一種復(fù)合材料板樁的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合材料板樁，包括樁體，樁體為復(fù)合材料樁體，樁體兩側(cè)設(shè)有槽口，通過槽口將M個(gè)樁體連接成一體，M≥2，樁體的上端和下端分別包裹有鋼護(hù)板，在兩端的鋼護(hù)板之間設(shè)有橫梁，在橫梁上設(shè)置錨拉桿；槽口設(shè)置在樁體兩端側(cè)壁，槽口一側(cè)為不封閉的圓形環(huán)口，另一側(cè)為實(shí)心小圓，圓形環(huán)口開口尺寸小于實(shí)心小圓的直徑；相鄰的樁體之間，前一個(gè)樁體的實(shí)心小圓插入到后一個(gè)樁體的圓形環(huán)口中進(jìn)行固定。本發(fā)明板樁之間采用特殊槽口形式，有利于板樁插打施工及板樁形成整體，在板樁上下端包裹鋼護(hù)板以保護(hù)板樁在施工過程不會(huì)出現(xiàn)局部損壞，同時(shí)有利于板樁插打施工。
【專利說明】一種復(fù)合材料板粧
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工程施工用具，特別是一種復(fù)合材料板樁，具體地說運(yùn)用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料代替鋼、混凝土或木等傳統(tǒng)材料制造板樁結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]板樁結(jié)構(gòu)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)廣泛使用了幾十年時(shí)間，在河道開挖及防護(hù)、基坑圍堰支撐等施工中得到廣泛運(yùn)用，其具有施工速度快，對(duì)周邊環(huán)境影響小特點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，但易腐蝕、外觀效果差；混凝土板樁結(jié)構(gòu)自重大、強(qiáng)度低只適用于小范圍內(nèi)使用；木結(jié)構(gòu)板樁強(qiáng)度低、易腐蝕只適用于小型工程。由于傳統(tǒng)材質(zhì)制造的板樁存在上述缺點(diǎn)，需要一種新型材質(zhì)的板樁。
[0003]專利（CN 302071676 A)公布一種復(fù)合材料板樁：包括樁體I，其特征是所述的樁體I為復(fù)合材料樁體，在所述的樁體I的上端包裹有不銹鋼套頭2，下端連接有不銹鋼樁靴3，樁體I的兩側(cè)邊分別連接有與相鄰的樁體I相連的鎖扣4 ;所述的樁體I由芯材301、包裹芯材301的內(nèi)包裹層302及將各包裹有內(nèi)包裹層302的芯材301包裹成所需形狀的外包裹層103組成，相鄰芯材301之間形成有格構(gòu)結(jié)構(gòu)104。專利（CN 302071676 A)采用復(fù)合材料夾芯（需包裹芯材301)斷面，此類型板樁斷面有利于增加板樁的整體剛度，但也存在制造復(fù)雜、樁體笨重、鎖扣連接復(fù)雜、不便于插打施工、總成本高的缺點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明同樣采用復(fù)合材料但不需包裹芯材采用全復(fù)合材料，且鎖扣與板體一次成型（不需額外連接件），樁體簡(jiǎn)潔，制造安裝較為方便，方便插打施工，總成本相對(duì)較低，為了提高樁身剛度及控制樁身變形在樁頂設(shè)置錨拉桿結(jié)構(gòu)。
[0005]復(fù)合板樁具有耐腐蝕好、輕質(zhì)高強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，與木材、混凝土和鋼板樁等傳統(tǒng)板樁相比，能更好地適應(yīng)惡劣的水下環(huán)境，具有更好的耐久性，在海岸和碼頭的加固和修復(fù)工程、水域改造及臨江靠海地區(qū)的基礎(chǔ)建設(shè)工程中有較廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)于經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。復(fù)合材料板樁采用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（Fiber ReinforcedPolymer)，強(qiáng)度高、變形性能好，能夠較好的適應(yīng)結(jié)構(gòu)受力的要求；且耐腐蝕性能好可適用于海洋等腐蝕性環(huán)境，免維護(hù)。復(fù)合材料也存在彈模低、變形大、局部抗沖擊性能差的缺點(diǎn)，需要采用特殊構(gòu)造措施以減小其受力變形；同時(shí)由于成型工藝特殊性(采用拉擠成型)，板樁截面及連接槽口需綜合考慮制造、安裝、造價(jià)等因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合材料板樁，用輕質(zhì)高強(qiáng)耐腐蝕的復(fù)合材料替代傳統(tǒng)建筑材料制造支撐防護(hù)結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的：
