一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预制桩发明内容

一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预制桩专利目的

《一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预制桩》的目的是为了克服2015年1月以前技术中的不足，提供一种高抗弯性能、耐久性好、抗震性能好的混凝土预制桩，该发明中的混凝土预制桩能够较好地适用于对水平荷载要求高的区域，即该发明中的混凝土预制桩能够作为水平支护桩使用；同时，该发明造价低、节省钢材、施工和运输方便。

一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预制桩技术方案

《一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预制桩》包括两端均设置有锚固板的桩体，所述桩体内部设有钢筋骨架笼，所述钢筋骨架笼包括预应力钢筋、玻璃纤维筋和螺旋箍筋，所述预应力钢筋和玻璃纤维筋共同排布在以桩体中心线为轴线的同一个圆柱面上；所述预应力钢筋的两端分别与设置在桩体两端的锚固板固定联接，所述预应力钢筋与螺旋箍筋焊接连接在一起，所述玻璃纤维筋与螺旋箍筋绑扎连接在一起。优选的，所述玻璃纤维筋的数量等于或少于预应力钢筋的数量；当玻璃纤维筋的数量等于预应力钢筋的数量时，玻璃纤维筋和预应力钢筋沿圆周方向间隔交错排列；当玻璃纤维筋的数量少于预应力钢筋的数量时，玻璃纤维筋分散在预应力钢筋之间。优选的，所述玻璃纤维筋为非预应力筋。优选的，所述预应力钢筋与玻璃纤维筋之间的数量比值为1.4～1.6。进一步的，所述钢筋骨架笼还包括设置在预应力钢筋和玻璃纤维筋内侧的焊接加劲箍，所述预应力钢筋与焊接加劲箍焊接连接在一起，所述玻璃纤维筋与焊接加劲箍绑扎连接在一起。优选的，所述钢筋骨架笼还设置有绑扎段钢筋，所述绑扎段钢筋与玻璃纤维筋平行排布，且绑扎段钢筋与玻璃纤维筋通过扎丝绑扎在一起，所述绑扎段钢筋与螺旋箍筋或焊接加劲箍焊接连接在一起。进一步的，所述钢筋骨架笼还包括构造筋，所述构造筋与玻璃纤维筋或预应力钢筋绑扎连接在一起。

一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预制桩改善效果

1. 《一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预制桩》在钢筋骨架笼中增设了与钢筋主筋交错设置的玻璃纤维筋。所述玻璃纤维筋的材质为玻璃纤维增强塑料（GFRP），玻璃纤维增强塑料是一种由树脂和玻璃纤维复合组成的新型材料，它相对于普通钢筋具有防腐性、抗拉强度高、抗冲击性能好、便于切割及重量轻等显著优点。该发明中采用了预应力筋钢筋和玻璃纤维筋的混合配筋设计方式，其中预应力筋钢筋主要承受竖向荷载，而玻璃纤维筋为非预应力筋，主要承受水平荷载，从而该发明中的预应力钢筋和玻璃纤维筋互相配合，使得混凝土预制桩既具有预应力混凝土支护桩的高竖向承载力、耐击打的优点，同时又具有玻璃纤维筋自身抗拉强度高、抗腐蚀性好、抗震能力强及重量轻等优点，因此该发明中的混凝土预制桩能够显著改善预应力混凝土预制桩的水平承载力、抗弯承载力及耐久性等特性，甚至可以满足较高抗震设防烈度地区对桩基的性能要求。

2. 该发明应用范围广，桩身混凝土强度高，抗压承载力高；混合配筋设计，极大地提高了桩身抗弯性能；该发明可应用于工业和民用建筑、地铁站台的深基坑支护，也可在公路、铁路及桥梁等基础设施的边坡维护及桥墩基础施工等领域广泛应用。由于玻璃纤维筋的抗腐蚀性能好，该发明所述的支护桩还可在港口基础施工、跨海大桥基础施工等领域广泛应用。

3. 该发明采用了玻璃纤维筋与预应力钢筋的结合，从而使得混凝土预制桩的造价降低，还节省了大量钢材。该发明施工、生产和输运较为方便。2015年1月以前的预制桩施工技术、生产技术和输运技术非常成熟，完全可直接应用至该发明上。

混凝土预制桩，是指采用先预应力和离心成型法制成的一种细长混凝土预制构件。为提高预制桩的性能，该类桩中可以设置由钢筋主筋和螺旋箍筋构成的钢筋骨架。混凝土预制桩具有工业规模化生产、质量易于保障、单桩承载力高、对工程地址条件适应性强、施工速度快、现场无污染等优点。但是混凝土预制桩存在着桩身抗弯性能较差问题和钢筋混凝土结构的耐久性问题，这些缺陷严重限制了预应力混凝土管桩作为水平支护桩在工程中的大规模应用。

图1为《一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预制桩》的结构示意图。图2为图1的横截面剖面示意图。

图3为14根预应力筋和10根玻璃纤维筋的排布结构示意图。

图4为该发明中的玻璃纤维筋与焊接加劲箍的连接结构示意图。

图5为锚固系统示意图。

图中标注符号的含义如下：10—桩体、 11—锚固板、110—锚固系统、111—锚固孔、112—过筋槽、113—张拉孔、12—桩套箍、20—钢筋骨架笼、21—预应力钢筋、22—玻璃纤维筋、23—螺旋箍筋、24—焊接加劲箍、25—绑扎段钢筋、26—扎丝。

