CN110026448B - 一体成型的螺旋加劲肋钢管及成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一体成型的螺旋加劲肋钢管，包括钢管，钢管沿周向固接有螺旋加劲肋，螺旋加劲肋从钢管一端延伸至另一端。本发明还提供一体成型的螺旋加劲肋钢管的成型方法，在带钢形成钢管的同时，完成螺旋加劲肋的成型，易于工业化生产，制造出的一体成型的螺旋加劲肋钢管，钢管表面不再光滑，可提供较大的摩擦力与机械咬合力。本发明一体成型的螺旋加劲肋钢管，加劲肋在钢管上螺旋分布，能够同时对钢管纵向和横向进行约束，钢管刚度均匀、局部稳定性强同时工业化生产加工方便。

Description

一体成型的螺旋加劲肋钢管及成型方法
技术领域
本发明属于土木工程构件领域，具体涉及一体成型的螺旋加劲肋钢管，本发明还涉及一体成型的螺旋加劲肋钢管的成型方法。
背景技术
钢管作为一种常见构件，在结构工程中有着广泛应用。但钢管一旦发生局部屈曲，将大幅度降低其承载能力，为了保证钢管的局部稳定性，通常对其径厚比进行限制。但是，实际工程中的一些钢管直径较大，若要满足径厚比要求，将带来壁厚过大的问题，不利于钢管的成型、焊接、运输及安装等，还造成钢材的浪费，经济效益大大降低。
对于径厚比超限的钢管，为了保证局部稳定性，通常采用焊接加劲肋的方法，以提高钢管的抗局部屈曲能力。加劲肋一般分为纵向设置与纵横双向设置两种：纵向加劲肋沿钢管长度方向设置，横向加劲肋沿钢管周向设置。为了保证约束的可靠性，同时设置纵向、横向加劲肋效果最为显著。在实际工作中，同时设置两种加劲肋，就难以避免产生搭接问题，需在两种加劲肋交接处进行断开，工业化加工较困难，生产效率较低。同时，横向加劲肋为间断式布置，沿钢管长度方向刚度分布不均匀。从约束效果及加工角度出发，提供一种连续的、可同时对纵向和横向提供约束的新型加劲肋，将具有较好的工程应用意义。
发明内容
本发明的目的是提供一体成型的螺旋加劲肋钢管，加劲肋在钢管上螺旋分布，能够同时对钢管纵向和横向进行约束，钢管刚度均匀、局部稳定性强同时工业化生产加工方便。
本发明的目的是还在于提供一体成型的螺旋加劲肋钢管的成型方法。
本发明所采用的技术方案是，一体成型的螺旋加劲肋钢管，包括钢管，钢管沿周向固接有螺旋加劲肋，螺旋加劲肋从钢管一端延伸至另一端。
本发明的特点还在于，
螺旋加劲肋的厚度不小于1.2倍的钢管的厚度。
螺旋加劲肋的宽度不大于
Figure BDA0002047061760000021
fy为螺旋加劲肋的屈服极限。
本发明的另一种技术方案是采用如上述的一体成型的螺旋加劲肋钢管的成型方法，具体按照如下步骤操作：
步骤1、取尺寸合适的带钢，对带钢进行预处理，再在带钢平面上从带钢的一端至另一端焊接条形加劲肋；
步骤2、选择直径尺寸合适的多个成型辊，调整多个成型辊上下设置并固定，以便带钢通过上下设置的多个成型辊之间弯曲成型，使得带钢成型后的直径与需要制作的一体成型的螺旋加劲肋钢管的直径一致；
步骤3、根据需要制作的一体成型的螺旋加劲肋钢管的直径固定多个定位辊在空间形成圆弧，使得多个定位辊在空间形成的圆弧大小与需要制作的一体成型的螺旋加劲肋钢管的直径契合以便对带钢进行周向定位；
步骤4、固定经步骤3设置的多个定位辊位于经步骤2设置的多个成型辊上方，以便带钢经成型辊弯曲后进入定位辊进行周向定位，最终实现带钢圆周弯曲成型；
步骤5、固定加热装置，使得条形加劲肋通过加热装置；
步骤6、将带钢放置在输送装置上，倾斜调整带钢进入经步骤2设置的多个成型辊中的角度，使得带钢倾斜的角度与最终加工得到的螺旋加劲肋的螺旋角相等；
步骤7、同时启动输送装置和加热装置，使得带钢上的条形加劲肋在输送过程中被加热而软化，带钢再先进入经步骤2设置的多个成型辊中与带钢上的条形加劲肋一体进行弯曲成型，而后带钢进入经步骤3设置的多个定位辊中进行周向定位，在带钢经过成型和定位后发生规律弯曲形成圆管状，圆管内壁形成螺旋状的加劲肋，最后借助焊枪对带钢弯曲接合处进行焊接，得到两端带有尖角的钢管；
步骤8、对两端带有尖角的钢管进行两端切除，使得两端平整，从而制作得到一体成型的螺旋加劲肋钢管。
