一种用于同轴地结合一对桩的端板制造技术

本发明专利技术涉及一种用于同轴地结合一对桩的端板，其中，第一表面具有径向排列的突出区和凹陷区，端板的第一表面基本上是平坦的，但端板的第二表面具有内加宽凸缘、外加宽凸缘、并在钢筋束孔和螺栓孔处具有局部脊，通过在将盖合到混凝土桩的端部的端板背面处引入凹陷区并使用耸脊进行加强，显著降低了端板的总重量，端板的第二表面上的外凹面和内凹面提供防止混凝土在冲击锤的作用下发生破裂的效果，突出区处的第一表面在外周缘处具有横档，以便在桩接合过程中插入撬棍，把上桩推入位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混凝土管桩，更确切地说，涉及安装在桩的两端并用于把两根桩连接起来的端板。
技术介绍
预应力混凝土管桩是用作建筑基础的具有高抗弯和抗拉性能的管状混凝土结构。一排径向排列的极高抗拉性能的钢筋束与连续螺旋钢丝焊接在一起，以形成将支撑在旋转模具内的钢筋笼。然后，在敞口模具内浇筑混凝土，并封闭模具，随后，通过钢筋笼一端上的端板相对刚性桩模具施加拉力，以对构成钢筋笼的钢筋束施加预应力。下一步，使模具高速旋转，从而钢筋笼最终被封装在压实混凝土壳体中，以产生高强度混凝土管桩。桩在两端配装有环形端板，所述端板通过连接钢筋束与桩一起延伸，钢筋束的圆头紧固至端板上，并伸入混凝土中。在固化至所需强度时，从模具中取出桩，并且预应力钢筋束的拉伸载荷传递至固化的混凝土，沿钢筋束的方向同轴地产生压力。混凝土桩的抗弯和抗拉能力取决于桩身内的钢筋束预应力，但是在桩接头两端的钢筋束末端，端板必须能够通过并跨越互锁端板传递钢筋束的全部预应力载荷。在本专利技术中，通过在将盖合到混凝土桩的端部的端板背面处引入凹陷区并使用加宽凸缘和脊进行加强，显著降低了钢端板的总重量。通过围绕端板的中心回旋的内凹曲和外凹曲轮廓，分别在背面形成了与端板的内周缘和外周缘相邻的内凹陷区和外凹陷区。通过利用加厚来加强薄弱区，并利用凹陷区来减薄低应力区，实现了材料优化。另外，端板的背面处的内凹陷区和外凹陷区用于防止桩头处的混凝土在反复锤击下发生破裂。锁销是菱形形状的，从而能够以更大的承载接触面积与端板的互所槽接合。端板在外周缘处具有横档，以便在桩接合过程中插入撬棍，从而把上桩推入位。在我们的专利US9151010B2中，端板在突出区和凹陷区中具有厚度均一的第一平坦表面和第二平坦表面。与此相反，在本专利技术中，端板的第一表面是平坦的，用于互锁端板的配合，但是第二表面不是平坦的，而是在钢筋束、内周缘和外周缘周围具有局部加厚区，在应力较低的中间区域中有减薄区。在我们的专利WO/2015/026223中，除了很大、很宽和很高的局部压痕(2a、2b)外，端板具有基本上厚度均一的平坦表面，如图10和图11所示。在称为闭模热锻的工艺中，必须形成这些较厚的压痕(2a、2b)。利用闭式压模很容易压平工件，但是要费很大的力挤压闭式模具中的工件，以从相邻区域挤压形成较厚的区域，例如，为了在外径大于600毫米的端板上锻造出很厚的压痕，需要很大的5000吨至10000吨摩擦压力锤。这种巨大的摩擦压力锤机器不仅很昂贵，而且只有在拥有大型锻造设施的国家中才有。因此，在本专利技术中，利用小得多的脊来加厚最薄弱区域，以防止承载损坏，与很大、很宽和很高的局部压痕相比，这种脊在结构上足够有效。在专利申请CN102220761A中，如图2所示，利用冷成形通过凹陷区的竖向转移形成挤出区。在开模冷成形工艺中，可增加变形部分的总体结构高度，但是变形部分的板的局部厚度只会沿横向延展，因此在垂直冲击力的作用下被挤压得更薄。而在本专利技术中，在高冲力下对加热至1000℃至1200℃的平端板进行高精度闭模热锻，半准粘性钢会在模具形状的约束下沿各个方向横竖流动。因此，根据闭式模具的形状，在锻造前，与厚度均一的端板相比，变形的端板在某些关键区域中会变得较厚，这与使用开式模具冷成形的情况不同，无需进一步减薄处理。利用高精度闭模热锻，本专利技术能够节省材料，并且能够制造比相同尺寸的现有技术端板更廉价、更轻且结构更强的机械互锁管桩端板。还应说明的是，本专利技术不局限于与高强度预应力混凝土管桩中的预应力钢筋束结合使用，也可用于普通的钢筋混凝土桩或任何互连结构元件。
