一种新型预应力混凝土桩与承台的连接结构的制作方法

专利名称：一种新型预应力混凝土桩与承台的连接结构的制作方法
技术领域：
本发明属于建筑技术领域，尤其涉及一种新型预应力混凝土桩与承台的连接结构。
背景技术：
随着我国城市化进程的步伐加快，地下空间的开发利用得到迅猛发展，具有抗拔要求的建筑物日益增多，深度亦越来越深，地下空间的抗浮问题日益突出，工程中经常会遇到由于未考虑结构的抗浮措施或采取的措施不当而引起的工程事故。预应力混凝土桩能有效地控制桩身开裂，其在桩基工程中作为抗压桩得到广泛的推广应用，近年来应用范围已经逐步扩大到抗拔桩基础。 目前预应力混凝土桩与承台连接主要是通过混凝土填芯方法来增加桩与承台的粘结力，但上拔荷载作用时，有时会出现桩内灌注的部分混凝土被拔出；桩顶与承台连接失效(即连接钢筋被拉脱或拉断)等情况，桩与承台锚固失效直接危及建筑物的安全，从而造成安全事故。

发明内容
本发明针对现有预应力混凝土桩与承台连接方法中存在的上拔荷载作用时，有时会出现桩内灌注的部分混凝土被拔出，桩顶与承台连接失效(即连接钢筋被拉脱或拉断)等情况，从而造成安全事故等缺点，提出一种新型预应力混凝土桩与承台的连接结构。本发明实施例是这样实现的，一种新型预应力混凝土桩与承台的连接结构，该连接结构包括预应力混凝桩体、桩帽、基础承台、端板、混凝土垫层；桩帽设置在桩体周围，基础承台通过桩帽与桩体相连，桩帽中钢筋笼伸入承台；混凝土垫层位于基础承台下方。桩体含有钢筋笼和填芯混凝土，所述钢筋笼设置在桩体的空腔内，钢筋笼由内插纵筋，箍筋和圆钢托板组成，圆钢托板设置在纵筋的底端，圆钢托板上方的混凝土桩的空腔内浇注有填芯混凝土，桩芯纵筋伸入基础承台，桩体外壁的一端上设有螺纹，在端板上设置加固钢筋。进一步，螺纹的轴向长度为500 2500mm，螺纹的螺纹齿的深度为10 30mm。进一步，桩芯纵筋伸入基础承台并满足钢筋的锚固要求。本发明实施例的另一目的在于提供一种新型预应力混凝土桩与承台的连接结构，其特征在于，该连接结构包括预应力混凝桩体，桩帽，基础承台，端板和混凝土垫层；桩帽设置在桩体周围，基础承台通过桩帽与桩体相连，桩帽中钢筋笼伸入承台；混凝土垫层位于基础承台下方。预应力混凝桩体含有钢筋笼和填芯混凝土，所述钢筋笼设置在桩体的空腔内，钢筋笼由内插纵筋，箍筋和圆钢托板组成，圆钢托板设置在纵筋的底端，圆钢托板上方的混凝土桩的空腔内浇注有填芯混凝土，桩芯纵筋伸入承台，桩体外壁的一端上设有凹环槽，在端板上设置加固钢筋。
进一步，凹环槽11的轴向长度为500 2500mm,槽深为10 30mm。本发明实施例的另一目的在于提供一种预应力混凝土桩与承台的连接结构，该连接结构包括预应力混凝土桩体，桩帽，基础承台，端板和混凝土垫层；桩帽设置在桩体周围，基础承台通过桩帽与桩体相连，桩帽中钢筋笼伸入承台；混凝土垫层位于基础承台下方；预应力混凝土桩体 桩体含有钢筋和填芯混凝土，所述钢筋笼设置在桩体的空腔内，钢筋笼由内插纵筋，箍筋和圆钢托板组成，圆钢托板设置在纵筋的底端，圆钢托板上方的混凝土桩的空腔内浇注有填芯混凝土，桩芯纵筋伸入承台，桩体外壁的一端上设有凸螺纹，在端板上设置加固钢筋。进一步，凸螺纹23的轴向长度为500 2500mm，凸螺纹23的螺纹齿的深度为10 30mmo进一步，所述加固钢筋与内插纵筋应沿桩体外边均匀布置，且两钢筋需焊牢。