專利名稱：鋼管混凝土加勁結(jié)構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋼管混凝土結(jié)構(gòu)件，尤其涉及鋼管混凝土加勁結(jié)構(gòu)件，如鋼管混凝土拱橋和其他鋼管混凝土結(jié)構(gòu)件。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)件，尤其是鋼管混凝土拱橋，的加勁方式有以下幾種類型形式一，井字鋼筋加勁方式(如圖1A和1B所示)形式二，菱形鋼筋加勁方式(如圖2A和2B所示)形式三、四，水平加勁鋼板+井字鋼筋加勁方式(如圖3A和3B以及圖4A和4B所示)上述幾種加勁形式雖然在目前工程實(shí)踐中廣泛采用，但存在著不同程度的缺陷。形式一、二的加勁方式是在鋼管1內(nèi)壁上沿鋼管橫截面方向等距離焊接多層井字形或菱形加勁鋼筋2，但是這種加勁方式所制成的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在拱肋核心混凝土5的泵送過程中時(shí)常發(fā)生鋼管拱肋暴管等工程事故。形式三的加勁方式是為了降低暴管的可能性，在鋼管1內(nèi)壁上沿周邊焊接多層加勁鋼板3，同時(shí)在鋼板3上焊接加勁鋼筋2，這種結(jié)構(gòu)可以減少混凝土泵送過程中的鋼管拱肋暴管問題，但是增加了混凝土泵送的阻力，容易在加勁鋼板3附近形成空隙，影響鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的整體受力性能，并且經(jīng)過有限元分析可以發(fā)現(xiàn)，在加勁鋼板3以及加勁鋼筋2之間的局部連接部位，在結(jié)構(gòu)升降溫情況下核心混凝土的局部拉應(yīng)力超過了其抗拉強(qiáng)度，因此這對整個(gè)結(jié)構(gòu)的耐久性較為不利，在國內(nèi)幾座拱橋的檢測中都發(fā)現(xiàn)有鋼管與核心混凝土之間不同程度的脫空現(xiàn)象，并且這種情況是在施工完畢后逐漸發(fā)生與擴(kuò)展的，不但修補(bǔ)費(fèi)用昂貴而且效果很難保證。形式四的加勁方式是對形式三的進(jìn)一步改進(jìn)，即在加勁鋼板3上設(shè)置開孔6，這樣可避免在加勁鋼板3附近形成混凝土空隙。然而，這種結(jié)構(gòu)仍不能完全解決混凝土鋼管暴管和混凝土泵送不能填充鋼管所有空隙以及鋼管與混凝土之間產(chǎn)生脫空的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種鋼管混凝土加勁結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件構(gòu)造簡單、加勁強(qiáng)度高，不易發(fā)生暴管。
進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的目的在于提供一種鋼管混凝土加勁結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件可以避免形成混凝土泵送空隙，改善鋼管混凝土結(jié)構(gòu)受力性能，提高結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種鋼管混凝土加勁構(gòu)件，包括一外包鋼管，在所述鋼管內(nèi)壁上連接有加勁鋼板，所述加勁鋼板上還焊接有加勁鋼筋；其特征在于，在所述鋼管內(nèi)壁上還連接有多個(gè)擴(kuò)頭加勁螺釘。
較佳地，所述加勁鋼板在所述鋼管橫載面方向上焊接于所述鋼管內(nèi)壁上。
較佳地，所述加勁鋼板在所述鋼管軸線方向上焊接于所述鋼管內(nèi)壁上。
較佳地，所述加勁鋼板上設(shè)置有開孔。
較佳地，所述擴(kuò)頭加勁螺釘是關(guān)于所述鋼管軸線對稱地焊接在所述鋼管內(nèi)壁上。
較佳地，所述加勁鋼筋是井字形的。
較佳地，所述加勁鋼筋是菱形的。
本實(shí)用新型是在現(xiàn)有的加勁方式基礎(chǔ)上，針對這些加勁方式的缺點(diǎn)，為提高鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在施工過程中以及使用過程中的安全性以及結(jié)構(gòu)的耐久性，在鋼管內(nèi)壁上增設(shè)擴(kuò)頭加勁螺釘，從而有效地防止外包鋼管暴管的可能性。此外，本實(shí)用新型還采用與鋼管軸線平行的加勁鋼板，同時(shí)在加勁鋼板之間采用井字或菱形加勁鋼筋連接，減少了核心混凝土泵送過程中的阻力，保證在施工過程中的混凝土泵送安全順利，從而保證混凝土的密實(shí)性。


圖1A和1B是現(xiàn)有鋼管混凝土加勁結(jié)構(gòu)件第一種形式的縱向剖視圖和俯視圖；圖2A和2B是現(xiàn)有鋼管混凝土加勁結(jié)構(gòu)件第二種形式的縱向剖視圖和俯視圖；圖3A和3B是現(xiàn)有鋼管混凝土加勁結(jié)構(gòu)件第三種形式的縱向剖視圖和俯視圖；圖4A和4B是現(xiàn)有鋼管混凝土加勁結(jié)構(gòu)件第四種形式的縱向剖視圖和俯視圖；圖5A和5B是本實(shí)用新型鋼管混凝土加勁結(jié)構(gòu)件實(shí)施例一的縱向剖視圖和俯視圖；圖6是圖5B所示俯視圖的放大圖，其中為示出清楚，而省略了混凝土；圖7A和7B是本實(shí)用新型鋼管混凝土加勁結(jié)構(gòu)件實(shí)施例二的縱向剖視圖和俯視圖；以及圖8是圖7B所示俯視圖的放大圖，其中為示出清楚，而省略了混凝土。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的鋼管混凝土加勁結(jié)構(gòu)件的構(gòu)造、特點(diǎn)和效果作詳細(xì)說明。
