CN104500866B - 内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，包括空心细长的混凝土基体、设于混凝土基体中的纵向筋和环向筋，其特征在于：所有纵向筋外周或其中部分纵向筋外周缠绕有螺旋弹簧，一根螺旋弹簧缠绕的纵向筋的根数≧1，所述螺旋弹簧到混凝土基体外表面的净距离小于环向筋到混凝土基体外表面的净距离，每根螺旋弹簧的长度大于2米。从根本上解决了传统的由钢筋混凝土制作的管道、基础桩、电力杆、通讯杆、灯杆、风电塔筒、变电构架等空心混凝土构件外部混凝土易脱落、构件整体可靠性低的问题，显著提高构件的抗压强度，增加混凝土对钢筋的握裹力，减小混凝土的开裂几率，防止表皮混凝土脱落，增强构件的抗过载能力。
Description
技术领域
本发明涉及由钢筋混凝土制作的管道、基础桩、电力杆、通讯杆、灯杆、风电塔筒、变电构架等细长构件，特别是一种内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件。
背景技术
传统的由钢筋混凝土制作的管道、基础桩、电力杆、通讯杆、灯杆、风电塔筒、变电构架等空心混凝土构件的加强筋一般由纵向筋和环向筋组成，其对环向筋内侧的混凝土的约束力较大，但对位于环向筋外侧的混凝土缺乏约束，在受压或受冲击时空心混凝土构件的外部混凝土很容易脱落，从而导致空心混凝土构件的抗压强度较低，过载时容易破损；同时，由于混凝土对纵向筋和环向筋的握裹力小，受力时混凝土容易开裂，严重影响构件的可靠性。
发明内容
本发明的目的是了提供一种结构简单、安全可靠的内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，从根本上解决了传统的由钢筋混凝土制作的管道、基础桩、电力杆、通讯杆、灯杆、风电塔筒、变电构架等空心混凝土构件外部混凝土易脱落、构件整体可靠性低的问题，显著提高构件的抗压强度和抗弯能力，增加混凝土对钢筋的握裹力，减小混凝土的开裂几率，防止表皮混凝土脱落，增强构件的抗过载能力。
本发明的技术方案是：
一种内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，包括空心细长的混凝土基体、设于混凝土基体中的纵向筋和环向筋，其特征在于：所有纵向筋外周或其中部分纵向筋外周缠绕有螺旋弹簧，一根螺旋弹簧缠绕的纵向筋的根数≧1，所述螺旋弹簧到混凝土基体外表面的净距离小于环向筋到混凝土基体外表面的净距离，每根螺旋弹簧的长度大于2米。
上述的内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，当构件横截面面积相等时，所述螺旋弹簧沿纵向筋通长布置，螺旋弹簧的长度与纵向筋的长度相等。
上述的内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，当部分纵向筋外周缠绕有螺旋弹簧时，缠绕螺旋弹簧的纵向筋与未缠绕螺旋弹簧的纵向筋间隔布置。
上述的内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，当构件横截面面积渐变时，所有螺旋弹簧沿纵向筋通长布置，或部分螺旋弹簧沿通长的纵向筋只布置于构件横截面面积大的部位，或所有螺旋弹簧沿通长的纵向筋只布置于构件横截面面积大的部位，构件横截面小的部位不设螺旋弹簧，或部分缠绕有螺旋弹簧的纵向筋只设置在构件横截面面积大的部位而不延伸到小截面部位。
上述的内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，只设置在构件横截面面积大的部位的缠绕螺旋弹簧的纵向筋与通长的纵向筋间隔布置，通长的纵向筋均布螺旋弹簧或不设置螺旋弹簧。
上述的内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，所述螺旋弹簧的横向截面呈圆形、三角形、四边形、椭圆形或异形。
上述的内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件， 所述螺旋弹簧的数量为N，且3≦N≦纵向筋的数量。
上述的内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，所述构件横截面呈圆环形、三角环形、方环形或多边环形。
本发明的有益效果是：
