一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù)制樁

《一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù)制樁》屬于混凝土預(yù)制樁技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù)制樁。

混凝土預(yù)制樁，是指采用先預(yù)應(yīng)力和離心成型法制成的一種細(xì)長(zhǎng)混凝土預(yù)制構(gòu)件。為提高預(yù)制樁的性能，該類樁中可以設(shè)置由鋼筋主筋和螺旋箍筋構(gòu)成的鋼筋骨架。混凝土預(yù)制樁具有工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)、質(zhì)量易于保障、單樁承載力高、對(duì)工程地址條件適應(yīng)性強(qiáng)、施工速度快、現(xiàn)場(chǎng)無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。但是混凝土預(yù)制樁存在著樁身抗彎性能較差問(wèn)題和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題，這些缺陷嚴(yán)重限制了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為水平支護(hù)樁在工程中的大規(guī)模應(yīng)用。

圖1為《一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù)制樁》的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的橫截面剖面示意圖。

圖3為14根預(yù)應(yīng)力筋和10根玻璃纖維筋的排布結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為該發(fā)明中的玻璃纖維筋與焊接加勁箍的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為錨固系統(tǒng)示意圖。

圖中標(biāo)注符號(hào)的含義如下：10—樁體、 11—錨固板、110—錨固系統(tǒng)、111—錨固孔、112—過(guò)筋槽、113—張拉孔、12—樁套箍、20—鋼筋骨架籠、21—預(yù)應(yīng)力鋼筋、22—玻璃纖維筋、23—螺旋箍筋、24—焊接加勁箍、25—綁扎段鋼筋、26—扎絲。

2020年7月17日，《一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù)制樁》獲得安徽省第七屆專利獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)。

如圖1所示，《一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù)制樁》包括兩端均設(shè)置有錨固板11的樁體10，所述樁體10內(nèi)部設(shè)有鋼筋骨架籠20，所述鋼筋骨架籠20包括預(yù)應(yīng)力鋼筋21、玻璃纖維筋22和螺旋箍筋23，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋21和玻璃纖維筋22彼此平行設(shè)置，且二者共同排布在以樁體中心線為軸線的同一個(gè)圓柱面上；所述預(yù)應(yīng)力鋼筋21的長(zhǎng)度大于玻璃纖維筋22的長(zhǎng)度，預(yù)應(yīng)力鋼筋21的兩端分別與設(shè)置在樁體10兩端的錨固板11固定聯(lián)接，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋21與螺旋箍筋23焊接連接在一起，所述玻璃纖維筋22與螺旋箍筋23綁扎連接在一起；所述玻璃纖維筋22為非預(yù)應(yīng)力筋。圖1中的樁體為空心的，當(dāng)然樁體也可以采用實(shí)心的。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋21和玻璃纖維筋22混合配筋時(shí)，二者的數(shù)量可以參照表1中的數(shù)值選取下表：

當(dāng)玻璃纖維筋22的數(shù)量等于預(yù)應(yīng)力鋼筋21的數(shù)量時(shí)，二者可以按照如圖2所示的方式排布，即玻璃纖維筋22和預(yù)應(yīng)力鋼筋21沿圓周方向彼此間隔交錯(cuò)排布；當(dāng)玻璃纖維筋22的數(shù)量少于預(yù)應(yīng)力鋼筋21的數(shù)量時(shí)，二者可以按照如圖3所示的方式排布，即玻璃纖維筋22分散在預(yù)應(yīng)力鋼筋21之間。如圖2所示，所述鋼筋骨架籠20還包括設(shè)置在預(yù)應(yīng)力鋼筋21和玻璃纖維筋22內(nèi)側(cè)的焊接加勁箍24，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋21與焊接加勁箍24焊接連接在一起，所述玻璃纖維筋22與焊接加勁箍24綁扎連接在一起。如圖4所示，所述鋼筋骨架籠20還設(shè)置有綁扎段鋼筋25，所述綁扎段鋼筋25與玻璃纖維筋22平行排布，且綁扎段鋼筋25與玻璃纖維筋22通過(guò)扎絲26綁扎在一起，所述綁扎段鋼筋25與螺旋箍筋23或焊接加勁箍24焊接連接在一起。當(dāng)然，所述鋼筋骨架籠20還可以設(shè)置有構(gòu)造筋，所述構(gòu)造筋與玻璃纖維筋或預(yù)應(yīng)力鋼筋綁扎連接在一起。所述預(yù)應(yīng)力鋼筋21在錨固時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋21的端部固定在錨固板11的錨固系統(tǒng)110上，如圖5所示，所述錨固系統(tǒng)11由錨固孔111、過(guò)筋槽112、張拉孔113組成；預(yù)應(yīng)力鋼筋21的端部依次穿過(guò)張拉孔113、過(guò)筋槽112而固定在錨固孔111上，以實(shí)現(xiàn)與錨固板11的連接。

