一种预应力混凝土桩的生产装置的制作方法

1.本发明属于各类建筑结构体系的桩基基础工程的技术领域，尤其涉及一种预应力混凝土桩的生产装置。


背景技术：

2.有一申请号为cn200510050212.1(公告号为cn1687534a)的中国发明专利申请《先张法钢绞线预应力混凝土管桩》披露了这样一种具有钢绞线的混凝土管桩，其预应力主筋采用钢绞线，端板上有拉伸孔，钢绞线穿过拉伸孔制成锚具。但该专利申请也未披露如何具体实现钢绞线与端板的连接和锚固及其具体生产方法，而对于先张法离心混凝土桩制造领域的普通技术人员而言，因为行业跨度大，一般也无从知晓如何将钢绞线应用于先张法离心混凝土桩的生产中；另外，根据其描述的技术方案及该专利申请的附图显示，其成型后的桩体端面有突出的锚具，使得接桩不可能实现，该突出的锚具在施工打桩过程中容易被打破，从而使桩身预应力遭到破坏并减损其抗弯、抗剪等技术性能。所以，按其披露的技术方案无法生产，即便生产出来了也根本无法实用于桩基工程，该专利仅仅从理论上提出了将钢绞线运用于先张法离心混凝土桩的概括性的技术构想，但无法应用于现实生产及施工中。
3.针对前述现状，本技术人提出过改进方案，如专利号为zl201410034909.9(公告号为cn163741673b)的中国发明专利“一种自锚式钢绞线先张法离心混凝土桩及制造方法”披露了这样一种桩，包括中空的混凝土桩体、位于混凝土桩体内的钢筋笼；钢筋笼包括轴向布置的预应力主筋、绕置在所述主筋外的箍筋及至少一块位于混凝土桩体端部的端板；所述混凝土桩体至少一个端部套有桩套箍，桩套箍与端板固定连接或一体成型为钢桶结构；桩套箍或端板上固定连接有锚固筋；其特征在于：预应力主筋为钢绞线，至少所述一块端板上开有多个供钢绞线穿过的穿孔，穿孔与钢绞线为一一对应关系，使穿过端板的穿孔的钢绞线能与外界的钢绞线锁紧结构连接，在离心成型之前张拉钢绞线并使得钢绞线被钢绞线锁紧机构锁紧；所述端板上还开有多个用以与钢绞线锁紧结构连接的螺纹连接孔，所述端板没有受到钢绞线的回缩力，钢绞线通过凝固后的混凝土的握裹力实现锚固，这是一种自锚式的先张法混凝土桩。
4.现有自锚式预应力混凝土桩及生产装置在制备过程中存在下述缺陷。
5.1、张拉预应力筋(如钢绞线，也可以是钢棒或螺纹钢)需用穿心千斤顶对每根钢绞线分别张拉，拉伸到规定数值并使夹头组件锁紧钢绞线，单根张拉，效率低下；
6.2、重要的是，在制备过程中采用以下方式对预应力筋(如钢绞线，也可以是钢棒或螺纹钢)进行放张，直接切断位于锚固板、张拉板之间的钢绞线放张，这种放张方式存在极大的安全隐患，因预应力筋在放张前具有极大的预应张力，直接切断，钢绞线锁紧结构或锚固墩头会如子弹般飞出，实际过程中飞出的钢绞线锁紧结构或锚固墩头会将钢板击凹陷。
7.综上所述，如何生产出一款能同步张拉且放张安全的预应力混凝土桩及提供相应的生产装置是本领域技术人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术不足，提供一种预应力筋放张安全可靠的预应力混凝土桩的生产装置。
9.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种预应力混凝土桩的生产装置，包括模具及张拉结构，其特征在于：所述张拉结构包括第一挡板、张拉板、第一支撑板和张拉杆；所述第一挡板和张拉板上均设有供预应力筋穿过的穿孔使得预应力筋穿过第一挡板后可锚固在张拉板上，所述第一挡板、张拉板设置在模具内，第一支撑板抵住模具的一端，张拉板位于第一挡板和第一支撑板之间，所述第一挡板和张拉板之间形成有第一空间，张拉板和第一支撑板之间形成有第二空间；所述张拉杆穿过第一支撑板后与张拉板连接并能带动张拉板移动实现张拉。
10.生产过程中，第一挡板对混凝土桩的一端起到阻挡约束作用，为此第一挡板在混凝土桩的制造过程中以不能轴向位移为佳，为实现这一目的，可以采用将上述第一挡板固定在模具内，使得在张拉和浇捣混凝土时第一挡板不能相对模具轴向移动。
11.为实现对第一挡板的约束，还可以采用以下结构，上述第一挡板和第一支撑板之间通过第一连接结构连接在一起使得第一挡板与第一支撑板相对位置固定。
