一种预应力碳纤维混凝土桩的加工制备方法技术

本发明专利技术涉及一种预应力碳纤维混凝土桩的加工制备方法，包括如下步骤：准备CFRP筋并在CFRP筋两端安装好锚具，固定好CFRP筋位置，绑扎箍筋制成纤维骨架；将锚具锚固于桩端板及锚固圆盘中，安装张拉锚固装置；置于模具中浇筑混凝土；连接张拉设备，张拉；离心成型；拆除张拉锚固装置、模具，切断CFRP筋，蒸压养护，得到预应力碳纤维混凝土桩。与现有技术相比，本发明专利技术的加工制备方法得到的预应力碳纤维混凝土桩耐久性较高，不需要后期维护，经济性好，适用于强腐蚀性环境中；张拉锚固装置构造简单，便于安装拆卸，易于生产加工，可重复利用，受力明确，可对CFRP筋同时均匀张拉，提高张拉效率；工艺流程简单，生产效率高。生产效率高。生产效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种预应力碳纤维混凝土桩的加工制备方法


[0001]本专利技术涉及预应力混凝土桩
，尤其是涉及一种预应力碳纤维混凝土桩的加工制备方法。

技术介绍

[0002]桥梁工程中长期位于暴露性和具有腐蚀性的环境中的桩基础，不可避免的会受到侵蚀，尤其是空气与水交界的工作区域，结构中的钢筋极易锈蚀。钢筋锈蚀后其有效截面面积减小，造成承载力下降，发生腐蚀后的桩体混凝土沿纵向产生许多裂缝，严重的话还会引起混凝土保护层的脱落，钢筋与混凝土之间的粘结作用大幅下降，两者无法很好地协同受力，导致结构提前发生失效破坏，从而影响桥梁的安全性和耐久性，对交通基础设施的建设造成巨大的经济损失。
[0003]碳纤维复合材料筋(CFRP筋)具有相对较高的弹性模量和比强度、相对较低的应力松弛率、更佳的抗疲劳性能和耐腐蚀性能，其优异的材料特性使其可以用来替代预应力钢筋，使位于恶劣环境中的预应力混凝土桩能够抵抗腐蚀。通常在水下或地下发生腐蚀问题的桩基难以检测，且维护成本极高，因此需要要从根本上解决此类问题最好的解决方案就是应用CFRP。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种预应力碳纤维混凝土桩的加工制备方法，本专利技术提供了利用碳纤维增强复合材料做成的预应力筋来替代传统预应力混凝土结构中的预应力筋形成一种新的预应力结构的加工制备方法，受力筋均采用纤维增强复合材料，不使用钢材，可避免腐蚀问题，提高混凝土桩的耐久性，不需要后期维护，经济性好，适用于强腐蚀性环境中；张拉锚固装置构造简单，便于安装拆卸，各部分易于生产加工，可重复利用，受力明确，可对CFRP筋同时均匀张拉，提高张拉效率；工艺流程简单，生产效率高。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]本专利技术的目的是提供一种预应力碳纤维混凝土桩的加工制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1、在CFRP筋两端分别安装好锚具，固定好CFRP筋位置，绑扎箍筋制成纤维骨架；
[0008]S2、将两端CFRP筋及锚具穿入桩端板，转动桩端板将锚固于桩端板的锚具卡入弧形槽中，将张拉锚固装置的锚固圆盘以同样的方法安装在CFRP筋两端对其锚固，在CFRP筋的张拉端和固定端分别通过螺栓将锚固圆盘与张拉锚固装置的张拉端板和固定端板连接，再将张拉锚固装置的螺杆栓接于张拉端板上；
[0009]S3、将连接好张拉锚固装置的纤维骨架置于浇筑混凝土的模具中，浇筑混凝土；
[0010]S4、浇筑完成后，通过螺杆与张拉设备连接，对CFRP筋进行张拉，达到张拉荷载后停止张拉；
[0011]S5、离心成型；
[0012]S6、拆除张拉锚固装置、模具，切断多余长度CFRP筋，蒸压养护，得到所述预应力碳纤维混凝土桩。
[0013]进一步地，所述预应力碳纤维混凝土桩包括混凝土桩身、设置于混凝土桩身内的纤维骨架、两个连接于纤维骨架两端的桩端板以及与所述桩端板焊接的桩套箍；所述张拉锚固装置包括两个锚固圆盘、一个张拉端板、一个固定端板以及一根螺杆；所述两个锚固圆盘分别与CFRP筋的张拉端和固定端连接；所述张拉端板通过螺栓和与所述张拉端连接的锚固圆盘连接；所述固定端板通过螺栓和与所述固定端连接的锚固圆盘连接；所述螺杆与所述张拉端板连接。
[0014]进一步地，所述纤维骨架包括CFRP筋和箍筋；所述CFRP筋沿环向均匀布置；所述箍筋环绕于预应力CFRP筋周向。
[0015]进一步地，所述桩端板上设有异形通孔，所述异形通孔沿所述桩端板环向均匀分布，所述异形通孔内设置弧形槽。
[0016]进一步地，所述桩套箍焊接于桩端板上与混凝土桩身连接一侧，以防止在浇筑混凝土时漏浆。
[0017]进一步地，所述锚固圆盘上设有卡槽，沿所述锚固圆盘环向均匀分布；所述卡槽包括螺纹通孔、沉孔以及通孔与沉孔之间设置的过筋槽；所述过筋槽联通螺纹通孔与沉孔。
[0018]进一步地，所述固定端板上设有第二通孔；所述固定端板为圆环；所述固定端板的直径略大于锚固圆盘的直径。
[0019]进一步地，所述固定端板上设置的第二通孔与锚固圆盘螺纹通孔直径和数量一致；所述固定端板上设置的第二通孔与锚固圆盘螺纹通孔位置对应；所述固定端板通过螺栓与和与所述固定端连接的锚固圆盘连接。
