[发明专利]预应力高强混凝土矩形桩及其成型模具

说明书

技术领域

本发明是涉及建筑基坑工程支护结构、建筑物、构筑物一个基桩形状和构造的改进及其成型模具，特别是一种预应力高强混凝土矩形桩及其成型模具。

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，四边承受荷载的能力相同，而实际很多工况下，桩的承受荷载是有方向性的，如在基坑或高层建筑中，在主受力方向抗力小而在另一个方向则富余较多，造成较大浪费，存在结构特性与承受有方向性荷载不匹配的现象。这个问题在基坑工程中和台湾、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。

传统的基桩两个主轴方向的承载力相同，但对于实际工程中，其所受的力是不同的，建筑物的纵向与横向方向的水平力有很大差异，两个方向巨大差异致使原桩型的结构性能与所受的荷载不匹配。尤其在基坑支护这种方向性极强的基础工程中，传统桩型在平行于基坑支护方向上不能充分发挥其自身的抗弯承载力。

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。

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，跑轮级容易碰击地面，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酿成事故。另外，在方桩的制作过程中上、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。

发明内容

本发明之目的是弥补上述所述之不足，公开一种预应力高强混凝土矩形桩及其成型模具,以利于制作结构特性与承受荷载方向性匹配、且单桩承载力高，水平抗弯抗剪性能好，抗震能力强，更符合节能减排的预应力高强混凝土矩形桩。

本发明的另一目的是更符合节能减排的预应力高强混凝土矩形桩的成型模具。

为实现上述目的，本发明的设计方案是提供一种预应力高强混凝土矩形桩，该矩形桩包括有钢筋笼，端板，混凝土；其中：所述矩形桩形状为中空圆孔筒状呈矩形的长方体，长方体四边内角为相等的圆弧转角，圆弧转角半径为4－35mm；所述端板为四边设焊接坡口的矩形端板，端板中央设有与所述矩形桩同心等圆的圆孔，并分别固定在矩形桩的两端，所述钢筋笼包括有主筋及连接在主筋上的螺旋状箍筋，主筋的两端分别与端板连接，所述两端板的中空圆孔与矩形桩四边之间设有贯通矩形桩的对称或非对称地多个张力孔和穿线孔。

同时提供一种制作预应力高强混凝土矩形桩的成型模具，该模具包括有合拢后成管状的上模、下模，加固模具的加劲板，用以合模的螺栓，使模具在离心机上转动的跑轮，模具两端的支撑板，在模具合拢处及上模或下模密封槽中设密封圈；其中：上模、下模内腔横截面呈“V”字形，上模、下模扣合后内腔截面呈长方形，所述内腔四边转角为四角相等圆弧形，圆弧半径4－35mm；所述的跑轮上设齿牙状高频线。

本发明的优点是：现以截面积为3.14个单位为例，圆的半径为1，正方形的边长为1.772，矩形的边长为1×3.14，则对应的周长分别为6.25，7.09，8.28；对应的惯性矩分别为0.7854，0.8216，2.5799。由此，在截面积相同的条件下，矩形的侧面积比圆形的侧面积增加了32.48%，比方形的侧面积增加了16.78%，矩形的惯性矩比圆形的惯性矩增加了228.48%，比方形的惯性矩增加了214.01%。因此，矩形桩比同截面积的圆形桩、方形桩的刚度大、抗弯能力高、能承受较大的竖向荷载和水平向荷载。同样，当在满足相同的侧摩阻力或惯性矩时，矩形桩则更加节省材料，从而有较高的经济效益。