CN213062030U - 一种组合钢管混凝土腰梁结构、预制件及连接节点 - Google Patents

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CN213062030U CN202021563663.1U CN202021563663U CN213062030U CN 213062030 U CN213062030 U CN 213062030U CN 202021563663 U CN202021563663 U CN 202021563663U CN 213062030 U CN213062030 U CN 213062030U
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刘国宝
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王永伟
李成亮
刘习超
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Abstract

本实用新型属于地下基坑工程技术领域,具体涉及一种组合钢管混凝土腰梁结构、预制件及连接节点,包括钢管,钢管内填充有混凝土,混凝土内具有沿轴向贯穿的中空部;混凝土内配置有钢筋骨架;钢管的两端均焊接有环形的端头钢板,端头钢板与钢筋骨架连接,且端头钢板部分位于钢管外;钢管其中一面的两侧分别焊接有用于与围护结构连接的扩展连接钢板。本实用新型能够提高组合钢管混凝土腰梁的承载能力、抗变形能力、整体性、中间节点强度及其与钢管混凝土支撑连接节点的强度。

Description

一种组合钢管混凝土腰梁结构、预制件及连接节点
技术领域
本实用新型属于地下基坑工程技术领域,具体涉及一种组合钢管混凝土腰梁、预制件及连接节点。
背景技术
传统现浇混凝土支撑刚度大、整体性好、安全可靠等优势,普遍应用于基坑支护工程,但也存在以下突出的弊端:(1)费钱,投资高:混凝土支撑属于临时工程,车站结构主体完工,即破除外运,临时性废弃工程投资高,一般地下车站达数百万,复杂站点达数千万;(2)费时,工期长:混凝土支撑支模、绑扎钢筋、浇筑振捣、养护,后期的破除,整个工序长达好几个月,严重制约现场施工进度;(3)费力,难度大:混凝土支撑施工难度大,使用完成后破除施工,需耗费大量人力物力;(4)不环保,混凝土破除废渣污染环境,不符合绿色建造、环保节能的发展方向。
传统钢管撑自重轻、易回收、施工便利,但也存在以下突出的弊端:(1) 与基坑支挡结构间只能存在压力,整体性能差;(2)钢管撑需要提前施加预应力,确保与围护结构充分贴合,但现场施工中尝尝无法达到设计要求的预应力,存在安全隐患;(3)钢管撑与钢围檩的连接可靠程度受施工质量影响程度很大,钢管撑防脱落仅依靠单根钢筋悬吊,安全性难以得到保证。
传统钢围檩(钢腰梁)常用双拼工字型钢组成,其通过钢筋悬吊、托架支撑进行固定,整体性差,在斜向支撑传来水平力作用下已发生失稳,是目前基坑事故中常见的诱因。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足,本实用新型的目的是提供一种组合钢管混凝土腰梁、预制件及连接节点,能够提高组合钢管混凝土腰梁的承载能力、抗变形能力、整体性、中间节点强度及其与钢管混凝土支撑连接节点的强度。
为实现上述目的,本实用新型的技术方案为一种组合钢管混凝土腰梁预制件,包括钢管、端头钢板和扩展连接钢板,所述钢管内填充有混凝土,所述混凝土内具有沿轴向贯穿的中空部;所述混凝土内配置有钢筋骨架;所述钢管的两端均焊接有环形的端头钢板,所述端头钢板与所述钢筋骨架连接,且所述端头钢板部分位于所述钢管外;所述钢管其中一面的两侧分别焊接有用于与围护结构连接的扩展连接钢板。
