一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件，應(yīng)用于各類橋梁、建筑的柱型結(jié)構(gòu)，屬于土木工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼與混凝土共同工作，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，使得構(gòu)件具有良好的延性，尤其是優(yōu)良的抗震性能，同時(shí)，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有施工方便、剛度大等優(yōu)點(diǎn)，然而，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)仍然存在著自身的固有不足:1)鋼管既要承受豎向應(yīng)力，又要承受橫向應(yīng)力，且鋼管主要以承受豎向應(yīng)力為主；2)豎向應(yīng)力的作用使得鋼管最終必然出現(xiàn)局部屈曲的破壞模式，其降低了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的延性，且屈曲難易修復(fù)。
[0003]在工程常用設(shè)計(jì)參數(shù)條件下，常規(guī)的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)受壓承載力略大于鋼管與核心混凝土豎向承載力的簡(jiǎn)單疊加，原因是由于鋼管對(duì)核心混凝土具有一定的約束作用，這一約束作用的效果相當(dāng)于將鋼管直接承受豎向承載力提高約1.3倍，如果將鋼管的鋼材完全用作約束作用，其等效于普通的約束箍筋，可將鋼管直接承受豎向承載力提高約2.0倍，但常規(guī)的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)不能發(fā)揮這一效果，傳統(tǒng)的技術(shù)傾向于加強(qiáng)鋼管與混凝土的整體性，如中國(guó)專利第“201210580378.4”號(hào)，公開了一種“一種內(nèi)設(shè)剪力釘?shù)腟CS鋼管混凝土結(jié)構(gòu)”，通過剪力釘增強(qiáng)鋼管與核心混凝土的粘結(jié)，又如中國(guó)專利第“201320034226.4”號(hào)，公開了一種鋼管混凝土柱，通過在鋼管內(nèi)部焊接螺紋鋼筋條提高鋼管和混凝土握裹力，這些技術(shù)都使得鋼管更加側(cè)重于發(fā)揮豎向承載的作用，而不是環(huán)向約束作用，簡(jiǎn)單的在鋼管表面開設(shè)槽口，鋼管由于其與核心混凝土的粘結(jié)與摩擦作用，其仍然承受很大的豎向應(yīng)力，且槽口處的鋼管無疑會(huì)提前屈曲，形成薄弱截面。
[0004]為克服上述不足，本發(fā)明提出一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件，減小鋼管承擔(dān)豎向荷載作用，提高鋼管對(duì)核心混凝土的環(huán)向約束效應(yīng)，從而提高鋼管混凝土構(gòu)件的綜合性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件，解決普通鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中鋼管主要承受豎向應(yīng)力、易屈曲的技術(shù)缺陷，充分發(fā)揮鋼管的約束效果，同時(shí)，避免薄弱截面的出現(xiàn)，其具有承載力高、延性好、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種橋梁、建筑的豎向承重構(gòu)件。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件，由縱筋、箍筋、鋼管、核心混凝土、界面層共同構(gòu)成，其特征在于核心混凝土填充于鋼管內(nèi)部，鋼管和核心混凝土之間設(shè)置有界面層，鋼管表面開設(shè)有一條及一條以上的減壓槽口，每條減壓槽口的長(zhǎng)度為沿構(gòu)件的周長(zhǎng)方向環(huán)向一周，減壓槽口的深度大于等于鋼管厚度的80%且小于鋼管厚度，減壓槽口寬度c的總和不小于構(gòu)件長(zhǎng)度的2%，減壓槽口內(nèi)設(shè)有纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其纖維方向沿著構(gòu)件環(huán)向，且其環(huán)向拉伸承載力大于減壓槽口缺損鋼材的拉伸承載力。
[0007]所述的一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件，其特征在于，界面層采用潤(rùn)滑油、聚四氟乙烯、石蠟、瀝青、瀝青砂漿中的一種，界面層滿設(shè)于鋼管的內(nèi)表面。
[0008]所述的一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件，其特征在于，一條及一條以上的減壓槽口在鋼管表面的縱向間隔布置，布置間距s宜均勻，布置間距的大小應(yīng)根據(jù)鋼管和核心混凝土傳遞的粘結(jié)力與摩擦力確定。
