[发明专利]预应力混凝土的直纹曲面预制管桩及其制备方法

说明书

一种预应力混凝土的直纹曲面预制管桩，单叶双曲面状预应力钢筋网的几何外形是喇叭状，单叶双曲面状预应力钢筋网和环形箍筋两者形成钢筋笼，单叶双曲面状预应力钢筋网的两端设置环形钢板，钢筋笼放入模具，先张法千斤顶张拉单叶双曲面状预应力钢筋网，预应力钢筋网临时锚固于模具上，离心法制作工艺成型，蒸汽养护，等待混凝土结硬后，放张预应力钢筋网，可制得直纹曲面预制管桩成品。喇叭状直纹曲面预制管桩挤上效应小，沉桩方便，深层土体扰动小；喇叭状扩大头可挤密加固表层土，发挥桩与土体间的相互作用，形成复合地基，喇叭状直纹曲面管桩可大幅度提高桩基础的水平承载力。直纹曲面预制管桩受力性能优良，制作简便，可工业化大批量生产。

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种软土地基的桩基技术，尤共涉及一种预应力混凝土的直纹曲面预制管桩及其制备方法。

背景技术

在我国东部沿海软土地区，楔形桩的应用日益广泛。相比于等截面桩，楔形桩不仅可以节省材料而且能提高桩基础的承载性能，尤其是可以大幅度提高桩基础的水平承载力。

楔形桩是一种受力性能优越的桩型，它巧妙地利用桩楔形侧面，充分发挥了桩与上体间的相互作用，犹如楔子楔人地基土中，除切向摩阻力外，土体对楔形桩的楔形侧面产生了法向支承力，可以进一步提高桩与土之间的摩擦力，从而提高了楔形桩基础的承载力。

锥形管桩是一种典型的楔形桩，由于锥形管桩的一些不足之处，其推广应用受到制约，亟需进行技术改进。在锥形管桩沉桩施工过程中，其挤土效应大，沉桩困难；锥形管桩的挤土作用，导致地面隆起，会造成近邻已压入的桩产生上浮；且锥形管桩深层挤土，扰动深层土体，导致桩端承载力降低。

理想的楔形桩应该是喇叭状曲面管桩，喇叭状曲面管桩可以分为上下两个节段，下部节段直径细小，上部节段发散为喇叭口形状。

喇叭状曲面管桩的下部桩身是接近竖垂圆柱形状的节段，在喇叭桩沉桩施工过程中，挤土效应小，沉桩方便，深层土体扰动小。

喇叭状曲面管桩的下部桩身是发散为喇叭口形状的节段，喇叭口扩大头桩身节段倾斜侧面节段，在地表层处，可以发挥桩与土体间的相互作用，挤密加固表层土，形成复合地基，提高桩基承载力，尤其提高喇叭状曲面管桩的水平向承载力。

采用离心工艺制作的预应力高强混凝土管桩具有制作方便、工业化批量生产、受力性能优良和价格低的优点，在土木工程界，喇叭状曲面管桩的预应力技术是新产品成败关键，喇叭状曲面管桩如何合理布置直线形的预应力钢筋是亟需解决的难题。

单叶双曲面是典型的二次直纹曲面，其曲面可以由两族直线构成，二次直纹曲面在建筑上有着重要应用价值，常常用它来构成建筑物的骨架，广州电视塔“小蛮腰”就是利用单叶双曲面的直纹特性建造的。

单叶双曲面是两族直线构成的直纹曲面，单叶双曲面腰部圆形以上的形状接近喇叭形状，单叶双曲面的横断面是一系列直径不同的圆形截面，单叶双曲面的竖剖面是左右两条双曲线形状，采用单叶双曲面构造喇叭状直纹曲面管桩是一种行之有效的合理方案。

利用单叶双曲面的直纹特性，构建空间交叉预应力钢筋网，先张法千斤顶张拉预应力钢筋，采用预应力混凝土管桩的离心法制作工艺，制备一种预应力混凝土的直纹曲面预制管桩。

喇叭状预应力混凝土的直纹曲面预制管桩具有良好的工程性能，挤上效应小，沉桩方便，深层土体扰动小，桩端部喇叭状扩大头又可以挤密加固表层土，从而提高桩基础的水平向承载力。

发明内容

技术问题：本发明提供一种预应力混凝土的直纹曲面预制管桩，利用单叶双曲面的直纹特性，构建空间交叉预应力钢筋网，先张法千斤顶张拉预应力钢筋，采用预应力混凝土管桩的离心法制作工艺，形成喇叭状直纹曲面管桩。