CN111005452A - 一种波纹钢管混凝土叠合构件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波纹钢管混凝土叠合构件及其制作方法，包括钢筋混凝土以及设置在钢筋混凝土内部的钢管；其特征在于，所述钢管为波纹钢管，波纹钢管的波峰和波谷方向垂直波纹钢管长度方向或与波纹钢管长度方向斜交；波纹钢管内填充核心混凝土，波纹钢管外周包裹有厚度不小于80mm的叠合混凝土，叠合混凝土的内部设有钢筋骨架笼。本发明可以提高钢管和叠合混凝土的粘结性能以及抗震延性，提高构件的承载力，并可以使叠合构件更好适应腐蚀环境。

Description

一种波纹钢管混凝土叠合构件及其制作方法

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种波纹钢管混凝土叠合构件及其制作方法。

背景技术

随着我国高层建筑、大跨度桥梁、海洋工程及地下工程的快速发展，建筑物或构筑物所需承担的荷载越来越大，所处的环境越来越复杂，因此结构构件在具有高承载力的同时，还需具有良好的抗震延性和耐久性能。

钢管混凝土叠合柱通过在钢筋混凝土截面的中部设置钢管混凝土芯柱，而具有很高的承载力能力，因此被日益广泛地应用到上述工程结构中。但是传统的钢管混凝土叠合柱存在如下问题：

1)钢管混凝土的钢管和外部的钢筋混凝土间的界面性能相对较差，影响钢管混凝土和外部钢筋混凝土的协同工作性能；

2)在地震反复荷载和高轴力作用下，内部钢管易发生鼓曲，钢管的鼓曲将导致外部混凝土过早剥落，影响正常试验，降低了叠合柱的抗震延性；

3)在氯盐等腐蚀环境下，叠合柱的外部钢筋易发生锈蚀，并随着外部混凝土被锈蚀钢筋的胀裂进而锈蚀内部钢管，严重影响叠合构件的承载力和抗震延性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种波纹钢管混凝土叠合构件及其制作方法，可以提高钢管和叠合混凝土的粘结性能以及抗震延性，提高构件的承载力，并可以使叠合构件更好适应腐蚀环境。

为达上述目的，本发明提供一种波纹钢管混凝土叠合构件，包括钢筋混凝土以及设置在钢筋混凝土内部的钢管；所述钢管为波纹钢管，波纹钢管的波峰和波谷方向垂直波纹钢管长度方向或与波纹钢管长度方向斜交；波纹钢管内填充核心混凝土，波纹钢管外周包裹有厚度不小于80mm的叠合混凝土，叠合混凝土的内部设有钢筋骨架笼。

进一步的，所述钢筋龙骨架包括耐蚀纵筋和耐蚀箍筋，所述耐蚀纵筋沿波纹钢管的长度方向设置并均布在波纹钢管的外围；所述耐蚀箍筋均匀缠绕在耐蚀纵筋外侧形成纵横交错的钢筋骨架笼。

进一步的，所述波纹钢管为表面镀锌的圆形波纹钢管或者椭圆形波纹钢管或者若干波纹钢板组成的多边形波纹钢管。

进一步的，所述耐蚀纵筋和所述耐蚀箍筋均为不锈钢钢筋或者不锈钢覆层钢筋或者复合材料覆层钢筋或者涂层钢筋或者防腐处理的热轧钢筋或者复合材料筋。

进一步的，所述耐蚀纵筋围绕形成的横截面的总面积不小于叠合混凝土面积的0.5％，所述耐蚀纵筋和耐蚀箍筋形成的钢筋龙骨架的外侧的混凝土厚度不小于20mm。

进一步的，所述波纹钢管的壁厚不小于2mm，波纹钢管的直径不小于叠合构件短边长度的1/4。

进一步的，所述波纹钢管采用的钢材强度等级不低于Q235，质量等级不低于B级；

所述核心混凝土和叠合混凝土可为普通混凝土、再生混凝土、高强混凝土和高性能混凝土的一种，且混凝土强度等级不小于C30，核心混凝土的强度等级不低于叠合混凝土的强度等级。

进一步的，所述叠合构件的横截面为方形，或矩形，或多边形，或圆形，或椭圆形。

一种波纹钢管混凝土叠合构件的制作方法，包括如下步骤：

1)按设计定位波纹钢管，绑扎波纹钢管外的耐蚀纵筋和耐蚀箍筋形成钢筋笼；

2)制作定位叠合构件的叠合混凝土的模板；

3)浇筑混凝土。

进一步的，定位波纹钢管后浇筑核心混凝土，定位叠合混凝土的模板后再浇筑叠合混凝土；或者，

定位叠合混凝土的模板后同时浇筑核心混凝土和叠合混凝土。

本发明的有益效果如下：

1)由于波纹钢管的外表面凹凸不平，因此可以增大钢管和叠合混凝土的接触面积，提高了钢管和叠合混凝土的粘结性能，显著改善了钢管和叠合混凝土的协同工作性能，提高叠合构件的抗震延性；

