一种隔离式抗冻融循环桩及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种隔离式抗冻融循环桩及其设计方法，包括：第一筒体、第二筒体、第三筒体、隔离套；所述第一筒体、第二筒体、第三筒体连接成一体；第一筒体采用等直径筒体，第二筒体采用变直径螺旋体，第三筒体为桩尖；第一筒体、第二筒体、第三筒体均采用钢管；隔离套设置在第一筒体外侧，隔离套采用金属材质。采用本申请的一种隔离式抗冻融循环桩及其设计方法，能够有效提高抗冻融循环桩的使用效果。能够有效提高抗冻融循环桩的使用效果。能够有效提高抗冻融循环桩的使用效果。

【技术实现步骤摘要】
一种隔离式抗冻融循环桩及其设计方法


[0001]本专利技术涉及基础工程
，特别是涉及一种隔离式抗冻融循环桩及其设计方法。

技术介绍

[0002]冻土区是一种特殊的地质条件，在此种条件下，如何减少其对于桩基的影响，一直是众多学者致力于研究的问题。如：
[0003]CN202913430U公开了一种减小冻融循环对桩作用的装置，包括橡胶浮圈、开闭口和填充物，橡胶浮圈为空心环形结构，橡胶浮圈套于桩的外部，橡胶浮圈内设有填充物，橡胶浮圈的任意断面处设有开闭口，开闭口上设有用于打开或闭合橡胶浮圈的开关。
[0004]上述橡胶圈的作用更加类似于保护套，其作用只是防止结冰对桩身完整性的破坏。
[0005]又如：CN112211189A公开了一种抗冻拔抗震套筒桩，包含钢管混凝土桩，外套筒，为空心圆柱状体；其设计思想是：在混凝土钢管和外套筒间设置的阻尼装置，阻尼棒可以沿竖向伸缩变形，从而可减轻冻土区桩基础周围土冻胀引起的冻拔力和融沉现象对桩基础的破坏作用；阻尼棒还可以沿钢管混凝土桩径向变形，受地震作用时可以吸收大部分的地震能量，减轻地震波对桩基础的冲击剪切作用，极大的提高了位于寒区地震带的建筑物的抗震等级。
[0006]再如：CN106759273A公开了用于冻土地区的带滑动套管的钢管桩光伏支架基础，包括钢管桩主体，所述钢管桩主体包括钢管、螺旋盘钢管；其构思在于：当地基土在U
‑
PVC套管外部产生切向冻胀力时，由于U
‑
PVC套管与上部的钢管可以产生相对滑移，切向冻胀力不能传递到上部的钢管，地基土在下部的螺旋盘钢管产生局部切向冻胀力可以螺旋盘提供的拉力平衡，这样桩顶位移就不会地基土冻胀的影响。