步骤1的预处理具体为：对带钢进行矫平、剪边、刨边，表面清理。
步骤2中上下设置的多个成型辊中，若是制作带有外螺旋加劲肋的钢管，则设置在下的成型辊上留有条形加劲肋通过的缝隙，若是制作带有内螺旋加劲肋的钢管，则设置在上的成型辊上留有条形加劲肋通过的缝隙。
步骤6中将带钢放置在输送装置上具体为：若是制作带有外螺旋加劲肋的钢管，则把带钢上带有条形加劲肋的一面朝下放置在输送装置上，若是制作带有内螺旋加劲肋的钢管，则把带钢上带有条形加劲肋的一面朝上放置在输送装置上。
步骤7中带钢进入经步骤3设置的多个定位辊中进行周向定位具体为：若是制作带有外螺旋加劲肋的钢管，则设置多个定位辊在带钢内侧进行周向定位，若是制作带有内螺旋加劲肋的钢管，则设置多个定位辊在带钢外侧进行周向定位。
步骤7中加热的温度为600-800℃，加热的时间为3分钟。
本发明的有益效果是：
(1)本发明一体成型的螺旋加劲肋钢管，通过在钢管上设置螺旋加劲肋，能够同时对钢管纵向和横向进行约束，刚度均匀，能够提高钢管的局部稳定性，可大大减少钢管的厚度，减重后的钢管，更加易于运输及安装，同时节约大量钢材，取得较好的经济效果；
(2)本发明一体成型的螺旋加劲肋钢管，采用一体成型工艺加工，在带钢形成钢管的同时，完成螺旋加劲肋的成型，易于工业化生产；另外，一体成型的螺旋加劲肋钢管，钢管表面不再光滑，可提供较大的摩擦力与机械咬合力。
附图说明
图1是本发明一体成型的螺旋加劲肋钢管的结构图；
图2是本发明一体成型的螺旋加劲肋钢管的成型方法中带有条形加劲肋的带钢示意图；
图3是本发明一体成型的螺旋加劲肋钢管的成型方法中两种形式的条形加劲肋的示意图；
图4是本发明一体成型的螺旋加劲肋钢管的成型方法中制作加工示意图；
图5是本发明一体成型的螺旋加劲肋钢管的成型方法中制作带有外螺旋加劲肋的加工示意图；
图6是本发明一体成型的螺旋加劲肋钢管的成型方法中制作带有内螺旋加劲肋的加工示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一体成型的螺旋加劲肋钢管结构如图1所示，包括钢管，钢管沿周向固接有螺旋加劲肋，螺旋加劲肋从钢管内壁一端延伸至另一端。
螺旋加劲肋的厚度不小于1.2倍的钢管的厚度。
螺旋加劲肋的宽度不大于
Figure BDA0002047061760000051
fy为螺旋加劲肋的屈服极限。
本发明的另一种技术方案是采用如上述的一体成型的螺旋加劲肋钢管的成型方法，具体按照如下步骤操作：
步骤1、取尺寸合适的带钢，对带钢进行预处理，如图2所示，再在带钢平面上从带钢的一端至另一端焊接条形加劲肋，另外还可采用机械折边方法，成型一端带条形加劲肋的带钢，两种条形加劲肋的具体形式如图3所示；
步骤2、如图4所示，选择直径尺寸合适的多个成型辊，调整多个成型辊上下设置并固定，以便带钢通过上下设置的多个成型辊之间弯曲成型，使得带钢成型后的直径与需要制作的一体成型的螺旋加劲肋钢管的直径一致；
步骤3、根据需要制作的一体成型的螺旋加劲肋钢管的直径固定多个定位辊在空间形成圆弧，使得多个定位辊在空间形成的圆弧大小与需要制作的一体成型的螺旋加劲肋钢管的直径契合以便对带钢进行周向定位；
步骤4、固定经步骤3设置的多个定位辊位于经步骤2设置的多个成型辊上方，以便带钢经成型辊弯曲后进入定位辊进行周向定位，最终实现带钢圆周弯曲成型；
步骤5、固定加热装置，使得条形加劲肋通过加热装置；
步骤6、将带钢放置在输送装置上，倾斜调整带钢进入经步骤2设置的多个成型辊中的角度，使得带钢倾斜的角度与最终加工得到的螺旋加劲肋的螺旋角相等；
步骤7、同时启动输送装置和加热装置，使得带钢上的条形加劲肋在输送过程中被加热而软化，带钢再先进入经步骤2设置的多个成型辊中与带钢上的条形加劲肋一体进行弯曲成型，而后带钢进入经步骤3设置的多个定位辊中进行周向定位，在带钢经过成型和定位后发生规律弯曲形成圆管状，圆管内壁形成螺旋状的加劲肋，最后借助焊枪对带钢弯曲接合处进行焊接，得到两端带有尖角的钢管；
步骤8、对两端带有尖角的钢管进行两端切除，使得两端平整，从而制作得到一体成型的螺旋加劲肋钢管。
步骤1的预处理具体为：对带钢进行矫平、剪边、刨边，表面清理。
