專利名稱：：一種55mPHC管樁鋼模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種建筑材料的制備用具，特別是一種55mPHC管樁鋼模。技術(shù)背景1920年由澳大利亞人W.RHUME發(fā)明了離心法制作混凝土制品生產(chǎn)工藝，日本于次年引進(jìn)了該項技術(shù)，用于制造鋼筋混凝土管樁，1934年開始制造離心混凝土樁(ReinforcedSpunHighStregthConcretePiles,簡稱PC樁)。1967-1970年日本開發(fā)了預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土離心管樁(PretesionedSpunHighStregthConcretePiles,簡稱PHC管樁)。PHC管樁是目前廣泛被采用在大型建筑施工上的建筑設(shè)備。目前在日本使用的混凝土樁幾乎均為PHC樁，此外在歐美國家，如美國、法國、德國、意大利、前蘇聯(lián)，以及東南亞諸國的起步時間雖然較晚，但近十多年來發(fā)展很快，尤其是大規(guī)格的管樁，，其產(chǎn)量和產(chǎn)品規(guī)格均超過日本。我國早在1944年就開始生產(chǎn)離心混凝土管(RC樁)；六十年代，研制開發(fā)了預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁(PC樁)，并批量生產(chǎn)O400和O550的PC樁，七十年代研制生產(chǎn)了后張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁;八十年代后期開發(fā)了先張法預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(PHC樁)和先張法預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁(PTC樁)，并開始推廣應(yīng)用。近年來隨著建筑施工的要求越來越高，水上工程使用的管樁長度越來越長，然而現(xiàn)有技術(shù)對于單節(jié)管樁長度只能做到50m，而一般均為30m，那么超過30m的樁就必須接樁，由于接樁會帶來很多問題，特別是PHC樁施打過程經(jīng)常發(fā)生斷樁現(xiàn)象，如南京龍?zhí)陡鄱⑷诠こ讨?，設(shè)計/"800PHC管樁2005年12月進(jìn)行打樁，打樁過程中，發(fā)生了嚴(yán)重的斷樁現(xiàn)象，幾乎全部被打斷，且都發(fā)生在接頭附近，后來采用/1000管樁依然在接頭附近發(fā)生斷樁。據(jù)統(tǒng)計，PHC管樁在打樁過程中70%的斷樁發(fā)生在接頭附近，由于涉及到具體的沉樁工藝、地質(zhì)條件等因素。使得PHC樁特有的接頭構(gòu)造與此類斷樁具有較大的關(guān)系。如何避免上述問題，其最好的方式就是生產(chǎn)超長單節(jié)PHC管樁。但是PHC管樁在張拉時，鋼模承受較大的預(yù)壓力，0800管樁最大張拉力為372T，O1000管樁最大達(dá)500T,而生產(chǎn)超長管樁時，鋼模的長細(xì)比很大，鋼模能否保持穩(wěn)定性是非常關(guān)鍵的。鋼模在張拉時多點(diǎn)支承在地面、張拉后吊運(yùn)時多點(diǎn)支承在吊具上，垂直方向約束，水平方向應(yīng)是鋼模穩(wěn)定不利方向。其水平方向的壓彎變形是連續(xù)曲線且沿長度方向跨中對稱的，鋼?？缰悬c(diǎn)端面轉(zhuǎn)角為0，其水平方向的壓彎變形如圖1所示。