进一步地,所述钢管两端的内侧和外侧分别设有接头内衬管和接头外衬管,所述接头内衬管和所述接头外衬管均与所述端头钢板焊接。
进一步地,所述混凝土内侧的两端均设有内包管,所述内包管与所述端头钢板焊接;所述内包管上设有一圈咬合齿,所述咬合齿嵌入所述混凝土内。
进一步地,所述钢管的内壁上焊接有多个栓钉,所述栓钉嵌入所述混凝土内。
本实用新型还提供一种组合钢管混凝土腰梁结构,包括组合钢管混凝土腰梁和腰梁托架;所述组合钢管混凝土腰梁由多个上述的组合钢管混凝土腰梁预制件拼接而成,所述组合钢管混凝土腰梁预制件两端的端头钢板上设有多个螺栓孔,相邻的所述组合钢管混凝土腰梁预制件的相邻端头钢板上相对应的螺栓孔分别通过螺栓连接;所述组合钢管混凝土腰梁预制件两侧的扩展连接钢板分别与围护结构固定连接;所述组合钢管混凝土腰梁预制件置于腰梁托架上,所述腰梁托架与围护结构固定连接。
进一步地,所述腰梁托架包括腰梁托架加劲肋、腰梁托架预埋钢板和腰梁托架支撑钢板;所述腰梁托架预埋钢板固定于所述围护结构的内壁上,并与所述围护结构内的锚栓连接;所述腰梁托架支撑钢板的一端与所述腰梁托架预埋钢板焊接,且所述腰梁托架支撑钢板的底面通过腰梁托架支撑钢板与所述腰梁托架预埋钢板连接;所述组合钢管混凝土腰梁预制件置于所述腰梁托架支撑钢板上。
本实用新型还提供一种组合钢管混凝土腰梁结构与钢管混凝土支撑的连接节点,包括钢管混凝土支撑和上述的组合钢管混凝土腰梁结构;所述钢管混凝土支撑的端部设有接头钢板,所述接头钢板上焊接有第一U形钢板,所述钢管用于与所述钢管混凝土支撑连接的位置焊接有第二U形钢板;所述第一U形钢板上和所述第二U形钢板上均设有多列长圆螺栓孔,所述第一U形钢板上的长圆螺栓孔与所述第二U形钢板上的长圆螺栓孔通过螺栓连接。
进一步地,所述接头钢板与所述钢管之间设有千斤顶,所述千斤顶的前端和后端分别顶在所述接头钢板和所述钢管上,且所述千斤顶与控制系统电连接。
进一步地,所述钢管与所述接头钢板通过腰梁连接加劲肋连接。
与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:
(1)本实用新型的组合钢管混凝土腰梁预制件为钢管内填混凝土的空心构件,不仅可以大大降低预制构件的重量,便于运输、安装以及构件的循环使用,而且外钢管的套箍作用可显著提升内填混凝土的抗压强度,使得组合钢管混凝土腰梁预制件的承载能力更高、抗变形能力更强;
(2)本实用新型的组合钢管混凝土腰梁由多个管混凝土腰梁预制件拼接而成,方便施工,安装和拆卸便利,便于工厂化制作和大面积的推广应用;且组合钢管混凝土腰支撑于腰梁托架上,并通过扩展连接钢板与围护结构连接,提高组合钢管混凝土腰梁的稳定性;
(3)本实用新型通过在钢管混凝土支撑端部的第一U形钢板和组合钢管混凝土腰梁内侧的第二U形钢板上分别设置多列长圆螺栓孔,再通过螺栓穿过长圆螺栓孔将钢管混凝土支撑和组合钢管混凝土腰梁连接,既能满足端部节点的刚性连接、等强连接的需要,保证工程安全,同时又能根据需要调节变位,调整施工误差;
(4)本实用新型通过在钢管混凝土支撑的端部和组合钢管混凝土腰梁的内侧之间设置千斤顶,在钢管混凝土支撑使用过程中,可以根据需要施加预应力,满足预应力损失以及支撑松弛需要重复加载的需求,同时在出现应力过大能够及时预警,防止基坑局部失稳,引起整个基坑的破坏。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型实施例提供的支撑系统的平面图;
