CN110094014A - 一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件及成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件，包括矩形钢管，矩形钢管内部填充有混凝土，矩形钢管四个外侧面上分别固接有T形加劲肋，矩形钢管外部沿轴向设有多个与矩形钢管距离相等的纵向钢筋，纵向钢筋与矩形钢管之间的距离不小于T形加劲肋的厚度，所有纵向钢筋上共同绑扎有多个间隔均匀的箍筋，矩形钢管外壁浇铸混凝土包裹T形加劲肋、纵向钢筋、箍筋与矩形钢管一体成型。本发明还公开了一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件的成型工艺。本发明一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件提高现有钢管混凝土构件局部抗屈曲性能，优化构件的整体受力性能，解决其防火及耐腐性能较差的问题。

Description

一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件及成型工艺

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件，涉及一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件的成型工艺。

背景技术

钢管混凝土构件是指钢管中填充混凝土，由钢管及其核心混凝土共同承受外载荷作用的一类结构构件。钢管混凝土构件在受力过程中，钢管可有效约束核心混凝土，提高混凝土的承载力与变形能力；同时，混凝土可有效延缓或避免钢管过早出现局部屈曲情况。钢管混凝土构件充分发挥钢材质轻高强、混凝土造价低廉的特点，在厂房、桥梁、大跨及多高层建筑中取得了较好的经济效果，具有广泛的应用空间。

钢管混凝土构件良好的受力性能是建立在钢管与混凝土相互约束的基础上。然而，核心混凝土仅能约束钢管的向内屈曲，对于钢管的向外鼓曲起不到作用；对于径厚比较大的薄壁钢管混凝土，尤其需要防止过早出现局部屈曲。一旦钢管出现局部屈曲，钢管对核心混凝土的约束将大大减弱，构件的整体刚度及强度迅速降低，对于结构安全产生重大影响。工程当中常采用在钢管上另外焊接加劲肋的约束方法，焊接的加劲肋增加了施工难度，同时，由于钢管平面内刚度较小，易受到焊接残余变形的影响，使得钢管表面平整度受到影响，增加了构件的初始缺陷，影响了构件质量。

同时对于普通钢管混凝土构件，钢管外露，由于钢材的耐腐性能较差，导致钢管混凝土环境适应能力较差。通常情况下，需要进行防腐处理，常规做法包括刷防腐涂料或外包防护材料等。防腐涂料施工方便，但保护期限较短，在结构服役周期内，需多次进行作业，大大增加了后期维护成本。外包防护材料虽然保护期较长，但施工较为复杂，由于外包的砂浆或混凝土与核心构件缺少有效连接，两者难以共同受力，同时，外包材料易发生开裂等情况，防护效果大大降低。

另外，普通钢管混凝土构件继承了钢结构抗火性能差的缺点，虽然与纯钢结构相比其抗火性有一定提高，但外部钢管依然需要进行防火处理，防火措施主要包括刷防火涂层或外包防火材料等，这将增加施工难度和成本，对钢管混凝土的推广应用带来不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件，提高现有钢管混凝土构件局部抗屈曲性能，优化构件的整体受力性能，解决其防火及耐腐性能较差的问题。

本发明的另一个目的是提供一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件的成型工艺。

本发明所采用的第一种技术方案是，一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件，包括矩形钢管，矩形钢管内部填充有混凝土，矩形钢管四个外侧面上分别固接有T形加劲肋，矩形钢管外部沿轴向设有多个与矩形钢管距离相等的纵向钢筋，纵向钢筋与矩形钢管之间的距离不小于T形加劲肋的厚度，所有纵向钢筋上共同绑扎有多个间隔均匀的箍筋，矩形钢管外壁浇铸混凝土包裹T形加劲肋、纵向钢筋、箍筋与矩形钢管一体成型。

本发明的特点还在于，

T形加劲肋的宽度为1/8～1/12倍的矩形钢管每边边长长度。

T形加劲肋的“一”字长度不小于0.6～1倍T形加劲肋的宽度。

T形加劲肋上开设有多个间隔均匀的通孔。

通孔直径不小于18mm，通孔间距为1～1.5倍通孔直径。

本发明所采用的第二种技术方案是，如上述的一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件的成型工艺，具体按照以下步骤实施：

