拉或将排成列的钢筋笼一起实施张拉。如，专利号为，ZL99116046.0，名称为“一种预应力方桩及其制造方法”专利技术称，“多个桩笼首尾相接，桩笼的面板及主筋以拉钩相连，排列成直行，每行桩笼的末端固定在固定砼座，首端用设备牵拉，使成行桩笼同时张拉产生预应力，桩笼在固定的模板中与混凝土经振捣密实结合形成桩段，桩段之间通过上、下桩段的面板焊接成桩。”这一专利技术就是对排成列的钢筋笼一起实施张拉。这样制作势必使主筋伸张度一致性差，导致混凝土桩抗弯性弱，甚至在装吊运输中就会中间断裂或变形。另外，专利号为，ZL99116046.0，名称为“一种预应力方桩及其制造方法”专利技术，没有交待对混凝土桩的养护，其实养护也是保证混凝土桩质量的重要一环。而专利号为，ZL200320116232.0，名称为“一种离心砼方桩及成型模具”专利技术称，“放置一块管模，将钢筋笼及两端的两端头板放置其中，浇注砼，合上另一块管模，并用螺栓扣紧，而后放于离心机上离心脱水，即形成离心砼方桩，再蒸养至C40以上，脱磨，再蒸压或自然养护至C80以上。”用这种养护法，蒸养时，需温度70℃，用时7小时；蒸压时，需温度180℃以上，用时10小时。两次养护工时长达17小时以上，能量消耗也特大。另外，离心砼方桩经两次蒸养，桩体经过冷-热-冷热-冷，两次以上温度剧烈变化，使混凝土内部构造受到一定破坏。
方桩与地面的摩擦力较大，承载力比管桩大。但实心方桩沉、耗料多。而制作空心的、桩身延性好，承载力高、抗弯抗剪性能好的方桩比较困难。中国专利，专利号为ZL200420080467.3，名称为，“离心式方桩模”；专利号为ZL200520071098.6，名称为，“离心砼方桩模”，都是模仿离心式管桩模在离心机上高速旋转制作离心方桩，使制作离心方桩变成了现实。但它们存在共同的缺点前者是，上、下模内腔截面为等腰直角三角形，扣合后成正方形。后者是，上、下模内腔截面为长方形，扣合后也成正方形。这样的成型模制作成的正方形离心方桩，其四角极易在建筑施工的锤击中损坏，同样导致离心方桩报废。还有是，离心机带动模具转动时，由于跑轮表面光滑，单纯转动还不足以使模具内的混凝土十分密实。这使方桩牢固度不够。
此外，在制作混凝土方桩、操作离心成型的模具时，合模、脱模中，跑轮极容易碰击地面，使跑轮形状变成椭圆形。椭圆形的跑轮在离心机上转动时，容易将模具从离心机上抛出而酿成事故。另外，两项专利技术的上、下模均以企口槽扣合，再以螺栓固定。由于企口板密封性差，制作成型中容易出现漏浆现象，致使产品报废。离心成型模具急需改进。
如离心成型模具改进了，是好的；但还有另一个问题是当方桩特别粗大时，离心机动力已克服不了它的重量，而且随着桩型增大，离心会导致桩身内外层混凝土分层，混凝土分层会严重削弱桩身轴向承载力，离心成型法不适应制作特大型的离心砼方桩。而传统的震捣式制桩法制桩本来就存在震捣不均匀不通透的问题，制作这样特大型的离心砼方桩同样会导致上下混凝土严重分层，更不能采用，这一难题急待人们去解决。
发明内容
本发明之目的是弥补上述所述之不足，向社会公开一种制作中成桩率高、桩身延性良好，单桩承载力高、水平抗弯抗剪性能好、抗震能力强，建筑中损耗少，省料、自重轻的预应力高强混凝土方桩。
本发明的另一目的是向社会公开一种制作桩身延性良好，单桩承载力高、水平抗弯抗剪性能好、抗震能力强，建筑中损耗少，省料、自重轻的预应力高强混凝土方桩的方法。
本发明还有一个目的是向社会公开制作桩身延性良好，单桩承载力高、水平抗弯抗剪性能好、抗震能力强，建筑中损耗少，省料、自重轻的预应力高强混凝土方桩的成型模具。
