專利名稱：帶梯形開(kāi)口加勁肋的矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)工民建和橋梁建造領(lǐng)域，尤其是涉及一種帶梯形開(kāi)口加 勁肋的矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
矩形鋼管混凝土，由于混凝土的受壓性能和鋼管的套箍作用大幅提高了結(jié)構(gòu)的受 壓性能，因此有著很好的應(yīng)用和研究前景。但是，鋼管對(duì)混凝土的套箍作用是有限的；粘結(jié) 滑移作用的存在也使得混凝土和鋼管的共同作用往往效果不是很理想。較大尺寸的矩形鋼 管截面，通常由焊接而成，為了增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和防止結(jié)構(gòu)局部失穩(wěn)，往往設(shè)置縱向加勁肋， 這也為鋼管和混凝土的共同作用提供了幫助。在矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，為了進(jìn)一步加強(qiáng) 鋼管和混凝土受力的協(xié)調(diào)性，往往采用在縱向加勁肋上打孔或者設(shè)置剪力釘(通常做法是 在加勁肋上焊接鋼筋頭)的方法，這樣雖然改善了受力性能，但具有以下缺點(diǎn)和不足1、制 孔操作所產(chǎn)生的廢料較多，造成了材料浪費(fèi)；2、制孔操作如在加勁肋同鋼管壁焊接前進(jìn)行， 則降低了加勁肋的整體剛度，易產(chǎn)生焊接變形，如在加勁肋同鋼管壁焊接完成后進(jìn)行，則給 施工帶來(lái)了不便；3、孔的直徑較小，混凝土中大直徑的石子無(wú)法進(jìn)入，影響混凝土的密實(shí)和 共同作用，而孔的直徑受加勁肋自身寬度的限制，直徑不易過(guò)大；4、焊接鋼筋頭帶來(lái)了額外 材料的增加和額外的工作量，加勁肋寬度通常不大，鋼筋頭又具有一定的密度，因此不易采 用機(jī)械完成，大量單調(diào)的手工焊接作業(yè)，為質(zhì)量留下了隱患；5、焊接鋼筋頭，易使加勁肋產(chǎn) 生焊接變形。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種帶梯 形開(kāi)口加勁肋的矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，其形式簡(jiǎn)單，可以有效地改善矩形鋼管混凝土的兩 種材料共同受力的性能，便于工廠化制作，焊接矩形鋼管的施工質(zhì)量受人為因素影響較小。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是矩形鋼管由四塊兒壁板連接而成，其中，全部壁板或一對(duì)對(duì)稱壁板上連接有縱向 加勁肋，縱向加勁肋上設(shè)有梯形開(kāi)口，梯形呈波形分布，波峰部分和鋼管壁板連接，梯形開(kāi) 口與壁板形成封閉梯形孔。矩形鋼管內(nèi)填充混凝土而成，矩形鋼管部分縱向加勁肋的梯形開(kāi)口形式可以根據(jù) 需要選取，采用碎石混凝土?xí)r，采用常規(guī)的梯形形式，采用卵石混凝土或陶?；炷?xí)r，梯 形的翼緣選擇弧形?？v向加勁肋的制作由一條形鋼板經(jīng)過(guò)梯形波紋線形切割一分為二。加勁肋的制作采用工廠化方式，可選擇火焰切割和冷切割技術(shù)，使用火焰切割技 術(shù)的同時(shí)，應(yīng)注意水冷，以減小對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的影響，并進(jìn)行磨光處理，以減小對(duì)焊接和灌注混 凝土密實(shí)度的影響。加工好的加勁肋分別與矩形鋼管中的一對(duì)對(duì)稱壁板焊接，梯形開(kāi)口的形式可以根據(jù)需要選取。梯形開(kāi)口的寬度d、深度h和翼緣傾角β的大小可根據(jù)加勁肋寬度、混凝土的最大 粒徑等因素確定。梯形的翼緣采用弧形開(kāi)口可以增強(qiáng)對(duì)卵石混凝土的適用性?？v向加勁肋的數(shù)目可根據(jù)壁板的寬厚比、矩形截面的尺寸等選擇決定。矩形鋼管截面可以由兩塊兒連接了加勁肋的壁板作為對(duì)稱壁板和另外兩塊兒不 連接加勁肋的壁板焊接而成，這時(shí)，連接加勁肋的壁板通常寬度較不連接加勁肋的壁板大； 矩形鋼管部分也可以由四塊連接了加勁肋的壁板焊接而成，如果壁板寬度較大，該壁板的 加勁肋數(shù)目還可以增加。所采用的混凝土在滿足流動(dòng)性的同時(shí)還應(yīng)滿足粘附性的要求。填充用的混凝土最好采用自密實(shí)混凝土，澆筑混凝土?xí)r，利用振搗棒對(duì)混凝土進(jìn) 行振搗的同時(shí)，從外部對(duì)鋼管壁進(jìn)行振搗，利于混凝土的密實(shí)，同時(shí)有助于消除焊縫的殘余 應(yīng)力。綜上，采用本實(shí)用新型一種帶梯形開(kāi)口加勁肋的矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，具有以下 優(yōu)點(diǎn)1、梯形開(kāi)口與壁板構(gòu)成的“封閉梯形孔”對(duì)混凝土的套箍作用和增強(qiáng)鋼管與混凝土間 粘結(jié)的作用，改善了矩形鋼管混凝土兩種材料共同受力的性能；2、制造工藝簡(jiǎn)單，鋼管部分 便于工廠制作，焊接矩形鋼管的施工質(zhì)量受人為因素影響較?。?、梯形開(kāi)口的設(shè)計(jì)可以有 效地減小焊接變形、降低焊接應(yīng)力；4、可以根據(jù)混凝土使用的骨料種類以及最大粒徑選擇 梯形開(kāi)口的形式和大小，進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)不同混凝土的適應(yīng)性；5、不需額外增加材料，提高 了材料的利用率。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是普通梯形開(kāi)口加勁肋。圖3是弧形翼緣梯形開(kāi)口加勁肋。1-壁板；2-縱向加勁肋；3-矩形鋼管；4-封閉梯形孔；5-加勁肋與壁板連接位 置；6-普通梯形開(kāi)口 ；7-弧形翼緣梯形開(kāi)口 ；