步骤1、运用折板机对矩形状钢板进行冷弯成型加工：首先将矩形状钢板在中间处弯折形成直角，再将矩形状钢板一端朝向直角外侧垂直弯折，继而再将这一端的端部沿与直角边平行的方向弯折形成“C”型折边，矩形状钢板的另一端作相同处理，按照相同步骤对4个矩形状钢板进行处理；

步骤2、将经步骤1处理好的4个矩形钢板进行排放形成矩形，4个矩形钢板的直角作为矩形的四个直角，相邻的两个矩形钢板的“C”型折边互相焊接形成T形加劲肋，最终制作成带有T形加劲肋的矩形钢管；

步骤3、在T形加劲肋上均匀打孔；

步骤4、根据工程尺寸需求，在带有T形加劲肋的矩形钢管的外部固定纵向钢筋，根据工程数量需求，在纵向钢筋上依次均匀绑扎间隔均匀的横向箍筋；

步骤5、用混凝土支板将纵向钢筋、矩形钢管包围，向矩形钢管内部、外部浇铸混凝土，直至成型。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件，与普通钢管混凝土构件相比，钢管受到核心混凝土与外部加劲肋的复合约束，抗屈曲性能得到提升，外部混凝土受到开孔折边加劲肋、纵向钢筋、箍筋的联合约束，与钢管共同受力，整体性能更好，安全性更高，同时利用钢管外部被混凝土包裹对钢管起保护作用，具有较好的抗火及耐侵蚀性能，后期维护成本大幅度降低；

(2)本发明的一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件的成型工艺，基于冷弯成型技术，利用机械设备加工出C型钢板，利用拼接技术，组合成带加劲肋的钢管构件，成型方便，大大简化加劲肋成型技术，减少焊接量，降低焊接残余变形对钢管的影响，易于工业化生产，由于焊接部位位于拐角处，平面刚度大，可以较好控制焊接变形，焊接质量更有保证。

附图说明

图1是本发明的一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件的主视图；

图2是本发明的一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件的俯视图；

图3是运用本发明的一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件的成型工艺对一块矩形状钢板加工成型示意图；

图4是运用本发明一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件的成型工艺制造的带有T形加劲肋的矩形钢管。

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。

本发明一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件，结构如图1所示，包括矩形钢管，矩形钢管内部填充有混凝土，矩形钢管四个外侧面上分别固接有T形加劲肋，矩形钢管外部沿轴向设有多个与矩形钢管距离相等的纵向钢筋，纵向钢筋与矩形钢管之间的距离不小于T形加劲肋的厚度，所有纵向钢筋上共同绑扎有多个间隔均匀的箍筋，矩形钢管外壁浇铸混凝土包裹T形加劲肋、纵向钢筋、箍筋与矩形钢管一体成型。

T形加劲肋的宽度为1/8～1/12倍的矩形钢管每边边长长度。

T形加劲肋的“一”字长度不小于0.6～1倍T形加劲肋的宽度。

T形加劲肋上开设有多个间隔均匀的通孔。

通孔直径不小于18mm，通孔间距为1～1.5倍通孔直径。

如上述的一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件的成型工艺，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、利用折板机对矩形状钢板进行冷弯成型加工：如图3所示，首先将矩形状钢板在中间处弯折形成直角，再将矩形状钢板一端朝向直角外侧垂直弯折，继而再将这一端的端部沿与直角边平行的方向弯折形成“C”型折边，矩形状钢板的另一端作相同处理，按照相同步骤对4个矩形状钢板进行处理；

步骤2、如图4所示，将经步骤1处理好的4个矩形钢板进行排放形成矩形，4个矩形钢板的直角作为矩形的四个直角，相邻的两个矩形钢板的“C”型折边互相焊接形成T形加劲肋，最终制作成带有T形加劲肋的矩形钢管；