一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù)制樁專利目的

《一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù)制樁》的目的是為了克服2015年1月以前技術(shù)中的不足，提供一種高抗彎性能、耐久性好、抗震性能好的混凝土預(yù)制樁，該發(fā)明中的混凝土預(yù)制樁能夠較好地適用于對(duì)水平荷載要求高的區(qū)域，即該發(fā)明中的混凝土預(yù)制樁能夠作為水平支護(hù)樁使用；同時(shí)，該發(fā)明造價(jià)低、節(jié)省鋼材、施工和運(yùn)輸方便。

一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù)制樁技術(shù)方案

《一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù)制樁》包括兩端均設(shè)置有錨固板的樁體，所述樁體內(nèi)部設(shè)有鋼筋骨架籠，所述鋼筋骨架籠包括預(yù)應(yīng)力鋼筋、玻璃纖維筋和螺旋箍筋，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋和玻璃纖維筋共同排布在以樁體中心線為軸線的同一個(gè)圓柱面上；所述預(yù)應(yīng)力鋼筋的兩端分別與設(shè)置在樁體兩端的錨固板固定聯(lián)接，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋與螺旋箍筋焊接連接在一起，所述玻璃纖維筋與螺旋箍筋綁扎連接在一起。優(yōu)選的，所述玻璃纖維筋的數(shù)量等于或少于預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量；當(dāng)玻璃纖維筋的數(shù)量等于預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量時(shí)，玻璃纖維筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋沿圓周方向間隔交錯(cuò)排列；當(dāng)玻璃纖維筋的數(shù)量少于預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量時(shí)，玻璃纖維筋分散在預(yù)應(yīng)力鋼筋之間。優(yōu)選的，所述玻璃纖維筋為非預(yù)應(yīng)力筋。優(yōu)選的，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋與玻璃纖維筋之間的數(shù)量比值為1.4～1.6。進(jìn)一步的，所述鋼筋骨架籠還包括設(shè)置在預(yù)應(yīng)力鋼筋和玻璃纖維筋內(nèi)側(cè)的焊接加勁箍，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋與焊接加勁箍焊接連接在一起，所述玻璃纖維筋與焊接加勁箍綁扎連接在一起。優(yōu)選的，所述鋼筋骨架籠還設(shè)置有綁扎段鋼筋，所述綁扎段鋼筋與玻璃纖維筋平行排布，且綁扎段鋼筋與玻璃纖維筋通過(guò)扎絲綁扎在一起，所述綁扎段鋼筋與螺旋箍筋或焊接加勁箍焊接連接在一起。進(jìn)一步的，所述鋼筋骨架籠還包括構(gòu)造筋，所述構(gòu)造筋與玻璃纖維筋或預(yù)應(yīng)力鋼筋綁扎連接在一起。

一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù)制樁改善效果

1. 《一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù)制樁》在鋼筋骨架籠中增設(shè)了與鋼筋主筋交錯(cuò)設(shè)置的玻璃纖維筋。所述玻璃纖維筋的材質(zhì)為玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GFRP），玻璃纖維增強(qiáng)塑料是一種由樹脂和玻璃纖維復(fù)合組成的新型材料，它相對(duì)于普通鋼筋具有防腐性、抗拉強(qiáng)度高、抗沖擊性能好、便于切割及重量輕等顯著優(yōu)點(diǎn)。該發(fā)明中采用了預(yù)應(yīng)力筋鋼筋和玻璃纖維筋的混合配筋設(shè)計(jì)方式，其中預(yù)應(yīng)力筋鋼筋主要承受豎向荷載，而玻璃纖維筋為非預(yù)應(yīng)力筋，主要承受水平荷載，從而該發(fā)明中的預(yù)應(yīng)力鋼筋和玻璃纖維筋互相配合，使得混凝土預(yù)制樁既具有預(yù)應(yīng)力混凝土支護(hù)樁的高豎向承載力、耐擊打的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具有玻璃纖維筋自身抗拉強(qiáng)度高、抗腐蝕性好、抗震能力強(qiáng)及重量輕等優(yōu)點(diǎn)，因此該發(fā)明中的混凝土預(yù)制樁能夠顯著改善預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制樁的水平承載力、抗彎承載力及耐久性等特性，甚至可以滿足較高抗震設(shè)防烈度地區(qū)對(duì)樁基的性能要求。

