一種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于各類橋梁、建筑的豎向構(gòu)件，屬于土木工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，混凝土的抗壓強度高，變形能力差，鋼材的抗拉能力強，具有良好的彈塑性，但在受壓時容易失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力。鋼管混凝土是指在鋼管中填充混凝土而形成的一種組合結(jié)構(gòu)，其能夠結(jié)合混凝土與鋼管二者的優(yōu)點，一方面，鋼管對混凝土形成側(cè)向約束，混凝土抗壓性能可得到明顯改善，另一方面，由于混凝土的存在，對鋼管形成側(cè)向支撐，可阻止或延緩鋼管的失穩(wěn)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有承載力高、延性好、抗震性能優(yōu)越、施工方便等突出優(yōu)點。
[0003]現(xiàn)有研究表明，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在承受軸壓荷載時，其承載力高于相應(yīng)的鋼管受壓承載力和混凝土受壓承載力之和，這是由于鋼管和混凝土之間的相互作用使得鋼管內(nèi)核心混凝土的承載力得到了提高，然而，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在承受荷載時，鋼管既受到豎向的軸壓荷載作用，又受到混凝土膨脹引起的環(huán)向拉力作用，鋼管容易在雙重受力作用下發(fā)生局部屈曲，失去對核心混凝土的約束作用，因此，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)領(lǐng)域常規(guī)的技術(shù)是采用很厚的鋼管以確保鋼管局部穩(wěn)定性，國內(nèi)外規(guī)范對鋼管混凝土的應(yīng)用都限制了其外徑或邊長與厚度之比的最小限值，以保證鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)揮效率。
[0004]為克服上述不足，本發(fā)明提出一種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，變堵為疏，減小可能直接承受豎向荷載的鋼管面積，將節(jié)省的鋼管面積設(shè)置為環(huán)向鋼肋，充分發(fā)揮環(huán)向鋼肋對核心混凝土的環(huán)向約束效應(yīng)，提高鋼材的作用效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，解決普通鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中鋼管既受到豎向的軸壓荷載作用，又受到混凝土膨脹引起的環(huán)向拉力作用，對核心混凝土約束效率低，易局部屈曲的技術(shù)缺陷，該結(jié)構(gòu)在具有普通鋼管混凝土優(yōu)點的同時，顯著提高鋼材的約束效果，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:一種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，由縱筋、箍筋、薄壁鋼管、核心混凝土、鋼肋共同構(gòu)成，其特征在于縱筋、箍筋綁扎或焊接形成鋼筋骨架，核心混凝土包裹鋼筋骨架，并填充于薄壁鋼管的內(nèi)部，薄壁鋼管的外徑或邊長與厚度之比大于等于200，薄壁鋼管的豎向間隔布置兩條及兩條以上鋼肋，鋼肋沿薄壁鋼管的截面環(huán)向一周呈閉合連接，鋼肋與薄壁鋼管的外壁連接為一體，其布置間距不大于薄壁鋼管的外徑或邊長。
[0007]所述的一種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，其特征在于，鋼肋的截面為矩形、梯形、弧線形中的一種，其與薄壁鋼管的外壁構(gòu)成封閉的截面，鋼肋與薄壁鋼管的外壁焊接連接。
[0008]所述的一種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，其特征在于，核心混凝土為自密實微膨脹混凝土，其14天限制膨脹率不小于0.00015。
[0009]所述的一種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，其特征在于，其薄壁鋼管的截面為圓形截面、橢圓形截面、長方形截面、等邊多邊形中的一種。
[0010]在本發(fā)明的構(gòu)件中，縱筋的作用提供抗彎承載力，薄壁鋼管的主要作用是為結(jié)構(gòu)的混凝土澆筑提供側(cè)向模板，薄壁鋼管的外徑或邊長與厚度之比大于等于200，其并不阻止在鋼管混凝結(jié)構(gòu)達到極限荷載時的鋼管局部屈曲，在保證最低剛度需求的條件下，用鋼量減至最少，節(jié)省的鋼材主要用于環(huán)向鋼肋，其對核心混凝土起到強有力的側(cè)向約束作用，提高混凝土的強度與延性，且由于鋼肋的間隔布置構(gòu)造，鋼肋不承受也不會承受豎向荷載的作用，定量的比較分析:鋼材用于純環(huán)向約束作用，其引起核心混凝土承載力的提高約是鋼管直接承受豎向承載力的2倍，在普通鋼管混凝土中，鋼管對核心混凝土的承載力提高相當(dāng)于鋼管直接承受豎向承載力的1.3倍，相比較，本發(fā)明結(jié)構(gòu)對鋼材作用效率的提高十分顯著。本發(fā)明相對于普通鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，具有本質(zhì)上的區(qū)別，具有如下有益的效果:
[0011](1)薄壁鋼管主要為核心混凝土提供側(cè)向模板，結(jié)構(gòu)施工方便。
[0012](2)鋼肋顯著提高鋼材的約束作用效率，相對于普通鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，鋼材約束對受壓承載力的貢獻可提高1.5倍左右。
[0013](3)充分利用了多種材料的優(yōu)勢，并產(chǎn)生相互結(jié)合的異常效果。