技术实现思路
根据本专利技术，在包括安装在桩的两端的相同端板的桩接头处，桩的两端同轴地接合在一起。端板由环形金属板构成，该环形金属板的形状与桩的横截面形状互补。端板的第一表面具有平坦表面，并具有径向排列的突出区和凹陷区，以便与相对的相同端板配合，从而当两块端板接合到一起时，一块端板上的突出区配装到另一块端板的凹陷区中，反之亦然。在突出区的从端板的中心呈放射状延伸的每个直边上有锥形槽。在端板配合在一起时，突出区的边缘的相对锥形槽处于相邻的位置，以形成锥形孔道，锥形销可从侧面横向卡入该锥形孔道中，从而把端板锁紧在一起。通过这种方式，埋入在桩的桩身中的上钢筋束的拉伸载荷可通过与锥形槽的外伸边缘接合的锥形销安全地跨越互锁端板传递至相邻桩的钢筋束。当桩接头承受沿桩施加的外部复合轴向和弯曲载荷时，它会在互锁端板中引起以下应力：在承受钢筋束底座的载荷的钢筋束圆头处引起高度集中的接触应力，在沿锥形销的长度接合的锥形槽的外伸边缘处引起剪切应力，在钢筋束底座和锥形槽之间的区域中引起弯曲应力，其它地方大多是应力最小的静区。请参考横截面图，本专利技术的一个目的是通过根据应力需求优化板厚来减少端板的第二表面的材料用量；为此，局部高集中应力区制造得较厚，以便在钢筋束孔和螺栓孔的基部锻造出小脊，以增加结构厚度，并且为上述的突出区采用加宽构造，例如在第二表面的周边增加竖向凸缘，作为内加宽凸缘和外加宽凸缘，但是利用凹陷区把属于低应力区的中间区域制造得较薄。在闭模热锻工艺中，钢材量在锻造后基本上没有变化；因此，可利用凹陷区从低应力区横向转移钢材以增加关键应力区中的端板厚度，从而显著提高强度，而无需使用更多钢材。在钢筋束的预应力工艺中，钢筋束经由插入到相应的钢筋束底座中的钢筋束圆头在两端附接至相同的端板，并且端板由螺栓通过螺栓孔固定到实心圆形垫板夹具上。然后，实心圆形垫板夹具牢固固定至刚性桩模的一端，而在另一端，实心圆形垫板夹具由抵住刚性桩模具的外周缘的液压千斤顶以不超过钢材的极限拉伸应力的75％的拉力牵拉，以拉伸钢筋束。在钢筋束被牵拉时，钢筋束孔的基部周围的局部加厚脊可降低穿过钢筋束底座的冲剪力造成破坏的危险。类似地，螺栓孔的基部周围的局部加厚增加了螺纹的长度和接触面积，可降低螺栓周围的拔出破坏危险。本专利技术的另一个目的是，内加宽凸缘和外加宽凸缘可显著增加结构端板的总体有效截面刚度，因而可有利地提高端板的抗平面内弯曲的能力。本专利技术的另一个目的是使用具有旋转薄刀片的机床工具把裙边带的平坦周缘同时压制为“L形”唇缘，并压入位于端板的外周的直槽中。通过这种方式，裙边带被固定到端板上，而无需进行麻烦的焊接。请参考侧视图，为了制造出直槽而不是锯齿槽，突出区和凹陷区的外周缘周围必须有足够的深度间隙。因此，例如对于600毫米外径的端板来说，突出区的外加宽凸缘必须优选延伸至超过凹陷区的第一表面的顶边和直槽的宽度(3毫米至4毫米范围)至少2毫米的位置，并且在直槽之后优选具有至少2毫米间隙。因此，总体来说，对于600毫米外径的端板，此外加宽凸缘必须优选从凹陷区的第一表面的顶边延伸至少7毫米，以使得直槽无间断。当通过在普通平坦端板上不断锤击来向地下打桩时，这种冲击可能削弱端板下的混凝土，并且最终在高拉应力超过混凝土的破裂模数时导致混凝土开裂。