12.作为第一连接结构的一种实施结构，上述第一连接结构包括多根第一顶持螺杆，所述第一顶持螺杆的杆部螺纹连接在第一支撑板上、并穿过张拉板后顶住所述第一挡板。这样可防止在张拉或浇捣混凝土时第一挡板向外移动。
13.进一步，所述第一连接结构还包括多根第一连接螺杆，所述第一连接螺杆的杆部穿过第一支撑板和张拉板后与所述第一挡板螺纹连接。本方式通过一拉一顶实现第一挡板与支撑板相对位置固定，即第一挡板在拉力和顶力两个相反的力作用下保持固定，第一挡板固定更为稳定牢靠。
14.作为第一连接结构的第二种实施结构，上述第一连接结构包括多根第一定位螺杆，所述第一定位螺杆具有第一螺纹段、第二螺纹段及位于第一螺纹段和第二螺纹段之间的第一定位杆段，所述第一定位杆段的两端分别具有第一限位挡肩和第二限位挡肩，所述第一定位杆段穿过张拉板，所述第一螺纹段与第一挡板螺纹连接，第一限位挡肩用以顶持住第一挡板，所述第二螺纹杆段穿过第一支撑板后与锁紧螺母连接，第二限位挡肩用以顶持住第一支撑板。本结构装配不方便，需要先将定位螺杆穿过张拉版后螺纹连接到挡板上，再将支撑板装配，让定位螺杆穿过支撑板，最后用锁紧螺母锁紧，同时需要两个限位挡肩配合才完成连接。结构相对第一种连接结构而言更复杂，且对挡肩的位置要求比较高。
15.作为第一连接结构的第三种实施结构，所述第一连接结构包括多根螺纹连接在第一支撑板上的第一连接螺杆，所述第一连接螺杆的杆部穿过第一支撑板和张拉板后与所述第一挡板螺纹连接。
16.为实现在混凝土桩另一端很好的切割预应力筋，与所述张拉结构相对的模具的另外一端设有锚固结构，所述锚固结构包括第二挡板和第二支撑板，所述第二挡板设置在模具内，第二支撑板抵住模具的另一端，所述预应力筋穿过第二挡板后可锚固在第二支撑板上，所述第二挡板和第二支撑板之间形成有第三空间。第三空间供剪切工具伸入以剪切掉外露出第二挡板的预应力筋。
17.生产过程中，第二挡板对混凝土桩的另一端起到阻挡约束作用，为此第二挡板在
混凝土桩的制造过程中以不能轴向位移为佳，为实现这一目的，可以采用将上述第二挡板固定在模具内，使得在张拉和浇捣混凝土时第二挡板不能相对模具轴向移动。
18.为实现对第二挡板的约束，还可以采用以下结构，上述第二挡板和第二支撑板之间通过第二连接结构连接在一起使得第二挡板与第二支撑板相对位置固定。
19.作为优选，上述第二连接结构包括多根第二顶持螺杆，所述第二顶持螺杆的杆部穿过并螺纹连接在第二支撑板上，第二顶持螺杆的杆部再活动穿过第二支撑板后顶住所述第二挡板。进一步，所述第二连接结构还包括多根第二连接螺杆，所述第二连接螺杆的杆部穿过第二支撑板后与所述第二挡板螺纹连接。
20.作为另一种选择，所述第二连接结构包括多根螺纹连接在第二支撑板上的第二连接螺杆，所述第二连接螺杆的杆部穿过第二支撑板后与所述第二挡板螺纹连接。
21.作为选择，上述第二连接结构包括多根第二定位螺杆，所述第二定位螺杆具有帽部、螺纹杆段及位于帽部、螺纹杆段之间的第二定位杆段，所述第二定位杆段的内端形成有限位挡肩，所述帽部压紧在第二支撑板外端面，所述第二定位杆段穿过第二支撑板后与第二挡板螺纹连接，所述限位挡肩用以顶持住第二挡板。
22.与现有技术相比，本发明的优点在于：第一挡板置于模具中，且与预应力筋之间没有连接(预应力筋与第一挡板之间没有通过锚固结构连接)，第一挡板起到端板的部分作用，为实现对各预应力筋整体张拉，还设置张拉板、第一支撑板和张拉杆，张拉板也设置在模具内，第一支撑板抵住模具的一端，张拉板位于第一挡板和第一支撑板之间，第二空间给张拉过程中张拉板提供移动空间，张拉杆穿过第一支撑板后与张拉板连接并能带动张拉板移动实现对各预应力筋整体张拉；张拉完成后浇捣混凝土成型出混凝土桩，经蒸汽养护或自然养护使得混凝土桩达到一定强度，然后松开张拉杆对预应力筋进行整体放张，放张完成后，剪切工具伸入第一空间剪掉外露出第一挡板的预应力筋，因预应力筋在剪切之前已经完成放张，故预应力筋不再对锚固结构施加预应张力，因而在剪切预应力筋时钢绞线锁紧结构或锚固墩头不会快速飞出，确保了放张安全可靠。