CN115506343A - 一种预制预应力钢管混凝土柱及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑工程领域，具体的说是一种预制预应力钢管混凝土柱，包括外钢管，传动模块，传动模块将外力传递至外钢管内部；扩压模块，扩压模块对外钢管进行扩张；传动模块包括上端盖，上端盖与外钢管螺纹连接；下端盖，下端盖与外钢管螺纹连接；螺纹杆，螺纹杆通过上端盖和下端盖固定在外钢管内部，螺纹杆轴线与外钢管轴线重合；弧状钢制面板，弧状钢制面板位于外钢管内部，弧状钢制面板与外钢管内壁相切；连接块，连接块中部开孔，连接块套在螺纹杆上，连接块与螺纹杆螺纹连接；钢杆，钢杆长度略大于外钢管半径；本发明结构简单，可以实现在高原环境和狭小空间环境等复杂的施工环境。

Description

一种预制预应力钢管混凝土柱及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，具体的说是一种预制预应力钢管混凝土柱及其施工方法。

背景技术

预应力钢管混凝土柱就是先对钢管施加预应力，再把混泥土灌入钢管内并加以捣实，以增加钢管的强度和刚度，充分利用了钢管和混凝土材料的优点，使得钢管混凝土结构的应用范围不再局限于轴心受压短柱，壳扩展到结构的受压或者受弯部位，例如预应力钢管混凝土柱可以进一步提高钢管混凝土的稳定承载力和抗压能力。

在对钢管施加预应力，可以保证钢管混凝土柱能够在荷载作用用下不开裂，限制裂缝的发展，有效的利用钢管和混凝土，节省材料，减轻自重，提高结构的刚度，防止变形过大，在重复荷载作用下，预应力钢管混凝土构件抗疲劳能力更强。

利用先张法对钢管施加预应力，就是先利用设备对钢管进行扩张，然后再浇筑混凝土的方法，待混凝土达到要求强度后，移除设备，依靠钢管预应力与混凝土之间的粘结力来传递预应力，在实际生产过程中，先张法施工需要强大的扩张设备，通常在预制工厂里进行，在高原环境或者狭窄区域，由于设备场地的限制原因，不能在工作场地进行浇筑，导致工期延长，建筑成本增加，以及钢管内壁光滑使得与混凝土之间的粘结力不足问题。

鉴于此，本发明提出一种预制预应力钢管混凝土柱及其施工方法，解决了上述问题。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决预制预应力钢管混凝土柱在浇筑时，由于对施工场地的要求苛刻；本发明提出一种预制预应力钢管混凝土柱及其施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种预制预应力钢管混凝土柱的施工方法：

S1:在工地上，根据所需求地桩，选取合适管径的外钢管，根据选取的外钢管长度，选取适合长度的螺纹杆，以及弧状钢制面板数量，组装连接块和弧状钢制面板形成扩压模块，将上端盖、下端盖、组装好的扩压模块安装到外钢管，在上端盖一侧的螺纹杆安装法兰；

S2:安装完毕后，将外钢管竖直放在固定架上，通过机械旋转法兰，螺杆通过螺纹带动连接块向下运动，连接块通过钢杆，将弧状钢制面板对外钢管壁产生挤压效果，同时工人在外面用超声导波实时监测外钢管壁所受压力大小，以防由于压力过大导致外钢管壁破裂，当超声导波测得压力值达到所需压力时，停止旋转法兰，将法兰固定；

S3:当S2工人将外钢管预设预应力达到所需值后，工人通过上端盖孔二将提前混合好的混凝土注入外钢管内，等到混凝土固定后，拆除法兰，并将突出上端盖的螺纹杆切除，之后将制造好的预应力钢管送至打桩机，开始打地基施工。

