一种复合配筋部分预应力混凝土实心方桩及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于土木工程领域，具体地，涉及一种复合配筋部分预应力混凝土实心方粧及其制作方法。
【背景技术】
[0002]预制混凝土粧，具有节约木材和钢材、经久耐用、造价低廉等优点，已广泛应用于水工建筑、工业建筑、民用建筑、港口和桥梁的基础工程，还常用于边坡及基坑支护的抗滑或隔水。预制混凝土粧的质量较灌注粧更有保证，单方混凝土的承载力也高于灌注粧。
[0003]在预制混凝土粧基础市场，主要包括预制钢筋混凝土粧和预应力混凝土粧两大类。
[0004]预制钢筋混凝土方粧，工艺复杂而古老，钢筋骨架一般是通过手工绑扎而成，费时、费力，人工操作的不稳定性导致钢筋骨架的尺寸精度控制难以保证，质量波动较大，而且较浪费箍筋，在后面的运输及施工过程中的破损率也较高；生产周期长，质量差，产品品质不稳定；混凝土强度低，粧身承载力未能充分发挥，没有充分发挥材料力学特性。
[0005]目前市场上应用的预应力混凝土粧大多都是离心成型的空心粧，采用预应力混凝土用钢棒作为主筋，因生产效率高、主筋强度相对较高、混凝土强度高、周期较快等优点而为建筑领域大量、广泛采用，并一直延续使用至今，在目前传统粧基础中占有重要地位。但是在生产使用过程中，主筋采用钢棒的预应力混凝土空心粧存在较多问题。生产中为了便于张拉，须采用钢棒热镦头技术，将该镦头与粧体端板、张拉板卡住进行预应力张拉，但由于热镦该钢棒的镦头部位强度受损及材质受损；同时，由于钢棒镦头精度不一致，张拉时无法与端板充分接触，造成端板局部破坏；钢棒由于切割精度控制不够，导致钢棒长度不一，张拉过程中会出现应力不均匀，甚至拉断的现象。另外，生产中需要离心成型，高温蒸养等工序，导致工艺复杂。预应力混凝土空心粧力学性能较好，但因钢棒脆性高，导致整体脆性明显，抗弯和抗剪性能不足，灾害发生时，逃生和救护时间相对较短，不利于人员逃生，出于安全考虑，我国很多地区已开始禁止在某些粧基基础工程中使用预应力混凝土空心粧。另外因为钢筋保护层厚度不够，空心处混凝土欠密实等原因，远不能满足抗腐蚀的要求，《工业建筑防腐设计规范》(GB50046-2008)4.9.2条规定:腐蚀环境下宜选用预制钢筋混凝土粧；该规范表4.9.5规定，在氯离子CL—和硫酸根离子SO 42—强腐蚀环境中，不应或不宜采用预应力混凝土管粧。
[0006]预应力钢绞线具有强度高和松弛性能好的主要特点的主要特点是，常用于桥梁、建筑、水利、能源及岩土工程等；近年来，我国也对钢绞线应用于预应力混凝土粧进行了大量的研宄，但大多仅是一种技术构想，却没有形成有实用价值的技术方案。预应力钢绞线作为预制粧预应力主筋，较之混凝土用预应力钢棒强度高，延性好，但在实际应用中，也存在突出的问题:一是钢绞线由多根钢丝绞合而成，不易焊接，不易缠绕，预制粧由钢筋笼组成的钢筋骨架不易制作；二是尽管应用在桥梁等方面钢绞线预应力张拉的工艺比较成熟，但应用在预制粧的方面，却研宄不多，主要涉及如何将钢绞线锚固、张拉、放张及放张后端头处理等各个工艺过程。