混凝土桩成型、养护完成后，根据工程实际需要，当不需要桩头的端板时，第一挡板可以相对混凝土桩取出，以备下次之用，最后将外露出混凝土桩一端的预应力筋切断并打磨，使预应力筋不外露出混凝土桩的外端面，至少一端不带端板的混凝土桩制备完成，因少掉一块端板，大大减低混凝土桩的成本。当然，根据工程实际需要，如果需要混凝土桩的端部保留端板，则第一挡板也可以不取下来而直接作为端板之用，因此，本发明第一挡板及/或第二挡板可以用作混凝土桩的端板，反之，混凝土桩的端板也可以用作本发明的第一挡板及/或第二挡板，此种情形下，第一挡板、第二挡板与混凝土桩的端板仅仅是文字表述上的区别但实际上是相同的，端板即为挡板，挡板即为端板。
附图说明
23.图1为本发明第一个实施例的结构示意图；
24.图2为本图1的a处放大图；
25.图3为本图1的b处放大图；
26.图4为本发明第二个实施例的结构示意图；
27.图5为图4的c处放大图；
28.图6为图4的d处放大图。
具体实施方式
29.以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
30.如图1～3所示，为本发明的第一个优选实施例。
31.一种预应力混凝土桩的生产装置，包括模具10及张拉结构，所述模具10具有一定的长度，其型腔横截面可以是圆形、方形或h形或其他异性，可以用于生产管桩、方桩、h形状等异性混凝土桩，所述张拉结构还包括第一挡板1、张拉板2、第一支撑板3和张拉杆4；第一挡板1和张拉板2上均设有供预应力筋5穿过的穿孔5a使得预应力筋5穿过第一挡板1后通过锚固结构51锚固在张拉板2上，预应力筋可以是钢绞线，也可以是钢棒或螺纹钢，本实施例中的预应力筋5为钢绞线，锚固的结构可参考现有技术，一般有两种，一种是对钢绞线的锚固结构51，其为锚环夹片(即具有锥形孔的套筒，锥形孔内设置有锥形夹片用于夹持钢绞线)，可参考本技术人以前的专利；另一种是对钢棒的锚固结构，采用8字孔与钢棒墩头配合的结构。第一挡板1、张拉板2设置在模具10内，第一支撑板3抵住模具10的一端，张拉板2位于第一挡板1和第一支撑板3之间，所述第一挡板1和张拉板2之间形成有第一空间q1，第一空间q1方便剪切工具伸入对预应力筋5进行切断，张拉板2和第一支撑板3之间形成第二空间q2，第二空间q2给张拉时的张拉板2提供移动空间；所述张拉杆2穿过第一支撑板3后与张拉板2连接并能带动张拉板2移动实现张拉，可以实现对预应力筋的整体张拉和整体放张，张拉杆3与张拉板2连接的结构以及张拉的方式为现有技术。
32.本实施例中的第一挡板1和第一支撑板3之间通过第一连接结构6连接在一起使得第一挡板1与第一支撑板3相对位置固定。当然第一挡板1也可以是固定在模具10内，使得在张拉和浇捣混凝土时第一挡板1不能相对模具10轴向移动。
33.具体的，第一连接结构6包括多根第一连接螺杆61和多根第一顶持螺杆62，第一连接螺杆61和第一顶持螺杆62各有三根，沿圆周间隔均布，所述第一连接螺杆61的杆部穿过第一支撑板3和张拉板2后与所述第一挡板1螺纹连接，第一顶持螺杆62的杆部螺纹连接在第一支撑板3上、并穿过张拉板2后顶住第一挡板1，在第一支撑板3外端面焊接有第一螺母31形成供第一顶持螺杆62螺纹连接的螺纹孔。
34.当然，也可以不采用顶持螺杆62，第一连接结构6包括多根第一连接螺杆61，第一连接螺杆61螺纹连接在第一支撑板3上，并穿过第一支撑板3和张拉板2后与所述第一挡板1螺纹连接。这样只需要第一连接螺杆61即可实现第一挡板1与第一支撑板3相对位置固定。
35.与所述张拉结构相对的模具10的另外一端设有锚固结构，所述锚固结构包括第二挡板7和第二支撑板8，所述第二挡板7设置在模具10内，第二支撑板8抵住模具10的另一端，所述预应力筋5穿过第二挡板7后通过锚固结构51锚固在第二支撑板8上，所述第二挡板7和第二支撑板8之间形成有第三空间q3。
36.本实施例中的第二挡板7和第二支撑板8之间通过第二连接结构9连接在一起使得第二挡板7与第二支撑板8相对位置固定。当然第二挡板7也可以固定在模具10内，使得在张拉和浇捣混凝土时第二挡板7不能相对模具10轴向移动。