进一步，所述连接结构适用范围包括预应力混凝土管桩，方桩；所述填芯混凝土采用微膨胀混凝土，填芯混凝土强度等级为C25-C40，填芯长度为O. 5倍管桩桩径或方桩边长至20倍的管桩桩径或方桩边长，且填芯长度不小于O. 5m ；所述圆钢托板的直径小于或等于桩体内腔的直径，且圆钢托板厚度不小于2mm，所述插筋的长度根据设计确定，插筋的数量为4 30根，直径为6mm-50mm，所述箍筋的直径大于或等于3mm,箍筋的间距为40-400mm。所述钢筋的直径、材质和数量根据工程设计的要求确定，材质可采用HRB335或HPB235 钢筋。本发明提供的新型预应力混凝土桩与承台的连接结构，改变了内填芯抗拔的传统方式，桩顶通过桩帽与基础承台连接，这种新型连接结构保证了预应力混凝土桩与承台的连接，更加安全可靠，将大大提高承台与桩顶的连接强度，是解决预应力混凝土桩抗拔薄弱环节的有效方式。本结构加工工艺简单，节省工程造价，效率高，适用范围广，有广泛的市场应用前景。


图I本发明实施例提供的新型预应力混凝土桩与承台连接的结构示意图；图2本发明实施例提供的预应力混凝土桩与承台连接结构的结构示意图；图3本发明实施例提供的加固结构的结构示意图；图4本发明实施例提供的凹环槽的横截面形状选择方案的结构示意图；图5本发明实施例提供的土桩外壁凹槽选择方案的结构示意图；图6本发明实施例提供的土桩外壁凹槽选择方案的结构示意图；图7本发明实施例提供的土桩外壁凹槽选择方案的结构示意图；图8本发明实施例提供的预应力混凝土桩与承台连接结构的结构示意图；图9本发明实施例提供的土桩外壁凹槽选择方案的结构示意图；图10本发明实施例提供的土桩外壁凹槽选择方案的结构示意图；图11本发明实施例提供的土桩外壁凹槽选择方案的结构示意图；图12本发明实施例提供的土桩外壁凹槽选择方案的结构示意图。图中1、粧体；2、粧帽；3、基础承台；4、端板；5、螺纹；6、钢筋笼；7、填芯混凝土 ；8、圆钢托板；9、混凝土垫层；10、加固钢筋；11、环凹槽；12、矩形凹槽；13、梯形凹槽；14、三角形凹槽A ;15、三角形凹槽B ;16、圆弧形凹槽；17、锯齿形凹槽；18、折线构成槽边的凹槽；19、直线和圆弧线构成槽边的凹槽；20、螺旋凹环槽；21、交叉螺旋凹环槽；22、凹坑；23、凸螺纹；24、凸环槽；25、螺旋凸环槽；26、交叉螺旋凸环槽；27、凸块。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。图1、2、8示出了本发明提供的预应力混凝土桩与承台的连接结构的结构。为了便于说明仅仅示出了与本发明相关的部分。该连接结构的主要包括桩帽2设置在桩体I周围； 基础承台3通过桩帽2与桩体I相连；端板4设置在桩体I顶部；端板4上设置加固钢筋10 ；桩体I外壁的一端上设有螺纹5 ；桩体I由钢筋笼6和填芯混凝土 7组成；钢筋笼6设置在桩体I的空腔内；圆钢托板8设置在纵筋61的底端，圆钢托板8上方的混凝土桩的空腔内浇注有填芯混凝土 7 ；混凝土垫层9位于基础承台3下方。以下对该连接结构的三种具体实施方式