技术实现思路

[0007]本申请的目的在于提出一种隔离式抗冻融循环桩及其设计方法，以解决现有技术的不足。
[0008]一种隔离式抗冻融循环桩，包括：第一筒体、第二筒体、第三筒体、隔离套；所述第一筒体、第二筒体、第三筒体连接成一体；
[0009]第一筒体采用等直径筒体，第二筒体采用变直径螺旋体，第三筒体为桩尖；
[0010]第一筒体、第二筒体、第三筒体均采用钢管；
[0011]隔离套设置在第一筒体外侧，隔离套采用金属材质。
[0012]进一步，第一筒体、第二筒体、第三筒体的内部填充有混凝土。
[0013]进一步，还包括：桩帽，桩帽与第一筒体内部的混凝土连接成一体。
[0014]进一步，在隔离套的内部设置滚珠，以便于隔离套在第一筒体的上、下部滑动。
[0015]进一步，在第一筒体的上部焊接一法兰构件，法兰构件均布设置有若干通孔；在法
兰构件的边缘设置有向下延伸的第一保护筒；相配的，隔离套的顶端还设置板，板的表面设置有若干螺杆，螺杆穿过法兰构件的通孔；
[0016]对应的，第二筒体的顶端外表面的半径大于第一筒体的外表面的半径，第二筒体的顶端的外表面在水平面的投影不小于第一保护筒的外表面在水平面的投影相同；
[0017]在第二筒体的顶端设置有向上延伸的第二保护筒；第二保护筒的内表面在水平面的投影与隔离套的外表面在水平面的投影重叠；
[0018]初始条件下，隔离套的顶端板与法兰构件的之间保持有一定的间距，隔离套的底端插入到第二保护筒与第一筒体之间；法兰构件的通孔设置有螺纹孔，在安装时，安装一套筒，所述套筒的外侧设置有与法兰构件的通孔相适配的螺纹，所述套筒的内表面设置有与螺杆相适配的螺纹，所述套筒的高度大于所述通孔的高度。
[0019]进一步，在冻融季节，将套筒从螺杆上移除；在非冻融季节，将套筒旋转到螺杆上且进入到通孔中。
[0020]进一步，在法兰构件的上表面均匀设置加劲肋。
[0021]一种隔离式抗冻融循环桩的设计方法，初始条件下，隔离套的顶端板的上表面到法兰构件的下表面的距离为h1，隔离套的顶端板的上表面到第一保护筒的下表面的距离为h2；
[0022]隔离套的下表面到第二保护筒体的上表面的距离为h3，隔离套的下表面到第二筒体的上表面的距离为h4；
[0023]满足：h1≤h3，h4≤h2。
[0024]一种隔离式抗冻融循环桩的设计方法，第一保护筒的下表面与第二保护筒的上表面的间距对应于冻融区土层。
[0025]一种隔离式抗冻融循环桩的设计方法，隔离套的螺杆设有n个，每个螺杆的中心距离第二筒体的最近距离为b1，b2,
……
b
n
；；隔离套承担的向上的承载力为P，法兰构件与第一筒体的接触高度t；
[0026]要满足：
[0027]2πrf
剪切
t≥P
[0028]r表示第一筒体的半径，f
剪切
表示焊缝剪切强度；
[0029]同时，也要满足：
[0030][0031]f
抗弯
表示焊缝的抗弯强度。
[0032]一种隔离式抗冻融循环桩的设计方法，隔离套的螺杆设有n个，每个螺杆的中心距离第二筒体的最近距离为b1，b2,
……
b
n
；；隔离套承担的向上的承载力为P，法兰构件与第一筒体的接触高度t，其满足；
[0033][0034]f
剪切
表示焊缝剪切强度，f
抗弯
表示焊缝的抗弯强度(即抗压与抗拉强度的较小值；一
般情形下，抗压与抗拉强度是相同的)。
[0035]本申请的有益效果在于：
[0036]第一，本申请的第一个专利技术点在于：发现了“隔离套”的三个问题：1)隔离套高度内的桩身不论在何种情况下，都不会起到抗压承载的作用；2)施工时，隔离套自身重力如何防范(隔离套在重力作用下下移，其长度与冻土区产生错位)。3)采用PVC材料虽然可以减少其自重，但是在冻胀或冻融时，端部可能会压坏。
[0037]第二，本申请的第二个专利技术点在于：“在第一筒体的上部焊接一法兰构件，法兰构件均布设置有若干通孔；在法兰构件的边缘设置有向下延伸的第一保护筒；相配的，隔离套的顶端还设置板，板的表面设置有若干螺杆，螺杆穿过法兰构件的通孔；对应的，第二筒体的顶端外表面的半径大于第一筒体的外表面的半径，第二筒体的顶端的外表面在水平面的投影不小于第一保护筒的外表面在水平面的投影相同；在第二筒体的顶端设置有向上延伸的第二保护筒；第二保护筒的内表面在水平面的投影与隔离套的外表面在水平面的投影重叠；初始条件下，隔离套的顶端板与法兰构件的之间保持有一定的间距，隔离套的底端插入到第二保护筒与第一筒体之间；法兰构件的通孔设置有螺纹孔，在安装时，安装一套筒，所述套筒的外侧设置有与法兰构件的通孔相适配的螺纹，所述套筒的内表面设置有与螺杆相适配的螺纹，所述套筒的高度大于所述通孔的高度”上述特征是一个整体，来解决前面发现的三个问题。
[0038]第三，本申请的第三个专利技术点在于：在冻融季节，将套筒从螺杆上移除；在非冻融季节，将套筒旋转到螺杆上且进入到通孔中。
附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔离式抗冻融循环桩，其特征在于，包括：第一筒体、第二筒体、第三筒体、隔离套；所述第一筒体、第二筒体、第三筒体连接成一体；第一筒体采用等直径筒体，第二筒体采用变直径螺旋体，第三筒体为桩尖；第一筒体、第二筒体、第三筒体均采用钢管；隔离套设置在第一筒体外侧，隔离套采用金属材质。2.根据权利要求1所述的一种隔离式抗冻融循环桩，其特征在于，第一筒体、第二筒体、第三筒体的内部填充有混凝土。3.根据权利要求1所述的一种隔离式抗冻融循环桩，其特征在于，在隔离套的内部设置滚珠，以便于隔离套在第一筒体的上、下部滑动。4.根据权利要求1或2或3所述的一种隔离式抗冻融循环桩，其特征在于，在第一筒体的上部焊接一法兰构件，法兰构件均布设置有若干通孔；在法兰构件的边缘设置有向下延伸的第一保护筒；相配的，隔离套的顶端还设置板，板的表面设置有若干螺杆，螺杆穿过法兰构件的通孔；对应的，第二筒体的顶端外表面的半径大于第一筒体的外表面的半径，第二筒体的顶端的外表面在水平面的投影不小于第一保护筒的外表面在水平面的投影相同；在第二筒体的顶端设置有向上延伸的第二保护筒；第二保护筒的内表面在水平面的投影与隔离套的外表面在水平面的投影重叠；初始条件下，隔离套的顶端板与法兰构件的之间保持有一定的间距，隔离套的底端插入到第二保护筒与第一筒体之间；法兰构件的通孔设置有螺纹孔，在安装时，安装一套筒，所述套筒的外侧设置有与法兰构件的通孔相适配的螺纹，所述套筒的内表面设置有与螺杆相适配的螺纹，所述套筒的高度大于所述通孔的高度。5.根据权利要求4所述的一种隔离式抗冻融循环桩，其特征在于，在冻融季节，将套筒从螺杆上移除；在非冻融季节，将套筒旋转到螺杆上且进入到通孔中。6.根据权利要求4所述的一种隔离式抗冻融循环桩，其特征在于，在法兰构件的上表面均匀设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨忠平，李绪勇，李诗琪，赵亚龙，刘浩宇，张益铭，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：