一种预制预应力钢管混凝土柱,包括外钢管，还包括

传动模块，所述传动模块将外力传递至外钢管内部；

扩压模块，所述扩压模块对外钢管进行扩张；

优选的，传动模块包括

上端盖，所述上端盖与外钢管螺纹连接；

下端盖，所述下端盖与外钢管螺纹连接；

螺纹杆，所述螺纹杆通过上端盖和下端盖固定在外钢管内部，所述螺纹杆轴线与外钢管轴线重合；

优选的，上端盖外侧设置螺纹杆固定块；

优选的，上端盖中央和远离中央位置分别开孔一和孔二，所述孔一直径与螺纹杆直径相等；

优选的，下端盖内侧中央位置设置螺纹杆底座；

优选的，螺纹杆在上端盖一侧端部设置可拆卸法兰盘；

优选的，扩压模块包括

弧状钢制面板，所述弧状钢制面板位于外钢管内部，所述弧状钢制面板与外钢管内壁相切；

连接块，所述连接块中部开孔，所述连接块套在螺纹杆上，所述连接块与螺纹杆螺纹连接；

钢杆，所述钢杆长度略大于外钢管半径；

优选的，弧状钢制面板与连接块由钢杆连接，所述弧状钢制面板、螺母与钢杆之间安装活动构件；

优选的，连接块连接四块弧状钢制面板。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种预制预应力钢管混凝土柱，通过设置上端盖、下端盖、螺纹杆、弧状钢制面板、连接块；连接块和螺纹杆的螺纹连接，旋转螺纹杆带动连接块向下运动，连接块下向下运动过程中，通过钢杆使得弧状钢制面板挤压钢管内壁，从而达到对钢管进行扩压的效果，使得在施工现场就可以对钢管混泥土进行预应力的浇筑，避免了大型扩张设备对场地要求苛刻的问题；

2.本发明所述的一种预制预应力钢管混凝土柱，通过设置的连接块与弧状钢制面板之间的钢杆，在混泥土浇筑过程中，将钢杆浇筑在内，使得钢管与混凝土的粘结力增大，同时增强了混凝土的韧性，改善了混凝土的力学性质，增强了整个钢管混泥土柱的抗震，抗拉，抗折、抗压能力。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是外钢管内部立体图；

图2是传动模块视图；

图3是上端盖结构视图；

图4是下端盖视图；

图5是扩压模块结构视图；

图6是扩压模块剖视图；

图7是螺纹杆视图；

图中：外钢管1、传动模块2、上端盖21、固定块211、孔一212、孔二213、下端盖22、底座221、螺纹杆23、法兰盘24、扩压模块3、弧状钢制面板31、连接块32、钢杆33。

具体实施方案

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图7所示；

一种预制预应力钢管混凝土柱,包括外钢管1，还包括

传动模块2，所述传动模块2将外力传递至外钢管1内部；

扩压模块3，所述扩压模块3对外钢管1进行扩张；

优选的，传动模块2包括

上端盖21，所述上端盖21与外钢管1螺纹连接；

下端盖22，所述下端盖22与外钢管1螺纹连接；

螺纹杆23，所述螺纹杆23通过上端盖21和下端盖22固定在外钢管1内部，所述螺纹杆23轴线与外钢管1轴线重合；

优选的，上端盖21外侧设置螺纹杆23固定块211；

优选的，上端盖21中央和远离中央位置分别开孔一212和孔二213，所述孔一212直径与螺纹杆23直径相等；

优选的，下端盖22内侧中央位置设置螺纹杆23底座221；

优选的，螺纹杆23在上端盖21一侧端部设置可拆卸法兰盘24；

使用时，将下端盖22通过螺纹安装在外钢管1，将提前组装好的扩压模块3螺纹连接到螺纹杆23上，螺纹杆23和扩压模块3由外钢管1上部进入外钢管1，螺纹杆23底部安装到下端盖22的底座221内，上端盖21通过孔一212套在螺纹杆23上，且上端盖21螺纹安装在外钢管1，法兰盘24安装在螺纹杆23上端盖21一侧，工作时，根据对钢管混凝土柱的使用通途，确定对外钢管1施加预应力的大小，通过设备旋转法兰盘24，法兰盘24带动螺纹杆23旋转，螺纹杆23与扩压模块3螺纹连接，使得扩压模块3向下运动，推动弧状钢制面板31挤压外钢管1内壁，从而使得扩压模块3对外钢管1施加压力，工人在外面用超声导波实时监测外钢管1壁所受压力大小，以防由于压力过大导致外钢管1壁破裂，当超声导波测得压力值达到所需压力时，停止旋转法兰，将法兰盘24固定，从而达到无需大型设备，就可以将外部压力通过传动模块2传递至扩压模块3，使得在高原环境和狭小空间环境等复杂的施工环境，也可以利用先张法对外钢管1壁施加预应力，对预应力钢管混凝土柱的浇筑没有了场地限制，降低了运输成本，缩短了工期；

