一种混合配筋预应力管桩接桩组件

1.本发明涉及一种混合配筋预应力管桩接桩组件。


背景技术：

2.预应力管桩又称混凝土预制桩，是指在预制构件加工厂预制，经过养护，达到设计强度后，运至施工现场，用打桩机打入土中，然后在桩的顶部浇筑承台梁(板)基础。钢筋混凝土预制桩具有制作简便、强度高、钢度大、造价低、种类丰富和可制成各种截面形状的优点，是被广泛地采用的一种桩型。
3.然而预制混凝土管桩由于工厂生产、运输、打桩等条件的限制，单桩桩长一般在12m以内，因此在深基坑中应用桩基础时需要对桩进行拼接以保证桩基础深入坚硬土层中。
4.目前常用的管桩的拼接方法有焊接接桩法、法兰盘接桩法等。焊接接桩法需要在接桩前将桩头处理干净，然后将下节桩进行固定，吊起上节桩对准下节桩，通过焊接将上节桩与下节桩形成整体，在焊接时需要保证焊缝连续、饱满。但现场焊接接桩受施工条件、人员素质和时间限制的影响，焊接接桩存在质量不能保证、安全风险大等缺陷，严重限制了钢筋混凝土空心管桩在加固地基和岸坡支护方面的应用和推广。法兰盘接桩法首先将上节桩与下节桩各自固定在一个法兰盘上并且对准，然后用螺栓将法兰盘拧紧固定，从而实现上节桩与下节桩的连接。法兰盘接桩方法速度快、质量好，但是施工工艺较为复杂，且会大大增加接桩的成本，限制了管桩的应用范围。
5.因此，亟需设计出一种快捷、可靠且成本较低的接桩结构。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种接桩快捷、可靠且成本较低的混合配筋预应力管桩接桩组件。
7.本发明的技术方案如下：一种混合配筋预应力管桩接桩组件包括：端板，成对设置，每对的两块端板分别用于设置在待连接的两根管桩的一端，端板的外端面上均布有多个沉孔，端板上周向设有一个或至少两个均布的拼接定位槽，拼接定位槽的槽底设有尺寸更大的扩大槽，两个端板的各拼接定位槽一一对应设置，拼接定位槽贯穿端板的外周面与外端面，每对端板中的其中一块的外端面上均布有多个挂接孔，挂接孔包括葫芦形的入口以及位于孔底的挂槽；预应力钢筋，其外端部具有第一墩头，预应力钢筋与各沉孔一一对应设置，第一墩头位于沉孔中并与沉孔的台阶部挡止配合，以提供给端板朝向压紧对应的管桩的预应力；连接钢筋，其外端部具有第二墩头，连接钢筋的外端从未设置挂接孔的端板中伸出并深入另一块端板的挂接孔后与挂槽挂接配合；连接楔块，形状与每对端板的拼接定位槽拼接后的形状一致，以用于同时插入每对端板相拼接的两个拼接定位槽内，连接楔块为一头大、一头小的楔形结构；连接楔块的一
端设有竖直延伸的长槽，长槽的中部设有贯穿连接楔块的中孔；挡杆，为t形，从连接楔块的设长槽的一端插入至中孔中并从中孔中伸出，挡杆可在中孔内旋转；锁定结构，用于在挡杆旋转至其后端位于长槽后对挡杆进行锁定。
8.进一步地，挡杆从中孔中伸出的一端设有外螺纹，锁定结构包括锁定螺母。
9.进一步地，拼接定位槽的横截面为梯形。
10.进一步地，设挂接孔的端板的靠近管桩的一侧还贴设有内垫板。内垫板的设置，使得浇筑混凝土时，混凝土不会从挂接孔中流出。
11.进一步地，内垫板的远离端板的一侧还抵设有多根非预应力钢筋，非预应力钢筋的一端设有第三墩头。
12.进一步地，端板为环形。
13.本发明的有益效果：本发明的一种混合配筋预应力管桩接桩组件在使用时，由于预应力钢筋预先张拉有应力，预应力钢筋的两端分别依靠第一墩头与管桩两端的端板挡止配合，从而提供给两端的端板朝向中间的压力，使得管桩的混凝土不易开裂，但是由于预应力钢筋预设有应力，因此不能外伸以用来与相邻管桩进行连接，故而设置有连接钢筋，连接钢筋为不设应力的钢筋，其端部从端板出伸出，且端部设有第二墩头，在相邻管桩对接时，首先根据拼接定位槽的位置将相邻管桩定位，然后将连接钢筋的第二墩头首先从另一端板上葫芦形入口的大孔径处进入，然后旋转桩身，使得连接钢筋