步骤3、在T形加劲肋上均匀打孔；

步骤4、根据工程尺寸需求，在带有T形加劲肋的矩形钢管的外部固定纵向钢筋，根据工程数量需求，在纵向钢筋上依次均匀绑扎间隔均匀的横向箍筋；

步骤5、用混凝土支板将纵向钢筋、矩形钢管包围，向矩形钢管内部、外部浇铸混凝土，直至成型。

本发明一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件及成型工艺原理说明：本发明一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件的钢管受到内部混凝土的约束，约束钢管的向内屈曲，加劲肋分布于钢管外侧，处于受拉区，约束钢管的向外鼓曲，稳定性得到提升，加劲肋约束效果提高；加劲肋开孔，混凝土在开孔处贯通，形成较强的咬合力，提高外部混凝土与核心钢管的协同工作性能；加劲肋带折边，可以提高加劲肋自身的稳定性，可更好的发挥支撑作用，折边同时可以约束混凝土发生向外的变形，提高外部混凝土的整体性能；钢管外部被混凝土包裹，利用混凝土良好的抗火与耐久性对核心钢管起到保护作用，可大大降低后期的维护成本，获得良好的经济效益；外部混凝土受到纵向钢筋、箍筋以及开孔折边加劲肋的联合约束，可与核心钢管混凝土共同受力，提高稳定性；本发明一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件中的钢管不仅仅局限于矩形状钢管，运用本发明一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件的成型工艺同样可加工出其它多边形状钢管；本发明一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件的成型工艺提出了外置加劲肋钢管冷弯成型方法，施工简单，便于操作，可较好控制焊接变形。

本发明一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件，施工构造要求：

1、钢管及T形加劲肋采用普通碳素钢、低合金钢及不锈钢等金属材料；

2、根据成型形状、尺寸需求，支钢管外部混凝土模板浇铸混凝土，钢管外部混凝土采用自密实细石混凝土，可免除振捣工作，保证混凝土的密实性，钢管内部混凝土采用普通混凝土，降低造价。

3、为了简化施工，加劲肋上可不开孔。

Claims (6)

1.一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件，其特征在于，包括矩形钢管，所述矩形钢管内部填充有混凝土，所述矩形钢管四个外侧面上分别固接有T形加劲肋，所述矩形钢管外部沿轴向设有多个与矩形钢管距离相等的纵向钢筋，所述纵向钢筋与所述矩形钢管之间的距离不小于T形加劲肋的厚度，所有纵向钢筋上共同绑扎有多个间隔均匀的箍筋，所述矩形钢管外壁浇铸混凝土包裹T形加劲肋、纵向钢筋、箍筋与矩形钢管一体成型。

2.根据权利要求1所述的一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件，其特征在于，所述T形加劲肋的宽度为1/8～1/12倍的矩形钢管每边边长长度。

3.根据权利要求2所述的一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件，其特征在于，所述T形加劲肋的“一”字长度不小于0.6～1倍T形加劲肋的宽度。

4.根据权利要求1所述的一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件，其特征在于，所述T形加劲肋上开设有多个间隔均匀的通孔。

5.根据权利要求4所述的一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件，其特征在于，所述通孔直径不小于18mm，通孔间距为1～1.5倍通孔直径。

6.如权利要求1所述的一种冷弯加劲肋钢管混凝土叠合构件的成型工艺，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、运用折板机对矩形状钢板进行冷弯成型加工：首先将矩形状钢板在中间处弯折形成直角，再将矩形状钢板一端朝向直角外侧垂直弯折，继而再将这一端的端部沿与直角边平行的方向弯折形成“C”型折边，矩形状钢板的另一端作相同处理，按照相同步骤对4个矩形状钢板进行处理；

步骤2、将经步骤1处理好的4个矩形钢板进行排放形成矩形，4个矩形钢板的直角作为矩形的四个直角，相邻的两个矩形钢板的“C”型折边互相焊接形成T形加劲肋，最终制作成带有T形加劲肋的矩形钢管；

步骤3、在T形加劲肋上均匀打孔；

步骤4、根据工程尺寸需求，在带有T形加劲肋的矩形钢管的外部固定纵向钢筋，根据工程数量需求，在纵向钢筋上依次均匀绑扎间隔均匀的横向箍筋；

步骤5、用混凝土支板将纵向钢筋、矩形钢管包围，向矩形钢管内部、外部浇铸混凝土，直至成型。