【附圖說明】
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[0014]圖1是矩形肋約束圓截面薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)縱截面圖；
[0015]圖2是矩形肋約束圓截面薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)A-A橫截面示意圖；
[0016]圖3是矩形肋約束圓截面薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)B-B橫截面示意圖；
[0017]圖4是梯形肋約束圓截面薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)縱截面圖；
[0018]圖5是弧線形肋約束圓截面薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)縱截面圖。
[0019]在附圖1?附圖5中，1為縱筋；2為箍筋；3為薄壁鋼管；4為核心混凝土 ；5為鋼肋。
【具體實施方式】
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[0020]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0021]如圖1-圖5所示，本發(fā)明提出一種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，由縱筋1、箍筋2、薄壁鋼管3、核心混凝土 4、鋼肋5共同構(gòu)成，其特征在于縱筋1、箍筋2綁扎或焊接形成鋼筋骨架，核心混凝土 4包裹鋼筋骨架，并填充于薄壁鋼管3的內(nèi)部，薄壁鋼管3的外徑或邊長與厚度之比大于等于200，薄壁鋼管3的豎向間隔布置兩條及兩條以上鋼肋5，鋼肋5沿薄壁鋼管3的截面環(huán)向一周呈閉合連接，鋼肋5與薄壁鋼管3的外壁連接為一體，其布置間距不大于薄壁鋼管3的外徑或邊長。
[0022]—種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，其特征在于，鋼肋5的截面為矩形、梯形、弧線形中的一種，其與薄壁鋼管3的外壁構(gòu)成封閉的截面，鋼肋5與薄壁鋼管3的外壁焊接連接。
[0023]一種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，其特征在于，核心混凝土 4為自密實微膨脹混凝土，其14天限制膨脹率不小于0.00015。
[0024]—種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，其特征在于，其薄壁鋼管3的截面為圓形截面、橢圓形截面、長方形截面、等邊多邊形中的一種。
[0025]具體實施中(如圖1-圖5)，先加工薄壁鋼管3，薄壁鋼管3的外徑或邊長與厚度之比大于等于200，薄壁鋼管3的豎向間隔布置兩條及兩條以上鋼肋5，鋼肋5沿薄壁鋼管3的截面環(huán)向一周呈閉合連接，鋼肋5與薄壁鋼管3的外壁焊接連接為一體，其布置間距不大于薄壁鋼管3的外徑或邊長，鋼肋5的截面形狀可采用矩形(如圖1)、梯形(如圖4)、弧線形(如圖5)，實施中，綁扎或焊接縱筋1、箍筋2形成鋼筋骨架，以帶鋼肋5的薄壁鋼管3為模板澆筑混凝土，核心混凝土 4宜加入微膨脹劑，形成微膨脹混凝土，即完成一種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項】
1.一種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，由縱筋(1)、箍筋(2)、薄壁鋼管(3)、核心混凝土(4)、鋼肋(5)共同構(gòu)成，其特征在于縱筋(1)、箍筋(2)綁扎或焊接形成鋼筋骨架，核心混凝土(4)包裹鋼筋骨架，并填充于薄壁鋼管(3)的內(nèi)部，薄壁鋼管(3)的外徑或邊長與厚度之比大于等于200，薄壁鋼管(3)的豎向間隔布置兩條及兩條以上鋼肋(5)，鋼肋(5)沿薄壁鋼管(3)的截面環(huán)向一周呈閉合連接，鋼肋(5)與薄壁鋼管(3)的外壁連接為一體，其布置間距不大于薄壁鋼管(3)的外徑或邊長。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，其特征在于，鋼肋(5)的截面為矩形、梯形、弧線形中的一種，其與薄壁鋼管(3)的外壁構(gòu)成封閉的截面，鋼肋(5)與薄壁鋼管(3)的外壁焊接連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，其特征在于，核心混凝土(4)為自密實微膨脹混凝土，其14天限制膨脹率不小于0.00015。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，其特征在于，其薄壁鋼管(3)的截面為圓形截面、橢圓形截面、長方形截面、等邊多邊形中的一種。
【專利摘要】一種肋約束薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，由縱筋(1)、箍筋(2)、薄壁鋼管(3)、核心混凝土(4)、鋼肋(5)共同構(gòu)成，其特征在于縱筋(1)、箍筋(2)綁扎或焊接形成鋼筋骨架，核心混凝土(4)包裹鋼筋骨架，并填充于薄壁鋼管(3)的內(nèi)部，薄壁鋼管(3)的外徑或邊長與厚度之比大于等于200，薄壁鋼管(3)的豎向間隔布置兩條及兩條以上鋼肋(5)，鋼肋(5)沿薄壁鋼管(3)的截面環(huán)向一周呈閉合連接，鋼肋(5)與薄壁鋼管(3)的外壁連接為一體，其布置間距不大于薄壁鋼管(3)的外徑或邊長。本發(fā)明結(jié)構(gòu)變堵為疏，減小可能直接承受豎向荷載的鋼管面積，提高鋼材的作用效率，本發(fā)明結(jié)構(gòu)適用于各種橋梁、建筑的豎向承重構(gòu)件。
【IPC分類】E04C3/34, E01D19/02
【公開號】CN105369983
【申請?zhí)枴緾N201510644666
【發(fā)明人】魏洋, 端茂軍, 李國芬
【申請人】南京林業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年9月29日