[发明专利]桩

说明书

技术领域

本发明涉及建筑、桥梁等的土木工程领域中用的桩。

背景技术

目前，传统桩包括有在桩身侧臂上带有侧向突出的凸环部和/或凸起(下面简称为凸环部)，通过该凸部，可使这样的桩的承载力提高。但是，由于桩身直径相同，故在凸环部直径相同的情况下，其垂直投影面积是相同的，这样，每个凸环部所提供的承载力有限。另外，伴随地层的深度的加大，其地基强度逐渐增加，但是，在桩身直径相同的情况下，则不能更有效利用该特点，不能够使土体对桩产生更好的承载作用。从桩身整体受力来说，其上部受力大，其下部受力小，即使设置了凸环部，桩的承载力仍往往受到桩身直径的制约，即桩身的上部强度不够，经常人们通过加大桩身直径的方式，而不是通过进一步调动地基土体对桩的支撑作用同时合理地设置桩身强度，来满足桩承载力的要求，其结果是，成本高，桩与土体之间未实现良好的协同作用，更不能够有效提高桩承载能力。

发明的内容

本发明的目的在于提供一种新的桩结构形式，其可更加充分地利用地基土体的强度的变化规律特点，从而桩与土体能够产生良好的协同作用，将地基的高强度转化为桩的承载力的增加。

本发明的目的是通过下述的桩而实现的，该方式为：该桩包括桩身和形成于该桩身上，从该桩身向侧方突出的凸环部，上述桩身沿桩纵向，包括直径不同的多个桩节段，其中，该多个桩节段的等效直径从上往下减小，在最上方的第1桩节段下方的任意的第i桩节段上形成上述凸环部，该凸环部的等效半径是按照在凸环部的等效直径大于等于第1桩节段的等效直径的情况下，满足下述关系式，以便利用桩节段的垂直投影面积的不同，将地基土体的承载力更多地转化为桩的凸环部的承载力的方式确定的，该关系式为：

ΔF_i＝P_i(πr₁²-πr_i²)×β_i

在该式中，

ΔF_i表示第i桩节段上的凸环部的承载力的增量值；

P_i表示第i桩节段处的凸环部周围土的单位面积承载力；

r₁表示桩最上方的第1桩节段的等效半径；

r_i表示形成有该凸环部的第i桩节段的等效半径；

β_i表示在第i桩节段，当凸环部为非连续环形的凸起时，该凸起的垂直投影面积与其等效半径和该凸环部的等效半径r_i相同的连续纯环形凸环部的垂直投影面积的比，当凸环部为连续纯环形凸环部时，该比值为1。

按照上述方案，由于凸环部形成于较细的桩身节段处，故与等径桩身的场合相比较，在凸环部直径相同的情况下，凸环部的垂直投影面积增加，该垂直投影面积的增加量为最上桩节段与凸环部所在桩节段的垂直投影面积之差，凸环部与周围接触的土体的受力面积增加，凸环部的承载力增加，也就是说，通过将凸环部设置于较细的桩节段上的方式，更加充分地调动了桩周土的地基承载力作用的发挥，将其更多地转化为桩的凸环部的承载力，即，桩的承载力；并且凸环部垂直投影面积随桩身向下在不同桩身节段逐渐增加可更好的调动和利用地基土强度向下逐渐提高的特性。实现了桩与地基土的良好的协同作用。

按照本发明，使上述变径结构的多个桩组合在一起而形成的群桩产生了桩与土，桩与桩，凸环部与凸环部之间的空间利用更加合理，桩土空间布置更加灵活，使得很多问题和矛盾得以优化。

在上述本发明的桩中，最好，上述桩为钢筋混凝土桩，上述凸环部中也配有钢筋。

在上述本发明的桩中，最好，上述桩为混凝土桩，在上述桩的桩身中配有钢筋，或预应力钢筋。

在上述本发明的桩中，最好，在一个桩节段中设置有多个凸环部。

按照该方案，由于在一个桩节段设置多个凸环部，这样可将ΔFi在该节段成倍地增加，即可更充分地调动该节段地基土体的承载力，来提高桩的承载力。

在本发明的桩中，最好，上述凸环部尽可能形成于靠近桩底端的桩节段上。

按照该方案，由于伴随地基深度的增加，地基强度，即地基承载力也增加，根据该特性，将凸环部更加靠近桩底端设置，从而可更加充分地调动地基土体参与受力，将更多的地基承载力转化为桩的承载力。

在本发明的桩中，上述桩中的桩身和凸环部均是混凝土的。

在本发明的桩中，最好，从桩身自上而下的方向，形成于各桩节段上的凸环部的等效直径逐渐增加。