进入到葫芦形入口的小孔径处，此时，第二墩头刚好处于挂接孔后端的挂槽内，随后将挡板的带螺纹的杆从连接楔块的中孔中穿过，而且要从有长槽的一侧穿入到无长槽的一侧，将挡杆旋转至与长槽垂直的状态，然后将连接楔块的小头端（即设置长槽的一端）插入到两个端板的拼接定位槽所拼成的沙漏形孔中，由于连接楔块为一端大、一端小的楔形结构，在插入的过程中逐渐对两个拼接定位槽起到涨紧的效果，这样就会提供给两根管桩相互远离的推力，从而使得连接钢筋与对应的挂槽之间的间隙被逐渐缩小，即两者彼此拉紧，从而提高彼此之间的连接强度，同时，由于连接楔块的设置，还可以提供一定的抗拉拔的力，进一步提高了接桩的质量，接桩更加安全可靠。连接楔块的基础功能则是确保两个连接好的管桩不会旋转，确保第二墩头时刻处于挂槽中，即确保连接稳固不脱开。挡杆的设置，可以在连接楔块安装到位后旋转90度，使得挡杆的后杆处于连接楔块的长槽中，从而依靠挡杆的后杆两端分别与扩大槽的两端挂接，避免连接楔块从拼接定位槽中脱出，锁定结构的设置，使得挡杆被锁定在其后杆处于长槽中的状态，避免挡杆旋转而导致与扩大槽的槽壁脱离挂接的状态，进而确保连接楔块不会脱出。
附图说明
14.图1为本发明的一种混合配筋预应力管桩接桩组件的一种实施例的结构示意图；图2为图1的内部结构示意图；图3为图1中下部的端板的横截面图；图4为图1中上部的端板的横截面图；图5为连接楔块、挡杆及锁定螺母的前侧视角立体图；图6为连接楔块、挡杆的后侧视角立体图；
图7为挡杆的立体图；图8为锁定螺母的立体图；图中：1-上管桩桩身，2-下管桩桩身，3-内垫板，4-上端板，5-下端板，6-沉孔，7-拼接定位槽，71-扩大槽，8-挂接孔，81-葫芦形入口，9-预应力钢筋，91-第一墩头，10-连接钢筋，11-第二墩头，20-连接楔块，21-大头端，22-小头端，23-长槽，24-中孔，30-挡杆，40-锁定螺母，50-非预应力钢筋。
具体实施方式
15.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
16.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
18.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
19.本发明的一种混合配筋预应力管桩接桩组件的一种实施例：一种混合配筋预应力管桩接桩组件包括：端板、预应力钢筋9、连接钢筋10、连接楔块20、挡杆30和锁定螺母40等。如图1-8所示，具体为：端板成对设置，每对的两块端板分别用于设置在待连接的两根管桩的一端，端板的外端面上均布有多个沉孔6，端板上周向设有一个或至少两个均布的拼接定位槽7，拼接定位槽7的槽底设有尺寸更大的扩大槽71，两个端板的各拼接定位槽7一一对应设置，拼接定位槽7贯穿端板的外周面与外端面，每对端板中的其中一块的外端面上均布有多个挂接孔8，挂接孔8包括葫芦形的入口以及位于孔底的挂槽。
20.预应力钢筋9，其外端部具有第一墩头91，预应力钢筋9与各沉孔6一一对应设置，第一墩头91位于沉孔6中并与沉孔6的台阶部挡止配合，以提供给端板朝向压紧对应的管桩的预应力；连接钢筋10，其外端部具有第二墩头11，连接钢筋10的外端从未设置挂接孔8的端板中伸出并深入另一块端板的挂接孔8后与挂槽挂接配合；连接楔块20，形状与每对端板的拼接定位槽7拼接后的形状一致，以用于同时插入每对端板相拼接的两个拼接定位槽7内，连接楔块20为一头大、一头小的楔形结构；连接楔块20的一端设有竖直延伸的长槽23，长槽23的中部设有贯穿连接楔块20的中孔24；
挡杆30，为t形，从连接楔块20的设长槽23的一端插入至中孔24中并从中孔24中伸出，挡杆30可在中孔24内旋转；锁定结构，用于在挡杆30旋转至其后端位于长槽23后对挡杆30进行锁定。
