一种预制混凝土桩连接套管的制作方法

1.本实用新型涉及预制混凝土桩技术领域，具体涉及一种预制混凝土桩连接套管。


背景技术：

2.随着我国经济水平的不断提高，预制混凝土桩经历了开始从日本引进先进的产品、技术和工艺到独立自主研发新产品和新工艺的快速发展阶段，截至到目前我国已成为全球管桩产量最大、品种最多、规格最全、应用范围最广的国家之一。据统计，2020年我国预制混凝土桩产量为45362万米，同比增长5.44％。与此同时，对桩的竖向承载力以及抗弯、抗剪、抗拔的综合性能提出了更高的要求。为了获得更好的施工效果，现有技术的预制混凝土桩的桩端端板的焊接连接工艺在工程实践中由于焊接质量因人为因素得不到有效保障，且施工效率低，对环境造成污染。因此一种预制混凝土桩的新型连接结构急需被研制。


技术实现要素：

3.本实用新型针对以上问题的提出，而研究设计一种预制混凝土桩连接套管。
4.本实用新型采用的技术手段如下：
5.一种预制混凝土桩连接套管，包括套管主体，所述套管主体的一端设有能与混凝土桩的主筋连接的连接部，所述连接部为径向向内的凸缘，所述套管主体和连接部为一体结构，所述套管主体的长度大于或等于混凝土桩的主筋直径的三倍，所述套管主体的内部设有用于卡接主筋的卡固件。
6.进一步地，所述套管主体的长度为60
㎜
以上。
7.进一步地，所述套管主体的长度为100
㎜‑
300
㎜
。
8.进一步地，所述连接部朝向套管主体内侧的一侧为内凹的锥形面。
9.进一步地，所述锥形面的顶角为120度。
10.进一步地，所述卡固件包括通过螺纹固定在套管主体内的卡固件主体和设置于卡固件主体上的两个以上的弹性卡片，所述主筋能穿过所述的两个以上的弹性卡片之间并通过弹性卡片的回弹实现卡接。
11.进一步地，所述弹性卡片的端部朝向连接部，所述弹性卡片的端部与连接套管的开口端的距离大于或等于连接套管长度的60％。
12.进一步地，所述卡固件主体固定于套管主体的中部。
13.与现有技术比较，本实用新型所述的预制混凝土桩连接套管能对相互连接的桩主筋之间进行同轴线性连接，且连接部的强度强于主筋本身的强度，保证了连接后成桩的完整性，在承载力完全能满足施工要求的前提下，真正实现了一根成桩的抗剪性能、抗弯性能和抗拔性能最优。本实用新型所述的预制混凝土桩连接套管使用时在连接处通过工程胶固定连接，工程胶通常都具备很好的防腐蚀性能，因而该通过本实用新型所述的预制混凝土桩连接套管连接后的预制混凝土桩成桩后还兼有很强的耐腐蚀性。
附图说明
14.图1是本实用新型实施例的立体示意图。
15.图2是本实用新型实施例的主视示意图。
16.图3是图2的俯视图。
17.图4是图3的a-a剖视图。
18.图5是本实用新型实施例所述的卡固件的立体示意图。
19.图6是本实用新型实施例所述的卡固件的俯视示意图。
20.图7是图6的b-b剖视图。
21.图8是本实用新型实施例的实施状态示意图。
22.图9是图8的c处放大图。
具体实施方式
23.如图1至图7所示，一种预制混凝土桩连接套管，包括套管主体1，所述套管主体1的一端设有能与混凝土桩的主筋5连接的连接部，通过连接部与连接套管相连的的主筋指与连接套管设置于同一桩身内的主筋。所述连接部为径向向内的凸缘，所述套管主体1和连接部2为一个整体的一体结构，可通过冲压、机加工等加工方式进行加工，使用时该部分无需组装，提高生产和施工效率。所述套管主体的长度大于或等于混凝土桩的主筋5的直径的三倍，套管主体1的长度优选为主筋直径的七倍以上，保证插接长度。所述套管主体1的内部设有用于卡接主筋的卡固件3，卡固件3卡接的主筋为与连接套管设置于不同桩身的主筋。
24.所述套管主体1的长度为60
㎜
以上，优选100
㎜‑
300
㎜
，保证插接长度，保证主筋连接的强度。所述连接部2朝向套管主体内侧的一侧为内凹的锥形面。所述锥形面的顶角α为120度。
25.所述卡固件3包括通过螺纹固定在套管主体内的卡固件主体31和设置于卡固件主体31上的两个以上的弹性卡片32，所述主筋5能穿过所述的两个以上的弹性卡片32之间并通过弹性卡片32的回弹实现卡接。具体地，钢棒镦头可以径向撑开多个弹性卡片32并穿过，之后弹性卡片回弹，卡住钢棒镦头，实现卡接。
26.所述弹性卡片32的端部朝向连接部2，所述弹性卡片32的端部与连接套管的开口端的距离a大于或等于连接套管长度的60％，保证临时连接效果，同时保证主筋连接的一致性。
27.所述卡固件主体31固定于套管主体1的中部，也就是说卡固件主体31与套管主体1的两端均有距离。连接套管的内壁从开口端直到中部设有螺纹，卡固件从连接套管的开口端旋入，该螺纹可在张拉时用于和张拉装置相连，也可以增强主筋之间的连接强度。
