CN220080889U - 一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置，包括外套十字形钢管、混凝土和预应力装置，外套十字形钢管用于套设在圆钢管外，外套十字形钢管与圆钢管之间填充混凝土，外套十字形钢管包括四个侧翼，四个侧翼上均沿长度方向间隔布置有预应力装置，预应力装置布置方向与侧翼的长度方向垂直。本实用新型通过外套十字形钢管、中间混凝土及预应力装置可有效控制核心圆钢管的横向变形，防止核心圆钢管过早出现局部屈曲，可有效延长原结构的使用寿命。

Description

一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置

技术领域

本实用新型属于预应力筋混凝土结构加固技术领域，具体属于一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置。

背景技术

由于许多既有建筑的使用功能发生改变，实际使用荷载增加，原有的结构已不能满足承载力要求；随着有些地区抗震设防等级的提高，原有建筑物不能满足“强柱弱梁”的抗震设防要求；另外还有一些已建和在建的建筑物由于设计或施工的原因，存在一些缺陷；另外由于各种灾害原因，使混凝土结构出现损伤，承载力下降。这些原因造成预应力筋混凝土结构的加固和修复问题变得越来越突出。

目前，为提高混凝土柱的承载力，常采用增大截面、外包钢等常规手段进行加固。但增大截面加固新老混凝土常共同工作性不好，协同变形性能差，对结构塑性改善较小；此外设置模板施工难度较大。干式外包钢则是外包钢与原构件不能整体工作，彼此只能单独受力，外包钢性能利用率低，整体性差；湿式外包钢法则是不能有效地提高柱的抗弯刚度，降低柱子的长细比，特别不适合应用于经撞击破坏、火灾等局部表面破坏较大，迫切需要大幅提高刚度的混凝土柱的加固。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置，通过外套十字形钢管、中间混凝土及预应力装置可有效控制核心圆钢管的横向变形，防止核心圆钢管过早出现局部屈曲，可有效延长原结构的使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置，包括外套十字形钢管、混凝土和预应力装置，外套十字形钢管用于套设在圆钢管外，外套十字形钢管与圆钢管之间填充混凝土，外套十字形钢管包括四个侧翼，四个侧翼上均沿长度方向间隔布置有预应力装置，预应力装置布置方向与侧翼的长度方向垂直。

进一步的，所述外套十字形钢管与圆钢管的形心重合。

进一步的，所述外套十字形钢管上四个侧翼的尺寸相同。

进一步的，外套十字形钢管侧翼长边与圆钢管的直径的尺寸相同，外套十字形钢管的长度与圆钢管的长度相同。

进一步的，外套十字形钢管和圆钢管的材质相同，采用Q345C。

进一步的，所述混凝土为高延性水泥基复合材料。

进一步的，所述外套十字形钢管侧翼的两侧面上对称开设有多组安装孔，多组安装孔沿着外套十字形钢管长度方向均匀布置，每组安装孔中设置有一预应力装置。

进一步的，多个安装孔设置在侧翼短边侧面的中线上。

进一步的，预应力装置包括锚具、环向间隔设置在锚具上的多个预应力筋。

进一步的，外套十字形钢管顶部和底部与靠近外套十字形钢管顶部和底部设置的预应力装置之间的距离为100mm～150mm，多个预应力装置之间的间距为200mm～400mm。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型提供一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置，将外套十字形钢管设置在圆钢管外，并在圆钢管外壁与外套十字形钢管内壁之间设置混凝土结构，提高了圆钢管柱的横截面积，有效提圆钢管柱的承载力，相较于直接增大圆钢管柱面积，该结构在增加相同横截面积下具有更高的承载性能，即该结构的制作能一定程度提高材料的利用率，具有良好的经济性；进一步的，本实用新型沿外套十字形钢管侧壁还加设有预应力装置，该结构能在侧向为钢管柱提供良好的约束作用，能有效控制柱身的弯矩和变形，有效的提高内部圆钢管结构的抗弯性能和承载力，有效的控制钢管的变形，延长了结构的寿命，具有很好的经济性。

附图说明

图1为本实用新型整体示意图；

图2为圆钢管4示意图；

图3为本实用新型轴向示意图；

图4为外套十字形钢管示意图；

图5为预应力装置示意图；

附图中：1外套十字形钢管、2混凝土、3预应力装置、4圆钢管、5～14安装孔、15锚具、16～20预应力筋。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置，用于对圆钢管4进行加固，所述加固装置采用外套十字形钢管1，将外套十字形钢管1套设在圆钢管4外部，并在外套十字形钢管1与内部圆钢管4间填充混凝土2形成外套十字形钢管混凝土柱，同时在外套十字形钢管1外部设置预应力装置3，预应力装置3由环向布置的五根预应力钢筋和锚具组成，预应力装置3在混凝土中交错布置，为外套十字形钢管1和内部混凝土提供约束力的同时能有效提高加固装置的刚度和稳定性，利用外套十字形钢管混凝土柱包裹住圆钢管4，并通过夹层混凝土2中交错布置的预应力筋为结构提供预压作用，来提高核心圆钢管4的稳定承载力，避免核心圆钢管4在外界环境下受到腐蚀，进而提高原结构的承载能力。

具体结构如图1所示，加固装置主要由外套十字形钢管1、混凝土2、预应力装置3组成，如图2所示，被保护的圆钢管4即为所要加固的目标；如图3所示轴向示意图可见，外套十字形钢管1内部中空，圆钢管4设置在外套十字形钢管1内部且外套十字形钢管1与圆钢管4之间为混凝土层，外套十字形钢管1上包括四个侧翼，每一侧翼均在长度方向上间隔水平设置有多个预应力装置3。四个侧翼的尺寸相同。

