预应力空心方桩或矩形桩的制作方法

1.本实用新型涉及建筑构件，尤其是预制的桩基础。


背景技术：

2.随着我国建筑行业的快速发展，低碳、节能、环保的建筑工业化技术获得了很大的技术进步。而目前我国建筑从业人员老龄化愈发严峻，工厂化制作和便捷生产安装相关技术成为亟需解决的问题。
3.具体而言，在预制桩领域，预制方桩或矩形桩是当前主要的桩型，cn2007100685456 给出了一种预应力高强混凝土方桩主要采用圆弧转角。相邻的转角，圆弧半径不同，即一对大的圆弧转角，一对小的圆弧转角。另外有一些文献公开了弧角方桩，弧角采用椭圆形弧角或者抛物线中的一段，但是这些文献中没有公开椭圆或抛物线的离心率，而离心率的不同，弧度的曲率是截然不同的，比如椭圆离心率接近0和接近1时，弧线的形态完全不同。抛物线位于拐点处的曲线和位于无穷远处的曲线，形态也是完全不同的。因此这些技术文献并没有给出有效的信息，没法知晓其是否能够具有相关效果。
4.更为重要的是，上述两种弧角设计，一种是沿x和y方向对称，坐标轴旋转45
°
后，沿新坐标轴不对称，另外一种恰好相反。对于方桩而言，这种设计导致桩体绕轴向不对称或相邻的两端不成镜像对称，导致在安装的时候，一种需要绕轴旋转45或135
°
，一种要调转桩体方向，特别麻烦。上述涉及还存在其他问题，也需要解决。
5.所以，需要设计新的预应力空心方桩或矩形桩。