[0009]所述的一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件，其特征在于，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的纖維增強(qiáng)體為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種或是其中的幾種混雜而成，并浸漬環(huán)氧樹脂實(shí)現(xiàn)與減壓槽口的粘結(jié)。
[0010]所述的一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件，其特征在于，所述構(gòu)件的截面形式是圓形、橢圓形、長(zhǎng)方形、等邊多邊形中的一種。
[0011]在本發(fā)明的構(gòu)件中，界面層起到隔離鋼管與核心混凝土的作用，使得鋼管與核心混凝土之間的粘結(jié)與摩擦力大大減小，減小鋼管承受豎向荷載的作用，間隔布置的減壓槽口隔斷了大部分豎向荷載在鋼管的豎向傳遞，使得鋼管承受豎向荷載的作用進(jìn)一步減小，因而，鋼管主要為核心混凝土提供環(huán)向約束的作用，同時(shí)，減壓槽口內(nèi)的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料為單向材料，彌補(bǔ)了減壓槽口引起的鋼管環(huán)向約束承載力的降低，且不會(huì)傳遞豎向應(yīng)力。在本發(fā)明的構(gòu)件承受壓力荷載時(shí)，減壓槽口寬度C的總和不小于構(gòu)件長(zhǎng)度的2%，其為構(gòu)件提供其受壓過程中足夠的豎向變形空間。本發(fā)明克服了普通鋼管混凝土構(gòu)件自身的固有不足，具有如下有益的效果:
[0012](I)鋼管主要為核心混凝土提供約束作用，鋼管混凝土構(gòu)件的抗壓承載力得到大幅度提高，相對(duì)于普通鋼管混凝土構(gòu)件，鋼管對(duì)受壓承載力的貢獻(xiàn)可提高1.5倍左右。
[0013](2)基本消除了鋼管承擔(dān)豎向應(yīng)力的作用，避免了普通鋼管混凝土構(gòu)件中鋼管過早的出現(xiàn)局部屈曲的破壞模式。
[0014](3)最大程度的發(fā)揮了鋼與混凝土組合作用的綜合性能。
【附圖說明】
:
[0015]圖1是圓形約束型鋼管混凝土構(gòu)件縱截面圖；
[0016]圖2是圓形約束型鋼管混凝土構(gòu)件A-A橫截面示意圖；
[0017]圖3是圓形約束型鋼管混凝土構(gòu)件B-B橫截面示意圖；
[0018]圖4是圖1中I處采用矩形減壓槽口的局部放大示意圖；
[0019]圖5是圖1中I處采用梯形減壓槽口的局部放大示意圖；
[0020]圖6是圖1中I處采用U形減壓槽口的局部放大示意圖。
[0021]在附圖1?附圖5中，I為縱筋；2為箍筋；3為鋼管；4為核心混凝土 ；5為界面層；6為減壓槽口 ；7為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
【具體實(shí)施方式】
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[0022]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照【附圖說明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0023]如圖1-圖6所示，本發(fā)明提出一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件，由縱筋1、箍筋2、鋼管3、核心混凝土 4、界面層5共同構(gòu)成，其特征在于核心混凝土 4填充于鋼管3內(nèi)部，鋼管3和核心混凝土 4之間設(shè)置有界面層5，鋼管3表面開設(shè)有一條及一條以上的減壓槽口 6，每條減壓槽口 6的長(zhǎng)度為沿構(gòu)件的周長(zhǎng)方向環(huán)向一周，減壓槽口 6的深度大于等于鋼管3厚度的80%且小于鋼管3厚度，減壓槽口 6寬度c的總和不小于構(gòu)件長(zhǎng)度的2%，減壓槽口 6內(nèi)設(shè)有纖維增強(qiáng)復(fù)合材料7，其纖維方向沿著構(gòu)件環(huán)向，且其環(huán)向拉伸承載力大于減壓槽口 6缺損鋼材的拉伸承載力。
[0024]界面層5采用潤(rùn)滑油、聚四氟乙烯、石蠟、瀝青、瀝青砂漿中的一種，界面層5滿設(shè)于鋼管3的內(nèi)表面，界面層5起到隔離鋼管3與核心混凝土 4的作用，使得鋼管3與核心混凝土 4之間的粘結(jié)與摩擦力大大減小，減小鋼管3承受豎向荷載的作用。
[0025]一條及一條以上的減壓槽口 6在鋼管3表面的縱向間隔布置，布置間距s宜均勻，間隔布置的減壓槽口 6隔斷了大部分豎向荷載在鋼管3的豎向傳遞，使得鋼管3承受豎向荷載的作用進(jìn)一步減小，布置間距s的大小應(yīng)根據(jù)鋼管3和核心混凝土 4傳遞的粘結(jié)力與摩擦力確定，原則上保證一個(gè)布置間距s內(nèi)鋼管3和核心混凝土 4的粘結(jié)力與摩擦力在減壓槽口 6產(chǎn)生的豎向應(yīng)力不超過鋼管3的屈服強(qiáng)度，在本發(fā)明的構(gòu)件承受壓力荷載時(shí)，減壓槽口 6寬度c的總和不小于構(gòu)件長(zhǎng)度的2%，其為構(gòu)件提供其受壓過程中足夠的豎向變形空間。