[0007]近几年，国内也出现了部分预应力混凝土粧的研宄，在一定程度上改善了预应力混凝土空心粧脆性大的缺点，如上海中技粧业股份有限公司研制的部分预应力混凝土空心方粧，但其预应力主筋仍采用钢棒，生产过程离心成型，没有改善生产工艺复杂、粧身防腐蚀能力弱等固有缺点。
[0008]综上所述，目前国内市场上无论是钢筋混凝土方粧还是预应力混凝土粧，均已不能满足当前粧基基础工程的需要；部分预应力混凝土粧的研宄，还处在初步探索阶段；钢绞线应用于混凝土粧还未有具有建筑实用价值的工程实例。
【发明内容】
[0009]针对上面问题，本发明提供一种复合配筋部分预应力混凝土实心方粧及其制作方法，结合预应力混凝土空心粧和普通预制钢筋混凝土方粧的共同优势，充分发挥预应力钢筋和非预应力钢筋的优点，以预应力钢筋和非预应力钢筋作为钢筋骨架主筋，预应力筋采用预应力钢绞线代替钢棒，非预应力筋采用螺纹钢。
[0010]为实现上述目的，本发明采用下述方案:
[0011]一种复合配筋部分预应力混凝土实心方粧，包括:混凝土粧身，混凝土粧身连接有混凝土粧尖，混凝土粧身内设有钢筋笼；混凝土粧身的横断面为正方形，混凝土粧尖呈方锥状；其中:钢筋笼包括4n(n彡l，n为整数)根非预应力主筋、4m(m彡l，m为整数)根预应力主筋和箍筋，箍筋采用方形螺旋箍筋；非预应力主筋、预应力主筋通过方形螺旋箍筋组成钢筋笼，其中4根非预应力主筋分别位于正方形的四个角点，四边形的每边除角点外设有η-1根非预应力主筋，每边的非预应力主筋沿边长均匀设置；四边形的每边设置m根预应力主筋，每边的预应力主筋沿边长均匀设置；位于正方形四个角点的四根非预应力主筋靠近混凝土粧尖的端部向中心弯折并伸入混凝土粧尖、形成混凝土粧尖锚筋，混凝土粧尖内部设混凝土粧尖中心加强筋，混凝土粧尖中心加强筋下端与混凝土粧尖锚筋下端通过焊接连接；非预应力主筋除位于正方形四个角点的四根之外，其余非预应力主筋的下端与混凝土粧尖的顶端平齐。
[0012]相对于现有技术，本发明的复合配筋部分预应力混凝土实心方粧具有预应力产品力学性能好、非预应力产品变形性能好的双重优点，具体表现如下:
[0013]1、防腐蚀性能好，通过施加预应力，控制裂缝宽度发展可有效的提高粧体耐腐蚀特性，实心方粧设计，可以有效保证钢筋保护层厚度；
[0014]2、变形性能好，在破坏作用下，螺纹钢可有效延缓破坏裂缝的纵向开展，控制裂缝宽度，增加裂缝数量从而释放应力，钢绞线较之混凝土用预应力钢棒延性好，具有更好的变形能力；
[0015]3、力学性能优越，采用高强钢绞线、高强混凝土，钢绞线较之混凝土用预应力钢棒抗拉强度高；
[0016]4、抗震性能好，可用于抗震设防烈度7度、8度区；
[0017]5、入岩、穿透能力强，混凝土粧尖与粧身一体化设计，同时加工，同时成型，保证沉粧过程中方粧的入岩、穿透能力；
[0018]6、与承台搭接方便可靠，通过预置金属螺旋波纹管，方便方粧与承台的连接，使承台与粧体连接更加可靠；
[0019]7、生产工艺先进，生产过程无需离心成型，钢筋笼框架通过自动滑动焊接而成，解决钢绞线无法焊接的难题，预应力张拉采用无端头板张拉方式，节省端头板。
【附图说明】
[0020]图1为复合配筋部分预应力混凝土实心方粧的结构示意图；
[0021]图2为复合配筋部分预应力混凝土实心方粧的配筋结构示意图；
[0022]图3为图2中A-A剖面示意图；