21.挡杆30从中孔24中伸出的一端设有外螺纹，锁定结构包括锁定螺母40。拼接定位槽7的横截面为梯形。设挂接孔8的端板的靠近管桩的一侧还贴设有内垫板3。内垫板3的设置，使得浇筑混凝土时，混凝土不会从挂接孔8中流出。内垫板3的远离端板的一侧还抵设有多根非预应力钢筋，非预应力钢筋的一端设有第三墩头。端板为环形。
22.连接钢筋10采用hrb400mpa级及以上的热扎带肋钢筋，公称直径可选取为10mm~14mm，连接钢筋10凸出上端板4的距离为30mm，第二墩头11长度为10mm，第二墩头11的截面尺寸较大，葫芦形入口81的大径孔的直径与第二墩头11直径一致或比第二墩头11大，挂槽的尺寸与第二墩头11的尺寸一致或比第二墩头11尺寸略大，连接钢筋10的数量根据管桩的截面尺寸而定，而且不少于6个。
23.连接楔块20的最小数量计算：桩身受拉承载力设计值f≤ψ
t
(c
pyfpyap
cyf yas
)，其中ψ
t
为沉桩工艺系数，取0.9；c
py
为考虑预应力钢筋9墩头与端板连接处受力不均匀等因素影响的折减系数，取0.85；cy为考虑锚固筋与端板焊接处受力不均匀等因素影响的折减系数，取0.8。设接头处的拉力均由连接楔块20承担，则f ≤ 2nνσ
bab
，其中n为单个端板的连接楔块20数量；v为接头连接受力不均匀系数，取0.9；σb为连接楔块20材质抗剪强度，q235取125mpa；ab为连接楔块20剪切面积，a
b =l’a
h’；l’a
为连接楔块20长度；h’为连接楔块20高度。l’a 应小于壁厚；h’应小于等于端板的厚度，设端板厚度为 21mm，则取h’为20mm，则可计算出连接楔块20数量n≥5.7，故连接楔块20的最小数量为6个。
24.本发明的一种混合配筋预应力管桩接桩组件在使用时，由于预应力钢筋9预先张拉有应力，预应力钢筋9的两端分别依靠第一墩头91与管桩两端的端板挡止配合，从而提供给两端的端板朝向中间的压力，使得管桩的混凝土不易开裂，但是由于预应力钢筋9预设有应力，因此不能外伸以用来与相邻管桩进行连接，故而设置有连接钢筋10，连接钢筋10为不设应力的钢筋，其端部从端板出伸出，且端部设有第二墩头11，在相邻管桩对接时，首先根据拼接定位槽7的位置将相邻管桩定位，然后将连接钢筋10的第二墩头11首先从另一端板上葫芦形入口81的大孔径处进入，然后旋转桩身，使得连接钢筋10进入到葫芦形入口81的小孔径处，此时，第二墩头11刚好处于挂接孔8后端的挂槽内，随后将挡板的带螺纹的杆从连接楔块20的中孔24中穿过，而且要从有长槽23的一侧穿入到无长槽23的一侧，将挡杆30旋转至与长槽23垂直的状态，然后将连接楔块20的小头端（即设置长槽23的一端）插入到两个端板的拼接定位槽7所拼成的沙漏形孔中，由于连接楔块20为一端大、一端小的楔形结构，在插入的过程中逐渐对两个拼接定位槽7起到涨紧的效果，这样就会提供给两根管桩相互远离的推力，从而使得连接钢筋10与对应的挂槽之间的间隙被逐渐缩小，即两者彼此拉紧，从而提高彼此之间的连接强度，同时，由于连接楔块20的设置，还可以提供一定的抗拉拔的力，进一步提高了接桩的质量，接桩更加安全可靠。连接楔块20的基础功能则是确保两个连接好的管桩不会旋转，确保第二墩头11时刻处于挂槽中，即确保连接稳固不脱开。挡杆30的设置，可以在连接楔块20安装到位后旋转90度，使得挡杆30的后杆处于连接楔块20的长槽23中，从而依靠挡杆30的后杆两端分别与扩大槽71的两端挂接，避免连接楔块20从拼接定位槽7中脱出，锁定结构的设置，使得挡杆30被锁定在其后杆处于长槽23中的状态，避
免挡杆30旋转而导致与扩大槽71的槽壁脱离挂接的状态，进而确保连接楔块20不会脱出。
25.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。