取鋼模一半長度為研究對象，跨中作為固定端而端部為自由狀態(tài)，根據(jù)材料力學(xué)可知鋼模的臨界應(yīng)力歐拉公式ct,-^其中彈性模量E二206GMPa穩(wěn)定計算長度/=*2長度系數(shù)^=2L——鋼模長度Zmin——鋼模最小慣性半徑/min——鋼模最小慣性矩^——鋼模截面積鋼模的實際應(yīng)力=;鋼模的安全系數(shù):材料力學(xué)規(guī)定在結(jié)構(gòu)工程中，>1.83P——鋼模所受的壓力(即張拉力)鋼模一般是由圓筒和筋板組成的，設(shè)計鋼模時應(yīng)盡量按等強(qiáng)度考慮。對不同的軸，截面慣性矩是不同的，計算應(yīng)以最小的慣性矩計算。鋼模截面參見圖2，筒64圓筒對任何軸的慣性矩均為/簡,:。筋對主軸的慣性矩為、,=HA=fW"、,參0-裔^12當(dāng)筋與x軸成ci夾角時，筋對x軸的慣性矩為=sin2or￡々《+c。s2"￡y乂+2sin"c。sor￡Wi《=sin2a/y(平面圖形對主軸的慣積/^二0)'.'鋼模結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，/筋,與/筋,，相比可以忽略不計。.'.當(dāng)筋與x軸成a夾角時，筋對x軸的慣性矩/,win2"/"目前O800X30m管樁使用的鋼模材質(zhì)為16錳鋼，參見圖3，I筒-丄(￡>4_^)=!(824—804)=208622cm46464工筋。=2X=2X2.5(48.『-化)-畫cm4I企。=2X,)=2X審—化)=82895cm433A筒=-(D2-c/2)=丘(822—802)=254.34cm244A筋二(2.5X7.5)X6=112.5cm2A企二(4X5.6)X2=44.8cm2￡A=A簡+A筋+A企=254.34+112.5+44.8=411.64cm2￡Imin"I筒+Iffi0(sin245+sin290+sin2135)+sin20I企。二359166cm4<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>使用該鋼模制做30cm管樁時，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>臨界應(yīng)力<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>使用該鋼模制做55cm管樁時，柔度A隨丄，，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>臨界應(yīng)力:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>該鋼模制作不同規(guī)格管樁的穩(wěn)定安全系數(shù)見表1。表1O800X30m鋼模壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根據(jù)現(xiàn)有其他PHC管樁生產(chǎn)廠家鋼模的資料，其中圖4表示柘中O800X39C型管樁的鋼模；圖5表示馬來西亞O900X36mC型管樁的鋼模；圖6表示馬來西亞O600X30mC型管樁的鋼模;按照上述方法計算出鋼模穩(wěn)定性安全系數(shù)見表2，表2各PHC管樁生產(chǎn)廠家穩(wěn)定安全系數(shù)分析計算表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從上表可以看出，這些鋼模不適合制作55mPHC管樁。縱上所述，對于現(xiàn)有采用的制造PHC管樁的鋼模而言，其外部結(jié)構(gòu)大多為在中空圓柱體模板上安置縱筋和跑輪的技術(shù)工藝，使得該種鋼模在整體硬度上有一定的局限，由于現(xiàn)有技術(shù)大多采用該鋼模生產(chǎn)長度小于50m的PHC管樁，所以此種鋼模結(jié)構(gòu)尚且能符合該種PHC管樁的生產(chǎn)需要，但是如果所要生產(chǎn)的PHC管樁的長度一旦超過50m，上述現(xiàn)有鋼模的結(jié)構(gòu)其硬度很難符合實際生產(chǎn)的需要
