專利名稱：具有應(yīng)力的組合鋼筋及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于建筑和大跨度結(jié)構(gòu)的鋼筋材料及其加工方法，特別是一種具有應(yīng)力的組合鋼筋及其加工方法。
鋼筋混凝土被廣泛應(yīng)用在建筑行業(yè)，而予應(yīng)力混凝土因具有省鋼、抗裂和可作大跨度結(jié)構(gòu)更具發(fā)展?jié)摿?，但到目前為止，予?yīng)力鋼筋混凝土無論在結(jié)構(gòu)上還是加工方法上均存在著較大的缺陷。首先在加工方法方面，無論是國內(nèi)還是國外，制作予應(yīng)力混凝土均采用先張法或后張法，先張法需要造價昂貴的臺座，而且只適用于制作予制構(gòu)件，混凝土基體和應(yīng)力鋼筋必須同時成形固定，生產(chǎn)工序復(fù)雜，占用臺座率高，生產(chǎn)效率低下。后張法則有復(fù)雜的留孔灌漿現(xiàn)場張拉鋼筋等一系列工序，既使采用無粘結(jié)予應(yīng)力鋼筋，可以省去留孔灌漿工藝，但現(xiàn)場張拉鋼筋等工序仍相當(dāng)復(fù)雜，技術(shù)要求高，投入大，工序多，成本大，得不到更廣泛推廣應(yīng)用。另外在結(jié)構(gòu)方面，被張拉的鋼筋是直接在混凝土基體上被固定，混凝土基體一旦被損壞，鋼筋中的予應(yīng)力自然降低或消除，鋼筋的應(yīng)力精度也不易控制和保證。正如上述原因，盡管予應(yīng)力混凝土具有省鋼、抗裂、可作大跨度結(jié)構(gòu)等優(yōu)點，但始終沒有被大范圍推廣應(yīng)用。在鋼結(jié)構(gòu)中使用予應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)也存在著上述類似的缺陷，至今極少采用。
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種結(jié)構(gòu)合理簡單、省鋼、抗裂、加工施工簡便、成本低、可集中批量生產(chǎn)和廣泛推廣應(yīng)用的具有應(yīng)力的組合鋼筋及其加工方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的把鋼筋穿設(shè)在鋼管中，然后用拉伸機(jī)張拉鋼筋，使鋼筋產(chǎn)生一定的應(yīng)力，隨即把具有一定應(yīng)力的鋼筋固定在鋼管上，使鋼筋應(yīng)力保存。
在本發(fā)明中，把具有應(yīng)力的鋼筋固定在鋼管上的方式可采用應(yīng)力鋼筋和鋼管端頭之間錨具錨固或螺母固定裝置，也可采用應(yīng)力鋼筋和鋼管之間焊接、灌漿或粘接方式固定。鋼管比鋼筋的長度略短，鋼管的內(nèi)徑比鋼筋的外徑略大。具有應(yīng)力的組合鋼筋之間可連接起來使用。
當(dāng)鋼管和應(yīng)力鋼筋之間的間隙填充粘接劑或灌漿時，則為有粘接具有應(yīng)力的組合鋼筋，否則為無粘接具有應(yīng)力的組合鋼筋，對有粘接具有應(yīng)力的組合鋼筋可被分段切割使用。鋼筋和鋼管的橫截面可以是圓形、方形或多邊形。鋼筋應(yīng)選用強(qiáng)度較高的，強(qiáng)度越高節(jié)約鋼材越多，在一根鋼管中可設(shè)多根應(yīng)力鋼筋。鋼管還可用雙層鋼管，在兩管壁間放多根應(yīng)力鋼筋。端板既有鋼筋、鋼管之間定位作用，又有組合鋼筋在混凝土基體中定位的作用，并可使鋼管在混凝土充分發(fā)揮其抗拉強(qiáng)度，另外在組合鋼筋連接使用時，有利于連接。
本發(fā)明的優(yōu)點是1、加工方法簡便，鋼筋應(yīng)力易控制和保存，可集中規(guī)模批量生產(chǎn)，克服了傳統(tǒng)方法制作予應(yīng)力鋼筋混凝土工序復(fù)雜、不易集中生產(chǎn)的缺點。
2、具有應(yīng)力的鋼筋始終被固定在鋼管上，予應(yīng)力被保存，將它被入混凝土中即可制成予應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，放入鋼結(jié)構(gòu)中即可成為予應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)，施工不受場地限制，省鋼、抗裂、成本低，并可被連接起來使用，可象普通鋼筋一樣在建筑行業(yè)、大跨度結(jié)構(gòu)中被廣泛推廣應(yīng)用。
3、組合鋼筋的加工工序及其施工工序簡便，大大減少了設(shè)備投入、人員管理等，經(jīng)濟(jì)、社會效益顯著。


圖1為鋼管在張拉時的受力情況分析示意圖。
圖2為應(yīng)力鋼筋和鋼管端頭采用錨具固定裝置時的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示圖。
圖3為應(yīng)力鋼筋和鋼管端頭采用螺母固定裝置時的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為應(yīng)力鋼筋和鋼管之間采用灌漿或粘接劑固定時的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
如圖1所示，鋼管細(xì)長，在受到強(qiáng)大予應(yīng)力的情況下鋼管也不會喪失穩(wěn)定，論證如下當(dāng)張拉鋼筋時，假設(shè)鋼管的長為L，管壁只有中間這一點與鋼筋接觸，則在張拉力N作用下，中點產(chǎn)生彈性反力P和Y坐標(biāo)軸上的位移y。由∑M0=0得NY0。-p2.L2=0]]>故P=4NY0L]]>管子彎曲微分方程坐標(biāo)中心O點右部用y1，左部用y2表示，則得