本发明的设计方案是这样实现的一种预应力高强混凝土方桩，包括，钢筋笼，混凝土；其特征在于，方桩的两端设有与钢筋笼连接的金属端板，两方形端板四边设焊接坡口，中央是圆孔，圆孔与四边间对称地设有穿线孔和张力孔；钢筋笼的箍筋呈螺旋状连续地焊接在主筋上；混凝土方桩和端板的外形呈方形，其四边转角呈应力消除圆弧形，其圆弧角为一对圆弧角90°、圆弧半径25-30MM，另一对圆弧角90°、圆弧半径5-10MM；桩心是与端板中央圆孔直径相同的圆筒形的中孔。
所述的两端板之间的钢筋笼以钢绞线或钢棒为骨架主筋，当两端板之间的钢筋笼以钢绞线为骨架主筋时，端板中央圆孔与四边间对称地设置的穿线孔和张力孔是两相对边上的孔对称，每个张力孔两侧等距离地各设置一个穿线孔；两端板之间的钢筋笼以钢棒为骨架主筋时，端板中央圆孔与四边间、对称地设置的穿线孔和张力孔是两相对的边上的孔对称，每个张力孔各自与穿线孔相连；主筋与方桩轮廓线平行；钢绞线与端板连接处带有螺纹，钢棒与端板连接处带有镦头。
所述的端板中央的圆孔与四边间对称地设置的张力孔和穿线孔总体上呈方形布局或呈圆形布局，穿线孔是个沉头孔。端板与混凝土桩身连接部设有套箍。
一种预应力高强混凝土方桩的制造方法，它包括以下步骤1)加工方桩两端的端板按端板设计要求浇铸毛坯、铣平；或金属板割制、冲孔、尔后铣出坡口和应力消除圆弧，按图样车、刨加工成品；2)制作钢筋笼以钢绞线或钢棒为主筋，定长落料；将钢绞线端部车出丝口，钢棒端部镦粗；用滚焊机将呈螺旋状箍筋焊接于主筋上；3)钢筋笼与端板连接将钢绞线或钢棒制成的钢筋笼装入模具与端板连接起来；端板下、方桩两端头处安装套箍；端板连接模具两端的张拉锚板，张拉锚板再与支撑板连接4)对钢筋笼实施定量、定值预应力张拉5)向模具中浇注混凝土；6)合拢模具后对模具中的方桩混凝土实施离心旋转成型；7)养护在密闭的高压容器中一次性高压蒸养成型；8)成品脱模直接在模具中吊起。
所述的钢筋笼实施预应力定值张拉时，对钢绞线主筋以每一组两根(中间是张力孔)实施定值张拉；对钢棒主筋以整桩整体实施定值张拉。
所述的先向模具中浇注混凝土，再合拢模具对模具中的方桩混凝土实施离心旋转成型的是一种预应力高强混凝土方桩离心成型模具，以制作普通规格(边长450MM以下的中、小型)的空心混凝土方桩；当制作大规格混凝土方桩(边长450MM以上)时，第四程序钢筋笼实施预应力定值张拉后即合拢模具，这是预应力高强混凝土方桩震动成型模具，可以先向该模具中浇注混凝土，再对震模中的方桩混凝土实施震动成型。
所述的一次性高压蒸养成型是将桩带模放入密闭、高压的高压釜(现有设备转用)内，在高温170℃-185℃，压力1MPA下，4小时内即产成品。
所述的一种预应力高强混凝土方桩离心成型模具，包括，合拢后成管状的上、下模、，加固模具的加劲板，用以合模的锁扣，使模具在离心机上转动的跑轮，模具两端的支撑板，在上、下模合拢处、上模或下模密封槽中设密封圈；其特征在于，上、下模内腔横截面呈“V”字形，上、下模扣合后内腔截面呈正方形，其四边转角呈应力消除圆弧形，其圆弧角为90°、圆弧半径5-30MM，其中一对圆弧角为90°、圆弧半径25-30MM，另一对圆弧角为90°、圆弧半径25-30MM；所述的跑轮上设齿牙状高频线。
所述的模具中设数个保护跑轮、保障生产安全、直径大于跑轮的假轮。
所述的一种预应力高强混凝土方桩震动成型模具，其特征在于，它包括，内腔截面呈方形、整体呈长方体的模体，内腔正方形截面的四边转角呈应力消除圆弧形，其圆弧角为90°、圆弧半径5-30MM，其中一对圆弧角为90°、圆弧半径25-30MM，另一对圆弧角为90°、圆弧半径5-10MM，安装在模体底部和两侧边上的震动器，模体两头、其直径与方桩中央孔一致、其中一头关闭的通气口，连接两通气口、内径与空心混凝土方桩的中央孔相同的充气胶管，两模体顶部的进料、排气口，模体上设置的加强筋。
所述的模体包括，底板，与底板垂直设置、从底板两侧边处可开合的侧板。
本发明的优点是由于，对混凝土方桩包括端板和成型模具的设计，使成型方桩的外形呈方形，其四边转角呈应力消除圆弧形，所以，本发明在建筑施工中桩身四角极少出现损坏现象，成桩率和成桩利用率特高。