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種55mPHC管樁鋼模。該鋼模通過對相關(guān)的技術(shù)改進(jìn)，可用來制造長度為55m的PHC管樁。本實用新型所要解決的技術(shù)問題可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種55mPHC管樁鋼模，包括若千鋼模單元，每個鋼模單元包括對稱設(shè)置的上、下模，所述上、下模包括一中空半圓柱體模板、軸向企口板、徑向企口板、縱筋、跑輪，所述軸向企口板固定在中空半圓柱模板的軸向邊，徑向企口板設(shè)置在中空半圓柱模板的徑向邊，在軸向企口板和徑向企口板開設(shè)有螺栓槽，用螺栓穿過上、下模軸向企口板上的螺栓槽使上、下模連接，用螺栓穿過上、下模經(jīng)向企口板上的螺栓槽使鋼模單元與相鄰鋼模單元連接;所述縱筋呈徑向間隔地沿軸向固定在中空半圓柱模板的外圓柱面上;所述跑輪呈軸向間隔等距地并以徑向方式固定在中空半圓柱模板的外圓柱面上,所述縱筋和跑輪的兩端與所述軸向企口板連接；其特征在于，還包括環(huán)筋，所述環(huán)筋呈軸向間隔地以徑向方式固定在中空半圓柱模板的外圓柱面上，其兩端與軸向企口板固定。在本實用新型中，所述縱筋包括若干條門形縱筋和若千條雙列縱筋，兩者間隔排列；并與環(huán)筋垂直交叉固定連接。所述雙列縱筋包括兩條單縱筋，兩條單縱筋之間的圓心角為10°。在上、下模上，所述門形縱筋為兩條，雙列縱筋為一條，所述雙列縱筋與軸向企口板之間的圓心角為90。，門形縱筋與軸向企口板之間的圓心角為45。。本實用新型的55mPHC管樁鋼模在張拉過程中使用百分表測量模板變形量，結(jié)果表明張拉時鋼模沒有太明顯的彎曲變形；張拉后模板起吊、離心及放入常壓普養(yǎng)池狀態(tài)，鋼模的變形量基本上控制在5mm以內(nèi)，鋼模的直線性非常好。圖l為壓桿受力簡圖。圖2為鋼模截面計算簡圖。圖3為O800X30m鋼模截面圖。圖4為O800X39m鋼模截面圖。圖5為O900X36m鋼模截面圖。圖6為①600X30m鋼模截面圖。圖7為本實用新型一種55mPHC管樁鋼模截面圖。圖8為本實用新型另一種55mPHC管樁鋼模截面圖。圖9為本實用新型一種優(yōu)選的55mPHC管樁鋼模截面圖。圖10為圖9優(yōu)選的55mPHC管樁鋼模結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式下面通過附圖進(jìn)一步說明本實用新型。參見圖10，一種55mPHC管樁鋼模，包括若干鋼模單元1，每個鋼模單元1包括對稱設(shè)置的上、下模ll、12。參見圖7、圖8和圖9，所述上、下模包括一中空半圓柱體模板2、兩軸向企口板3、兩徑向企口板4、縱筋5、跑輪6、環(huán)筋7，兩軸向企口板3焊接在中空半圓柱模板2的軸向邊，兩徑向企口板4焊接在中空半圓柱模板2的徑向邊,在軸向企口板3和徑向企口板4開設(shè)有螺栓槽，用螺栓8穿過上、下模軸向企口板3上的螺栓槽使上、下模ll、12連接，用螺栓8穿過上、下模ll、12經(jīng)向企口板4上的螺栓槽使鋼模單元1與相鄰鋼模單元1連接。跑輪6呈軸向間隔以10m等距地并以徑向方式焊接在中空半圓柱模板2的外圓柱面上，跑輪6的兩端與軸向企口板3連接。整個鋼模跑輪6的數(shù)量應(yīng)該與離心機(jī)上驅(qū)動輪的數(shù)量是一樣的，通過驅(qū)動輪與跑輪6的摩擦帶動鋼模轉(zhuǎn)動，離心成型。環(huán)筋7呈軸向間隔地以徑向方式固定在中空半圓柱模板2的外圓柱面上,其兩端與軸向企口板3固定，縱筋5呈徑向間隔地沿軸向固定在中空半圓柱模板2的外圓柱面上，與環(huán)筋7垂直交叉固定連接?？v筋5的結(jié)構(gòu)方式有多種多樣的結(jié)構(gòu)，如圖7、圖8和圖9中所示單縱筋51、雙列縱筋52和門形縱筋53，雙列縱筋52包括兩條單縱筋51，兩條單縱筋51之間的圓心角為10°。圖7中的55mPHC管樁鋼模II為一條雙列縱筋52和一條門形縱筋53，雙列縱筋52與軸向企口板3之間的圓心角為90。