2)由于波纹钢管的平面外刚度大且直接承担的纵向荷载小，因此可以显著提高钢管对核心混凝土的约束能力，延缓叠合混凝土的剥落，从而提高构件的承载力，减小用钢量，降低工程造价；

3)波纹钢管的表面镀锌可以提高钢管的耐腐蚀性能，而耐蚀纵筋和耐蚀箍筋的防腐性可以进一步防止叠合混凝土的胀裂后导致腐蚀介质腐蚀波纹钢管；

4)波纹钢管、耐蚀纵筋和耐蚀箍筋的配合使用，显著叠合构件的耐腐蚀性，使得叠合构件能够很好适应腐蚀环境；

5)由于截面中间的波纹钢管混凝土承载力高，耐蚀纵筋和耐蚀箍筋的用量大大减少，从而降低了构件抗腐蚀处理的成本。

附图说明

图1为本发明波纹钢管混凝土叠合构件的断面示意图；

图2为本发明实例一波纹钢管混凝土叠合构件的A-A截面剖面图；

图3为本发明实例二波纹钢管混凝土叠合构件的A-A横截面示意图；

图4为本发明实例三波纹钢管混凝土叠合构件的A-A横截面示意图；

图5为本发明实例四波纹钢管混凝土叠合构件的A-A横截面示意图；

图中：1、波纹钢管；2、核心混凝土；3、耐蚀纵筋；4、耐蚀箍筋；5、叠合混凝土。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明中的技术方案作详细的阐述。

实施例一

如图1和图2所示，一种波纹钢管混凝土叠合构件，包括钢筋混凝土以及设置在钢筋混凝土内部中心的钢管；所述钢管为波纹钢管1，波纹钢管1的波峰和波谷方向垂直波纹钢管1长度方向或与波纹钢管1长度方向斜交；波纹钢管1内填充核心混凝土2，波纹钢管1内的核心混凝土2采用普通混凝土，核心混凝土的强度等级为C50；所述波纹钢管1为表面镀锌的圆形波纹钢管；钢管壁厚为4mm，材料为Q235B。

波纹钢管1外周包裹有厚度为200mm的叠合混凝土5，叠合混凝土5采用普通混凝土，叠合混凝土5的强度等级为C40；叠合混凝土5的内部设有钢筋骨架笼，所述钢筋龙骨架包括耐蚀纵筋3和耐蚀箍筋4，所述耐蚀纵筋3沿波纹钢管1的长度方向设置并均布在波纹钢管1的外围；所述耐蚀箍筋4均匀缠绕在耐蚀纵筋3外侧形成纵横交错的钢筋骨架笼；所述耐蚀纵筋3和所述耐蚀箍筋4均为不锈钢钢筋；耐蚀纵筋3和耐蚀箍筋4形成的钢筋龙骨架的外侧的混凝土厚度为30mm。

所述耐蚀纵筋3围绕形成的横截面的总面积不小于叠合混凝土5面积的0.5％；

所述波纹钢管1的直径不小于叠合构件短边长度的1/4。

进一步的，所述耐蚀纵筋3围绕成正方形的横截面，所述耐蚀箍筋4围绕在耐蚀纵筋3的外侧形成正方形的横截面，耐蚀纵筋3形成的正方形内接于耐蚀箍筋4形成的正方形，即耐蚀箍筋4形成的正方形的边与耐蚀纵筋3形成的正方形的边之间呈45度夹角，因此所述叠合构件的横截面为正方形。

一种波纹钢管混凝土叠合构件的制作方法，包括如下步骤：

1)按设计定位波纹钢管1，浇筑核心混凝土2；

2)绑扎波纹钢管1外的耐蚀纵筋3和耐蚀箍筋4形成钢筋骨架笼；

3)制作定位叠合构件的叠合混凝土5的模板；

4)浇筑叠合混凝土5即成。

实施例二

如图1和图3所示，一种波纹钢管混凝土叠合构件，包括钢筋混凝土以及设置在钢筋混凝土内部中心的钢管；所述钢管为波纹钢管1，波纹钢管1的波峰和波谷方向垂直波纹钢管1长度方向或与波纹钢管1长度方向斜交；波纹钢管1内填充核心混凝土2，波纹钢管1内的核心混凝土2采用普通混凝土，核心混凝土的强度等级为C45；所述波纹钢管1为表面镀锌的圆形波纹钢管；钢管壁厚为3mm，材料为Q345B。