图2为本实用新型实施例提供的组合钢管混凝土腰梁预制件的断面图;
图3为本实用新型实施例提供的组合钢管混凝土腰梁结构与钢管混凝土支撑的连接节点的剖视图;
图4为本实用新型实施例提供的组合钢管混凝土腰梁结构与钢管混凝土支撑的连接节点的侧视图;
图5为本实用新型实施例提供的第一U形钢板与接头钢板的连接示意图;
图6为本实用新型实施例提供的第二U形钢板的侧视图;
图7为图4的A-A视图;
图8为图7的B-B视图;
图9为图7的C-C视图;
图10为本实用新型实施例提供的组合钢管混凝土腰梁预制件与组合钢管混凝土腰梁预制件的连接示意图;
图11为本实用新型实施例提供的端头钢板的示意图;
图12为本实用新型实施例提供的腰梁托架的示意图;
图中:1、钢管混凝土支撑;2、组合钢管混凝土腰梁;3、围护结构;4、钢管;5、栓钉;6、混凝土;7、纵筋;8、螺旋箍筋;9、中空部;10、接头钢板;11、螺栓;12、加劲板;13、接头外衬管;14、接头内衬管;15、内包管; 16、咬合齿;17、预埋螺栓;18、扩展连接钢板;19、锚栓;20、第一U形钢板;21、第二U形钢板;22、腰梁连接加劲肋;23、千斤顶;24、穿孔塞焊; 25、控制系统;26、导线;27、长圆螺栓孔;28、注浆管;29、端头钢板;30、腰梁托架加劲肋;31、腰梁托架预埋钢板;32、腰梁托架支撑钢板。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征;在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例一
如图2和图7所示,本实施例提供一种组合钢管混凝土腰梁预制件,包括钢管4、端头钢板29和扩展连接钢板18,所述钢管4内填充有混凝土6,所述混凝土6内具有沿轴向贯穿的中空部9;所述混凝土6内配置有钢筋骨架;所述钢管4的两端均焊接有环形的端头钢板29,所述端头钢板29与所述钢筋骨架连接,且所述端头钢板29部分位于所述钢管4外;所述钢管4其中一面的两侧分别焊接有用于与围护结构3连接的扩展连接钢板18。本实施例的组合钢管混凝土腰梁预制件为钢管4内填混凝土6的空心构件,能够充分发挥钢材和混凝土两种材料的优势,利用钢管4的套箍作用使内填的混凝土6处于侧压状态,可显著提升混凝土6的抗压强度,同时由于混凝土6的存在,提高了钢管4的刚度,使得空心的组合钢管混凝土腰梁预制件的承载能力(强度)高,抗变形能力(刚度)强,整能够达到甚至超过混凝土腰梁、钢腰梁(钢围檩)的安全度要求,同时,轻质高强,便于预制构件循环使用,便于运输和安装,经济性也高于传统混凝土腰梁、钢腰梁(钢围檩)。此外,本实施例中混凝土6内的钢筋骨架与端头钢板29连接,进一步增加组合钢管混凝土腰梁预制件的整体性。
本实施例中,钢管4为预制支撑的外表皮,可保护内部填充的混凝土6不受破坏,实现预制构件多次循环使用;钢管4的截面可以为方形或者多边形,钢管4的厚度可在8-20mm之间,钢管4的材料可以为高强钢材,也可以为合金钢钢材料,满足受力,易于焊接即可;钢管4内填充的混凝土6可以为超高强混凝土、轻质高强混凝土、泡沫混凝土等,但需满足强度要求,且重量不宜过大,其厚度在满足支撑刚度条件下宜取小值,减轻预制构件自重;中空部可以不加任何内壁,也可以采用有内壁形式的,内壁材料可以为钢管、PVC等,其截面也不限于圆形,也可为方形、多边形等多种形状;端头钢板29可以为方形法兰盘,端头钢板29伸至钢管4外的部分可用于组合钢管混凝土腰梁预制件与组合钢管混凝土腰梁预制件的连接,端头钢板29与钢管4可以预制为整体,也可以分体预制后焊接为一体;扩展连接钢板18可每隔一定距离焊接于钢管4靠近围护结构3的一面,扩展连接钢板18上预留好用于连接围护结构内预埋的预埋螺栓17的孔洞,宜在工厂直接将扩展连接钢板18和钢管4制作为一体,扩展连接钢板18和钢管4之间可以通过加劲板12增加连接刚度,加劲板12大小及厚度根据计算及尺寸要求控制。