实施例二：

优选的，扩压模块3包括

弧状钢制面板31，所述弧状钢制面板31位于外钢管1内部，所述弧状钢制面板31与外钢管1内壁相切；

连接块32，所述连接块32中部开螺纹孔，所述连接块32套在螺纹杆23上，所述连接块32与螺纹杆23螺纹连接；

钢杆33，所述钢杆33长度略大于外钢管1半径；

优选的，弧状钢制面板31与连接块32由钢杆33连接，所述弧状钢制面板31、螺母与钢杆33之间安装活动构件；

优选的，连接块32连接四块弧状钢制面板31。

使用时，先组装扩压模块3，将四块弧状钢制面板31通过钢杆33分别安装到连接块32的四个侧面，弧状钢制面板31、连接块32与钢杆33之间安装活动构件，扩压模块3通过连接块32中部螺纹孔套在螺纹杆23上，根据所选取外钢管1长度来确定所安装扩压模块3数，保证扩压模块3可以覆盖整个外钢管1内壁，扩压模块3安装到外钢管1内壁，钢杆33将弧状钢制面板31与外钢管1内壁相切，钢杆33与螺纹杆23之间角度为锐角，连接块32在弧状钢制面板31上方，工作时，通过法兰盘24旋转螺纹杆23旋转，螺纹杆23与连接块32螺纹连接，螺纹杆23旋转运动带动连接块32向下运动，连接块32带动钢杆33一端向下运动，由于钢杆33长度略长于外钢管1内壁半径，使得一端固定，一端向下运动的钢杆33对弧状钢制面板31产生推力，从而使得弧状钢制面板31对外钢管1内壁产生挤压，达到对外钢管1施加预应力的效果；

实施例三：

实施例三与实施例一和实施例二的区别在与使用时，实施例三将实施例一和实施例二同步实施；

使用时，先组装扩压模块3，将组装好的扩压模块3按照等间距安装到螺纹杆23上，在将螺纹杆23送至外钢管1内，由上端盖21、下端盖22对螺纹杆23进行定位、固定，并且扩压模块3在进入外钢管1时，弧状钢制面板31先进入，连接块32后进入，将扩压模块3安装完毕后，旋转法兰盘24，转动螺纹杆23，螺纹杆23带动连接块32向下运动，连接块32使得钢杆33对弧状钢制面板31产生推力，从而弧状钢制面板31挤压外钢管1内壁，工人在外面用超声导波实时监测外钢管1壁所受压力大小，以防由于压力过大导致外钢管1壁破裂，当超声导波测得压力值达到所需压力时，停止旋转法兰，通过上端盖21螺纹固定块211将螺纹杆23固定，将提前混合好的混凝土从孔二213内注入到外钢管1内，，连接块32和弧状钢制面板31之间的钢杆33，被外钢管1内的混凝土包裹，待混凝土达到要求强度后，移除设备，切除上端盖21突出的螺纹杆23，浇筑在混凝土内的钢杆33增加了混凝土与扩压模块3的接触面积，增强混凝土与外钢管1之间的粘结力，并且增强了混凝土的韧性，达到了无需大型设备就可以对外钢管1施加预应力，且增加了混凝土与钢管的粘结力的效果，使得在高原环境和狭小空间环境等复杂的施工环境，也可以利用先张法对外钢管1壁施加预应力，对预应力钢管混凝土柱的浇筑没有了场地限制，减少了设备，简化了生产操作，节省了运输成本，降低了投资成本。