[0023]图4为复合配筋部分预应力混凝土实心方粧顶端预应力筋露筋处保护层示意图；
[0024]图5为复合配筋部分预应力混凝土实心方粧混凝土粧尖预应力筋露筋处保护层示意图；
[0025]图6为带有附筋的复合配筋部分预应力混凝土实心方粧的结构示意图；
[0026]图7为图6中B-B剖面示意图；
[0027]图8为带有8根附筋的复合配筋部分预应力混凝土实心方粧的剖面示意图；
[0028]图9为带有金属螺旋波纹管的复合配筋部分预应力混凝土实心方粧的结构示意图；
[0029]图10为图9中C-C剖面示意图；
[0030]图11为带有8根金属螺旋波纹管的复合配筋部分预应力混凝土实心方粧的剖面示意图；
[0031]图12为复合配筋部分预应力混凝土实心方粧配有4根非预应力主筋、8根预应力主筋的横截面示意图；
[0032]图13为复合配筋部分预应力混凝土实心方粧配有8根非预应力主筋、8根预应力主筋的横截面示意图；
[0033]图14为复合配筋部分预应力混凝土实心方粧配有8根非预应力主筋、16根预应力主筋的横截面示意图；
[0034]图中:1、混凝土粧身，2、钢筋笼，21、非预应力主筋，22、预应力主筋，23、方形螺旋箍筋，24、附筋，25、金属螺旋波纹管，3、混凝土粧尖，31、混凝土粧尖锚筋，32、混凝土粧尖钢靴，33、混凝土粧尖中心加强筋，4、粧端网片，5、水泥砂浆，6、环氧树脂。
【具体实施方式】
[0035]如图1、图2、图3、图4所示，复合配筋部分预应力混凝土实心方粧，包括:混凝土粧身I，混凝土粧身I连接有混凝土粧尖3，混凝土粧身I内设有钢筋笼2 ;混凝土粧身I的横断面为正方形，混凝土粧尖3呈方锥状。
[0036]钢筋笼2包括非预应力主筋21、预应力主筋22和箍筋23，非预应力主筋21设有四根，预应力主筋22设有四根，箍筋23采用方形螺旋箍筋；四根非预应力主筋21、四根预应力主筋22通过方形螺旋箍筋23组成钢筋笼2，钢筋笼2的横截面为正方形，四根非预应力主筋21位于正方形的角点，四根预应力主筋22分别位于正方形四条边的中点；四根非预应力主筋21靠近混凝土粧尖的端部向中心弯折并伸入混凝土粧尖、形成混凝土粧尖锚筋31，混凝土粧尖3内部设混凝土粧尖中心加强筋33，混凝土粧尖中心加强筋33下端与混凝土粧尖锚筋31下端通过焊接连接。
[0037]非预应力主筋21采用HRB400或HRB500螺纹钢，预应力主筋22采用预应力混凝土用钢绞线，箍筋23采用冷拔低碳钢丝或低碳钢热轧圆盘条。
[0038]混凝土粧身I的顶部设有粧端网片4，粧端网片4与钢筋笼2的顶端固定连接。
[0039]预应力主筋22的上下两端分别由混凝土粧身I顶端、混凝土粧尖伸出；如图4所示，预应力主筋22从混凝土粧身I的顶端伸出处设有圆锥形孔，该圆锥形孔采水泥砂浆5封堵，以保护钢绞线；如图5所示，预应力主筋22从混凝土粧身I的混凝土粧尖伸出处设有圆锥形孔，该圆锥形孔用环氧树脂6封堵，进行钢绞线防腐蚀处理，以保护钢绞线。
[0040]钢筋笼、粧端网片、混凝土粧尖锚筋、混凝土粧尖中心加强筋，组成整体骨架，骨架与混凝土组成成实心粧体。
[0041]作为进一步的改进，可以有如下方案:
[0042]如图6、图7所示，复合配筋部分预应力混凝土实心方粧的顶端设有4根附筋24