[0020]进一步地，所述张拉端板中心处设有螺孔，所述螺孔的四周设有第一通孔，所述螺孔的直径大于第一通孔；所述张拉端板的直径略小于锚固圆盘的直径。
[0021]进一步地，所述张拉端板上设置的第一通孔与锚固圆盘螺纹通孔直径和数量一致；所述张拉端板上设置的第一通孔与锚固圆盘螺纹通孔位置对应；所述张拉端板通过螺栓和与所述张拉端连接的锚固圆盘连接。
[0022]进一步地，所述螺杆栓接于张拉端板中心处的螺孔中。
[0023]进一步地，所述螺杆与张拉设备连接，以对CFRP筋进行张拉施加预应力。
[0024]进一步地，所述箍筋为GFRP(玻璃纤维复合材料)螺旋箍筋。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0026]1)本专利技术提供的一种预应力碳纤维混凝土桩的加工制备方法，制备的预应力混凝土桩采用碳纤维增强复合材料做成预应力筋替代传统预应力混凝土桩中的预应力筋，箍筋采用玻璃纤维复合材料，桩体内不使用钢材，可以从根本上解决有预应力混凝土桩腐蚀问题，大幅度的提高腐蚀环境中的桩基础筋材的耐久性，从而提高桩基础和上部结构的服役年限。
[0027]2)本专利技术提供的一种预应力碳纤维混凝土桩的加工制备方法，在CFRP筋锚固好后即可将装入混凝土浇筑模具中，浇筑混凝土后连接张拉设备进行张拉，制作流程简单，施工难度小。
[0028]3)本专利技术提供的一种预应力碳纤维混凝土桩的加工制备方法，易于加工制作，操作方便，安装速度快；管桩制作完成后可卸下张拉锚固装置的各部分，可重复利用，经济适用；可实现直接同时对多根CFRP筋均匀张拉，张拉效率高。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的预应力碳纤维混凝土桩和张拉锚固装置的结构示意图。
[0030]图2为本专利技术的桩端板和桩套箍的立体结构示意图。
[0031]图3为本专利技术的锚固圆盘的立体结构示意图。
[0032]图4为本专利技术的张拉端板的立体结构示意图。
[0033]图5为本专利技术的固定端板的立体结构示意图。
[0034]图6为本专利技术的实施例中的预应力碳纤维混凝土桩和张拉锚固装置的立体结构示意图。
[0035]图中标号所示：
[0036]1‑
混凝土桩身；2
‑
箍筋，3
‑
CFRP筋；4
‑
锚固圆盘；41
‑
沉孔；42
‑
螺纹通孔；43
‑
过筋槽；5
‑
固定端板；51
‑
第二通孔；6
‑
张拉端板；61
‑
螺孔；62
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预应力碳纤维混凝土桩的加工制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、在CFRP筋(3)两端分别安装好锚具(7)，固定好CFRP筋(3)位置，绑扎箍筋(2)制成纤维骨架；S2、将两端CFRP筋(3)及锚具(7)穿入桩端板(9)，转动桩端板(9)将锚固于桩端板(9)的锚具(7)卡入弧形槽中，将张拉锚固装置的锚固圆盘(4)以同样的方法安装在CFRP筋(3)两端对其锚固，在CFRP筋(3)的张拉端和固定端分别通过螺栓将锚固圆盘(4)与张拉锚固装置的张拉端板(6)和固定端板(5)连接，再将张拉锚固装置的螺杆(8)栓接于张拉端板(6)上；S3、将连接好张拉锚固装置的纤维骨架置于浇筑混凝土的模具中，浇筑混凝土；S4、浇筑完成后，通过螺杆(8)与张拉设备连接，对CFRP筋(3)进行张拉，达到张拉荷载后停止张拉；S5、离心成型；S6、拆除张拉锚固装置、模具，切断多余长度CFRP筋(3)，蒸压养护，得到所述预应力碳纤维混凝土桩。2.根据权利要求1所述的一种预应力碳纤维混凝土桩的加工制备方法，其特征在于，所述预应力碳纤维混凝土桩包括混凝土桩身(1)、设置于混凝土桩身(1)内的纤维骨架、两个连接于纤维骨架两端的桩端板(9)以及与所述桩端板(9)焊接的桩套箍(10)；所述张拉锚固装置包括两个锚固圆盘(4)、一个张拉端板(6)、一个固定端板(5)以及一根螺杆(8)；所述两个锚固圆盘(4)分别与CFRP筋(3)的张拉端和固定端连接；所述张拉端板(6)通过螺栓和与所述张拉端连接的锚固圆盘(4)连接；所述固定端板(5)通过螺栓和与所述固定端连接的锚固圆盘(4)连接；所述螺杆(8)与所述张拉端板(6)连接。3.根据权利要求2所述的一种预应力碳纤维混凝土桩的加工制备方法，其特征在于，所述纤维骨架包括CFRP筋(3)和箍筋(2)；所述CFRP筋(3)沿环向均匀布置；所述箍筋(2)环绕于预应力CFRP筋(3)周向。4.根据权利要求2所述的一种预应力碳纤维混凝土桩的加工制备方法，其特征在于，所述桩端板(9)上设有异形通孔(91)，所述异形通孔(91)沿所述桩...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜旭，强旭红，范铭新，王若同，谭成，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：