一種肋約束薄壁鋼管混凝土結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種肋約束薄壁鋼管混凝土結構，應用于各類橋梁、建筑的豎向構件，屬于土木工程領域。
【背景技術】
[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構，其能夠結合混凝土與鋼管二者的優點，一方面，鋼管對混凝土形成側向約束，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，對鋼管形成側向支撐，可阻止或延緩鋼管的失穩。鋼管混凝土結構具有承載力高、延性好、抗震性能優越、施工方便等突出優點。
[0003]現有研究表明，鋼管混凝土結構在承受軸壓荷載時，其承載力高于相應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核心混凝土的承載力得到了提高，然而，鋼管混凝土結構在承受荷載時，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向拉力作用，鋼管容易在雙重受力作用下發生局部屈曲，失去對核心混凝土的約束作用，因此，鋼管混凝土結構領域常規的技術是采用很厚的鋼管以確保鋼管局部穩定性，國內外規范對鋼管混凝土的應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構的發揮效率。
[0004]為克服上述不足，本發明提出一種肋約束薄壁鋼管混凝土結構，變堵為疏，減小可能直接承受豎向荷載的鋼管面積，將節省的鋼管面積設置為環向鋼肋，充分發揮環向鋼肋對核心混凝土的環向約束效應，提高鋼材的作用效率。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種肋約束薄壁鋼管混凝土結構，解決普通鋼管混凝土結構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向拉力作用，對核心混凝土約束效率低，易局部屈曲的技術缺陷，該結構在具有普通鋼管混凝土優點的同時，顯著提高鋼材的約束效果，適用于各種橋梁、建筑的豎向承重構件。
[0006]本發明的技術方案:一種肋約束薄壁鋼管混凝土結構，由縱筋、箍筋、薄壁鋼管、核心混凝土、鋼肋共同構成，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構，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構，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構，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]在本發明的構件中，縱筋的作用提供抗彎承載力，薄壁鋼管的主要作用是為結構的混凝土澆筑提供側向模板，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構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，節省的鋼材主要用于環向鋼肋，其對核心混凝土起到強有力的側向約束作用，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于鋼管直接承受豎向承載力的1.3倍，相比較，本發明結構對鋼材作用效率的提高十分顯著。本發明相對于普通鋼管混凝土結構，具有本質上的區別，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向模板，結構施工方便。
[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構，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勢，并產生相互結合的異常效果。
【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構縱截面圖；
[0015]圖2是矩形肋約束圓截面薄壁鋼管混凝土結構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構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構縱截面圖；
[0018]圖5是弧線形肋約束圓截面薄壁鋼管混凝土結構縱截面圖。
[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]為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【附圖說明】本發明的【具體實施方式】。
[0021]如圖1-圖5所示，本發明提出一種肋約束薄壁鋼管混凝土結構，由縱筋1、箍筋2、薄壁鋼管3、核心混凝土 4、鋼肋5共同構成，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構，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構，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構，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構。
【主權項】
1.一種肋約束薄壁鋼管混凝土結構，由縱筋(1)、箍筋(2)、薄壁鋼管(3)、核心混凝土(4)、鋼肋(5)共同構成，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.根據權利要求1所述的一種肋約束薄壁鋼管混凝土結構，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.根據權利要求1所述的一種肋約束薄壁鋼管混凝土結構，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.根據權利要求1所述的一種肋約束薄壁鋼管混凝土結構，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構，由縱筋(1)、箍筋(2)、薄壁鋼管(3)、核心混凝土(4)、鋼肋(5)共同構成，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。本發明結構變堵為疏，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，本發明結構適用于各種橋梁、建筑的豎向承重構件。
【IPC分類】E04C3/34, E01D19/02
【公開號】CN105369983
【申請號】CN201510644666
【發明人】魏洋, 端茂軍, 李國芬
【申請人】南京林業大學
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年9月29日