进一步地,所述钢管4两端的内侧和外侧分别设有接头内衬管14和接头外衬管13,所述接头内衬管14和所述接头外衬管13均与所述端头钢板29焊接。如图10所示,本实施例的钢管4两端的内外两侧分别布置接头内衬管14和接头外衬管13,且接头内衬管14和接头外衬管13均可靠焊接于钢管4和端头钢板29,消除端头钢板29与钢管4连接处的受力薄弱环节;接头内衬管14和接头外衬管13材料为钢材或合金材料,壁厚取10-20mm为宜,长度不宜过长,满足接头受力过渡即可。
更进一步地,所述端头钢板29伸至所述钢管4外的部分与所述接头外衬管 13通过加劲板12连接。如图7和图10所示,本实施例通过加劲板12增加端头钢板29与钢管4的连接刚度,加劲板12大小及厚度根据计算及尺寸要求控制;作为一种实施方式,加劲板12可以有多个且按照如图9所示的方式间隔布置,厚度可取10-20mm,大小根据受力确定,预留富余度。
进一步地,所述混凝土6内侧的两端均设有内包管15,所述内包管15与所述端头钢板29焊接;更进一步地,所述内包管15上设有一圈咬合齿16,所述咬合齿16嵌入所述混凝土6内。如图10所示,本实施例在混凝土6的内侧焊接内包管15于端头钢板29上,保护端部混凝土;同时在内包管15内侧设置一圈咬合齿咬入混凝土6内,进一步增加组合钢管混凝土腰梁预制件的整体性。本实施例的内包管15壁厚以8-15mm为宜,内伸长度0.3-0.5m,材料为钢材或合金材料,但需要与端头钢板29实现可靠焊接;咬合齿16沿环向均匀设置8-12 个,咬合齿16以方形为宜,边长为30-50mm即可,厚度同内包管15相同,内凹入填充混凝土6,实现二者的紧密咬合。
进一步地,所述钢筋骨架包括螺旋箍筋8和多根纵筋7,多根纵筋7沿所述螺旋箍筋8的内侧间隔布置且均与所述螺旋箍筋8连接。如图2和图10所示,本实施例的混凝土6内沿支撑方向配置螺旋箍筋8和多根纵筋7,螺旋箍筋8取径8-14mm的一级钢为宜,在两端的接头区间距加密;纵筋7靠内侧布置,其直径和布置根数可根据实际情况确定,内部混凝土保护层厚度以50mm-80mm为宜;纵筋7的端部通过穿孔塞焊24与端头钢板29连接,将端头钢板29内凹并锚入混凝土6内,有效将端头钢板29与混凝土6融为一体,加强端头钢板29 与钢管混凝土的连接强度及刚度。
进一步地,所述钢管4的内壁上焊接有多个栓钉5,所述栓钉5嵌入所述混凝土6内。如图2所示,本实施例可以在钢管4制作前在钢带表面焊接栓钉5,并在钢管4制作时使栓钉5位于钢管4内壁上,且栓钉5嵌入混凝土6内,增加钢管4与内部混凝土6的可靠连接;栓钉5的数量以每圈8-12个为宜,长度以20mm-50mm为宜;优化地,可以在栓钉5背离钢管4内壁的一端设置锚头,增强混凝土6与钢管4之间的紧密连接效果。
本实施例中,钢管4、栓钉5、螺旋箍筋8、纵筋7紧紧与混凝土6连接为整体,强度高、刚度大,在使用过程中不易损坏,组合钢管混凝土腰梁预制件可多次循环使用。
进一步地,如图7所示,本实施例的钢管4上设有注浆管28,用于向钢管 4内浇筑混凝土6。
实施例二
