自應(yīng)力可調(diào)式鋼管混凝土柱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自應(yīng)力可調(diào)式鋼管混凝土柱，包括上部帶對稱縱向槽縫的鋼管，鋼管內(nèi)為核心混凝土柱；鋼管外表面設(shè)置若干將鋼管抱緊的橫向加強(qiáng)肋條，相鄰肋條間用螺栓和螺母鏈接，鋼管的縱向槽縫間用高彈性高分子材料填充條密封，鋼管上部由槽縫分割的柱面在相鄰肋條由螺栓擰緊時向內(nèi)收縮，消除脫空區(qū)。本發(fā)明有可調(diào)節(jié)自應(yīng)力鋼筒結(jié)構(gòu)簡單、制作簡易、增加成本低廉；通過收緊鋼筒上的相鄰肋條，可以使對稱的鋼筒柱面向內(nèi)彎曲變形，完全消除脫空區(qū)域，并壓迫核心混凝土，形成自應(yīng)力。
【專利說明】自應(yīng)力可調(diào)式鋼管混凝土柱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種土木工程和橋梁工程中的鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼管混凝土是將混凝土灌入薄壁鋼管而形成的一種組合結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，它具有承載力高、重量輕、塑性韌性好、施工方便及節(jié)省水泥和模板材料等諸多優(yōu)點。近年來這種新型結(jié)構(gòu)正愈來愈受到重視，在國內(nèi)外高層建筑工程、地鐵車站工程及大跨度橋梁工程上己得到廣泛應(yīng)用。
[0003]在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼管和混凝土兩種材料在受力過程中相互作用，即鋼管對混凝土的約束作用使混凝土處于三向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下，從而使混凝土的強(qiáng)度得到提高，韌性和塑性得到改善；同時核心混凝土的作用可以避免或延緩鋼管產(chǎn)生局部屈曲現(xiàn)象，從而保證其材料性能的充分發(fā)揮。另外，在鋼管混凝土的施工過程中，鋼管可直接作為澆筑混凝土的模板，因而極大加快了施工進(jìn)度?？傊?，鋼管與混凝土相結(jié)合不僅可以彌補(bǔ)兩種材料的缺點，還能充分發(fā)揮兩者各自的優(yōu)點，另外還提高了防火、抗震的性能。
[0004]混凝土材料在凝結(jié)硬化和使用過程中由于混凝土內(nèi)部水分變化、化學(xué)反應(yīng)和溫度變化等引起體積減小一收縮。核心混凝土收縮會造成鋼管混凝土的脫空現(xiàn)象。對于鋼管混凝土柱，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，由于重力的壓實效果(泊松效應(yīng))，從底部起三分之二左右柱高度的核心混凝土與鋼筒界面結(jié)合緊密，沒有脫空問題；而上部三分之一左右柱高度的核心混凝土則出現(xiàn)脫空問題，脫空尺寸、與高度成近似正比關(guān)系。核心混凝土的收縮應(yīng)變一般為幾十至幾百微應(yīng)變，直徑方向最大脫空尺寸一般在毫米量級。要預(yù)防鋼管混凝土的脫空問題，須從鋼管、混凝土這兩種材料上來著手，存在三種辦法:一是在混凝土組分中加入適當(dāng)膨脹齊U，使混凝土膨脹在鋼管與混凝土之間產(chǎn)生自應(yīng)力；二是使鋼管收縮在鋼管與混凝土之間產(chǎn)生自應(yīng)力；三是利用栓釘、鋼筋籠等結(jié)構(gòu)限制混凝土的收縮變形，避免脫空。