进行详细说明。图3中，表明了图I方桩I与基础承台3连接横截面的结构示意。取边长450mm，内径250_的预应力混凝土抗拔方桩与基础承台连接。图3中，表明了图I管桩I与基础承台3连接横截面的结构示意。取直径500mm，壁厚100_的预应力混凝土抗拔管桩与基础承台连接。图I中，一种新型预应力混凝土桩与承台连接结构(一)，包括预应力混凝桩体1，桩帽2，基础承台3，端板4，混凝土垫层9，桩帽2设置在桩体I周围，基础承台3通过桩帽2与桩体I相连，桩帽中钢筋笼伸入承台并满足钢筋的锚固要求，混凝土垫层9位于基础承台3下方。桩体I含有钢筋笼6和填芯混凝土 7，所述钢筋笼6设置在桩体I的空腔内，钢筋笼6由内插纵筋61，箍筋62和圆钢托板8组成，圆钢托板8设置在纵筋61的底端，圆钢托板8上方的混凝土桩的空腔内浇注有填芯混凝土 7，桩芯纵筋61不伸入基础承台3，桩体I外壁的一端上设有螺纹5，螺纹5的轴向长度为1000mm，螺纹5的螺纹齿的深度为15mm，齿深另一个选择方案为20mm,再一个选择方案为25mm。桩芯纵筋61伸入基础承台3时，应在端板4上设置加固钢筋10，纵筋61满足钢筋的锚固要求。图2中，一种新型预应力混凝土桩与承台连接结构(二)，包括预应力混凝桩体I，桩帽2，基础承台3，端板4和混凝土垫层9，桩帽2设置在桩体I周围，基础承台3通过桩帽2与桩体I相连，桩帽中钢筋笼伸入承台并满足钢筋的锚固要求，混凝土垫层9位于基础承台3下方。桩体I含有钢筋笼6和填芯混凝土 7，所述钢筋笼6设置在桩体I的空腔内，钢筋笼6由内插纵筋61，箍筋62和圆钢托板8组成，圆钢托板8设置在纵筋61的底端，圆钢托板8上方的混凝土桩的空腔内浇注有填芯混凝土 7，桩芯纵筋61不伸入承台3，如图2所示，桩芯纵筋伸入承台，桩体I外壁的一端上设有凹环槽11，凹环槽11的轴向长度为2000mm,凹环槽11的槽深为20mm,槽深的另一个选择方案为15mm,再一个选择方案为30mm。桩芯纵筋61伸入基础承台3时，应在端板4上设置加固钢筋10，纵筋61满足钢筋的锚固要求。图3中，所述加固钢筋10与内插纵筋61应沿桩体外边均匀布置，且两钢筋需焊牢。图4中，根据不同的需要，凹环槽11的横截面形状有几种不同的选择。方案一凹环槽11的横截面形状为矩形，在桩体I 一端的外壁上设置了若干矩形凹槽12。方案二 凹环槽11的横截面形状为梯形，在桩体I 一端的外壁上设置了若干梯形凹槽13，梯形凹槽13 的两侧边之间的夹角β选择为30°，夹角β的另一个选择为60°，夹角β的再一个选择为100° ;梯形凹槽13的上底边与下底边之间的长度比为O. 2，;梯形凹槽13的上底边与下底边之间的长度比另一个选择为O. 6 ;梯形凹槽13的上底边与下底边之间的长度比再一个选择为O. 9。方案三凹环槽11的横截面形状为三角形，在桩体I 一端的外壁上设置了若干三角形凹槽Α14或者三角形凹槽Β15。方案四凹环槽11的横截面形状为圆弧形，在桩体I一端的外壁上设置了若干圆弧形凹槽16。方案五凹环槽11的横截面形状为锯齿形，在桩体I 一端的外壁上设置了若干锯齿形凹槽17。方案六凹环槽11的横截面形状为由若干直线、弧线线段构成凹槽的槽边，在桩体I 一端的外壁上设置了若干折线构成槽边的凹槽18。在桩体I 一端的外壁上设置了若干直线与圆弧线构成槽边的凹槽19。