如图7-图10所示,本实施例提供一种组合钢管混凝土腰梁结构,包括组合钢管混凝土腰梁2和腰梁托架;所述组合钢管混凝土腰梁2由多个实施例一提供的组合钢管混凝土腰梁预制件拼接而成,所述组合钢管混凝土腰梁预制件两端的端头钢板29上设有多个螺栓孔,相邻的所述组合钢管混凝土腰梁预制件的相邻端头钢板29上相对应的螺栓孔分别通过螺栓11连接;所述组合钢管混凝土腰梁预制件两侧的扩展连接钢板18分别与围护结构3固定连接;所述组合钢管混凝土腰梁预制件置于腰梁托架上,所述腰梁托架与围护结构3固定连接。本实施例的组合钢管混凝土腰梁2是采用多个组合钢管混凝土腰梁预制件拼接而成,组合钢管混凝土腰梁预制件与组合钢管混凝土腰梁预制件之间通过螺栓 11和端头钢板29实现刚性连接和等强设计,达到现浇混凝土腰梁、钢腰梁相近甚至更高的强度和刚度,保证基坑工程的安全稳定,且安装和拆卸便利,便于工厂化制作和大面积的推广应用。本实施例的组合钢管混凝土腰梁结构,可以多次循环使用,相对于传统混凝土腰梁,工期短、质量高、施工简单,相对于传统钢腰梁,整体性好,刚度大,安全可靠。
本实施例的组合钢管混凝土腰梁预制件可以根据需要设计几种长度适宜的固定模数节段,长度不宜过长否则会造成吊装施工困难,也不宜过短否则会导致接头过多和连接困难;作为一种实施方式,中间节段预制构件可以设计4m、 5m、6m等规格的标准模数,端部节段预制构件可以设计2m规格的标准模数,根据实际基坑需要,选择长度规格完全相同、不完全相同或者完全不同的组合钢管混凝土腰梁预制件进行组合,满足不同宽度、不同长度基坑支撑的需要,具有普遍适用性。
本实施例的螺栓11可以为高强螺栓,也可以为机械螺栓,满足受力需求即可;本实施例可以在端头钢板29上可以按照如图11所示的方式设置一排或多排螺栓孔,相邻端头钢板29上的相对应的螺栓孔均通过螺栓11实现钢性连接,且每两列螺栓11之间均焊接加劲板12,如图9所示,确保中间节点的刚性连接,实现节点与构件的等强连接,保证基坑工程的安全稳定。
本实施例中围护结构3上用于与各扩展连接钢板18连接的位置均预埋有多个预埋螺栓17,扩展连接钢板18上对应预留有螺栓孔,通过将扩展连接钢板 18的螺栓孔对应安装在预埋螺栓17上并拧紧螺母将组合钢管混凝土腰梁预制件与围护结构固定连接。
进一步地,如图7和图12所示,所述腰梁托架包括腰梁托架加劲肋30、腰梁托架预埋钢板31和腰梁托架支撑钢板32;所述腰梁托架预埋钢板31固定于所述围护结构3的内壁上,并与所述围护结构3内的锚栓19连接;所述腰梁托架支撑钢板32的一端与所述腰梁托架预埋钢板31焊接,且所述腰梁托架支撑钢板32的底面通过腰梁托架支撑钢板32与所述腰梁托架预埋钢板31连接;所述组合钢管混凝土腰梁预制件置于所述腰梁托架支撑钢板32上,提高组合钢管混凝土腰梁的稳定性。
实施例三
如图3和图4所示,本实施例提供一种组合钢管混凝土腰梁结构与钢管混凝土支撑的连接节点,包括钢管混凝土支撑1和实施例二提供的组合钢管混凝土腰梁结构;所述钢管混凝土支撑1的端部设有接头钢板10,所述接头钢板10 上焊接有第一U形钢板20,所述钢管4用于与所述钢管混凝土支撑1连接的位置焊接有第二U形钢板21;所述第一U形钢板20上和所述第二U形钢板21 上均设有多列长圆螺栓孔27,所述第一U形钢板20上的长圆螺栓孔27与所述第二U形钢板21上的长圆螺栓孔27通过螺栓11连接。本实施例的第一U形钢板20上和第二U形钢板21上均设置多列可调节位置的长圆螺栓孔27,如图5 和图6所示,且长圆螺栓孔27沿支撑方向布置,通过螺栓11穿过长圆螺栓孔 27将第一U形钢板20分别和第二U形钢板21连接,通过这种可变位长圆孔钢箱插槽节点,既能满足端部节点的刚性连接、等强连接的需要,保证工程安全,实现在超深基坑中,组合钢管混凝土腰梁2替代传统混凝土腰梁、钢腰梁,提高装配率,同时又能根据需要调整长圆螺栓孔27的相对位置来改变接头的长度,从而消除施工中的误差。