1、提高了构件的抗压、抗弯和抗冲击能力：在环向筋对整体环面实现约束的基础上，由于在构件的混凝土基体内的纵向筋外周设置了螺旋弹簧，实现了对纵向筋周围的混凝土进行二次约束，因为设置的螺旋弹簧到构件外表面的净距离小于环向筋到构件外表面的净距离，使得位于环向筋外侧的表层混凝土也得到了来自螺旋弹簧的约束，使得构件表层混凝土性能得到改善，大大提高构件的承载力和变形能力，使混凝土脆性破坏变为延性破坏，提高了混凝土基体的抗压、抗弯和抗冲击能力；
2、提高了构件的可靠性和安全性：由于螺旋弹簧缠绕在纵向筋外围，使得混凝土对纵向筋的握裹力显著增加，进而限制了内部微裂缝的发展，受力时混凝土不容易开裂，降低了由于混凝土基体开裂造成钢筋锈蚀的可能性，提高了构件的可靠性和安全性；
3、选择将部分或全部螺旋弹簧仅设置于构件横截面面积大的部位而不延伸到小截面部位的方案是考虑到这种结构一般用于直立的抗弯构件，类似于灯杆、电杆等，这种构件底部承受的弯矩较大，且2米以下部位容易受的车辆和人员的碰撞，所有采用的螺旋弹簧的长度均大于2米，即保证了设在底部区域的螺旋弹簧的长度大于2米，有效地抵御撞击的同时，仅在底部区域设置螺旋弹簧又可节约成本；
4、另外，本发明中采用的螺旋弹簧与桥梁工程的预应力钢绞线锚固端外周套装的锥形螺旋弹簧有本质区别，后者是为保证把张拉锚具的作用力传递给混凝土基体而设置的，它只设在预应力钢绞线的两端，与锚具相连，长度很短，两者在功能上有本质的不同。
附图说明
图1是本发明所述的等截面构件的钢筋骨架的局部示意图；
图2是本发明所述的等截面构件的圆环形横截面示意图；
图3是本发明所述的变截面构件的钢筋骨架中有部分通长的纵向筋位于大截面的部位外表缠绕弹簧，剩余部位不缠弹簧的局部示意图；
图4是本发明所述的等截面构件的部分纵向筋不缠绕弹簧的方环形横截面示意图；
图5是本发明所述的等截面构件采用椭圆形横截面弹簧且每根弹簧缠绕两根纵向筋的圆环形横截面示意图；
图6是本发明所述的变截面构件的钢筋骨架中有部分缠绕弹簧的纵向筋只设在大截面部位而不延伸到小截面部位的结构示意图；
图7是本发明所述的变截面构件的钢筋骨架中有部分缠绕弹簧的纵向筋只设在大截面部位而不延伸到小截面部位、而通长的纵向筋不缠绕弹簧的结构示意图。
图中序号说明：1纵向筋、2环向筋、3螺旋弹簧、4混凝土基体。
具体实施方式
实施例
1
如图1和图2所示，该内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，包括空心细长的混凝土基体4、设于混凝土基体4中的纵向筋1和环向筋2，所有纵向筋1外周缠绕有螺旋弹簧3，每根螺旋弹簧3缠绕一根纵向筋1，所述螺旋弹簧3到混凝土基体4外表面的净距离小于环向筋2到混凝土基体4外表面的净距离。本实施例中，构件横截面呈圆环形且横截面面积相等，即等截面构件，螺旋弹簧3沿纵向筋1通长布置，每根螺旋弹簧的长度大于2米，螺旋弹簧3的长度与纵向筋1的长度相等，螺旋弹簧3的横向截面呈圆形，螺旋弹簧3的数量N等于纵向筋1的数量。
实施例
2
如图3所示，该内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，包括空心细长的混凝土基体4、设于混凝土基体4中的纵向筋1和环向筋2，所有纵向筋1外周均缠绕有螺旋弹簧3，每根螺旋弹簧3缠绕一根纵向筋，所述螺旋弹簧3到混凝土基体4外表面的净距离小于环向筋2到混凝土基体4外表面的净距离。本实施例中，构件横截面呈圆环形且横截面面积渐变，即变截面构件，对于变截面构件，这种构件往往是截面较大部位受力大，而截面较小部位受力小，故所有通长的纵向筋1中有部分纵向筋1位于大截面的部位外表缠绕螺旋弹簧3，剩余部位不缠螺旋弹簧3，即部分螺旋弹簧3沿通长的纵向筋1只布置于构件横截面面积大的部位，同时只在构件横截面面积大的部位布置螺旋弹簧3的通长的纵向筋1与均布螺旋弹簧3的通长的纵向筋1间隔布置。螺旋弹簧3的数量N等于纵向筋1的数量，设置于构件横截面面积大的部位而不延伸到小截面部位的螺旋弹簧3每根长度大于2米。螺旋弹簧3的数量N等于纵向筋1的数量。
实施例
3
如图4所示，该内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，包括空心细长的混凝土基体4、设于混凝土基体4中的纵向筋1和环向筋2，部分纵向筋1外周缠绕有螺旋弹簧3，缠绕螺旋弹簧3的纵向筋1与未缠绕螺旋弹簧3的纵向筋1间隔布置，每根螺旋弹簧3缠绕一根纵向筋1，所述螺旋弹簧3到混凝土基体4外表面的净距离小于环向筋2到混凝土基体4外表面的净距离。本实施例中，构件横截面呈方环形，位于方环形四角或四边中部位置的纵向筋1外周缠绕有螺旋弹簧3，而位于方环形四边中部两侧的纵向筋1外周不设螺旋弹簧3。所述螺旋弹簧3的数量为N，且3﹤N﹤纵向筋1的数量。