技术实现要素：

6.实用新型目的：提供一种预应力空心方桩或矩形桩，以解决现有技术存在的上述问题。
7.技术方案：
8.一种预应力空心方桩或矩形桩，包括：
9.桩体，采用混凝土制作成空心本体，
10.钢筋笼，预埋于所述桩体中，
11.所述桩体的横截面边缘为整体成四边形的闭合曲线，在闭合曲线任一拐角处，具有一平滑的过渡线段，
12.过渡线段中点两侧的、距离过渡线段法线相同的点，曲率相同；(过渡线段中点处的法线为其对称轴)
13.相对的过渡线段的中点处的法线重合或平行；
14.至少存在两组相邻的过渡线段的中点处的法线垂直。
15.根据本技术的一个方面，过渡线段中点两侧的、距离过渡线段法线不同的点，曲率不同。
16.根据本技术的一个方面，以闭合曲线的中心为坐标原点，以闭合曲线的两个相邻
边为x轴和y轴，所述闭合曲线为：
17.丨ax丨n 丨by丨m＝1；其中，n、m均为不小于4的实数，x，y分别为横坐标和纵坐标。
18.根据本技术的一个方面，a＝b＝1，n＝m，且n为不小于4的实数。
19.根据本技术的一个方面，过渡线段各处的点曲率恒等于0。
20.根据本技术的一个方面，以闭合曲线的中心为坐标原点，以闭合曲线的两个相邻边为x轴和y轴，所述闭合曲线为：
21.丨ax丨n 丨by丨m＝1，丨x丨≤0.7，丨y丨≤0.7；
22.其中，a＝b＝n＝m＝1，x，y分别为横坐标和纵坐标。
23.根据本技术的一个方面，所述过渡线段两端点与闭合曲线的连线形成的夹角小于等于15
°
且大于0
°
。
24.根据本技术的一个方面，以闭合曲线的中心为坐标原点，以闭合曲线的两个相邻边为x轴和y轴，
25.任一所述过渡线段在x轴或y轴上的投影长度与闭合曲线相对两边间距的比值大于0且小于等于0.2。
26.根据本技术的一个方面，还包括设置在桩体两端的连接装置，所述连接装置为插接式连接结构。
27.根据本技术的一个方面，所述插接式连接结构包括定位板、沿定位板中轴线均匀分布的弹卡式连接件。
28.有益效果：通过本技术的方案，解决了现有弧角桩安装使用中的一些问题，更加容易生产和使用，更加节能环保。
附图说明
29.图1是本实用新型实施例一的结构示意图。
30.图2是本实用新型实施例二的结构示意图。
31.图3是本实用新型实施例三的结构示意图。
32.图4是本实用新型实施例四的结构示意图。
33.图5是本实用新型实施例五的结构示意图。
34.图6是本实用新型实施例六的结构示意图。
35.图7是本实用新型实施例七的结构示意图。
36.图8是本实用新型实施例八的结构示意图。
37.图9是本实用新型实施例九的结构示意图。
38.图10是本实用新型实施例十的结构示意图。
39.图11是本实用新型实施例十一的结构示意图。
40.图12是本实用新型实施例十二的结构示意图。
具体实施方式
41.需要说明的是，由于本技术人和现有技术已经公开了预应力空心方桩或矩形桩的相关技术内容，因此在本文中，部分现有知识被省略了，比如图中省略了预应力筋、锚固筋、端板、裙板等，以凸显本技术的主要创新点。
42.如图1所示，预应力空心方桩(下文的矩形桩亦同)主要包括由混凝土制成的空心桩体和预埋在桩体内的钢筋笼，在本文中，桩体可以称为本体。钢筋笼一般由预应力筋和箍筋，或者预应力和非预应力筋，以及箍筋制成。
43.从图1至图12中可知，在本系列的实施例中，排除工程上的制造偏差，桩体的横截面边缘为整体上大致成四边形的闭合曲线。在闭合曲线任一拐角处，具有一平滑的过渡线段，当然，这个过渡线段是连续的。
44.过渡线段中点两侧的、距离过渡线段法线相同的点，曲率相同；换句话说，过渡线段自身具有一个对称轴，且沿对称轴(即实施例中的法线)向外的方向，两边各距离相同点的曲率相同。或者说，过渡线段中点处的法线为过渡线段自身的对称轴。相对的过渡线段的中点处的法线重合或平行；至少存在两组相邻的过渡线段的中点处的法线垂直。
45.根据本技术的一个方面，过渡线段中点两侧的、距离过渡线段法线不同的点，曲率不同。具体而言，以闭合曲线的中心为坐标原点，以闭合曲线的两个相邻边为x轴和y 轴，所述闭合曲线为：
46.丨ax丨n 丨by丨m＝1；其中，n、m均为不小于4的实数，x，y分别为横坐标和纵坐标。
47.一般而言，如果需要增加过渡线段的长度，增大过渡区域的范围，则可以将n、m 取的小一些，比如取值4-12，如果想减少长度，则可以将n、m取的大一些，例如取值 30-100。一般而言，为了使整体更加对称和平滑，n和m的取值一般是相同的，但是本领域的技术人员可以理解，n和m可以取不同的数值。同时可以取整数，也可以取分数或者无理数。技术人员可以根据实际需要，选择不同的方案。
48.在本系列实施例的方桩中，方桩桩体具有x、y轴作为对称轴，同时坐标轴顺时针、逆时针旋转45
°
，也是对称轴，或者说可以在对角线的方向上也形成对称轴。因此，在安装的时候，无论是如何放置，桩体的旋转都不会超过45度，大大提高了安装效率。同时，相邻的桩体之间没有顺序，比如a桩体的a1端，可以跟b桩体的b1或者b2 任何一端连接，无论起吊前判断哪一端能够与已经沉桩的连接端连接(漏出地面的为连接端)。因此能够解决现有技术存在的上述安装使用难题，大大提高了效率。
49.同时，与现有桩体直线加弧线过渡衔接，桩体的边缘线无法通过一个解析式给出相比，本实施例给出了桩体外缘的解析式。对于采用3d打印或其他方式制作桩体或者桩体模具，具有无可比拟的优越性能，大大降低了编程的难度。解决了现有桩体模具制作过程中，需要先制作直角模具，然后在各个角处焊接或螺接弧形过渡或三角形过渡模具，容易产生漏浆，模具生产和维修麻烦的问题。
50.在一些优选的实施例中，a＝b＝1，n＝m，且n为不小于4的实数。当然，在一些实施例中，a≠b，即可形成矩形弧角桩，如图10所示。图1至图11中，n和m的取值不同时，可以获得不同型号的桩体，在此不再一一详述。
51.根据本技术的一个方面，过渡线段各处的点曲率恒等于0。具体而言，以闭合曲线的中心为坐标原点，以闭合曲线的两个相邻边为x轴和y轴，所述闭合曲线为：
52.丨ax丨n 丨by丨m＝1，
53.丨x丨≤0.7，
54.丨y丨≤0.7；
55.其中，a＝b＝n＝m＝1，x，y分别为横坐标和纵坐标。
56.具体如图9和图12所示，需要说明的是，图12进行了坐标系旋转。
57.同样，本实施例采用同样模式的解析方程，给出了过渡线段曲率为0时的实施例。同样，能够解决上述技术问题，无需大角度转动桩体进行对正，也无需调整桩体的连接顺序，便于采用3d打印或相关的方法制作模具或者制作桩体。
58.如图11和图12所示，所述过渡线段两端点与闭合曲线的连线形成的夹角β1或者β2小于等于15
°
且大于0
°
。
59.如图11和图12所示，以闭合曲线的中心为坐标原点，以闭合曲线的两个相邻边为 x轴和y轴，任一所述过渡线段在x轴或y轴上的投影长度与闭合曲线相对两边间距的比值k(＝l1/l0)大于0且小于等于0.2。
60.对于采用上述解析式的闭合曲线，实际上各处均是平滑，对于n和m不等于1的情况，可以限定曲率的阈值，从而确定过渡曲线的起始点和终点。
61.需要说明的是，在上述实施例中，采用解析式或者β、k等对过渡段进行约束可以是择一的。在优选的实施例中，过渡段具有对称轴，沿中点处的法线对称，且各处的曲率不相同，在整体上形成多个对称轴。如果曲率相同，则曲率处处等于零，而非其他实数。
62.根据本技术的一个方面，还包括设置在桩体两端的连接装置，所述连接装置为插接式连接结构。所述插接式连接结构包括定位板、沿定位板中轴线均匀分布的弹卡式连接件。
63.通过平滑连续的过渡线段，提高了过渡区域的模具制造便利性，同时有利于脱模处理，还提高了桩体的承载能力。通过连续的解析式，能够为智能化制造提供有利条件，降低程序部分的难度，提高模具或直接成型的便利性，降低难度。
64.需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。