如圖5A和5B以及圖6所示，本實(shí)用新型的鋼管混凝土加勁結(jié)構(gòu)件實(shí)施例一包括一外包鋼管1，在該鋼管內(nèi)壁在鋼管橫截面方向上焊接有加勁鋼板2，加勁鋼板2一般寬100毫米并焊接在鋼管內(nèi)壁的整個(gè)周長。當(dāng)然，此加勁鋼板也可以如圖4A和4B所示的那樣，其上設(shè)有多個(gè)開孔以便于混凝土泵送通過而避免在加勁鋼板附近形成空隙。在加勁鋼板2上焊接有加勁鋼筋3，此加勁鋼筋可以如圖所示的是井字形，也可以如圖2A和2B所示那樣是菱形的。加勁鋼筋的直徑一般為18毫米，并與加勁鋼板采用雙面焊，焊接長度5d＝90毫米。進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型中，在鋼管內(nèi)壁上還焊接有擴(kuò)頭加勁螺釘4，此擴(kuò)頭加勁螺釘一般長度與加勁鋼板寬度大致相同或略大，直徑約為20毫米。擴(kuò)頭加勁螺釘4對稱地分布在鋼管內(nèi)壁上，并采用壓力埋弧焊方式焊接于其上。加勁鋼板2以及擴(kuò)頭加勁螺釘?shù)燃觿艠?gòu)件在鋼管軸線方向上可以按250毫米的間距布置。在本實(shí)用新型中，在外包鋼管上增焊一定間距的擴(kuò)頭加勁螺釘4，提高鋼管與混凝土之間的連接效果，分散由于溫度升降、混凝土收縮徐變等引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力。經(jīng)過采用大型有限元程序ANSYS的詳細(xì)分析，在同等條件下，采用傳統(tǒng)加勁方式中較好的形式三、四的情況下，溫度變化所引起的核心混凝土拉應(yīng)力最大值仍達(dá)到4Mpa以上；采用本實(shí)用新型的加勁方式后，該拉應(yīng)力得到有效降低，最大值降低為原來的30％左右，使該值降低到一般核心混凝土允許的拉應(yīng)力值之內(nèi)。由于該拉應(yīng)力值對結(jié)構(gòu)的耐久性十分重要，因此降低此數(shù)值就大大提高了結(jié)構(gòu)的耐久性。
再如圖7A、7B以及圖8所示，本實(shí)用新型第二個(gè)實(shí)施例與第一個(gè)實(shí)施例不同之處在于，加勁鋼板2是平行于鋼管1的軸向方向焊接在鋼管內(nèi)壁上的，這樣，可以使混凝土在泵送過程中不受到任何阻擋。在此實(shí)施例中，擴(kuò)頭加勁螺釘4仍是沿鋼管橫截面方向分布。在此實(shí)施例中，縱向鋼板與井字鋼筋的加勁方式有效抵消了鋼管混凝土在施工過程中核心混凝土對外包鋼管所作用的徑向應(yīng)力，保證施工過程安全可靠；另一方面同時(shí)采用擴(kuò)頭加勁螺釘加勁加強(qiáng)外包鋼管與核心混凝土的有效聯(lián)結(jié)，分散了鋼管混凝土在運(yùn)營過程中由于鋼板與核心混凝土相對變形所引起的應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)更加可靠耐久。兩種加勁方式的有機(jī)結(jié)合，良好的解決了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在施工與運(yùn)營過程中的一系列問題。
權(quán)利要求1.一種鋼管混凝土加勁結(jié)構(gòu)件，包括一外包鋼管，在所述鋼管內(nèi)壁上連接有加勁鋼板，所述加勁鋼板上還焊接有加勁鋼筋；其特征在于，在所述鋼管內(nèi)壁上還連接有多個(gè)擴(kuò)頭加勁螺釘。
2.如權(quán)利要求1所述的加勁結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述加勁鋼板在所述鋼管橫載面方向上焊接于所述鋼管內(nèi)壁上。
3.如權(quán)利要求2所述的加勁結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述加勁鋼板上設(shè)有開孔。
4.如權(quán)利要求1所述的加勁結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述加勁鋼板在所述鋼管軸線方向上焊接于所述鋼管內(nèi)壁上。
5.如權(quán)利要求1所述的加勁結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述擴(kuò)頭加勁螺釘是關(guān)于所述鋼管軸線對稱地焊接在所述鋼管內(nèi)壁上。
6.如權(quán)利要求1所述的加勁結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述加勁鋼筋是井字形的。
7.如權(quán)利要求1所述的加勁結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述加勁鋼筋是菱形的。
專利摘要本實(shí)用新型為一種鋼管混凝土加勁結(jié)構(gòu)件，包括一外包鋼管，在所述鋼管內(nèi)壁上連接有加勁鋼板，所述加勁鋼板上還焊接有加勁鋼筋；其特征在于，在所述鋼管內(nèi)壁上還連接有多個(gè)擴(kuò)頭加勁螺釘。該結(jié)構(gòu)件構(gòu)造簡單、加勁強(qiáng)度高，不易發(fā)生爆管。進(jìn)一步地，該結(jié)構(gòu)件可以避免形成混凝土泵送空隙。防止運(yùn)營過程中鋼管與混凝土產(chǎn)生脫空，提高鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性。
文檔編號(hào)E04C3/34GK2801934SQ20052004277
公開日2006年8月2日 申請日期2005年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月22日
發(fā)明者郭卓明, 左湧 申請人:上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院