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[實用新型]具有對數螺線葉片結構的螺旋鋼樁有效

專利信息
申請號: 201822167493.4 申請日: 2018-12-21
公開(公告)號: CN209508956U 公開(公告)日: 2019-10-18
發明(設計)人: 劉凱文;蘇謙;邵康;劉杰 申請(專利權)人: 西南交通大學
主分類號: E02D5/28 分類號: E02D5/28;E02D5/56
代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227 代理人: 李順德
地址: 610031 四*** 國省代碼: 四川;51
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摘要:
搜索關鍵詞: 葉片 螺旋鋼樁 對數螺線葉片 本實用新型 圓柱螺旋線 對數螺線 施工扭矩 中心鋼軸 外沿 旋入 逐漸增加 經驗證 極角 破巖 土層 旋進 施加 節約 施工 保證
【說明書】:

本實用新型公開了具有對數螺線葉片結構的螺旋鋼樁。該具有對數螺線葉片結構的螺旋鋼樁包括中心鋼軸以及位于該中心鋼軸外表面的葉片,該葉片具有下部葉片和上部葉片,其中,下部葉片的外沿為對數螺線,上部葉片的外沿為圓柱螺旋線,圓柱螺旋線的半徑等于對數螺線終點的極半徑值。本實用新型具有對數螺線葉片結構,隨著極角θ由0逐漸增加,葉片極半徑增加越來越快,可在破巖旋進的過程中,具有更好的施加旋入力的效果。上部葉片可以在保證優異旋入效果的前提下降低整個葉片的造價。經驗證,對于同一種土層螺旋鋼樁的施工來說,本實用新型的具有對數螺線葉片結構的螺旋鋼樁比普通的螺旋鋼樁所需要的施工扭矩更小,至少節約1/3的施工扭矩。

技術領域

本實用新型涉及螺旋鋼樁技術領域,具體而言,涉及具有對數螺線葉片結構的螺旋鋼樁。

背景技術

地基常常因為一些原因而面臨以下幾個方面的問題:1)承載力及穩定性問題;2)壓縮及不均勻沉降問題;3)滲漏問題;4)液化問題;5)特殊土的特殊問題。當天然地基存在上述五類問題之一或其中幾個時,需采用地基處理措施以保證上部結構的安全與正常使用。

目前,在我國地基處理加固領域,對于小型樁主要還是應用以水泥膠凝材料為主的混凝土類樁體。由于混凝土材料發揮強度較慢的原因,不能滿足一些特殊的工程要求。所以一些預制樁因為避免現澆施工的問題而越來越被廣泛應用。鋼樁作為預制樁的一種,也在很多領域被用來地基加固。

螺旋鋼樁在20世紀90年代初被引進我國,現在光伏電站領域應用比較多。它具有無需土方開挖,直接旋擰,對生態破壞最低,可直接承受荷載等諸多優點。公開號為CN106284306A、名稱為《一種拼接式無棄土的自旋加強鋼樁》的中國實用新型專利公開了一種螺旋鋼樁,該螺旋鋼樁上設置有多個葉片來達到使用時不產生棄土且旋入時更加省力的目的。但是,對于較硬土層或巖層,螺旋鋼樁施工無法施工。因此對于螺旋鋼樁的推廣使用,必須要解決對于較硬土層的施工問題,也就是要使螺旋鋼樁更容易旋入更堅硬的土層。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于提供具有對數螺線葉片結構的螺旋鋼樁,以解決現有技術中的螺旋鋼樁難以旋入比較堅硬的土層的技術問題。

為了實現上述目的,本實用新型提供了一種具有對數螺線葉片結構的螺旋鋼樁。該具有對數螺線葉片結構的螺旋鋼樁包括中心鋼軸以及位于該中心鋼軸外表面的葉片,該葉片具有下部葉片和上部葉片,其中,下部葉片的外沿為對數螺線,上部葉片的外沿為圓柱螺旋線,圓柱螺旋線的半徑等于對數螺線終點的極半徑值。

本實用新型具有對數螺線葉片結構,隨著極角θ由0逐漸增加,葉片極半徑增加越來越快,可在破巖旋進的過程中,具有更好的施加旋入力的效果。上部葉片可以在保證優異旋入效果的前提下降低整個葉片的造價。經驗證,對于同一種土層螺旋鋼樁的施工來說,本實用新型的具有對數螺線葉片結構的螺旋鋼樁比普通的螺旋鋼樁所需要的施工扭矩更小,至少節約1/3的施工扭矩。可見,本實用新型的具有對數螺線葉片結構的螺旋鋼樁不僅結構簡單,而且可在施工中大大提高施工效率,節約工程造價。

進一步地,下部葉片的外沿為以ρ=ae為極半徑方程的對數螺線;其中,a為常數,a=1.1~1.5倍中心鋼軸半徑;e為自然對數函數的底數;k為常數,k=0.8~0.9;θ為極角;上部葉片(22)的半徑r=aekθ',θ'為下部葉片外沿終點的θ值。由此,旋入更加省力。

進一步地,當地層的標準貫入擊數大于50時,θ=0~π/3,r=aekπ/3;當地層的標準貫入擊數為40~50時,θ=0~π/4,r=aekπ/4。由此,θ高于上述數值范圍,省力效果增加緩慢且造價顯著提高,θ低于上述數值范圍則省力不明顯。

進一步地,k=0.84。由此,旋入更加省力。

進一步地,所述葉片沿中心鋼軸外壁環繞360°。由此,成本低且旋入更加省力。

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