进一步地,所述接头钢板10与所述钢管4之间设有千斤顶23,所述千斤顶 23的前端和后端分别顶在所述接头钢板10和所述钢管4上,且所述千斤顶23 与控制系统25电连接。如图3所示,本实施例在钢管混凝土支撑1端部的接头钢板10与组合钢管混凝土腰梁的钢管4之间设置千斤顶23,并将千斤顶23通过导线26与控制系统25连接形成智能应力补偿装置,能根据需要施工预应力,满足预应力损失以及支撑松弛需要重复加载的需求;在钢管混凝土支撑1使用过程中,若出现应力松弛现象就及时通过千斤顶23进行应力补偿,若出现应力过大则及时预警,防止基坑局部失稳,引起整个基坑的破坏。
本实施例的千斤顶23为智能千斤顶,具有足够的顶进力,同时能够感知自身应力并通过导线26传输至控制系统25,控制系统25根据应力做出相应反应,若应力松弛,则自动应力补偿;若应力过大,超过设计预警值,则自动报警;千斤顶23的尺寸不宜过大,防止后期难以在长圆螺栓孔27中穿入螺栓11。
优化地,第一U形钢板20的底板与第二U形钢板21的底板上相对应的位置处预留泄水孔,以防止千斤顶23所在的U形槽内积水;同时泄水孔尺寸不宜过大,防止对接头处钢板造成削弱。
进一步地,如图3所示,将钢管4与接头钢板10通过腰梁连接加劲肋22 连接,增加钢管混凝土支撑1和与组合钢管混凝土腰梁2的连接刚度。
实施例四
如图3和图4所示,本实施例提供一种钢管混凝土支撑,该钢管混凝土支撑1由多个钢管混凝土支撑预制件拼接而成,且多个钢管混凝土支撑预制件的长度完全相同、不完全相同或者完全不同。本实施例中的钢管混凝土支撑预制件可以根据需要设计几种长度适宜的固定模数节段,长度过长不宜吊装施工,长度过短导致接头过多和连接困难;作为一种实施方式,中间节段预制构件可以设计4m、5m、6m等规格的标准模数,端部节段预制构件可以设计2m规格的标准模数,根据实际基坑需要,选择长度规格完全相同、不完全相同或者完全不同的钢管混凝土支撑预制件进行组合,满足不同宽度、不同长度基坑支撑的需要,具有普遍适用性。
本实施例中的钢管混凝土支撑预制件可以采用钢管内填混凝土的空心结构形式,具体可以采用实施例一提供的组合钢管混凝土腰梁预制件的结构形式,不同之处在于钢管和端头钢板还可以为圆形,且钢管的外侧不需要焊接扩展连接钢板18以及用于与扩展连接钢板18连接的加劲板;钢管混凝土支撑预制件之间通过端头钢板29和螺栓连接。
实施例五
如图1所示,本实施例提供一种支撑系统,包括围护结构3、钢管混凝土支撑、以及如实施例二提供的组合钢管混凝土腰梁结构;所述围护结构3的内侧沿高度方向设有多个组合钢管混凝土腰梁结构,且组合钢管混凝土腰梁相对的两侧之间支撑有钢管混凝土支撑,且钢管混凝土支撑与组合钢管混凝土腰梁之间的节点均采用实施例三提供的连接节点。
该支撑系统还包括设置于围护结构3顶部的冠梁,冠梁相对的两侧之间也支撑有钢管混凝土支撑,且冠梁与钢管混凝土支撑之间的节点也可以采用实施例三提供的连接节点,不同之处在于将组合钢管混凝土腰梁结构替换为冠梁,同时在冠梁的内侧预埋钢板并将第二U形钢板21焊接于预埋钢板上。
本实施例中的钢管混凝土支撑可以采用实施例四提供的钢管混凝土支撑1。
实施例六
如图2、图7和图10所示,本实施例提供一种组合钢管混凝土腰梁预制件的施工方法,包括如下步骤:
S11、根据设计图纸,准备钢管4、端头钢板29、钢筋骨架、加劲板12、接头内衬管14、接头外衬管13及内包管15;
S12、钢管4在制作时已经在其内壁上预留栓钉5,在钢管4内配置钢筋骨架;
S13、在钢管4的两端分别焊接端头钢板29;
S14、在钢管4两端的内侧和外侧分别焊接接头内衬管14和接头外衬管13,使接头内衬管14和接头外衬管13均与钢管4和端头钢板29连接在一起;
S15、将端头钢板29通过穿孔塞焊24与钢筋骨架连接;