由于，本发明方桩的两端设有与钢筋笼连接的金属端板，两方形端板四边设焊接坡口，中央是圆孔，圆孔与四边间对称地设有穿线孔和张力孔；钢筋笼的呈螺旋状箍筋连续地焊接在主筋上，所以从结构上讲，本发明主筋布局合理、钢筋笼呈螺旋状箍筋以焊接而成牢固，使产品制作中桩身延性好、成桩承载力大、抗弯抗剪性能好、抗震能力强。
由于，混凝土方桩的两端板中央设有圆孔，混凝土方桩的桩心设有与端板中央圆孔直径相同圆筒形的中孔，所以，本发明省料，自重轻。
由于，成型模具正方形内腔之四边转角呈应力消除圆弧形，成桩在建筑施工锤击中不易损坏，提高了产品成桩率。
离心成型模具的跑轮上设齿牙状高频线，使离心成型模具在离心机上转动的同时产生高频震动，混凝土会在模具内变得特别密实，从而使离心桩承载力提高、延性良好、抗弯抗剪性能好。
震动成型模具的多台震动器(模具底部和两侧每隔一段距离设一台震动器)同时震动，促使混凝土原地成型，模具大小和场地可根据需要安排，空心方桩的大小和重量完全不会受到限制。多台震动器同时震动也确保了混凝土结构的密实性，同时又避免了传统震捣方式导致混凝土严重分层的弱点，从而保证了大型特大型空心桩的良好承载力和抗弯抗剪性能。震动成型模具长方体形，像个大形的框，因此，在制作空心混凝土方桩时，入料和制成品起吊出模均很方便，这对制作特大型桩十分重要。
本发明的方桩制作方法中对主筋材料的定长落料、对主筋按组张拉或一根桩整体张拉，对螺旋状箍筋以滚焊机焊接至主筋上，不仅省料省时，而且使产品质量上了一个台阶。
在养护程序中转用人工制备水煤气的高压釜来对混凝土方桩实施一次性高压蒸养成型，用高压釜一次带模养护32根以上方桩，温度170℃-185℃，压力1MPA，4小时内即产成品。比两次养护一次养护4、5根，用时17小时，工时上大幅度缩短、能耗大幅度降低，而一次性护养的成桩质量大有提高。
图1为本发明实施例1整体结构示意图(主筋为钢绞线)；图2为本发明实施例2整体结构示意图(主筋为钢绞线)；图3为本发明实施例3整体结构示意图(主筋为PCB钢棒)；图4为本发明实施例4整体结构示意图(主筋为PCB钢棒)；图5为实施例1的端板结构示意图；图6为实施例2的端板结构示意图；图7为实施例3的端板结构示意图；图8为实施例4的端板结构示意图；图9为本发明预应力混凝土方桩离心成型模具结构示意图；图10为图9A-A剖视图。
图11为本发明预应力混凝土方桩震动成型模具结构示意图；图12为图11侧视图；
图13为本发明预应力混凝土方桩震动成型模具侧板可开合示意图，其中虚线部分表示侧板打开时示意图。
具体实施例方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1产品如图1所示本实施例一种预应力高强混凝土方桩，包括，钢筋笼，混凝土；方桩的两端设有与钢筋笼连接的金属端板1(图5)，两方形端板四边设焊接坡口2，中央是圆孔，圆孔与四边间对称地设有张力孔4和张力孔两侧的穿线孔5，对称地设置的穿线孔和张力孔是两相对边上的孔对称，每个张力孔4两侧等距离地各设置一个穿线孔5。钢筋笼的箍筋9呈螺旋状连续地焊接在主筋上；混凝土方桩和端板1的外形呈方形，其四边转角呈应力消除圆弧形3，桩心是与端板中央圆孔直径相同的圆筒形的中孔。
为了保护桩身8周角不开裂、不损坏，所述的方桩和端板四边转角呈应力消除圆弧形，其中一对圆弧角为90°圆弧半径为26MM、另一对圆弧角为90°圆弧半径为6MM。
为了更好地保护桩身，避免桩身在施工锤击时损坏，所述的两方形端板1与混凝土桩身8连接部设有套箍6。
所述的两端板之间的钢筋笼以钢绞线为骨架主筋7，主筋与方桩轮廓线平行，钢绞线与端板连接处带有螺纹。