本發(fā)明公開了一種復(fù)合材料板樁，包括樁體，樁體為復(fù)合材料樁體，截面加勁設(shè)置在樁體表面，樁體兩側(cè)通過槽口將若干個(gè)相同的樁體連接成一整片，樁體的上下兩端分別包裹有鋼護(hù)板，在樁體上部設(shè)有橫梁，將采用槽口連接樁體夾在中間，橫梁上設(shè)置錨拉桿。[0008]復(fù)合材料板樁采用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，是一種由高性能纖維和基體通過拉擠工藝制造成型的高性能材料。采用的纖維種類有碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維以及苧麻纖維中的一種或幾種。基體有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂中的一種或幾種。復(fù)合材料配比根據(jù)具體受力情況決定。
[0009]所述的樁體的截面形狀為U形，為了提高樁體截面的局部穩(wěn)定性能，在板樁薄壁上設(shè)置I字形、圓形、丁字形加勁肋或通過板樁薄壁板局部彎曲達(dá)到提高薄壁受力性能目的；
所述的樁體板樁采用特殊槽口連接，樁體一端設(shè)開口圓形環(huán)口，另一端設(shè)實(shí)心小圓；一端小圓可以插入到另一端開口圓環(huán)中，圓環(huán)開口尺寸需小于小圓的直徑。開口圓環(huán)圓心與實(shí)心小圓圓心在一條直線上，且開口圓環(huán)關(guān)于開口圓環(huán)與實(shí)心小圓圓心連線對(duì)稱此槽口有利于板樁正或反向拼接，且可適應(yīng)安裝時(shí)軸線誤差；
所述的樁體頂部設(shè)置錨拉桿，為預(yù)應(yīng)力筋、粗鋼筋或復(fù)合材料筋。
[0010]所述的樁體在板樁上下端包裹鋼護(hù)板。
[0011]所述的樁體在板樁間設(shè)置聯(lián)結(jié)橫梁。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：
(I)板樁采用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，是一種由高性能纖維和基體通過拉擠工藝制造成型的高性能材料。采用的纖維種類有碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維以及苧麻纖維中的一種或幾種；基體有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂中的一種或幾種。板樁采用拉擠工藝制造，有利于大規(guī)模組織生產(chǎn)。
[0013](2)板樁體采用截面形狀為U形，采用多種加勁方式提高板樁薄壁局部剛度，根據(jù)工程需要，可靈活選用加勁方式。
[0014](3)板樁之間采用特殊槽口形式，有利于板樁插打施工及板樁形成整體。
[0015](4)板樁頂采用預(yù)應(yīng)力筋、粗鋼筋、復(fù)合材料筋中的一種，以利于減少板樁結(jié)構(gòu)變形。
[0016](5)在板樁上下端包裹鋼護(hù)板以保護(hù)板樁在施工過程不會(huì)出現(xiàn)局部損壞，同時(shí)有利于板樁插打施工。
[0017](6)在板樁間設(shè)置橫梁，以保證板樁整體穩(wěn)定性。
[0018](7)在板樁間頂設(shè)置錨拉桿減小樁體的變形，優(yōu)化樁身的受力。
[0019]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明較好地實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的，利用復(fù)合材料輕質(zhì)高強(qiáng)、耐久性能好的優(yōu)點(diǎn)，采用不同的截面形狀及特殊槽口形式以滿足工程需求，通過設(shè)置錨拉桿克服復(fù)合材料板樁彈模低、變形大的缺點(diǎn)；通過板樁上下端包裹鋼護(hù)板有利樁頂防護(hù)及板樁插打施工。
[0020]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明較好地實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的，利用復(fù)合材料輕質(zhì)高強(qiáng)、耐久性能好的優(yōu)點(diǎn)，采用不同的截面形狀及環(huán)抱槽口形式以滿足工程需求，通過設(shè)置錨拉桿克服復(fù)合材料板樁彈模低、變形大的缺點(diǎn)；通過板樁上下端包裹鋼護(hù)板有利樁頂防護(hù)及板樁插打施工。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1-1為本發(fā)明的U形單片板樁局部彎曲斷面示意圖。[0022]圖1-2為本發(fā)明的U形單片板樁帶有加勁肋斷面示意圖。