37.具体的，第二连接结构9包括多根第二连接螺杆91和多根第二顶持螺杆92，所述第二连接螺杆91的杆部穿过第二支撑板8后与第二挡板7螺纹连接，所述第二顶持螺杆92的杆
部穿过并螺纹连接在第二支撑板8上，第二顶持螺杆92的杆部再活动穿过第二支撑板8后顶住所述第二挡板7，在第二支撑板8外端面焊接有第二螺母81形成供第二顶持螺杆92螺纹连接的螺纹孔。
38.当然，所述第二连接结构9也可以仅由多根螺纹连接在第二支撑板8上的第二连接螺杆91构成，所述第二连接螺杆91的杆部穿过第二支撑板8后与所述第二挡板7螺纹连接。
39.第一挡板1置于模具10中，且与预应力筋5之间没有连接(预应力筋5与第一挡板1之间没有通过锚固结构连接)，第一挡板1起到端板的部分作用，为实现张拉，还设置张拉板2、第一支撑板3和张拉杆4，张拉板2也设置在模具10内，第一支撑板3抵住模具10的一端，张拉板2位于第一挡板1和第一支撑板3之间，第二空间q2给张拉过程中张拉板2提供移动空间，张拉杆4穿过第一支撑板3后与张拉板2连接并能带动张拉板2移动实现张拉；张拉完成后浇捣混凝土成型出混凝土桩，经养护使混凝土桩达到一定强度后，然后进行预应力筋的放张，放张完成后，再将第一连接螺杆61和第一顶持螺杆62、及第二连接螺杆91和第二顶持螺杆92拆下，再剪切工具伸入第一空间q1剪掉外露出第一挡板1的预应力筋5，剪切工具伸入第三空间q3剪掉外露出第二挡板7的预应力筋5，因预应力筋5在剪切之前已经完成放张，故预应力筋5不再对锚固结构(钢绞线锁紧结构或锚固墩头)施加预应张力，因而在剪切预应力筋时两端的钢绞线锁紧结构或锚固墩头不会快速飞出。混凝土桩成型、养护完成后，根据工程实际需要，当混凝土桩头不需要带端板时，第一挡板1可以相对混凝土桩取出，以备下次之用，最后将外露出混凝土桩一端的预应力筋5切断并打磨，使预应力筋5不外露出混凝土桩的外端面，至少一端不带端板的混凝土桩制备完成，因少掉一块端板，大大减低混凝土桩的成本。基于同样的道理，当混凝土桩的两端都不需要带端板时，位于模具另一端的第二挡板7也可以从模具内取出。如果混凝土桩的一端还需要端板，则这一端的挡板可以不用取下来而直接用作混凝土桩端板。
40.根据工程的实际情况，如需要混凝土桩的一端或两端保留端板时，则本发明的第一挡板1及/或第二挡板7在生产中可以不用取下来，留在混凝土桩的端部直接作为端板之用，或者，将事先准备好的端板(譬如端板上带有锚固筋等固定件，端板可以与第一连接结构6及/或第二连接结构9连接、相作用)作为本发明的第一挡板1、第二挡板7，放入模具10中，在生产中作为本发明的挡板之用，在生产完成后端板直接留在混凝土桩端部。因此，本发明的生产装置，在实际生产中用于生产带端板的混凝土桩时，挡板(1或7)可以作为端板，端板可以作为挡板(1或7)。
41.如图4～6所示，为本发明的第二个实施例。
42.本实施例和第一个实施例的不同的在于第一连接结构6和第二连接结构9的不同。
43.第一连接结构6包括多根第一定位螺杆63，第一定位螺杆63有四根沿圆周均布，第一定位螺杆63具有第一螺纹段631、第二螺纹段632及位于第一螺纹段631和第二螺纹段632之间的第一定位杆段633，所述第一定位杆段633的两端分别具有第一限位挡肩634和第二限位挡肩635，所述第一定位杆段633穿过张拉板2，所述第一螺纹段631与第一挡板1螺纹连接，第一限位挡肩用以顶持住第一挡板1，所述第二螺纹杆段632穿过第一支撑板3后与锁紧螺母64连接，第二限位挡肩635用以顶持住第一支撑板3。
44.第二连接结构9包括多根第二定位螺杆93，所述第二定位螺杆93具有帽部931、螺纹杆段932及位于帽部931、螺纹杆段932之间的第二定位杆段933，所述第二定位杆段933的
内端形成有限位挡肩934，所述帽部931压紧在第二支撑板8外端面，所述第二定位杆段933穿过第二支撑板8后与第二挡板7螺纹连接，所述限位挡肩934用以顶持住第二挡板7。
45.需要说明的是，本实施例的描述中，术语“前、后”、“左、右”、“上、下”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。