波纹钢管1外周包裹有厚度为150mm的叠合混凝土5，叠合混凝土5采用普通混凝土，叠合混凝土5的强度等级为C45；叠合混凝土5的内部设有钢筋骨架笼，所述钢筋龙骨架包括耐蚀纵筋3和耐蚀箍筋4，所述耐蚀纵筋3沿波纹钢管1的长度方向设置并均布在波纹钢管1的外围；所述耐蚀箍筋4均匀缠绕在耐蚀纵筋3外侧形成纵横交错的钢筋骨架笼；所述耐蚀纵筋3和所述耐蚀箍筋4均为不锈钢覆层钢筋；耐蚀纵筋3和耐蚀箍筋4形成的钢筋龙骨架的外侧的混凝土厚度为40mm。

所述耐蚀纵筋3围绕形成的横截面的总面积不小于叠合混凝土5面积的0.5％；

所述波纹钢管1的直径不小于叠合构件短边长度的1/4。

进一步的，所述耐蚀纵筋3围绕成圆形的横截面，所述耐蚀箍筋4围绕在耐蚀纵筋3的外侧形成圆形横截面，耐蚀箍筋4形成的圆形与耐蚀纵筋3形成圆形为同心圆，因此所述叠合构件的横截面为圆形。

一种波纹钢管混凝土叠合高强构件的制作方法，包括如下步骤：

1)按设计定位波纹钢管1；

2)绑扎波纹钢管1外的耐蚀纵筋3和耐蚀箍筋4形成钢筋骨架笼；

3)制作定位叠合构件的叠合混凝土5的模板；

4)同时浇筑核心混凝土3和叠合混凝土5即成。

实施例三

如图1和图4所示，一种波纹钢管混凝土叠合构件，包括钢筋混凝土以及偏心设置在钢筋混凝土内部的钢管；所述钢管为波纹钢管1，波纹钢管1的波峰和波谷方向垂直波纹钢管1长度方向或与波纹钢管1长度方向斜交；波纹钢管1内填充核心混凝土2，波纹钢管1内的核心混凝土2采用高强混凝土，核心混凝土的强度等级为C60；所述波纹钢管1为表面镀锌的由四块波纹钢板焊接而成且横截面为矩形的钢管；钢管壁厚为6mm，材料为Q345C。

波纹钢管1外周包裹有厚度不小于80mm的叠合混凝土5，叠合混凝土5采用普通混凝土，叠合混凝土5的强度等级为C40；叠合混凝土5的内部设有钢筋骨架笼，所述钢筋龙骨架包括耐蚀纵筋3和耐蚀箍筋4，所述耐蚀纵筋3沿波纹钢管1的长度方向设置并均布在波纹钢管1的外围；所述耐蚀箍筋4均匀缠绕在耐蚀纵筋3外侧形成纵横交错的钢筋骨架笼；所述耐蚀纵筋3采用复合材料钢筋，所述耐蚀箍筋4采用不锈钢钢筋；耐蚀纵筋3和耐蚀箍筋4形成的钢筋龙骨架的外侧的混凝土厚度为35mm。

所述耐蚀纵筋3围绕形成的横截面的总面积不小于叠合混凝土5面积的0.5％；

所述波纹钢管1的直径不小于叠合构件短边长度的1/4。

进一步的，所述耐蚀纵筋3围绕成矩形的横截面，所述耐蚀箍筋4围绕在耐蚀纵筋3的外侧形成矩形横截面，耐蚀箍筋4形成的矩形的边与耐蚀纵筋3形成矩形的边贴靠，因此所述叠合构件的横截面为矩形。

一种波纹钢管混凝土叠合构件的制作方法，包括如下步骤：

1)按设计定位波纹钢管1，浇筑核心混凝土2；

2)绑扎波纹钢管1外的耐蚀纵筋3和耐蚀箍筋4形成钢筋骨架笼；

3)制作定位叠合构件的叠合混凝土5的模板；

4)浇筑叠合混凝土5即成。

实施例四

如图1和图5所示，一种波纹钢管混凝土叠合构件，包括钢筋混凝土以及设置在钢筋混凝土内部中心的钢管；所述钢管为波纹钢管1，波纹钢管1的波峰和波谷方向垂直波纹钢管1长度方向或与波纹钢管1长度方向斜交；波纹钢管1内填充核心混凝土2，波纹钢管1内的核心混凝土2采用高强混凝土，核心混凝土的强度等级为C60；所述波纹钢管1为表面镀锌的由四块波纹钢板焊接而成且横截面为矩形的钢管；钢管壁厚为8mm，材料为Q345B。