[0023]圖1-3-1為本發(fā)明的U形板樁組成并排支撐結(jié)構(gòu)總體示意圖。
[0024]圖1-3-2為本發(fā)明的U形板樁組成相對(duì)支撐結(jié)構(gòu)總體示意圖。
[0025]圖2-1為本發(fā)明的一字型單片板樁斷面示意圖。
[0026]圖2-2為本發(fā)明的一字型板樁組成并排支撐結(jié)構(gòu)總體示意圖。
[0027]圖3-1為本發(fā)明的工字型單片板樁斷面示意圖。
[0028]圖3-2為本發(fā)明的工字型板樁組成并排支撐結(jié)構(gòu)總體示意圖。
[0029]圖4-1-1為本發(fā)明的多邊型單片板樁斷面示意圖。
[0030]圖4-1-2為本發(fā)明的多邊型單片板樁斷面示意圖。
[0031]圖4-2-1為本發(fā)明的多邊型板樁組成并排支撐結(jié)構(gòu)總體示意圖。
[0032]圖4-2-2為本發(fā)明的多邊型板樁組成并排支撐結(jié)構(gòu)總體示意圖。
[0033]圖5-1-1為本發(fā)明的三角組合型單片板樁斷面示意圖。
[0034]圖5-1-2為本發(fā)明的三角組合型單片板樁斷面示意圖。
[0035]圖5-2-1為本發(fā)明的三角組合型板樁組成并排支撐結(jié)構(gòu)總體示意圖。
[0036]圖5-2-2為本發(fā)明的三角組合型板樁組成并排支撐結(jié)構(gòu)總體示意圖。
[0037]【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0038]實(shí)施例一 ：U型截面
結(jié)合圖1-1、1-2、1_3_1和1-3-2, —種復(fù)合材料板樁，截面形狀為U型,包括樁體I,樁體I為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料樁體；樁體I兩側(cè)設(shè)有槽口 3，通過槽口 3將兩個(gè)樁體I連接成一體；樁體I的上端和下端分別包裹有鋼護(hù)板4 ;在樁體I外壁中間錨接橫梁6 ;錨拉桿5設(shè)置在靠岸邊的土體中，一端與橫梁6連接、另一端直接錨固于土體里，每隔一定間距在樁體I上設(shè)有一個(gè)錨拉桿5 ;槽口 3設(shè)置在樁體兩端側(cè)壁，槽口 3 —側(cè)為不封閉的圓形環(huán)口 301，另一側(cè)為實(shí)心小圓302，圓形環(huán)口 301開口尺寸小于實(shí)心小圓302的直徑，將前一個(gè)樁體I的實(shí)心小圓302插入到后一個(gè)樁體I的圓形環(huán)口 301中進(jìn)行固定。
[0039]槽口 3帶有的實(shí)心小圓302 —側(cè)，向U型部突出，保證前一個(gè)樁體I的實(shí)心小圓302插入到后一個(gè)樁體I的圓形環(huán)口 301中后，兩個(gè)樁體I的非突出面在一條水平線上。
[0040]九個(gè)截面加勁肋2均勻設(shè)置在樁體I內(nèi)壁，方向垂直于橫梁6。相鄰的兩個(gè)樁體1，可并排布置，或凹面方向相反布置。
[0041]將樁體I的外壁U型截面凸出部分，向內(nèi)局部彎曲，相鄰的兩個(gè)樁體1，可并排布置，或凹面方向相反布置。
[0042]復(fù)合材料板樁采用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，是一種由高性能纖維和基體通過拉擠工藝制造成型的高性能材料。采用的纖維種類有碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維以及苧麻纖維中的一種或幾種?；w有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂中的一種或幾種。復(fù)合材料配比根據(jù)具體受力情況決定。
[0043]實(shí)施例二 ： 一字型截面
結(jié)合圖2-1、2-2，一種復(fù)合材料板樁，截面形狀為一字形，包括樁體1，樁體I為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料樁體；樁體I兩側(cè)設(shè)有槽口 3，通過槽口 3將兩個(gè)樁體I連接成一體；樁體I的上端和下端分別包裹有鋼護(hù)板4 ;在樁體I外壁中間錨接橫梁6 ;錨拉桿5設(shè)置在靠岸邊的土體中，一端與橫梁6連接、另一端直接錨固于土體里，每隔一定間距在樁體I上設(shè)有一個(gè)錨拉桿5 ;槽口 3設(shè)置在樁體兩端側(cè)壁，槽口 3—側(cè)為不封閉的圓形環(huán)口 301，另一側(cè)為實(shí)心小圓302，圓形環(huán)口 301開口尺寸小于實(shí)心小圓302的直徑，將前一個(gè)樁體I的實(shí)心小圓302插入到后一個(gè)樁體I的圓形環(huán)口 301中進(jìn)行固定。