[0026]纖維增強(qiáng)復(fù)合材料7的纖維增強(qiáng)體為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種或是其中的幾種混雜而成，并浸漬環(huán)氧樹脂實(shí)現(xiàn)與減壓槽口 6的粘結(jié)，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料為單向材料，彌補(bǔ)了減壓槽口 6引起的鋼管3環(huán)向約束承載力的降低，且不會(huì)傳遞豎向應(yīng)力。
[0027]具體實(shí)施中(如圖1-圖6)，先加工鋼管3，在鋼管3外表面沿環(huán)向開設(shè)減壓槽口6，減壓槽口 6的截面形狀可采用矩形(如圖4)、梯形(如圖5)、U形(如圖6)，其深度大于等于鋼管3厚度的80%且小于鋼管3厚度，并在鋼管3表面的縱向間隔布置，布置間距均勻，為了為構(gòu)件提供其受壓過程中足夠的豎向變形空間，減壓槽口 6寬度c的總和不小于構(gòu)件長(zhǎng)度的2%，減壓槽口 6內(nèi)設(shè)有纖維增強(qiáng)復(fù)合材料7，在鋼管3內(nèi)表面均勻涂抹界面層5，隨后，綁扎或焊接縱筋1、箍筋2形成鋼筋骨架，以鋼管3為模板澆筑混凝土，即完成一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件。
[0028]在實(shí)施例中，所述構(gòu)件的截面形式是圓形，其截面形式同樣可為橢圓形、長(zhǎng)方形、等邊多邊形中的一種。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件，由縱筋(1)、箍筋(2)、鋼管(3)、核心混凝土(4)、界面層(5)共同構(gòu)成，其特征在于核心混凝土(4)填充于鋼管(3)內(nèi)部，鋼管(3)和核心混凝土(4)之間設(shè)置有界面層(5)，鋼管(3)表面開設(shè)有一條及一條以上的減壓槽口 ￠)，每條減壓槽口(6)的長(zhǎng)度為沿構(gòu)件的周長(zhǎng)方向環(huán)向一周，減壓槽口(6)的深度大于等于鋼管(3)厚度的80%且小于鋼管(3)厚度，減壓槽口(6)寬度c的總和不小于構(gòu)件長(zhǎng)度的2%，減壓槽口(6)內(nèi)設(shè)有纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(7)，其纖維方向沿著構(gòu)件環(huán)向，且其環(huán)向拉伸承載力大于減壓槽口(6)缺損鋼材的拉伸承載力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件，其特征在于，界面層(5)采用潤(rùn)滑油、聚四氟乙烯、石蠟、瀝青、瀝青砂漿中的一種，界面層(5)滿設(shè)于鋼管(3)的內(nèi)表面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件，其特征在于，一條及一條以上的減壓槽口(6)在鋼管(3)表面的縱向間隔布置，布置間距s宜均勻。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件，其特征在于，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(7)的纖維增強(qiáng)體為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種或是其中的幾種混雜而成，并浸漬環(huán)氧樹脂實(shí)現(xiàn)與減壓槽口(6)的粘結(jié)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件，其特征在于，所述構(gòu)件的截面形式是圓形、橢圓形、長(zhǎng)方形、等邊多邊形中的一種。
【專利摘要】一種約束型鋼管混凝土構(gòu)件，由縱筋(1)、箍筋(2)、鋼管(3)、核心混凝土(4)、界面層(5)共同構(gòu)成，其特征在于核心混凝土(4)填充于鋼管(3)內(nèi)部，鋼管(3)和核心混凝土(4)之間設(shè)置有界面層(5)，鋼管(3)表面開設(shè)有一條及一條以上的減壓槽口(6)，每條減壓槽口(6)的長(zhǎng)度為沿構(gòu)件的周長(zhǎng)方向環(huán)向一周，減壓槽口(6)的深度大于等于鋼管(3)厚度的80％且小于鋼管(3)厚度，減壓槽口(6)寬度的總和不小于構(gòu)件長(zhǎng)度的2％，減壓槽口(6)內(nèi)設(shè)有纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(7)，其纖維方向沿著構(gòu)件環(huán)向。本發(fā)明克服了普通鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中鋼管主要承受豎向應(yīng)力、易屈曲的技術(shù)缺陷，適用于各種橋梁、建筑的豎向承重構(gòu)件。
【IPC分類】E04C3/36, E01D19/02
【公開號(hào)】CN105178512
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】魏洋, 顧冬生, 端茂軍, 李國(guó)芬
【申請(qǐng)人】南京林業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年9月29日