《一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预制桩》属于混凝土预制桩技术领域，特别涉及一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预制桩。

1.《一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预制桩》包括两端均设置 有锚固板（11）的桩体（10），所述桩体（10）内部设有钢筋骨架笼（20）， 其特征在于：所述钢筋骨架笼（20）包括预应力钢筋（21）、玻璃纤维筋（22） 和螺旋箍筋（23），所述预应力钢筋（21）和玻璃纤维筋（22）共同排布在 以桩体中心线为轴线的同一个圆柱面上；所述预应力钢筋（21）的两端分别 与设置在桩体（10）两端的锚固板（11）固定联接，所述预应力钢筋（21） 与螺旋箍筋（23）焊接连接在一起，所述玻璃纤维筋（22）与螺旋箍筋（23） 绑扎连接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预 制桩，其特征在于：所述玻璃纤维筋（22）的数量等于或少于预应力钢筋（21） 的数量；当玻璃纤维筋（22）的数量等于预应力钢筋（21）的数量时，玻璃 纤维筋（22）和预应力钢筋（21）沿圆周方向间隔交错排列；当玻璃纤维筋 （22）的数量少于预应力钢筋（21）的数量时，玻璃纤维筋（22）分散在预 应力钢筋（21）之间。

3.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预 制桩，其特征在于：所述玻璃纤维筋（22）为非预应力筋。

4.根据权利要求2所述的一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预 制桩，其特征在于：所述预应力钢筋（21）与玻璃纤维筋（22）之间的数量 比值为1.4～1.6。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的 混凝土预制桩，其特征在于：所述钢筋骨架笼（20）还包括设置在预应力钢 筋（21）和玻璃纤维筋（22）内侧的焊接加劲箍（24），所述预应力钢筋（21） 与焊接加劲箍（24）焊接连接在一起，所述玻璃纤维筋（22）与焊接加劲箍 （24）绑扎连接在一起。

6.根据权利要求5所述的一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预 制桩，其特征在于：所述钢筋骨架笼（20）还设置有绑扎段钢筋（25），所 述绑扎段钢筋（25）与玻璃纤维筋（22）平行排布，且绑扎段钢筋（25）与 玻璃纤维筋（22）通过扎丝（26）绑扎在一起，所述绑扎段钢筋（25）与螺 旋箍筋（23）或焊接加劲箍（24）焊接连接在一起。

7.根据权利要求5所述的一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预 制桩，其特征在于：所述钢筋骨架笼（20）还包括构造筋，所述构造筋与玻 璃纤维筋或预应力钢筋绑扎连接在一起。

如图1所示，《一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预制桩》包括两端均设置有锚固板11的桩体10，所述桩体10内部设有钢筋骨架笼20，所述钢筋骨架笼20包括预应力钢筋21、玻璃纤维筋22和螺旋箍筋23，所述预应力钢筋21和玻璃纤维筋22彼此平行设置，且二者共同排布在以桩体中心线为轴线的同一个圆柱面上；所述预应力钢筋21的长度大于玻璃纤维筋22的长度，预应力钢筋21的两端分别与设置在桩体10两端的锚固板11固定联接，所述预应力钢筋21与螺旋箍筋23焊接连接在一起，所述玻璃纤维筋22与螺旋箍筋23绑扎连接在一起；所述玻璃纤维筋22为非预应力筋。图1中的桩体为空心的，当然桩体也可以采用实心的。当预应力钢筋21和玻璃纤维筋22混合配筋时，二者的数量可以参照表1中的数值选取下表：

当玻璃纤维筋22的数量等于预应力钢筋21的数量时，二者可以按照如图2所示的方式排布，即玻璃纤维筋22和预应力钢筋21沿圆周方向彼此间隔交错排布；当玻璃纤维筋22的数量少于预应力钢筋21的数量时，二者可以按照如图3所示的方式排布，即玻璃纤维筋22分散在预应力钢筋21之间。如图2所示，所述钢筋骨架笼20还包括设置在预应力钢筋21和玻璃纤维筋22内侧的焊接加劲箍24，所述预应力钢筋21与焊接加劲箍24焊接连接在一起，所述玻璃纤维筋22与焊接加劲箍24绑扎连接在一起。如图4所示，所述钢筋骨架笼20还设置有绑扎段钢筋25，所述绑扎段钢筋25与玻璃纤维筋22平行排布，且绑扎段钢筋25与玻璃纤维筋22通过扎丝26绑扎在一起，所述绑扎段钢筋25与螺旋箍筋23或焊接加劲箍24焊接连接在一起。当然，所述钢筋骨架笼20还可以设置有构造筋，所述构造筋与玻璃纤维筋或预应力钢筋绑扎连接在一起。所述预应力钢筋21在锚固时，预应力钢筋21的端部固定在锚固板11的锚固系统110上，如图5所示，所述锚固系统11由锚固孔111、过筋槽112、张拉孔113组成；预应力钢筋21的端部依次穿过张拉孔113、过筋槽112而固定在锚固孔111上，以实现与锚固板11的连接。

2020年7月17日，《一种玻璃纤维筋与钢筋混合配筋的混凝土预制桩》获得安徽省第七届专利奖优秀奖。

钢筋配筋率是钢筋混凝土构件中纵向受力钢筋的面积与构件的有效面积之比。

钢筋配筋率是影响构件受力特征的一个参数，控制配筋率可以控制结构构件的破坏形态，不发生超筋破坏和少筋破坏。