所述的端板1中央圆孔与四边间对称地设置的张力孔4和张力孔两侧的穿线孔5总体上呈方形布局(图1、5)。为了使主筋连接端板后不露出穿线孔，避免在建筑施工中锤击时击中主筋露头而使主筋进裂，穿线孔设计制作成沉头孔。
实施例1采用的制作方法是1)加工方桩两端的端板按端板设计要求(图5)浇铸毛坯、铣平；或金属板割制、冲孔、尔后铣出坡口和应力消除圆弧，按图样(图5)车、刨加工成品；2)制作钢筋笼以钢绞线为主筋，定长落料；将钢绞线端部车出丝口；用滚焊机将呈螺旋状箍筋焊接于主筋上；3)钢筋笼与端板连接将钢绞线制成的钢筋笼装入模具与端板连接起来；端板下、方桩两端头处安装套箍；端板连接模具两端的张拉锚板，张拉锚板再与支撑板连接4)对钢筋笼实施预应力定值张拉；对钢绞线主筋以每一组两根(中间是张力孔)实施定值张拉；5)向离心成型模具(图9、10)中浇注混凝土。离心成型模具，包括，合拢后成管状的上、下模11、11’加固模具的加劲板13，用以合模的锁扣18，使模具在离心机上转动的跑轮14，模具两端的支撑板15，在上、下模合拢处、上模或下模密封槽中设密封圈17；其特征在于，上、下模内腔横截面呈“V”字形，上、下模扣合后内腔截面呈正方形，其四边转角呈应力消除圆弧形19，其圆弧角为90°、圆弧半径5-30MM，其中一对圆弧角为90°、圆弧半径26MM，另一对圆弧角为90°、圆弧半径6MM；所述的跑轮上设齿牙状高频线16。
离心成型模具模具中设数个保护跑轮、保障生产安全、直径大于跑轮的假轮12(。
6)合拢模具后对模具中的方桩混凝土实施离心旋转成型；7)养护在密闭的高压容器中一次性高压蒸养成型将32根桩带模放入密闭、高压的高压釜内，在高温170℃-185℃，压力1MPA下，4小时内即产成品。
8)成品脱模直接在模具中吊起。
实施例2产品如图2所示本实施例一种预应力高强混凝土方桩，包括，钢筋笼，混凝土；方桩的两端设有与钢筋笼连接的金属端板1(图6)，两方形端板四边设焊接坡口2，中央是圆孔，圆孔与四边间对称地设有张力孔4和张力孔两侧的穿线孔5，对称地设置的穿线孔和张力孔是两相对边上的孔对称，每个张力孔4两侧等距离地各设置一个穿线孔5。钢筋笼的箍筋9呈螺旋状连续地焊接在主筋上；混凝土方桩和端板1的外形呈方形，其四边转角呈应力消除圆弧形3，桩心是与端板中央圆孔直径相同的圆筒形的中孔。
为了保护桩身8周角不开裂、不损坏，所述的方桩和端板四边转角呈应力消除圆弧形，其中一对圆弧角为90°圆弧半径为25MM、另一对圆弧角为90°圆弧半径为5MM。
为了更好地保护桩身，避免桩身在施工锤击时损坏，所述的两方形端板1与混凝土桩身8连接部设有套箍6。
所述的两端板之间的钢筋笼以钢绞线为骨架主筋7，主筋与方桩轮廓线平行，钢绞线与端板连接处带有螺纹。
所述的端板1中央圆孔与四边间对称地设置的张力孔4和张力孔两侧的穿线孔5总体上呈圆形布局(图2、6)。为了使主筋连接端板后不露出穿线孔，避免在建筑施工中锤击时击中主筋露头而使主筋进裂，穿线孔设计制作成沉头孔。
实施例2采用的制作方法是1)加工方桩两端的端板按端板设计要求(图6)浇铸毛坯、铣平；或金属板割制、冲孔、尔后铣出坡口和应力消除圆弧，按图样(图6)车、刨加工成品；2)制作钢筋笼以钢绞线为主筋，定长落料；将钢绞线端部车出丝口；用滚焊机将呈螺旋状箍筋焊接于主筋上；3)钢筋笼与端板连接将钢绞线制成的钢筋笼装入模具与端板连接起来；端板外安装套箍；端板连接模具两端的张拉锚板，张拉锚板再与支撑板连接4)对钢筋笼实施预应力定值张拉；对钢绞线主筋以每一组两根(中间为张力孔)实施定值张拉；5)向离心成型模具(图9、10)中浇注混凝土。离心成型模具，包括，合拢后成管状的上、下模11、11’，加固模具的加劲板13，用以合模的锁扣18，使模具在离心机上转动的跑轮14，模具两端的支撑板15，在上、下模合拢处、上模或下模密封槽中设密封圈17；其特征在于，上、下模内腔横截面呈“V”字形，上、下模扣合后内腔截面呈正方形，其四边转角呈应力消除圆弧形19，其圆弧角为90°、圆弧半径5-30MM，其中一对圆弧角为90°、圆弧半径25MM，另一对圆弧角为90°、圆弧半径5MM；所述的跑轮上设齿牙状高频线16。