一些研究者對混凝土膨脹劑進(jìn)行了研究，取得了一些成果，但對混凝土因溫度變化、水泥水化產(chǎn)生的收縮抑制效果還不理想；也有研究者對鋼管收縮進(jìn)行了研究，提出了先給鋼管加熱，再澆筑混凝土，等混凝土硬化后再給鋼管降溫收縮的方法，但這種方法很難實際操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有鋼管混凝土柱施工和使用過程中普遍存在的鋼管和核心混凝土柱的脫空問題，提供一種使鋼管收縮的機(jī)械方法來抹去脫空區(qū)，并使鋼管與混凝土之間產(chǎn)生自應(yīng)力。本發(fā)明的目的在于提供一種新型的鋼管混凝土柱，可以克服普通的鋼管混凝土柱存在的脫空問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種自應(yīng)力可調(diào)式鋼管混凝土柱，其特征是:包括上部帶對稱縱向槽縫的鋼管，鋼管內(nèi)為核心混凝土柱；鋼管外表面設(shè)置若干將鋼管抱緊的橫向加強(qiáng)肋條，相鄰肋條間用螺栓和螺母鏈接，鋼管的縱向槽縫間用高彈性高分子材料填充條密封，鋼管上部由槽縫分割的柱面在相鄰肋條由螺栓擰緊時向內(nèi)收縮，消除脫空區(qū)。
[0007]縱向槽縫位于鋼管上部三分之一高度部位。
[0008]橫向加強(qiáng)肋條有多層，每層橫向加強(qiáng)肋條由多條組成，且相鄰兩條連接處位于縱向槽縫處。在核心混凝土柱表面黏貼若干電阻應(yīng)變片。
[0009]按常規(guī)方法澆筑普通高強(qiáng)混凝土 (可以不加膨脹劑)，等核心混凝土凝結(jié)硬化三個月后，收縮基本完成，脫空區(qū)體積保持不變。在硬化后的核心混凝土柱上表面黏貼若干電阻應(yīng)變片，它們將用于測量核心混凝土的應(yīng)變；收緊相鄰肋條在開槽處的螺栓鏈接，使對稱的鋼筒柱面向內(nèi)彎曲變形，進(jìn)而完全消除脫空區(qū)域，并壓迫核心混凝土，形成自應(yīng)力。貼在混凝土柱上表面的電阻應(yīng)變片用于檢測核心混凝土的徑向壓應(yīng)變，以確定相鄰肋條在開槽處的螺栓鏈接力。
[0010]本發(fā)明有如下優(yōu)點:
(1)可調(diào)節(jié)自應(yīng)力鋼筒結(jié)構(gòu)簡單、制作簡易、增加成本低廉；
(2)通過收緊鋼筒上的相鄰肋條，可以使對稱的鋼筒柱面向內(nèi)彎曲變形，完全消除脫空區(qū)域，并壓迫核心混凝土，形成自應(yīng)力；
(3)通過電阻應(yīng)變測試，控制相鄰肋條的收緊力，可以按照工程設(shè)計要求調(diào)節(jié)鋼筒和核心混凝土之間的自應(yīng)力；
(4)加載方式簡單、實用、可靠，通過擰緊相鄰肋條之間的螺栓鏈接的螺母，現(xiàn)場即可方便地施加自應(yīng)力；
(5)相鄰肋條之間用螺栓鏈接，對鋼筒強(qiáng)度和鋼筒柱面的局部穩(wěn)定性進(jìn)行了加強(qiáng)；
(6)鋼筒槽內(nèi)由高彈性高分子(防水)材料填充密封，消除開槽對混凝土澆筑成形的影響，并在施加自應(yīng)力后，形成壓應(yīng)變，提高了密封性，消除了使用周期內(nèi)鋼筒(管)上槽縫引起銹蝕的源頭。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012]圖1是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是圖1的局部放大圖。
[0014]圖3是使用本發(fā)明的效果圖。
[0015]圖4是未使用本發(fā)明的效果圖。
【具體實施方式】