图5中，桩体I的一端外壁上设置螺旋凹环槽20，螺旋凹环槽20的轴向长度为1800mm,螺旋凹槽的槽深为20mm，槽深的另一个选择方案为15mm，再一个选择方案为30mm。图6中，桩体I的一端外壁上设置有交叉螺旋凹环槽21。图7中，桩体I的一端外壁上设置若干凹坑22。图8中，一种预应力混凝土桩与承台连接结构示意图(三)，包括预应力混凝土桩体1，桩帽2，基础承台3，端板4和混凝土垫层9，桩帽2设置在桩体I周围，基础承台3通过桩帽2与桩体I相连，桩帽中钢筋笼伸入承台并满足钢筋的锚固要求，混凝土垫层9位于基础承台3下方。桩体I含有钢筋笼6和填芯混凝土 7，所述钢筋笼6设置在桩体I的空腔内，钢筋笼6由内插纵筋61，箍筋62和圆钢托板8组成，圆钢托板8设置在纵筋61的底端，圆钢托板8上方的混凝土桩的空腔内浇注有填芯混凝土 7，桩芯纵筋61不深入承台3，桩体外壁的一端上设有凸螺纹23，凸螺纹23的轴向长度为1000mm，凸螺纹23的螺纹齿的深度为15mm,齿深另一个选择方案为20mm,再一个选择方案为25mm。桩芯纵筋61伸入基础承台3时，应在端板4上设置加固钢筋10，纵筋61满足钢筋的锚固要求。图9中，连接结构与图2相似，主要差别在于桩体一端外壁由凹环槽11变为凸环槽24。图10中，连接结构与图5相似，主要差别在于桩体一端外壁由螺旋凹环槽20变为螺旋凸环槽25。
图11中，连接结构与图6相似，主要差别在于桩体一端外壁由交叉螺旋凹环槽21变为交叉螺旋凸环槽26。图12中，连接结构与图7相似，主要差别在于桩体一端外壁由若干凹坑22变为若干凸坑27。方桩I所述钢筋笼6直径为200mm，该钢筋笼6的纵筋61长度为3. 6m,直径为20mm，数量为4根，箍筋62的直径为8mm，箍筋间距为150mm，加固钢筋10直径为10mm，数量为3根；所述圆钢托板厚4 5mm,直径为248 250mm ；管桩I所述钢筋笼6直径为230mm，该钢筋笼6的纵筋61长度为3. 6m,直径为20mm，数量为6根，箍筋62的直径为8mm，箍筋间距为150臟，加固钢筋10直径为8mm，数量为3根；所述圆钢托板厚4 5mm,直径为298 300mm ；
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所述填芯混凝土 7采用强度为C40微膨胀混凝土，填芯长度为3m。本发明实施例提供的新型预应力混凝土桩与承台的连接结构，改变了内填芯抗拔的传统方式，桩顶通过桩帽2与基础承台3连接，这种新型连接结构保证了预应力混凝土桩与承台的连接，更加安全可靠，将大大提高承台与桩顶的连接强度，是解决预应力混凝土桩抗拔薄弱环节的有效方式。本结构加工工艺简单，节省工程造价，效率高，适用范围广，有广泛的市场应用前景。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种新型预应力混凝土桩与承台的连接结构，其特征在于，该连接结构包括预应力混凝桩体、桩帽、基础承台、端板、混凝土垫层；桩体含有钢筋笼和填芯混凝土，所述钢筋笼设置在桩体的空腔内，钢筋笼由内插纵筋，箍筋和圆钢托板组成，圆钢托板设置在纵筋的底端，圆钢托板上方的混凝土桩的空腔内浇注有填芯混凝土，桩芯纵筋伸入基础承台，桩体外壁的一端上设有螺纹，在端板上设置加固钢筋。