离心成型模具模具中设数个保护跑轮、保障生产安全、直径大于跑轮的假轮(12)。
6)合拢模具后对模具中的方桩混凝土实施离心旋转成型；7)养护在密闭的高压容器中一次性高压蒸养成型将32根桩带模放入密闭、高压的高压釜内，在高温170℃-185℃，压力1MPA下，4小时内即产成品。
8)成品脱模直接在模具中吊起。
实施例2产品外部形状与实施例1相似。它的结构特点和构造如图2端板1中央圆孔与四边间对称地设置的张力孔4和张力孔两侧的穿线孔5总体上呈圆形布局(如图2、6所示)，两端板间的钢绞线布局随之变化，其余与实施例1相同。其制作方法和所用成型模具与实施例1相同。
实施例3是制作大规格混凝土方桩(方桩边长450MM以上)标号要查对一下实施例3的产品如图3所示一种预应力高强混凝土方桩，包括，钢筋笼，混凝土；其特征在于，方桩的两端设有与钢筋笼连接的金属端板1’，两方形端板四边设焊接坡口2’，中央是圆孔，圆孔与四边间对称地设有穿线孔5’和张力孔4’，对称地设置的穿线孔和张力孔是两相对边上的孔对称，每个张力孔4’各自与穿线孔5’相连。
钢筋笼的箍筋9’呈螺旋状连续地焊接在主筋7’上；混凝土方桩和端板1’的外形呈方形，其四边转角呈应力消除圆弧形3’，桩心是与端板中央圆孔直径相同的圆筒形的中孔。
为了保护桩身8’周角不开裂、不损坏，所述的方桩和端板四边转角呈应力消除圆弧形，其中一对圆弧角为90°圆弧半径为30MM、另一对圆弧角为90°圆弧半径为10MM为了更好地保护桩身，避免桩身8’在施工锤击时损坏，所述的两方形端板与混凝土桩身连接部设有套箍6’。
本实施例两端板之间的钢筋笼以PCB钢棒为骨架主筋，主筋7’与方桩轮廓线平行，预应力钢棒与端板连接处带有镦头。
端板1’中央圆孔与四边间对称地设置的穿线孔5’和张力孔4’是两相对边上的孔对称，每个张力孔各自与穿线孔相连。
所述的端板中央圆孔与四边间对称地设置的张力孔4’和穿线孔5’总体上呈方形布局。为了使主筋连接端板后不露出穿线孔，避免在建筑施工中锤击时击中主筋露头而使主筋进裂，穿线孔设计制作成沉头孔。
实施例3采用的制作方法是1)加工方桩两端的端板按端板设计要求(图7)浇铸毛坯、铣平；或金属板割制、冲孔、尔后铣出坡口和应力消除圆弧，按图样(图7)车、刨加工成品；2)制作钢筋笼以PCB钢棒为主筋，定长落料，钢棒端部镦粗；用滚焊机将呈螺旋状箍筋焊接于主筋上；3)钢筋笼与端板连接将PCB钢棒制成的钢筋笼装入模具与端板连接起来；端板外安装套箍；端板连接模具两端的张拉锚板，张拉锚板再与支撑板连接4)对钢筋笼实施预应力定值张拉；对PCB钢棒主筋以整桩整体实施定值张拉。
5)合拢预应力高强混凝土方桩震动成型模具向模具中浇注混凝土因制作大规格混凝土方桩，第四程序钢筋笼实施预应力定值张拉后即合拢预应力高强混凝土方桩震动成型模具，可先向该模具中浇注混凝土，再对震动模中的方桩混凝土实施震动成型。
预应力高强混凝土方桩震动成型模具包括，内腔截面呈方形(图11、12、13)、整体呈长方体的模体23，内腔正方形截面的四边转角呈应力消除圆弧形，其圆弧角为90°、圆弧半径5-30MM，其中一对圆弧角71为90°、圆弧半径30MM，另一对圆弧角72为90°、圆弧半径10MM，安装在模体底部和两侧边上的震动器24，模体两头、其直径与方桩中央孔一致、其中一头关闭的通气口21，连接两通气口、内径与空心混凝土方桩的中央孔相同的充气胶管25，两模体顶部的进料、排气口26，模体上设置的加强筋22。
预应力高强混凝土方桩震动成型模具的模体包括，底板32，与底板垂直设置、从底板两侧边处可开合的侧板31。