而在本专利技术中，在端板的与混凝土接触的第二表面处，在外加宽凸缘和内加宽凸缘之间有凹面。当冲击锤的力施加至端板的第一表面并传递至第二表面时，这些外凹面和内凹面具有约束效果，使得主压应力垂直于凹面的弧度向周围扩散，因此，最终的净冲击力向内指向桩的环形区的中心，在周边没有张力。但是，在平坦表面的情况中，由于横向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于同轴地结合一对桩的端板，所述端板安装在第一根桩(23)的一端和第二根桩(24)的一端，其特征在于，包括：与所述第一根桩(23)和所述第二根桩(24)的横截面形状互补的环形金属板，所述环形金属板具有平坦的第一表面和不平坦的第二表面，径向排列的突出区(13)和凹陷区(14)，形成互锁装置，所述突出区(13)在第一表面处的每个直边上具有锥形槽，和对于每个所述突出区(13)和所述凹陷区(14)，所述第二表面具有外凹面和内凹面，每个所述突出区(13)和所述凹陷区(14)具有至少一个钢筋束孔(11a)和一个螺栓孔(11b)，以接收钢筋束(7)；从而安装在所述第一根桩(23)上的端板的所述突出区(13)配装到安装在所述第二根桩(24)上的端板的所述凹陷区(14)中，并且所述突出区(13)处于相邻位置，以形成锥形孔道(10)，锥形销(9)从侧面横向卡入到所述锥形孔道(10)中，从而把端板锁紧在一起。

【技术特征摘要】
2016.04.27 MY PI20167015431.一种用于同轴地结合一对桩的端板，所述端板安装在第一根桩(23)的一端和第二根桩(24)的一端，其特征在于，包括：与所述第一根桩(23)和所述第二根桩(24)的横截面形状互补的环形金属板，所述环形金属板具有平坦的第一表面和不平坦的第二表面，径向排列的突出区(13)和凹陷区(14)，形成互锁装置，所述突出区(13)在第一表面处的每个直边上具有锥形槽，和对于每个所述突出区(13)和所述凹陷区(14)，所述第二表面具有外凹面和内凹面，每个所述突出区(13)和所述凹陷区(14)具有至少一个钢筋束孔(11a)和一个螺栓孔(11b)，以接收钢筋束(7)；从而安装在所述第一根桩(23)上的端板的所述突出区(13)配装到安装在所述第二根桩(24)上的端板的所述凹陷区(14)中，并且所述突出区(13)处于相邻位置，以形成锥形孔道(10)，锥形销(9)从侧面横向卡入到所述锥形孔道(10)中，从而把端板锁紧在一起。2.如权利要求1所述的一种用于同轴地结合一对桩的端板，其特征在于，所述锥形槽(21)的燕尾的角度在50度至140度之间。3.如权利要求1至2所述的一种用于同轴地结合一对桩的端板，其特征在于，所述锥形槽(21)的燕尾的角度为90度。4.如权利要求1至3所述的一种用于同轴地结合一对桩的端板，其特征在于，所述锥形槽(21)的燕尾的水平轴可在距端板的平面顺时针方向10度和逆时针方向10度之间变化。5.如权利要求1至4所述的一种用于同轴地结合一对桩的端板，其特征在于，所述锥形槽(21)的燕尾的水平轴优选在端板的平面内。6.如权利要求1所述的一种用于同轴地结合一对桩的端板，其特征在于，所述锥形销(9)的横截面是菱形的。7.如权利要求1所述的一种用于同轴地结合一对桩的端板，其特征在于，所述锥形销(9)的横截面是截断菱形的。8.如权利要求1所述的一种用于同轴地结合一对桩的端板，其特征在于，外周缘处的第二表面上的突出区(13)具有外加宽凸缘(16b)。9.如权利要求1和8所述的一种用于同轴地结合一对桩的端板，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志财，
申请(专利权)人：王志财，
类型：发明
国别省市：马来西亚;MY