28.如图8和图9所示，本实施例的使用状态为，设置于预制混凝土桩的桩身内，并通过连接部与同一桩身内的主筋相连，远离主筋的一端端口朝向桩身的端面外侧，该连接套管的端口构成桩连接的套筒部，与本实施例所述的连接套管连接的主筋的另一端伸出混凝土桩的端面，形成桩连接的插接部。在对桩进行连接时，往桩连接的套筒部灌入结构胶，然后将另一桩的插接部插入桩连接的套筒部内，通过卡固件对该另一桩的插接部进行卡固，然后进行沉桩施工。在结构胶还没有凝固时，卡固件的设置，起到临时连接的作用，便于快速施工，保证工程进度。本实施例的施工方法过程中无需现场组装插接零部件，施工效率高。
29.本技术实施例的连接套管用于对预制混凝土桩进行连接时，实现了真正的成桩主筋同轴、一致连接(如图8所示)，成桩后，所有单节桩的主筋通过本专利的连接方式连接为一体)，且连接部的强度强于主筋本身的强度(如表1、表2及表3所示，本专利所述预制混凝土桩连接结构测试结果表明，连接部在经过抗裂剪力试验、抗弯试验、抗拉实验中，连接处的强度是强于主筋本身的强度。连接套管设置于桩身内且所述连接套管远离主筋的一端端口朝向桩身的端面外侧，连接套管在桩身内起到主筋作用，其强度远大于主筋强度；同时如果主筋是预应力主筋时，连接套管替代张拉螺母。由于本专利的连接为两根单桩无间隙连接，承载力主要取决于桩本身结构强度，因此这里不再赘述本专利承载力完全能满足施工要求)，最终真正实现了一根成桩的抗剪性能、抗弯性能和抗拔性能最优；由于连接处通过工程胶固定连接，工程胶通常都具备很好的防腐蚀性能，因而该预制混凝土桩成桩后还兼有很强的耐腐蚀性。
30.本专利施工时先将桩连接的套筒部灌入结构胶，然后将桩连接的插接部插入桩连接的套筒部内固定连接。此时单桩之间的连接力的大小通过握裹强度来计算评估。握裹强度越大一般用r＝p/3.14dl确定。p，为拔出力，d，钢筋直径，l，钢筋埋入长度。握裹力：一般用混凝土的握裹强度来表示。混凝土抵抗钢筋滑移能力的物理量，以它的滑移力除以握裹面积来表示(mpa)，一般情况下，握裹强度是指沿钢筋与混凝土接触面上的剪应力，亦即是粘结应力。实际上，钢筋周围混凝土的应力及变形状态比较复杂，握裹力使钢筋应力随着钢筋握裹长度而变化，所以，握裹强度随着钢筋种类，外观形状以及在混凝土中的埋设位置，方向的不同而变化，也与混凝土自身强度有关，即混凝土抗压强度越高。工程胶的强度通常几倍于混凝土的强度，因而选择工程胶2倍以上桩身混凝土强度的工程胶，主筋伸如套筒并有效粘接(连接)长度大于或等于主筋直径的七倍就能完全满足连接处强度的要求。为验证，本专利申请前特别做了实验验证，验证结果如表1、表2及表3。
31.表1管桩抗裂剪力试验记录
[0032][0033]
表1为应用本专利实施例的连接套管的预制混凝土桩的管桩实验记录，抗裂剪实验过程中，载荷力达到百分百时，连接处没有出现裂缝，桩身没有出现裂缝。载荷力达到
110％时，荷结束时连接处没有出现裂缝，桩身第一次出现宽0.1
㎜
裂缝。说明连接结构处的强度远高于桩身的强度。
[0034]
表2管桩抗弯试验记录
[0035][0036]
表2为应用本专利实施例的连接套管的管桩抗弯试验记录，抗弯实验过程中，载荷力达到百分百时，持荷时连接处没有出现裂缝，桩身没有出现裂缝。载荷力达到115％时，持荷结束时连接处没有出现裂缝，第一次出现裂缝。说明连接结构处的强度远高于桩身的强度。
[0037]
表3为应用本专利实施例的连接套管的管桩拉力载荷检验报告，拉力载荷检验过程中，超过标准125kn的3个实验中，分别是
①
165.5kn时钢筋断裂，
②
150.3kn时钢筋墩头部断裂，
③
162.8kn时钢筋断裂。
[0038]
表3拉力载荷检验报告
[0039][0040]
现有的连接方式都无法达到本专利的使用效果，传统的辅筋插接连接方式存在辅筋4直接插接到预制混凝土桩主筋内的混凝土预留孔5中，施工时通过结构胶将二者粘接，辅筋4与混凝土连接，其桩身接头综合力学性能：抗剪、抗弯及抗拔性能远低于本专利，其仅适用于有竖向承载力要求的桩基础，且没有实现主筋在同一轴线连接；另外施工时间跟随胶的凝固时间而受限。传统的端头板焊接连接虽然满足了成桩抗剪、抗弯性能要求，但对于抗拔桩需特殊定制；电焊焊接连接时，要求其焊接满焊三遍，其焊接热量会对混凝土及钢筋墩头产生二次损伤。另外桩两端锚固端头板的构造成本和施工时焊接成本远高于本专利的实施成本，传统桩两端带端板预制混凝土桩也有悖于“节能减排、双碳政策”的大趋势；按行业平均桩长11米的计算方式，2020年我国预制混凝土桩的产量为45362万延长米(数据来源，中国混凝土与水泥制品协会)计算，需要约8247万片端头板，即耗用约160余万吨钢铁，折算下来就需要大约100亿的开销，这些钢铁被取替后，每年会减少约288万吨的碳排放量(每吨粗钢铁大约排放1.8吨碳的标准计算得来)，因此本专利技术被实施后，在确保桩身综合力学性能优于带端板常规预制混凝土桩的同时，有效的降低了钢材耗用，每年至少会减少200余万吨的碳排放量。
[0041]
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
[0042]
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。