操作时，将准备好的钢筋笼放入模具(图11、12、13)中，尔后，在模具顶部的进料、排气口入料。开始连接两通气口的充气胶管是软的，当模具中加入混凝土后，充气胶管进行充气，充气胶管立即伸直。由于，充气胶管的内径与空心混凝土方桩的中孔相同，所以，成型后的方桩中央会留下符合设计要求的圆筒形的中孔。方桩成型后充气胶管放气，拉出变软了的充气胶管即可。出模时，放开模具其中一对侧板就可方便起吊。
本发明模具还可设计成加节加长，以适应制作型号相同长度不一的空心方桩。形成的正方形内腔之四边转角呈应力消除圆弧形，成桩在建筑施工锤击中不易损坏，提高了产品成桩率。
6)对预应力高强混凝土方桩震动成型模具中的方桩混凝土实施震动成型。
7)养护在密闭的高压容器中一次性高压蒸养成型将32根桩带模放入密闭、高压的高压釜内，在高温170℃-185℃，压力1MPA下，4小时内即产成品。
8)成品脱模直接在模具中吊起。
实施例3产品外部形状与实施例1、2、相似，它的结构特点和构造如图3端板中央圆孔与四边间对称地设置的张力孔和张力孔两侧的穿线孔总体上呈方形布局(如图7、3所示)，两端板间的PCB钢棒布局随之变化(如图7所示)。
实施例4是制作大规格混凝土方桩(方桩边长450MM以上)，产品的结构特点和构造如图4所示标号要查对一下一种预应力高强混凝土方桩，包括，钢筋笼，混凝土；其特征在于，方桩的两端设有与钢筋笼连接的金属端板1’，两方形端板四边设焊接坡口2’，中央是圆孔，圆孔与四边间对称地设有穿线孔5’和张力孔4’，对称地设置的穿线孔和张力孔是两相对边上的孔对称，每个张力孔4’各自与穿线孔5’相连。
钢筋笼的箍筋9’呈螺旋状连续地焊接在主筋7’上；混凝土方桩和端板1’的外形呈方形，其四边转角呈应力消除圆弧形3’，桩心是与端板中央圆孔直径相同的圆筒形的中孔。
为了保护桩身8’周角不开裂、不损坏，所述的方桩和端板四边转角呈应力消除圆弧形，其中一对圆弧角为90°圆弧半径为28MM、另一对圆弧角为90°圆弧半径为8MM。为了更好地保护桩身，避免桩身8’在施工锤击时损坏，所述的两方形端板与混凝土桩身连接部设有套箍6’。
本实施例两端板之间的钢筋笼以PCB钢棒为骨架主筋，主筋7’与方桩轮廓线平行，预应力钢棒与端板连接处带有镦头。
端板1’中央圆孔与四边间对称地设置的穿线孔5’和张力孔4’是两相对边上的孔对称，每个张力孔各自与穿线孔相连。
所述的端板中央圆孔与四边间对称地设置的张力孔4’和穿线孔5’总体上呈圆形布局。为了使主筋连接端板后不露出穿线孔，避免在建筑施工中锤击时击中主筋露头而使主筋进裂，穿线孔设计制作成沉头孔。
实施例4采用的制作方法是1)加工方桩两端的端板按端板设计要求(图8)浇铸毛坯、铣平；或金属板割制、冲孔、尔后铣出坡口和应力消除圆弧，按图样(图8)车、刨加工成品；2)制作钢筋笼以PCB钢棒为主筋，定长落料，钢棒端部镦粗；用滚焊机将呈螺旋状箍筋焊接于主筋上；3)钢筋笼与端板连接将钢棒制成的钢筋笼装入模具与端板连接起来；端板下、方桩两端头处安装套箍；端板连接模具两端的张拉锚板，张拉锚板再与支撑板连接4)对钢筋笼实施预应力定值张拉；对钢棒主筋以整桩整体实施定值张拉。
5)合拢预应力高强混凝土方桩震动成型模具向模具中浇注混凝土因制作大规格混凝土方桩，第四程序钢筋笼实施预应力定值张拉后即合拢预应力高强混凝土方桩震动成型模具(如图11、12、13)，可先向该模具中浇注混凝土，再对震动模中的方桩混凝土实施震动成型。
预应力高强混凝土方桩震动成型模具包括，内腔截面呈方形(如图11、12、13)、整体呈长方体的模体23，内腔正方形截面的四边转角呈应力消除圆弧形，其圆弧角为90°、圆弧半径5-30MM，其中一对圆弧角71为90°、圆弧半径28MM，另一对圆弧角72为90°、圆弧半径8MM，安装在模体底部和两侧边上的震动器24，模体两头、其直径与方桩中央孔一致、其中一头关闭的通气口21，连接两通气口、内径与空心混凝土方桩的中央孔相同的充气胶管25，两模体顶部的进料、排气口26，模体上设置的加强筋22。