，門形縱筋53與軸向企口板3之間的圓心角為45。。圖8中的55mPHC管樁鋼模III為三條單縱筋51，其中一條單縱筋51與軸向企口板3之間的圓心角為90。，相鄰兩條單縱筋51之間的的圓心角為45。。圖9中的55mPHC管樁鋼模I一條雙列縱筋52和兩條門形縱筋53，雙列縱筋52與軸向企口板3之間的圓心角為90。，兩門形縱筋53與軸向企口板3以及與雙列縱筋52之間的圓心角為45。。上述三種型號的.55mPHC管樁鋼模張拉時鋼模壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)見表3*表3三種鋼模壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從上表可以看出，I型鋼模可制做55m的各種型號的PHC管樁；II型鋼模制做C型樁最長可達(dá)48m、制做B型樁最長可達(dá)55m，III鋼模制做C型樁最長可達(dá)39m、制做B型樁最長可達(dá)45m，制做AB型樁最長可達(dá)55m。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。權(quán)利要求1、一種55mPHC管樁鋼模，包括若干鋼模單元，每個鋼模單元包括對稱設(shè)置的上、下模，所述上、下模包括一中空半圓柱體模板、軸向企口板、徑向企口板、縱筋、跑輪，所述軸向企口板固定在中空半圓柱模板的軸向邊，徑向企口板設(shè)置在中空半圓柱模板的徑向邊，在軸向企口板和徑向企口板開設(shè)有螺栓槽，用螺栓穿過上、下模軸向企口板上的螺栓槽使上、下模連接，用螺栓穿過上、下模經(jīng)向企口板上的螺栓槽使鋼模單元與相鄰鋼模單元連接；所述縱筋呈徑向間隔地沿軸向固定在中空半圓柱模板的外圓柱面上；所述跑輪呈軸向間隔等距地并以徑向方式固定在中空半圓柱模板的外圓柱面上，所述縱筋和跑輪的兩端與所述軸向企口板連接；其特征在于，還包括環(huán)筋，所述環(huán)筋呈軸向間隔地以徑向方式固定在中空半圓柱模板的外圓柱面上，其兩端與軸向企口板固定。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的55mPHC管樁鋼模，其特征在于，所述縱筋包括若干條門形縱筋和若干條雙列縱筋，兩者間隔排列；并與環(huán)筋垂直交叉固定連接。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的55mPHC管樁鋼模，其特征在于，所述雙列縱筋包括兩條單縱筋，兩條單縱筋之間的圓心角為10°。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的55mPHC管樁鋼模，其特征在于，在所述上、下模上，所述門形縱筋為兩條，雙列縱筋為一條，所述雙列縱筋與軸向企口板之間的圓心角為90。，門形縱筋與軸向企口板之間的圓心角為45。。專利摘要一種55mPHC管樁鋼模，包括若干鋼模單元，每個鋼模單元包括對稱設(shè)置的上、下模，所述上、下模包括一中空半圓柱體模板、軸向企口板、徑向企口板、縱筋、跑輪，其還包括環(huán)筋，所述環(huán)筋呈軸向間隔地以徑向方式固定在中空半圓柱模板的外圓柱面上，其兩端與軸向企口板固定。所述縱筋包括若干條門形縱筋和若干條雙列縱筋，兩者間隔排列；并與環(huán)筋垂直交叉固定連接。本實用新型的55mPHC管樁鋼模在張拉過程中使用百分表測量模板變形量，結(jié)果表明張拉時鋼模沒有太明顯的彎曲變形；張拉后模板起吊、離心及放入常壓普養(yǎng)池狀態(tài)，鋼模的變形量基本上控制在5mm以內(nèi)，鋼模的直線性非常好。文檔編號B28B21/82GK201002309SQ20072006646公開日2008年1月9日申請日期2007年1月18日優(yōu)先權(quán)日2007年1月18日發(fā)明者桂成農(nóng),王宗成,王春明申請人:中交三航局第三工程有限公司