[0044]槽口 3帶有的實(shí)心小圓302 —側(cè)插入到后一個(gè)樁體I的圓形環(huán)口 301中后，兩個(gè)樁體I的非突出面與槽口 3在一條水平線上。
[0045]多個(gè)截面加勁肋2均勻設(shè)置在樁體I內(nèi)、外壁，方向垂直于橫梁6。
[0046]相鄰的兩個(gè)樁體I并排布置。
[0047]實(shí)施例三：工字型截面
結(jié)合圖3-1、3-2，一種復(fù)合材料板樁，截面形狀為工字型，本實(shí)施例除截面形狀及槽口布設(shè)位置與實(shí)施例二不同外，其余與實(shí)施例二相同。
[0048]樁體I采用工字形截面形狀。
[0049]槽口 3帶有的實(shí)心小圓302 —側(cè)插入到后一個(gè)樁體I的圓形環(huán)口 301中后，兩個(gè)樁體I的非突出面與槽口 3在一條水平線上。在工字上下翼緣都設(shè)置反對(duì)稱槽口 3，以加強(qiáng)連接可靠性。
[0050]實(shí)施例四：多邊型截面
結(jié)合圖4_1_1、4_1_2、4_2_1、4_2_2，一種復(fù)合材料板樁，截面形狀為多邊形。
[0051]樁體I采用矩形或多邊形截面形狀。
[0052]本實(shí)施例除截面形狀與實(shí)施例二、三不同外，其余與實(shí)施例二、三相同。槽口 3的不封閉的圓形環(huán)口 301布置在矩形截面的對(duì)角線上,另一對(duì)角線布置實(shí)心小圓302。
[0053]實(shí)施例五：三角組合型截面
結(jié)合圖5-1-1、5-1-2、5-2-1、5-2-2，一種復(fù)合材料板樁，截面形狀為三角組合形。
[0054]樁體I采用三角邊組拼成多空室平行四邊形或多空室正四邊形截面形狀。
[0055]在三角邊組拼成多空室平行四邊形或多空室正四邊形截面上下翼緣都設(shè)置反對(duì)稱槽口 3，以加強(qiáng)連接可靠性。
[0056]本實(shí)施例除截面形狀及槽口布設(shè)位置與實(shí)施例二不同外，其余與實(shí)施例二相同。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合材料板樁，包括樁體（I )，其特征在于：樁體（I)為復(fù)合材料樁體，樁體（I)兩側(cè)設(shè)有槽口（3)，通過槽口（3)將M個(gè)樁體（I)連接成一體，MS 2，樁體（I)的上端和下端分別包裹有鋼護(hù)板（4)，在兩端的鋼護(hù)板（4)之間設(shè)有橫梁（6)，在橫梁（6)上設(shè)置錨拉桿(5);槽口（3)設(shè)置在樁體（I)兩端側(cè)壁，槽口（3) —側(cè)為不封閉的圓形環(huán)口（301)，另一側(cè)為實(shí)心小圓（302)，圓形環(huán)口（301)開口尺寸小于實(shí)心小圓（302)的直徑；相鄰的樁體（I)之間，前一個(gè)樁體（I)的實(shí)心小圓（302)插入到后一個(gè)樁體（I)的圓形環(huán)口（ 301)中進(jìn)行固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料板樁，其特征在于：還包括N個(gè)截面加勁肋（2)，N ≥ 1，加勁肋（2)均勻設(shè)置在樁體（I)內(nèi)壁，方向垂直于橫梁（6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料板樁，其特征在于：將板樁（I)的外壁向內(nèi)局部彎曲，提高外壁受力性能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合材料板樁，其特征在于：樁體（I)的截面形狀為Z型、斜Z型、U型、T型、工字型、一字型或多邊形。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料板樁，其特征在于：在板樁（I)內(nèi)壁設(shè)置的加勁肋(2)為I字形、圓形或丁字形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料板樁，其特征在于：錨拉桿（5)為預(yù)應(yīng)力筋、粗鋼筋或復(fù)合材料筋。
【文檔編號(hào)】E02D5/03GK103485330SQ201310487496
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】劉成才 申請(qǐng)人:江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司