预应力高强混凝土方桩震动成型模具的模体包括，底板32，与底板垂直设置、从底板两侧边处可开合的侧板31。
操作时，将准备好的钢筋笼放入模具中，尔后，在模具顶部的进料、排气口入料。开始连接两通气口的充气胶管是软的，当模具中加入混凝土后，充气胶管进行充气，充气胶管立即伸直。由于，充气胶管的内径与空心混凝土方桩的中孔相同，所以，成型后的方桩中央会留下符合设计要求的圆筒形的中孔。方桩成型后充气胶管放气，拉出变软了的充气胶管即可。出模时，放开模具其中一对侧板就可方便起吊。
本发明模具还可设计成加节加长，以适应制作型号相同长度不一的空心方桩。形成的正方形内腔之四边转角呈应力消除圆弧形，成桩在建筑施工锤击中不易损坏，提高了产品成桩率。
6)对预应力高强混凝土方桩震动成型模具中的方桩混凝土实施震动成型。
7)养护在密闭的高压容器中一次性高压蒸养成型将32根桩带模放入密闭、高压的高压釜内，在高温170℃-185℃，压力1MPA下，4小时内即产成品。
8)成品脱模直接在模具中吊起。
实施例4产品外部形状与实施例1、2、3相似。它的结构特点和构造如图4端板中央圆孔与四边间对称地设置的张力孔和张力孔两侧的穿线孔总体上呈圆形布局(如图4、8所示)，两端板间的PCB钢棒布局随之变化(如图4所示)，其余与实施例3相同。
以上四个实施例，前两个的主筋为钢绞线，后两个为PCB钢棒；前两个用离心模成型，后两个用震动模成型，只要桩大小规格符合，两种成型模具可互换。
还可以用另一个方法对混凝土方桩实施养护。该方法是将混凝土方桩带模在75℃-85℃(蒸汽或电热)温度下蒸养4小时脱模即产成成品。但其质量比高压蒸养稍差一些。
权利要求
1.一种预应力高强混凝土方桩，包括，钢筋笼，混凝土；其特征在于，方桩的两端设有与钢筋笼连接的金属端板(1)，两方形端板四边设焊接坡口(2)，中央是圆孔，圆孔与四边间对称地设有穿线孔(5)和张力孔(4)；钢筋笼的箍筋呈螺旋状连续地焊接在主筋(7)上；混凝土方桩和端板的外形呈方形，其四边转角呈应力消除圆弧形(3)，其圆弧角为一对圆弧角90°、圆弧半径25-30MM，另一对圆弧角90°、圆弧半径5-10MM；桩心是与端板中央圆孔直径相同的圆筒形的中孔。
2.根据权利要求1所述的预应力高强混凝土方桩，其特征在于，所述的两端板之间的钢筋笼以钢绞线或钢棒为骨架主筋(7)，当两端板(1)之间的钢筋笼以钢绞线为骨架主筋(7)时，端板(1)中央圆孔与四边间对称地设置的穿线孔(5)和张力孔(4)是两相对边上的孔对称，每个张力孔(4)两侧等距离地各设置一个穿线孔(5)；两端板(1)之间的钢筋笼以钢棒为骨架主筋时，端板中央圆孔与四边间、对称地设置的穿线孔(5)和张力孔(4)是两相对的边上的孔对称，每个张力孔各自与穿线孔相连；主筋与方桩轮廓线平行；钢绞线与端板连接处带有螺纹，钢棒与端板连接处带有镦头。
3.根据权利要求1或2所述的预应力高强混凝土方桩，其特征在于，所述的端板(1)中央的圆孔与四边间对称地设置的张力孔(4)和穿线孔(5)总体上呈方形布局或呈圆形布局，穿线孔(5)是个沉头孔。
4.根据权利要求1所述的预应力高强混凝土方桩，其特征在于，所述的端板(1)与混凝土桩身连接部设有套箍(6)。
5.一种预应力高强混凝土方桩的制造方法，它包括以下步骤1)加工方桩两端的端板按端板设计要求浇铸毛坯、铣平；或金属板割制、冲孔、尔后铣出坡口和应力消除圆弧，按图样车、刨加工成品；2)制作钢筋笼以钢绞线或钢棒为主筋，定长落料；将钢绞线端部车出丝口，钢棒端部镦粗；用滚焊机将呈螺旋状箍筋焊接于主筋上；3)钢筋笼与端板连接将钢绞线或钢棒制成的钢筋笼装入模具与端板连接起来；端板外安装套箍；端板连接模具两端的张拉锚板，张拉锚板再与支撑板连接4)对钢筋笼实施预应力定值张拉；5)向模具中浇注混凝土；6)合拢模具后对模具中的方桩混凝土实施离心旋转成型；7)养护在密闭的高压容器中一次性高压蒸养成型；8)成品脱模直接在模具中吊起。
