[实用新型]高强钢筋增强预应力UHPC薄壁管桩构件

说明书

技术领域

本实用新型是高强钢筋增强预应力UHPC薄壁管桩构件，适用于桥梁、房屋建筑等结构的桩基础工程。

背景技术

超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete，简称UHPC)，又称活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，简写为RPC)。由于其制备、施工工艺的不同，其力学性能和变形能力均明显优于普通混凝土和高强混凝土，包括基于最大密实度理论，去除粗骨料，提高组分的细度与活性，以便最大限度减小材料内部缺陷；掺入钢纤维，增加韧性；使用高效减水剂，降低水胶比和孔隙率；高温养护，促进胶凝材料的水化速度和水化程度等。超高性能混凝土是具有超高强度、高韧性、高耐久性、高阻裂性、收缩徐变小和体积稳定性良好的新型水泥基复合材料，特别适用于对结构有高强、轻质、阻裂、良好耐久性要求的工程领域。

高强钢筋在我国的代表是400MPa、500MPa级热轧带肋钢筋，具有强度高、延伸性好、可焊性和可塑性好、强度价格比高、安全储备大、抗震性好等优点，同ECC材料配合使用可充分发挥其性能，尤其适用于重载、大跨结构的梁柱构件。采用高强钢筋会带来良好的经济、社会效益，促进建筑业的科技进步，并可节约大量的能源、电力、运输和加工等费用，减少烟气、粉尘和污染物的排放，促进钢筋产品升级换代、减少资源消耗、推进技术进步，符合环保和可持续发展的理念，但由于推广力度不足、研究成果不成熟等原因在国内应用较少。

目前桥梁及房屋建筑等工程所用桩从材料上主要分为混凝土桩和钢桩两类。前者抗拉强度较低，容易出现较大的裂缝，由于桩处在地下潮湿的恶劣环境中，因此裂缝的出现加速了混凝土内部钢筋的锈蚀，而钢筋锈蚀进一步产生锈胀裂缝，如此恶性循环最终导致钢筋有效面积的减小和混凝土的剥落，降低桩的承载能力和耐久性；后者则由于钢材直接与外界接触，在不良介质的侵蚀下更易发生腐蚀破坏，导致桩承载力和耐久性的下降。由于桩处于地下，对其进行养护、维修、加固甚至更换及其困难，且费用巨大。

具体到管桩，当采用锤击法施工时，对混凝土桩而言，锤击力在桩内产生的持续的较大的拉伸应力，造成混凝土桩的开裂甚至失效，当采用过大的锤击力或桩穿越较坚硬的地下层时，桩会因为内部压应力超过自身抗压强度而发生破坏；对钢桩而言，过大的锤击力则会造成钢桩的局部屈曲。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服了混凝土桩及钢桩的上述缺陷，提供了一种高强钢筋增强预应力UHPC薄壁管桩构件。UHPC材料超高的抗压强度、较高的抗拉强度、极大的极限拉应变及良好的阻裂性保证了桩不会因持续的拉应力而产生有害裂缝，不会因锤击力较大或穿越坚硬土层时内部压应力过大而发生破坏；另外预应力及高强钢筋的环向约束进一步提高了构件的抗拉性能、弯曲性能及抗压承载力；UHPC材料的良好阻裂性则保证了内部钢筋免受腐蚀，保证了构件的耐久性；薄壁构造则在提高抗弯性能的同时有效节约了材料，同时也有利于UHPC材料的高温养护；另外该构件具有良好的延性、抗疲劳性和抗震性能等优点。本实用新型符合节能、环保、新型的设计理念。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：

本实用新型包括UHPC材料1、浇筑在UHPC材料内的钢筋骨架、预应力混凝土用钢棒4及相应的锚具和圆形空腔5；所述的钢筋骨架由纵向钢筋2和箍筋3组成，箍筋3置于纵向钢筋2的外侧，形成限制纵向钢筋2位移的封闭环形；所述的纵向钢筋2及箍筋3均采用高强钢筋。

所述的高强钢筋是指屈服强度500MPa及以上的钢筋；

所述的UHPC材料1为掺入或不掺入钢纤维的超高性能混凝土；；

所述的桩截面形状为圆形；

所述的桩沿长度方向是等截面；

所述的空腔5与构件截面同轴布置；

所述的UHPC材料采用离心工艺成型。

本实用新型的制作步骤如下：

1)根据设计图纸制作外模板，模板为钢模板；

2)将模板内部清理干净，并均匀涂刷脱模剂；

3)制作钢筋骨架，将钢筋骨架在，模板内安放就位；

4)安装预应力钢棒，并张拉至规定值；

5)浇注UHPC材料，通过离心成型工艺成型，成型后将管内多余的材料倒出；

6)常温养护至混凝土强度达规定值后，进行脱模并释放预应力；

7)在90℃、相对湿度90％的环境中蒸汽养护48小时。