[发明专利]异型预制高强混凝土薄壁钢管桩

说明书

技术领域

本发明涉及一种管桩，特别涉及一种钢材沿桩长非均匀分布，绕环向不以管桩轴线中心对称分布的预制高强混凝土薄壁钢管桩。

背景技术

预制高强混凝土薄壁钢管桩(代号TSC)由于钢管对其核心混凝土的约束作用，受压侧的高强混凝土处于三向受压状态，从而提高了混凝土的强度、塑性等力学性能，同时由于高强混凝土的存在，钢材虽纵向受压但径向受压、环向受拉，可以避免钢管过早地发生局部屈曲，从而保证钢材性能的充分发挥，因而TSC具有较高的抗弯能力，并得到工程应用。

根据中华人民共和国建筑行业标准《预制高强混凝土薄壁钢管桩》(JG/T272-2010)，TSC的钢管由钢板或钢带经卷曲成型、焊接制作，因此按该标准制作的TSC，其钢材是近似沿桩长均匀分布，绕环向以管桩轴线中心对称分布，其抗弯承载力是在桩的全长范围内和各个方向近似相等。按标准(JG/T272-2010)制造的TSC，在一定轴压力作用下的极限弯矩更大，说明其极限弯矩由受拉侧钢材的承载力控制。对于沿桩长范围和各个方向均有可能受到同样大的弯矩作用的桩，TSC的结构方式显然是合理的。但是，需采用TSC的场合，许多是为了承受特定方向上的较大水平力，且桩的受力部位也是确定。例如，在高桩码头中，桩体需要承受靠船引起的水平力；在桥梁工程中，桩台需要具备一定的抗船撞能力。由于水平力的方向和作用部位是确定的，仅在桩体的特定范围内引起较大弯矩，而且产生的最大拉、压应力的方向也是确定的，如果此时继续使用这种钢材均匀且中心对称分布的TSC桩，显然没有充分发挥钢材承载能力。

专利申请201210411004.X公开了一种TSC、PHC组合桩，依靠PHC管桩承受竖向力，依靠TSC承受弯矩，且沿桩长方向TSC的钢管可以有多个厚度，较标准的TSC能在符合工程需求的基础上降低造价，有效的节约资源，但其钢材为中心对称分布的，抗弯能力仍是各向同性的，同样没有充分钢材的承载能力。

专利申请201210410990.7公开了一种高强预应力钢砼复合桩，在高强混凝土空心桩体外局部或通长配置薄壁钢管，桩体内配置通长配制带预应力钢筋笼，充分发挥这两种材料的优势，具有抗弯、抗剪性能优的特点，可作为TSC的一种增强型产品，主要应用于抗水平力较大的建筑。但其钢材仍为中心对称分布，抗弯能力仍是各向同性的，同样没有充分钢材的承载能力。

发明内容

为了能在符合工程需求的基础上降低造价，进一步有效的节约资源，更加有效地承受在特定位置与特定方向上的水平作用力，本发明提供一种异型预制高强混凝土薄壁钢管桩。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：根据水平力的特定作用位置和特定作用方向，计算桩身的弯矩分布，从而根据弯矩大小布置薄壁钢管和增强钢材，使钢材不沿桩长方向均匀分布，提高其特定部位的抗弯承载力。在较大弯矩作用部位，钢材的环向分布不以管桩轴线中心对称，除保留作为高强混凝土箍紧作用的薄壁钢管外，将钢材尽量布置到受拉侧，类似于单筋截面，为了进一步提高其特定方向的抗弯承载力，也可在受压侧增设钢材，类似于双筋截面。

本发明的有益效果是：在大弯矩作用部位，由于保留了箍紧作用的薄壁钢管，高强混凝土可充分发挥抗压能力，将受压区和中性轴附近的部分钢材集中到受拉区，特定方向上的抗弯能力将显著提高。通过钢材沿桩长非均均布置和绕管桩环向非中心对称布置，可充分发挥钢材受拉承载力和高强混凝土的受压承载力，节省工程费用，能更加有效地节约资源。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是第一种实施方式的异型TSC的纵剖面图。

图2是图1沿A-A线的剖面图。

图3是图1沿B-B线的剖面图。

图4是第二种实施方式的异型TSC的纵剖面图。

图5是图4沿C-C线的剖面图。

图6是图4沿D-D线的剖面图。

图7是第三实施方式的异型TSC的纵剖面图。

图8是图7沿E-E线的剖面图。

图9是图7沿F-F线的剖面图。

图10是第四种实施方式的异型TSC的纵剖面图。

图11是图10沿G-G线的剖面图。

图中：1.薄壁钢管套，2.增强钢材，3.高强混凝土空心管体，4.端板，5.主筋，6.构造筋，7.螺旋筋。

具体实施方式