2.如权利要求I所述的连接结构，其特征在于，螺纹5的轴向长度为500 2500mm，螺纹5的螺纹齿的深度为10 30mm。
3.如权利要求I所述的连接结构，其特征在于，桩芯纵筋伸入基础承台并满足钢筋的锚固要求。
4.一种新型预应力混凝土桩与承台的连接结构，其特征在于，该连接结构包括预应力混凝桩体，桩帽，基础承台，端板和混凝土垫层；预应力混凝桩体含有钢筋笼和填芯混凝土，所述钢筋笼设置在桩体的空腔内，钢筋笼由内插纵筋，箍筋和圆钢托板组成，圆钢托板设置在纵筋的底端，圆钢托板上方的混凝土桩的空腔内浇注有填芯混凝土，桩芯纵筋伸入承台，桩体外壁的一端上设有凹环槽，在端板上设置加固钢筋。
5.如权利要求4所述的连接结构，其特征在于凹环槽11的轴向长度为500 2500mm，槽深为10 30謹。
6.一种预应力混凝土桩与承台的连接结构，其特征在于，该连接结构包括预应力混凝土桩体，桩帽，基础承台，端板和混凝土垫层；预应力混凝土桩体桩体含有钢筋和填芯混凝土，所述钢筋笼设置在桩体的空腔内，钢筋笼由内插纵筋，箍筋和圆钢托板组成，圆钢托板设置在纵筋的底端，圆钢托板上方的混凝土桩的空腔内浇注有填芯混凝土，桩芯纵筋伸入承台，桩体外壁的一端上设有凸螺纹，在端板上设置加固钢筋。
7.如权利要求7所述的连接结构，其特征在于，凸螺纹23的轴向长度为500 2500mm，凸螺纹23的螺纹齿的深度为10 30mm。
8.如权利要求I或4或7所述的连接结构，其特征在于，所述加固钢筋与内插纵筋应沿桩体外边均匀布置，且两钢筋需焊牢。
9.如权利要求I或4或7所述的连接结构，其特征在于，所述连接结构适用范围包括预应力混凝上管桩，方桩；所述填芯混凝土采用微膨胀混凝土，填芯混凝土强度等级为C25-C40，填芯长度为O. 5倍管桩桩径或方桩边长至20倍的管桩桩径或方桩边长，且填芯长度不小于O. 5m ；所述圆钢托板的直径小于或等于桩体内腔的直径，且圆钢托板厚度不小于2mm，所述插筋的长度根据设计确定，插筋的数量为4 30根，直径为6mm-50mm，所述箍筋的直径大于或等于3mm，箍筋的间距为40-400mm。所述钢筋的直径、材质和数量根据工程设计的要求确定，材质可采用HRB335或HPB235钢筋。
全文摘要
本发明公开了一种新型预应力混凝土桩与承台的连接结构，主要包括桩帽设置在桩体周围；基础承台通过桩帽与桩体相连；端板设置在桩体顶部；端板上设置加固钢筋；桩体外壁的一端上设有螺纹；桩体由钢筋笼和填芯混凝土组成；钢筋笼设置在桩体的空腔内；圆钢托板设置在纵筋的底端，圆钢托板上方的混凝土桩的空腔内浇注有填芯混凝土；混凝土垫层位于基础承台下方。本发明提供的新型预应力混凝土桩与承台的连接结构，改变了内填芯抗拔的传统方式，桩顶通过桩帽与基础承台连接，这种新型连接结构保证了预应力混凝土桩与承台的连接，更加安全可靠，将大大提高承台与桩顶的连接强度，加工工艺简单，节省工程造价，效率高，适用范围广。
文档编号E02D27/12GK102720206SQ20121024550
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月16日 优先权日2012年7月16日
发明者缪海林, 范钦建, 黄广龙, 黄建锋 申请人:南京工业大学