6.根据权利要求4所述的预应力高强混凝土方桩的制造方法，其特征在于，所述的钢筋笼实施预应力定值张拉时，对钢绞线主筋以每一组两根实施定值张拉；对钢棒主筋以整桩整体实施定值张拉。
7.根据权利要求4所述的预应力高强混凝土方桩的制造方法，其特征在于，所述的先向模具中浇注混凝土，再合拢模具对模具中的方桩混凝土实施离心旋转成型的是一种预应力高强混凝土方桩离心成型模具制作普通规格的空心混凝土方桩；当制作大规格混凝土方桩时，第四程序钢筋笼实施预应力定值张拉后即合拢模具，这是预应力高强混凝土方桩震动成型模具，可先向该模具中浇注混凝土，再对震模中的方桩混凝土实施震动成型。
8.根据权利要求5所述的预应力高强混凝土方桩的制造方法，其特征在于，所述的一次性高压蒸养成型是将模具带桩放入密闭、高压的高压釜内，在高温170℃-185℃，压力1MPA下，4小时内即产成品。
9.一种预应力高强混凝土方桩离心成型模具，包括，合拢后成管状的上、下模(11、11’)，加固模具的加劲板(13)，用以合模的锁扣(18)，使模具在离心机上转动的跑轮(14)，模具两端的支撑板(15)，在上、下模合拢处、上模或下模密封槽中设密封圈(17)；其特征在于，上、下模内腔横截面呈“V”字形，上、下模扣合后内腔截面呈正方形，其四边转角呈应力消除圆弧形(19)，其圆弧角为90°、圆弧半径5-30MM，其中一对圆弧角为90°、圆弧半径25-30MM，另一对圆弧角为90°、圆弧半径25-30MM；所述的跑轮上设齿牙状高频线(16)。
10.根据权利要求9所述的预应力高强混凝土方桩成型模具，其特征在于，所述的模具中设数个保护跑轮、保障生产安全、直径大于跑轮的假轮(12)。
11.一种预应力高强混凝土方桩震动成型模具，其特征在于，它包括，内腔截面呈方形、整体呈长方体的模体(23)，内腔正方形截面的四边转角呈应力消除圆弧形，其圆弧角为90°、圆弧半径5-30MM，其中一对圆弧角(71)为90°、圆弧半径25-30MM，另一对圆弧角(72)为90°、圆弧半径5-10MM，安装在模体底部和两侧边上的震动器(24)，模体两头、其直径与方桩中央孔一致、其中一头关闭的通气口(21)，连接两通气口、内径与空心混凝土方桩的中央孔相同的充气胶管(25)，两模体顶部的进料、排气口(26)，模体上设置的加强筋(22)。
12.根据权利要求1所述的空心混凝土方桩震动成型模具，其特征在于，所述的模体包括，底板(32)，与底板垂直设置、从底板两侧边处可开合的侧板(31)。
全文摘要
本发明属建筑领域，是涉及建筑领域中一种基桩形状和构造的改进及其基桩的制造方法和基桩成型器具。具体地说，是一种预应力高强混凝土方桩及其制造方法和成型模具。本发明方桩两端设方形端板，端板四边设坡口，中央是圆孔，圆孔与四边间对称地设张力孔及穿线孔；钢筋笼的箍筋呈螺旋状连续地焊接在主筋上，主筋为钢绞线或钢棒；混凝土方桩和端板四边转角呈应力消除圆弧形，桩心是与端板中央圆孔直径相同的圆筒形的中孔。制造方法的特点是，对主筋定长落料、钢筋笼箍筋以滚焊机焊接，机械化程度高；主筋以一组组或一根桩整桩定值张拉，张拉伸张性好、平衡一致；一次性高压蒸养成型工时短、能耗低、产品品位高；模具设计符合产品形状需要，使用方便。
文档编号B28B23/02GK101054800SQ20071006854
公开日2007年10月17日 申请日期2007年5月11日 优先权日2007年5月11日
发明者朱建舟 申请人:上海中技桩业发展有限公司