[0016]一種自應(yīng)力可調(diào)式鋼管混凝土柱，包括上部帶對稱縱向槽縫的鋼管1，鋼管內(nèi)為核心混凝土柱2 ;鋼管外表面設(shè)置若干將鋼管抱緊的橫向加強(qiáng)肋條3，相鄰肋條間用螺栓和螺母4鏈接，鋼管的縱向槽縫間用高彈性高分子材料填充條5密封，鋼管上部由槽縫分割的柱面在相鄰肋條由螺栓擰緊時向內(nèi)收縮，消除脫空區(qū)6。
[0017]縱向槽縫位于鋼管上部三分之一高度部位。
[0018]橫向加強(qiáng)肋條有多層，每層橫向加強(qiáng)肋條由多條組成，且相鄰兩條連接處位于縱向槽縫處。在核心混凝土柱表面黏貼若干電阻應(yīng)變片。
[0019]按常規(guī)方法澆筑普通高強(qiáng)混凝土 (可以不加膨脹劑)，等核心混凝土凝結(jié)硬化三個月后，收縮基本完成，脫空區(qū)體積保持不變。在硬化后的核心混凝土柱上表面黏貼若干電阻應(yīng)變片，它們將用于測量核心混凝土的應(yīng)變；收緊相鄰肋條在開槽處的螺栓鏈接，使對稱的鋼筒柱面向內(nèi)彎曲變形，進(jìn)而完全消除脫空區(qū)域，并壓迫核心混凝土，形成自應(yīng)力。貼在混凝土柱上表面的電阻應(yīng)變片用于檢測核心混凝土的徑向壓應(yīng)變，以確定相鄰肋條在開槽處的螺栓鏈接力。擰緊螺栓時，可使由槽縫分割的柱面向內(nèi)收縮，包裹壓縮核心混凝土柱，形成自應(yīng)力。
[0020]鋼管上部約三分之一高度的柱面由若干對稱的縱向槽縫分割，這些對稱柱面可向內(nèi)收縮，消除脫空區(qū)，并緊緊包裹壓縮核心混凝土柱，形成鋼管和混凝土柱之間的自應(yīng)力?？刂坡菟ǖ念A(yù)緊力可調(diào)節(jié)自應(yīng)力，并進(jìn)一步提高鋼管混凝土柱的承載能力。在擰緊相鄰加強(qiáng)肋條使柱面向內(nèi)收縮時，槽縫寬度變小，填充條可以承受相應(yīng)的壓縮變形；另外填充條可以密封防水，提高鋼管的抗腐蝕能力。相鄰加強(qiáng)肋條間由螺栓鏈接后，形成了幾條回路，整體性增強(qiáng)，提高了柱面的局部穩(wěn)定性，進(jìn)而提高了鋼管混凝土柱的穩(wěn)定性和整體承載能力。
【權(quán)利要求】
1.一種自應(yīng)力可調(diào)式鋼管混凝土柱，其特征是:包括上部帶對稱縱向槽縫的鋼管，鋼管內(nèi)為核心混凝土柱；鋼管外表面設(shè)置若干將鋼管抱緊的橫向加強(qiáng)肋條，相鄰肋條間用螺栓和螺母鏈接，鋼管的縱向槽縫間用高彈性高分子材料填充條密封，鋼管上部由槽縫分割的柱面在相鄰肋條由螺栓擰緊時向內(nèi)收縮，消除脫空區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自應(yīng)力可調(diào)式鋼管混凝土柱，其特征是:縱向槽縫位于鋼管上部三分之一高度部位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自應(yīng)力可調(diào)式鋼管混凝土柱，其特征是:橫向加強(qiáng)肋條有多層，每層橫向加強(qiáng)肋條由多條組成，且相鄰兩條連接處位于縱向槽縫處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自應(yīng)力可調(diào)式鋼管混凝土柱，其特征是:在核心混凝土柱表面黏貼若干電阻應(yīng)變片。
【文檔編號】E04C3/34GK103866906SQ201410125359
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】金江, 陳宇峰, 曹小建, 蔣泉, 丁華建 申請人:南通大學(xué)