具体的，如图4所示，在外套十字形钢管1的四个侧翼分别设置预应力装置3，在外套十字形钢管1的侧翼上设置贯穿侧翼两侧的安装孔，多个安装孔设置在侧翼短边侧面的中线上，并沿着外套十字形钢管1长度方向均匀布置，安装孔中均设置有预应力装置3；

预应力装置3包括锚具15、预应力筋16～20，以图4上部侧翼为例，安装孔5处插入锚具15，每个锚具内等距插入5根预应力筋，同时，在安装孔6～14处也分别等距插入锚具，每个锚具15内等距插入5根预应力筋，然后，分别在外套十字形钢管1上述两侧翼对称部分也同样布置锚具并插入预应力筋。这样就可以保证结构在受到外部作用力时，预应力筋16～20可以充分发挥其作用，与混凝土2构成一层护壁，防止内部圆钢管4受损。

如图5所示，为预应力装置3的示意图，其中预应力筋16～20均匀穿插在锚具15中，构成一个整体的预应力装置3，来分担结构所受的外力，使结构整体具有良好的抗弯性能和承载力。

在一个可能的实例中，圆钢管4材料为Q345C，钢管壁厚度为5mm，直径为200mm，长度为2000mm的空心钢管。

在一个可能的实例中，外套十字形钢管1材料为Q345C，钢管厚度为5mm，侧翼的长边为200mm，短边为100mm，外套十字形钢管1的长度为2000mm。

在一个可能的实例中，夹层中填充的混凝土2为高延性水泥基复合材料，该材料自身具有高强度和高延性，能有效提高加固装置的抗弯能力和承载性能。

在一个可能的实例中，外套十字形钢管1与内部空心圆钢管4形心重合，在两者之间填充混凝土2，所述混凝土2与内外钢管间紧密接触，不留缝隙。

在一个可能的实例中，多个预应力装置3在侧翼短边所在侧面沿着钢管长度方向分布，多个预应力装置3之间的间距为200mm～400mm，外套十字形钢管1顶部和底部与靠近外套十字形钢管1顶部和底部设置的预应力装置3之间的距离为100mm～150mm，预应力装置3由五根环向均匀布置的预应力筋以及锚具焊接而成，预应力装置3与外套十字形钢管1紧密贴合，具有良好的整体性。

本实用新型的采用特殊的外套十字形钢管1，能有效增加预应力结构布置数量和范围，且易与预应力装置3进行连接；高延性水泥基复合材料，能大幅提高加固装置的整体稳定性、刚度和变形能力，同时提高结构轴压和抗弯承载力，预应力装置3具有尺寸小，布置简便的特点，在加固装置中交错布置，能有效增加加固装置与内部空心钢管的整体性，同时提高加固装置的整体刚度和稳定性。

当结构承受轴压荷载作用时，主要荷载作用位于内部圆钢管4顶面，夹层混凝土和外套十字形钢管1可对核心钢管提供围压，防止内部圆钢管4过早发生失稳，由于预应力装置3内置于夹层混凝土2中，夹层混凝土2与核心圆钢管4、外层外套十字形钢管1紧密贴合，因此结构具有良好的整体性，可有效提高圆钢管4在轴压和弯曲受力工况下的极限承载力。

Claims (10)

1.一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置，其特征在于，包括外套十字形钢管(1)、混凝土(2)和预应力装置(3)，外套十字形钢管(1)用于套设在圆钢管(4)外，外套十字形钢管(1)与圆钢管(4)之间填充混凝土(2)，外套十字形钢管(1)包括四个侧翼，四个侧翼上均沿长度方向间隔布置有预应力装置(3)，预应力装置(3)布置方向与侧翼的长度方向垂直。

2.根据权利要求1所述的一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置，其特征在于，所述外套十字形钢管(1)与圆钢管(4)的形心重合。

3.根据权利要求1所述的一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置，其特征在于，所述外套十字形钢管(1)上四个侧翼的尺寸相同。

4.根据权利要求1所述的一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置，其特征在于，外套十字形钢管(1)侧翼长边与圆钢管(4)的直径的尺寸相同，外套十字形钢管(1)的长度与圆钢管(4)的长度相同。

5.根据权利要求1所述的一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置，其特征在于，外套十字形钢管(1)和圆钢管(4)的材质相同，采用Q345C。

6.根据权利要求1所述的一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置，其特征在于，所述混凝土(2)为高延性水泥基复合材料。

7.根据权利要求1所述的一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置，其特征在于，所述外套十字形钢管(1)侧翼的两侧面上对称开设有多组安装孔，多组安装孔沿着外套十字形钢管(1)长度方向均匀布置，每组安装孔中设置有一预应力装置(3)。

8.根据权利要求7所述的一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置，其特征在于，多个安装孔设置在侧翼短边侧面的中线上。

9.根据权利要求1所述的一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置，其特征在于，预应力装置(3)包括锚具(15)、环向间隔设置在锚具(15)上的多个预应力筋。

10.根据权利要求1所述的一种圆钢管的十字形预应力加劲加固装置，其特征在于，外套十字形钢管(1)顶部和底部与靠近外套十字形钢管(1)顶部和底部设置的预应力装置(3)之间的距离为100mm～150mm，多个预应力装置(3)之间的间距为200mm～400mm。