本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种预制预应力钢管混凝土柱，包括外钢管(1)，还包括

传动模块(2)，所述传动模块(2)将外力传递至外钢管(1)内部；

扩压模块(3)，所述扩压模块(3)对外钢管(1)进行扩张。

2.根据权利1要求所述的一种预制预应力钢管混凝土柱，其特征在于：所述传动模块(2)包括

上端盖(21)，所述上端盖(21)与外钢管(1)螺纹连接；

下端盖(22)，所述下端盖(22)与外钢管(1)螺纹连接；

螺纹杆(23)，所述螺纹杆(23)通过上端盖(21)和下端盖(22)固定在外钢管(1)内部，所述螺纹杆(23)轴线与外钢管(1)轴线重合。

3.根据权利2要求所述的一种预制预应力钢管混凝土柱，其特征在于：所述上端盖(21)外侧设置螺纹杆(23)固定块(211)。

4.根据权利2要求所述的一种预制预应力钢管混凝土柱，其特征在于：所述上端盖(21)中央和远离中央位置分别开孔一(212)和孔二(213)，所述孔一(212)直径与螺纹杆(23)直径相等。

5.根据权利2要求所述的一种预制预应力钢管混凝土柱，其特征在于：所述下端盖(22)内侧中央位置设置螺纹杆(23)底座(221)。

6.根据权利2要求所述的一种预制预应力钢管混凝土柱，其特征在于：所述螺纹杆(23)在上端盖(21)一侧端部设置可拆卸法兰盘(24)。

7.根据权利1要求所述的一种预制预应力钢管混凝土柱，其特征在于：所述扩压模块(3)包括

弧状钢制面板(31)，所述弧状钢制面板(31)位于外钢管(1)内部，所述弧状钢制面板(31)与外钢管(1)内壁相切；

连接块(32)，所述连接块(32)中部开孔，所述连接块(32)套在螺纹杆(23)上，所述连接块(32)与螺纹杆(23)螺纹连接；

钢杆(33)，所述钢杆(33)长度略大于外钢管(1)半径。

8.根据权利7要求所述的一种预制预应力钢管混凝土柱，其特征在于：所述弧状钢制面板(31)与连接块(32)由钢杆(33)连接，所述弧状钢制面板(31)、螺母与钢杆(33)之间安装活动构件。

9.根据权利8要求所述的一种预制预应力钢管混凝土柱，其特征在于：所述连接块(32)连接四块弧状钢制面板(31)。

10.一种用于上述权利要求1至9任意一项所述预制预应力钢管混凝土柱的施工方法：其特征在于：包括以下步骤：

S1:在工地上，根据所需求地桩，选取合适管径的外钢管(1)，根据选取的外钢管(1)长度，选取适合长度的螺纹杆(23)，以及弧状钢制面板(31)数量，组装连接块(32)和弧状钢制面板(31)形成扩压模块(3)，将上端盖(21)、下端盖(22)、组装好的扩压模块(3)安装到外钢管(1)，在上端盖(21)一侧的螺纹杆(23)安装法兰；

S2:安装完毕后，将外钢管(1)竖直放在固定架上，通过机械旋转法兰盘(24)，螺杆带动连接块(32)向下运动，连接块(32)通过钢杆(33)，将弧状钢制面板(31)对外钢管(1)壁产生挤压，同时工人在外面用超声导波实时监测外钢管(1)壁所受压力大小，以防由于压力过大导致外钢管(1)壁破裂，当超声导波测得压力为所需压力时，停止旋转法兰，将螺纹杆(23)固定；

S3:当S2工人将外钢管(1)预设预应力达到所需值后，工人通过上端盖(21)孔二(213)将提前混合好的混凝土注入外钢管(1)内，等到混凝土固定后，拆除法兰盘(24)，并将突出上端盖(21)的螺纹杆(23)切除，之后将制造好的预应力钢管送至打桩机，开始打地基施工。

Images