在上述公式中E-彈性模量 Y1″、Y2″-是二階導(dǎo)數(shù)I-轉(zhuǎn)動慣量X-X坐標(biāo)軸上的距離將上面的P值代入此二式并解之得
式中A、B是常數(shù)a=N&Egr;I]]>
當(dāng)X=0 Y1=Y0=Y2B1+Y0=Y0=B2+Y0(3)從方程(3)得B1=B2=0從方程(1)、(2)得&Agr;1sinaL2=0A2sinaL2=0]]>當(dāng)aL2=π]]>時，上述兩式將可同時滿足。由于a=NEI]]>所以臨界壓力N=4π2EIL2]]>同樣如果當(dāng)管壁與鋼筋在距兩端X=L3]]>起處這兩點接觸，則其臨界壓力為N=9π2EIL2]]>可以證明當(dāng)管壁與鋼筋之間有均勻分布的n點相互接觸，則其臨界壓力為N=(n+1)2π2EIL2]]>
由于我們的鋼管內(nèi)徑與鋼筋基本相等，可以認(rèn)為鋼管和鋼筋之間有無窮多個接觸點，即n→∞，則N→∞，由此證明在張拉過程中以及固定定位后均不會發(fā)生管子因受予應(yīng)力而喪失穩(wěn)定的情況。
如圖2所示，把鋼筋(1)穿入兩端焊接有端板(3)的圓鋼管(2)中，端板(3)的中孔直徑基本與鋼筋直徑相同，然后在鋼筋(1)的兩端穿入錨環(huán)(4)并放置錨固夾片(5)，當(dāng)拉伸機(jī)張拉鋼筋(1)達(dá)到所需控制應(yīng)力值時，打入錨固夾片(5)，錨固定位，使鋼筋(1)在鋼管(2)中不移位，以保存所需應(yīng)力，隨后卸載，就制成了具有一定予應(yīng)力的組合鋼筋。
如圖3所示，在鋼筋(1)兩端設(shè)有螺絲紋(7)，當(dāng)鋼筋(1)穿入兩端焊接有端板(3)的鋼管(2)中時，鋼筋(1)兩端套入螺母(6)，然后用拉伸機(jī)張拉鋼筋(1)，當(dāng)鋼筋達(dá)到所需控制應(yīng)力值時，擰緊螺母(6)緊卡在端板(3)上，使鋼筋(1)不縮短變形移位，保存應(yīng)有予應(yīng)力值，卸掉張拉載荷，即制得具有一定予應(yīng)力的組合鋼筋。
如圖4所示，將鋼筋(1)穿入鋼管(2)中，用拉伸機(jī)張拉鋼筋(1)達(dá)到所需控制應(yīng)力值時，在鋼筋(1)和鋼管(2)間的間隙中注入環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑或灌水泥砂漿(8)，當(dāng)粘結(jié)劑或砂漿(8)凝固、鋼筋(1)和鋼管(2)不移位時，卸掉張拉載荷，即制得具有一定應(yīng)力的組合鋼筋，鋼管(2)端頭的端板(3)可在制做鋼筋混凝土?xí)r，有利于組合鋼筋在混凝土中的定位，當(dāng)組合鋼筋連接使用時，有利于焊接或其它方式連接，并可使鋼管在混凝土中充分發(fā)揮其抗拉強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.具有應(yīng)力的組合鋼筋及其加工方法，其特征在于把鋼筋穿設(shè)在鋼管中，然后用拉伸機(jī)張拉鋼筋，使鋼筋產(chǎn)生一定的應(yīng)力，隨即把具有一定應(yīng)力的鋼筋固定在鋼管上，使鋼筋應(yīng)力保存。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應(yīng)力的組合鋼筋及其加工方法，其特征在于把具有應(yīng)力的鋼筋固定在鋼管上的方式可采用應(yīng)力鋼筋和鋼管端頭之間用錨具錨固或螺母固定裝置，也可采用應(yīng)力鋼筋和鋼管之間焊接、灌漿或粘接方式固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有應(yīng)力的組合鋼筋及其加工方法，其特征在于鋼管比鋼筋的長度略短，鋼管的內(nèi)徑比鋼筋的外徑略大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的具有應(yīng)力的組合鋼筋及其加工方法，其特征在于具有應(yīng)力的組合鋼筋之間可連接起來使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有應(yīng)力的組合鋼筋及其加工方法。把鋼筋穿設(shè)在鋼管中,然后用拉伸機(jī)張拉鋼筋,使鋼筋產(chǎn)生一定應(yīng)力后,把鋼筋固定在鋼管上,使鋼筋應(yīng)力保存。本發(fā)明的優(yōu)點是:加工方法簡便,鋼筋應(yīng)力易控制和保存,可集中規(guī)模批量生產(chǎn),可象普通鋼筋一樣被施工使用,將它放入混凝土結(jié)構(gòu)中,即可成為予應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),放入鋼結(jié)構(gòu)中,即可成為予應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu),省鋼、抗裂、成本低,使用場合不受限制,為廣泛推廣予應(yīng)力結(jié)構(gòu)開辟了新途徑。
文檔編號E04G21/12GK1203994SQ9810678
公開日1999年1月6日 申請日期1998年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月8日
發(fā)明者邢順锜, 周玉常 申請人:邢順锜