实施例
4
如图5所示，该内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，包括空心细长的混凝土基体4、设于混凝土基体4中的纵向筋1和环向筋2，所有纵向筋1外周缠绕有螺旋弹簧3，每根螺旋弹簧3缠绕相邻的两根纵向筋1，所述螺旋弹簧3到混凝土基体4外表面的净距离小于环向筋2到混凝土基体4外表面的净距离。本实施例中，构件横截面呈圆环形且螺旋弹簧3的横向截面呈椭圆形，也可以设计成三角形、四边形或其他异形。所述螺旋弹簧3的数量为N，且3﹤N﹤纵向筋1的数量。
实施例
5
如图6所示，该内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，包括空心细长的混凝土基体4、设于混凝土基体4中的纵向筋1和环向筋2，所有纵向筋1外周缠绕有螺旋弹簧3，每根螺旋弹簧3缠绕一根纵向筋1，所述螺旋弹簧3到混凝土基体4外表面的净距离小于环向筋2到混凝土基体4外表面的净距离。本实施例中，构件横截面呈圆环形且横截面面积渐变，即变截面构件， 部分缠绕有螺旋弹簧3的纵向筋1只设置在构件横截面面积大的部位而不延伸到小截面部位，其与均布螺旋弹簧3的通长的纵向筋1间隔布置。设置于构件横截面面积大的部位而不延伸到小截面部位的螺旋弹簧3每根长度大于2米。螺旋弹簧3的数量N等于纵向筋1的数量。
实施例
6
如图7所示，该内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，包括空心细长的混凝土基体4、设于混凝土基体4中的纵向筋1和环向筋2，部分纵向筋1外周均缠绕有螺旋弹簧3，每根螺旋弹簧3缠绕一根纵向筋，所述螺旋弹簧3到混凝土基体4外表面的净距离小于环向筋2到混凝土基体4外表面的净距离。本实施例中，构件横截面呈圆环形且横截面面积渐变，即变截面构件，所有通长的纵向筋外表不缠绕螺旋弹簧3，部分缠绕有螺旋弹簧3的纵向筋1只设置在构件横截面面积大的部位而不延伸到小截面部位，其与通长的纵向筋1间隔布置。螺旋弹簧3的数量N小于纵向筋1的数量，设置于构件横截面面积大的部位而不延伸到小截面部位的螺旋弹簧3每根长度大于2米。
上述实施例中，构件横截面还可设为三角环形或多边环形。对于变截面构件，也可所有螺旋弹簧3沿纵向筋1通长布置，或所有螺旋弹簧3沿通长的纵向筋1只布置于构件横截面面积大的部位，构件横截面小的部位不设螺旋弹簧3。
Claims (4)
1.一种内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，包括空心细长的混凝土基体、设于混凝土基体中的纵向筋和环向筋，其特征在于：所有纵向筋外周或其中部分纵向筋外周缠绕有螺旋弹簧，一根螺旋弹簧缠绕的纵向筋的根数≧1，所述螺旋弹簧到混凝土基体外表面的净距离小于环向筋到混凝土基体外表面的净距离，每根螺旋弹簧的长度大于2米；
当构件横截面面积渐变时，所有螺旋弹簧沿纵向筋通长布置，或部分螺旋弹簧沿通长的纵向筋只布置于构件横截面面积大的部位，或所有螺旋弹簧沿通长的纵向筋只布置于构件横截面面积大的部位，构件横截面小的部位不设螺旋弹簧，或部分缠绕有螺旋弹簧的纵向筋只设置在构件横截面面积大的部位而不延伸到小截面部位；
所述螺旋弹簧的数量为N，且3≦N≦纵向筋的数量。
2.根据权利要求1所述的内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，其特征在于：只设置在构件横截面面积大的部位的缠绕螺旋弹簧的纵向筋与通长的纵向筋间隔布置，通长的纵向筋均布螺旋弹簧或不设置螺旋弹簧。
3.根据权利要求1所述的内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，其特征在于：所述螺旋弹簧的横向截面呈圆形、三角形、四边形、椭圆形或异形。
4.根据权利要求1所述的内置螺旋弹簧的混凝土空心细长构件，其特征在于：构件横截面呈圆环形、三角环形、方环形或多边环形。
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