S16、将外壁上设有咬合齿16的内包管15置于钢筋骨架内侧,并与端头钢板29焊接;焊接加劲板12,使其一端焊接于接头外衬管13上,一端焊接于端头钢板29上;
S17、在钢管4其中一面的两侧分别焊接用于与围护结构3连接的扩展连接钢板18;
S18、在钢管4内填充混凝土6并预留中空部9,完成组合钢管混凝土腰梁预制件的制作。
上述组合钢管混凝土腰梁预制件的制作方法中,端头钢板29与钢管4是直接预制成整体,作为另一种实施方式,端头钢板29与钢管4也可以分体预制后连为整体,具体可以在钢管4制作后,先在在钢管4内配置钢筋骨架,接着在钢管4两端的内侧和外侧分别焊接接头内衬管14和接头外衬管13,然后将接头内衬管14端部的内侧与一环形钢板的外侧焊接,并将该环形钢板通过穿孔塞焊 24与钢筋骨架的纵筋7连接,再在该环形钢板的内侧焊接内包管15,之后在钢管4其中一面的两侧分别焊接用于与围护结构3连接的扩展连接钢板18,接着在钢管4内填充混凝土6并预留中空部9,完成钢管混凝土部分的预制;最后将接头内衬管14、接头外衬管13、钢管4、环形钢板、内包管15均与端头钢板 29焊接,并焊接加劲板12,使其一端焊接于接头外衬管13上,一端焊接于端头钢板29上,将预制的钢管混凝土部分与端头钢板29连接成整体,完成组合钢管混凝土腰梁预制件的制作。
本实施例在保证承载能力和抗变形能力的前提下,将混凝土6采用空心截面,因为钢管中心的混凝土对构件的承载能力、整体性和刚度贡献有限,去除并不显著降低构件的承载能力,却可以显著降低预制构件的重量,更便于安装、运输和拆卸;本实施例可以采用离心工艺在钢管4内填充混凝土6,能够自动形成内部空心,且可以将钢管4作为离心工艺的外模板,无需拆除,同时,相比于常规的现浇振捣工艺,离心工艺方便实现高强混凝土,使得空心的组合钢管混凝土腰梁预制件的承载能力和抗变形能力更高、耐久性更好。
实施例七
如图3和图4所示,本实施例提供一种组合钢管混凝土腰梁结构与钢管混凝土支撑1的连接节点的施工方法,包括如下步骤:
S1、采用实施例一提供的施工方法制作组合钢管混凝土腰梁预制件;
S2、围护结构3施工时,在围护结构3上确定位置的预埋预埋螺栓17、锚栓19和腰梁托架预埋钢板31;开挖到指定深度后,在腰梁托架预埋钢板31上焊接腰梁托架支撑钢板32,并焊接腰梁托架加劲肋30,使其一侧焊接于腰梁托架支撑钢板32底面上,一侧焊接于腰梁托架预埋钢板31上,完成腰梁托架的施工;
S3、将组合钢管混凝土腰梁预制件运至施工现场,搁置在腰梁托架的腰梁托架支撑钢板32上,拧紧螺母连接扩展连接钢板18和预埋螺栓17,并焊接加劲板12连接扩展连接钢板18和钢管4,完成组合钢管混凝土腰梁预制件与围护结构3的连接;
S4、重复步骤S3,直至完成各节段的组合钢管混凝土腰梁预制件与围护结构3的连接;
S5、在相邻两个组合钢管混凝土腰梁预制件的相邻端头钢板29上相对应的螺栓孔中插入螺栓11并拧紧,完成组合钢管混凝土腰梁预制件与组合钢管混凝土腰梁预制件之间的连接;
S6、在钢管混凝土支撑1端部的接头钢板10上焊接第一U形钢板20,在组合钢管混凝土腰梁预制件的钢管4上用于钢管混凝土支撑1连接的位置焊接第二U形钢板21,将第一U形钢板20与第二U形钢板21对中,并在第一U 形钢板20与第二U形钢板21形成U形槽内放置千斤顶23,加压使千斤顶23 压力达到设计值,再在第一U形钢板20和第二U形钢板21相对应的长圆螺栓孔27中插入螺栓11并拧紧,完成钢管混凝土支撑1与组合钢管混凝土腰梁结构的连接节点的施工。