波纹钢管1外周包裹有厚度为150mm的叠合混凝土5，叠合混凝土5采用高强度混凝土，叠合混凝土5的强度等级为C60；叠合混凝土5的内部设有钢筋骨架笼，所述钢筋龙骨架包括耐蚀纵筋3和耐蚀箍筋4，所述耐蚀纵筋3沿波纹钢管1的长度方向设置并均布在波纹钢管1的外围；所述耐蚀箍筋4均匀缠绕在耐蚀纵筋3外侧形成纵横交错的钢筋骨架笼；所述耐蚀纵筋3采用复合材料钢筋，所述耐蚀箍筋4采用涂层钢筋；耐蚀纵筋3和耐蚀箍筋4形成的钢筋龙骨架的外侧的混凝土厚度为30mm。

所述耐蚀纵筋3围绕形成的横截面的总面积不小于叠合混凝土5面积的0.5％；

所述波纹钢管1的直径不小于叠合构件短边长度的1/4。

进一步的，所述耐蚀纵筋3围绕成圆形的横截面，所述耐蚀箍筋4围绕在耐蚀纵筋3的外侧形成圆形横截面，耐蚀箍筋4形成的圆形与耐蚀纵筋3形成圆形为同心圆，因此所述叠合构件的横截面为圆形。

一种波纹钢管混凝土叠合构件的制作方法，包括如下步骤：

1)按设计定位波纹钢管1；

2)绑扎波纹钢管1外的耐蚀纵筋3和耐蚀箍筋4形成钢筋骨架笼；

3)制作定位叠合构件的叠合混凝土5的模板；

4)同时浇筑核心混凝土3和叠合混凝土5即成。

Claims (10)

1.一种波纹钢管混凝土叠合构件，包括钢筋混凝土以及设置在钢筋混凝土内部的钢管；其特征在于，所述钢管为波纹钢管，波纹钢管的波峰和波谷方向垂直波纹钢管长度方向或与波纹钢管长度方向斜交；波纹钢管内填充核心混凝土，波纹钢管外周包裹有厚度不小于80mm的叠合混凝土，叠合混凝土的内部设有钢筋骨架笼。

2.根据权利要求1所述的波纹钢管混凝土叠合构件，其特征在于，所述钢筋龙骨架包括耐蚀纵筋和耐蚀箍筋，所述耐蚀纵筋沿波纹钢管的长度方向设置并均布在波纹钢管的外围；所述耐蚀箍筋均匀缠绕在耐蚀纵筋外侧形成纵横交错的钢筋骨架笼。

3.根据权利要求1所述的波纹钢管混凝土叠合构件，其特征在于，所述波纹钢管为表面镀锌的圆形波纹钢管或者椭圆形波纹钢管或者若干波纹钢板组成的多边形波纹钢管。

4.根据权利要求2所述的波纹钢管混凝土叠合构件，其特征在于，所述耐蚀纵筋和所述耐蚀箍筋均为不锈钢钢筋或者不锈钢覆层钢筋或者复合材料覆层钢筋或者涂层钢筋或者防腐处理的热轧钢筋或者复合材料筋。

5.根据权利要求4所述的波纹钢管混凝土叠合构件，其特征在于，所述耐蚀纵筋围绕形成的横截面的总面积不小于叠合混凝土面积的0.5％，所述耐蚀纵筋和耐蚀箍筋形成的钢筋龙骨架的外侧的混凝土厚度不小于20mm。

6.根据权利要求3所述的波纹钢管混凝土叠合构件，其特征在于，所述波纹钢管的壁厚不小于2mm，波纹钢管的直径不小于叠合构件短边长度的1/4。

7.根据权利要求6所述的波纹钢管混凝土叠合构件，其特征在于，所述波纹钢管采用的钢材强度等级不低于Q235，质量等级不低于B级；

所述核心混凝土和叠合混凝土可为普通混凝土、再生混凝土、高强混凝土和高性能混凝土的一种，且混凝土强度等级不小于C30，核心混凝土的强度等级不低于叠合混凝土的强度等级。

8.根据权利要求1至7任一项所述的波纹钢管混凝土叠合构件，其特征在于，所述叠合构件的横截面为方形，或矩形，或多边形，或圆形，或椭圆形。

9.一种波纹钢管混凝土叠合构件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)按设计定位波纹钢管，绑扎波纹钢管外的耐蚀纵筋和耐蚀箍筋形成钢筋笼；

2)制作定位叠合构件的叠合混凝土的模板；

3)浇筑混凝土。

10.根据权利要求9所述的波纹钢管混凝土叠合构件的制作方法，其特征在于，定位波纹钢管后浇筑核心混凝土，定位叠合混凝土的模板后再浇筑叠合混凝土；或者，

定位叠合混凝土的模板后同时浇筑核心混凝土和叠合混凝土。

Images