2. 該發(fā)明應(yīng)用范圍廣，樁身混凝土強(qiáng)度高，抗壓承載力高；混合配筋設(shè)計(jì)，極大地提高了樁身抗彎性能；該發(fā)明可應(yīng)用于工業(yè)和民用建筑、地鐵站臺(tái)的深基坑支護(hù)，也可在公路、鐵路及橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施的邊坡維護(hù)及橋墩基礎(chǔ)施工等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。由于玻璃纖維筋的抗腐蝕性能好，該發(fā)明所述的支護(hù)樁還可在港口基礎(chǔ)施工、跨海大橋基礎(chǔ)施工等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

3. 該發(fā)明采用了玻璃纖維筋與預(yù)應(yīng)力鋼筋的結(jié)合，從而使得混凝土預(yù)制樁的造價(jià)降低，還節(jié)省了大量鋼材。該發(fā)明施工、生產(chǎn)和輸運(yùn)較為方便。2015年1月以前的預(yù)制樁施工技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)和輸運(yùn)技術(shù)非常成熟，完全可直接應(yīng)用至該發(fā)明上。

1.《一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù)制樁》包括兩端均設(shè)置 有錨固板（11）的樁體（10），所述樁體（10）內(nèi)部設(shè)有鋼筋骨架籠（20）， 其特征在于：所述鋼筋骨架籠（20）包括預(yù)應(yīng)力鋼筋（21）、玻璃纖維筋（22） 和螺旋箍筋（23），所述預(yù)應(yīng)力鋼筋（21）和玻璃纖維筋（22）共同排布在 以樁體中心線為軸線的同一個(gè)圓柱面上；所述預(yù)應(yīng)力鋼筋（21）的兩端分別 與設(shè)置在樁體（10）兩端的錨固板（11）固定聯(lián)接，所述預(yù)應(yīng)力鋼筋（21） 與螺旋箍筋（23）焊接連接在一起，所述玻璃纖維筋（22）與螺旋箍筋（23） 綁扎連接在一起。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù) 制樁，其特征在于：所述玻璃纖維筋（22）的數(shù)量等于或少于預(yù)應(yīng)力鋼筋（21） 的數(shù)量；當(dāng)玻璃纖維筋（22）的數(shù)量等于預(yù)應(yīng)力鋼筋（21）的數(shù)量時(shí)，玻璃 纖維筋（22）和預(yù)應(yīng)力鋼筋（21）沿圓周方向間隔交錯(cuò)排列；當(dāng)玻璃纖維筋 （22）的數(shù)量少于預(yù)應(yīng)力鋼筋（21）的數(shù)量時(shí)，玻璃纖維筋（22）分散在預(yù) 應(yīng)力鋼筋（21）之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù) 制樁，其特征在于：所述玻璃纖維筋（22）為非預(yù)應(yīng)力筋。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù) 制樁，其特征在于：所述預(yù)應(yīng)力鋼筋（21）與玻璃纖維筋（22）之間的數(shù)量 比值為1.4～1.6。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的 混凝土預(yù)制樁，其特征在于：所述鋼筋骨架籠（20）還包括設(shè)置在預(yù)應(yīng)力鋼 筋（21）和玻璃纖維筋（22）內(nèi)側(cè)的焊接加勁箍（24），所述預(yù)應(yīng)力鋼筋（21） 與焊接加勁箍（24）焊接連接在一起，所述玻璃纖維筋（22）與焊接加勁箍 （24）綁扎連接在一起。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù) 制樁，其特征在于：所述鋼筋骨架籠（20）還設(shè)置有綁扎段鋼筋（25），所 述綁扎段鋼筋（25）與玻璃纖維筋（22）平行排布，且綁扎段鋼筋（25）與 玻璃纖維筋（22）通過(guò)扎絲（26）綁扎在一起，所述綁扎段鋼筋（25）與螺 旋箍筋（23）或焊接加勁箍（24）焊接連接在一起。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種玻璃纖維筋與鋼筋混合配筋的混凝土預(yù) 制樁，其特征在于：所述鋼筋骨架籠（20）還包括構(gòu)造筋，所述構(gòu)造筋與玻 璃纖維筋或預(yù)應(yīng)力鋼筋綁扎連接在一起。

鋼筋配筋率是鋼筋混凝土構(gòu)件中縱向受力鋼筋的面積與構(gòu)件的有效面積之比。

鋼筋配筋率是影響構(gòu)件受力特征的一個(gè)參數(shù)，控制配筋率可以控制結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞形態(tài)，不發(fā)生超筋破壞和少筋破壞。