本实施例中由于外部钢管4具有护壁的作用,故组合钢管混凝土腰梁预制件不易受到损坏,且组合钢管混凝土腰梁预制件之间以及组合钢管混凝土腰梁预制件与钢管混凝土支撑1之间均采用螺栓连接,容易实现拆卸,因此,在基坑工程施工完毕后,可以拆除组合钢管混凝土腰梁预制件与钢管混凝土支撑1 之间以及组合钢管混凝土腰梁预制件间的螺栓,实现组合钢管混凝土腰梁预制件的回收,同时可多次循环利用,降低成本。
本实施例的组合钢管混凝土腰梁预制件之间通过端头钢板29上的多个高强螺栓连接;端头钢板29与钢管4可以整体制作或者焊接,并通过加劲板12增加稳固,同时采用接头内衬管14和接头外衬管13增加传力,还将纵筋7与端头钢板29通过穿孔塞焊24连接,中间连接节点的刚度完全可以保证。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种组合钢管混凝土腰梁预制件,其特征在于:包括钢管、端头钢板和扩展连接钢板,所述钢管内填充有混凝土,所述混凝土内具有沿轴向贯穿的中空部;所述混凝土内配置有钢筋骨架;所述钢管的两端均焊接有环形的端头钢板,所述端头钢板与所述钢筋骨架连接,且所述端头钢板部分位于所述钢管外;所述钢管其中一面的两侧分别焊接有用于与围护结构连接的扩展连接钢板。
2.如权利要求1所述的一种组合钢管混凝土腰梁预制件,其特征在于:所述钢管两端的内侧和外侧分别设有接头内衬管和接头外衬管,所述接头内衬管和所述接头外衬管均与所述端头钢板焊接。
3.如权利要求1所述的一种组合钢管混凝土腰梁预制件,其特征在于:所述混凝土内侧的两端均设有内包管,所述内包管与所述端头钢板焊接;所述内包管上设有一圈咬合齿,所述咬合齿嵌入所述混凝土内。
4.如权利要求1所述的一种组合钢管混凝土腰梁预制件,其特征在于:所述钢管的内壁上焊接有多个栓钉,所述栓钉嵌入所述混凝土内。
5.一种组合钢管混凝土腰梁结构,其特征在于:包括组合钢管混凝土腰梁和腰梁托架;所述组合钢管混凝土腰梁由多个如权利要求1-4任一项所述的组合钢管混凝土腰梁预制件拼接而成,所述组合钢管混凝土腰梁预制件两端的端头钢板上设有多个螺栓孔,相邻的所述组合钢管混凝土腰梁预制件的相邻端头钢板上相对应的螺栓孔分别通过螺栓连接;所述组合钢管混凝土腰梁预制件两侧的扩展连接钢板分别与围护结构固定连接;所述组合钢管混凝土腰梁预制件置于腰梁托架上,所述腰梁托架与围护结构固定连接。
6.如权利要求5所述的一种组合钢管混凝土腰梁结构,其特征在于:所述腰梁托架包括腰梁托架加劲肋、腰梁托架预埋钢板和腰梁托架支撑钢板;所述腰梁托架预埋钢板固定于所述围护结构的内壁上,并与所述围护结构内的锚栓连接;所述腰梁托架支撑钢板的一端与所述腰梁托架预埋钢板焊接,且所述腰梁托架支撑钢板的底面通过腰梁托架支撑钢板与所述腰梁托架预埋钢板连接;所述组合钢管混凝土腰梁预制件置于所述腰梁托架支撑钢板上。
7.一种组合钢管混凝土腰梁结构的连接节点,其特征在于:包括钢管混凝土支撑和如权利要求5或6所述的组合钢管混凝土腰梁结构;所述钢管混凝土支撑的端部设有接头钢板,所述接头钢板上焊接有第一U形钢板,所述钢管用于与所述钢管混凝土支撑连接的位置焊接有第二U形钢板;所述第一U形钢板上和所述第二U形钢板上均设有多列长圆螺栓孔,所述第一U形钢板上的长圆螺栓孔与所述第二U形钢板上的长圆螺栓孔通过螺栓连接。
8.如权利要求7所述的一种组合钢管混凝土腰梁结构的连接节点,其特征在于:所述接头钢板与所述钢管之间设有千斤顶,所述千斤顶的前端和后端分别顶在所述接头钢板和所述钢管上,且所述千斤顶与控制系统电连接。
9.如权利要求7所述的一种组合钢管混凝土腰梁结构的连接节点,其特征在于:所述钢管与所述接头钢板通过腰梁连接加劲肋连接。
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