步骤2中上下设置的多个成型辊中，若是制作带有外螺旋加劲肋的钢管，则设置在下的成型辊上留有条形加劲肋通过的缝隙，若是制作带有内螺旋加劲肋的钢管，则设置在上的成型辊上留有条形加劲肋通过的缝隙。
步骤6中将带钢放置在输送装置上具体为：若是制作带有外螺旋加劲肋的钢管，则把带钢上带有条形加劲肋的一面朝下放置在输送装置上，若是制作带有内螺旋加劲肋的钢管，则把带钢上带有条形加劲肋的一面朝上放置在输送装置上。
步骤7中带钢进入经步骤3设置的多个定位辊中进行周向定位具体为：如图5所示，若是制作带有外螺旋加劲肋的钢管，则设置多个定位辊在带钢内侧进行周向定位，如图6所示，若是制作带有内螺旋加劲肋的钢管，则设置多个定位辊在带钢外侧进行周向定位。
步骤7中加热的温度为600-800℃，加热的时间为3分钟。
本发明一体成型的螺旋加劲肋钢管的成型方法，原理说明：在带钢和条形加劲肋进入成型辊中进行弯折加工前，先用加热装置对条形加劲肋进行加热软化，降低条形加劲肋刚度，方便弯曲成型，同时也保证了条形加劲肋在弯曲过程中，不发生撕裂情况；在带钢经过成型辊弯折成型后，运用定位棍对成型后的管状带钢进行周向定位防止管状带钢摆动，另一方面也利用定位辊，保证成型后的钢管形状保持稳定。

Claims (1)

1.一体成型的螺旋加劲肋钢管的成型方法，其特征在于，包括一体成型的螺旋加劲肋钢管，所述钢管上沿周向固接有螺旋加劲肋，所述螺旋加劲肋从所述钢管一端延伸至另一端，所述螺旋加劲肋的厚度不小于1.2倍的所述钢管的厚度，所述螺旋加劲肋的宽度不大于
Figure FDF0000012549410000011
fy为螺旋加劲肋的屈服极限；
成型方法具体按照如下步骤操作：
步骤1、取尺寸合适的带钢，对带钢进行预处理，再在带钢平面上从带钢的一端至另一端焊接条形加劲肋；
步骤2、选择直径尺寸合适的多个成型辊，调整多个成型辊上下设置并固定，以便带钢通过上下设置的多个成型辊之间弯曲成型，使得带钢成型后的直径与需要制作的一体成型的螺旋加劲肋钢管的直径一致；
步骤3、根据需要制作的一体成型的螺旋加劲肋钢管的直径固定多个定位辊在空间形成圆弧，使得多个定位辊在空间形成的圆弧大小与需要制作的一体成型的螺旋加劲肋钢管的直径契合以便对带钢进行周向定位；
步骤4、固定经步骤3设置的多个定位辊位于经步骤2设置的多个成型辊上方，以便带钢经成型辊弯曲后进入定位辊进行周向定位，最终实现带钢圆周弯曲成型；
步骤5、固定加热装置，使得条形加劲肋通过加热装置；
步骤6、将带钢放置在输送装置上，倾斜调整带钢进入经步骤2设置的多个成型辊中的角度，使得带钢倾斜的角度与最终加工得到的螺旋加劲肋的螺旋角相等；
步骤7、同时启动输送装置和加热装置，使得带钢上的条形加劲肋在输送过程中被加热而软化，带钢再先进入经步骤2设置的多个成型辊中与带钢上的条形加劲肋一体进行弯曲成型，而后带钢进入经步骤3设置的多个定位辊中进行周向定位，在带钢经过成型和定位后发生规律弯曲形成圆管状，圆管内壁形成螺旋状的加劲肋，最后借助焊枪对带钢弯曲接合处进行焊接，得到两端带有尖角的钢管；
步骤8、对两端带有尖角的钢管进行两端切除，使得两端平整，从而制作得到一体成型的螺旋加劲肋钢管；
所述步骤2中上下设置的多个成型辊中，若是制作带有外螺旋加劲肋的钢管，则设置在下的成型辊上留有条形加劲肋通过的缝隙，若是制作带有内螺旋加劲肋的钢管，则设置在上的成型辊上留有条形加劲肋通过的缝隙；
所述步骤7中带钢进入经步骤3设置的多个定位辊中进行周向定位具体为：若是制作带有外螺旋加劲肋的钢管，则设置多个定位辊在带钢内侧进行周向定位，若是制作带有内螺旋加劲肋的钢管，则设置多个定位辊在带钢外侧进行周向定位；
所述步骤7中加热的温度为600-800℃，加热的时间为3分钟；
所述步骤1的预处理具体为：对带钢进行矫平、剪边、刨边，表面清理；
所述步骤6中将带钢放置在输送装置上具体为：若是制作带有外螺旋加劲肋的钢管，则把带钢上带有条形加劲肋的一面朝下放置在输送装置上，若是制作带有内螺旋加劲肋的钢管，则把带钢上带有条形加劲肋的一面朝上放置在输送装置上。
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