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
所述帶梯形開(kāi)口加勁肋的矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，由在圖1所示的矩形鋼管內(nèi)填充 混凝土而成，鋼管部分由連接了縱向加勁肋2的壁板4焊接而成，其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于帶梯 形開(kāi)口的縱向加勁肋2，其梯形開(kāi)口起到了剪力釘?shù)淖饔脺p小了混凝土與鋼管的粘結(jié)滑移， 同壁板形成的“封閉梯形孔”結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土產(chǎn)生了套箍作用，改善了鋼管與混凝土的共同作用。本實(shí)用新型的應(yīng)用范圍，適用于受壓的柱體結(jié)構(gòu)，桁架結(jié)構(gòu)的壓桿等受壓矩形鋼 管混凝土結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型具體實(shí)施時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)混凝土的種類確定梯形波紋的形狀和參數(shù)， 如碎石混凝土采用普通梯形開(kāi)口較好，而弧形開(kāi)口對(duì)卵石混凝土具有更好的適應(yīng)性。開(kāi)口 大小d應(yīng)大于最大粒徑，混凝土級(jí)配中，大直徑的骨粒較多，β角大一些，深度h受加勁肋寬度控制，焊縫以及η的最小值應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范的要求。(d、h、β、η如圖2-圖3所示)。 如果混凝土可選擇性較大，也可以先確定d、h、β、η值，然后確定混凝土的配合比。其次，加工梯形開(kāi)口加勁肋。鋼板切割成兩個(gè)加勁肋尺寸的鋼板，在鋼板上畫(huà)好要 切割的梯形開(kāi)口，按照線形進(jìn)行切割。切割可選擇火焰切割和冷切割技術(shù)，使用火焰切割技 術(shù)的同時(shí)，應(yīng)注意水冷，以減小對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的影響，并進(jìn)行磨光處理，以減小對(duì)焊接和灌注混 凝土密實(shí)度的影響。接著，將加工好的帶梯形開(kāi)口的縱向加勁肋2同壁板焊接。再次，將兩塊連接了加勁肋的壁板與兩塊壁板進(jìn)行焊接，就完成了本實(shí)用新型的 鋼管部分，圖1所示。當(dāng)然，如前所述，本實(shí)用新型所述的帶梯形開(kāi)口加勁肋的矩形鋼管混 凝土結(jié)構(gòu)中的鋼管部分并非只有圖1所示一種情況，鋼管部分可以由四塊連接了加勁肋的 壁板焊接而成，如果壁板寬度較大，該壁板的加勁肋數(shù)目還可以增加。接下來(lái)是澆注混凝土，首先要選擇混凝土配合比，灌注用的混凝土最好采用自密 實(shí)混凝土，保證其在具有較大流動(dòng)性的同時(shí)和具有足夠的粘附性。澆筑混凝土?xí)r，利用振搗 棒對(duì)混凝土進(jìn)行振搗，同時(shí)從外部對(duì)鋼管壁進(jìn)行振搗，利于混凝土的密實(shí)，并且有助于消除 焊縫的殘余應(yīng)力。采用的混凝土不應(yīng)低于C40。為了降低自重，采用陶?；炷恋容p骨料混凝土?xí)r， 應(yīng)對(duì)選用的陶粒進(jìn)行試驗(yàn)，合格后方可采用。同時(shí)對(duì)采用陶粒所配出的混凝土進(jìn)行試驗(yàn)，并 應(yīng)注意，陶?；炷敛贿m于C50及以上的混凝土。混凝土的澆注完成后，應(yīng)對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。最基本的養(yǎng)護(hù)灑水，鋼管混凝土結(jié)構(gòu) 的兩端應(yīng)采用棉布等覆蓋并保持其濕潤(rùn)。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根 據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍 屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.帶梯形開(kāi)口加勁肋的矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，包括矩形鋼管(3)，其特征在于矩形鋼 管(3)由四塊兒壁板連接而成，其中，全部壁板或一對(duì)對(duì)稱壁板上連接有縱向加勁肋0)， 縱向加勁肋( 上設(shè)有梯形開(kāi)口，梯形呈波形分布，波峰部分和鋼管壁板(1)連接，梯形開(kāi) 口與壁板形成封閉梯形孔G)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶梯形開(kāi)口加勁肋的矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，其特征在于矩 形鋼管內(nèi)填充混凝土而成，矩形鋼管部分縱向加勁肋的梯形開(kāi)口形式可以根據(jù)需要選取， 采用碎石混凝土?xí)r，采用常規(guī)的梯形形式，采用卵石混凝土或陶?；炷?xí)r，梯形的翼緣選 擇弧形。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種帶梯形開(kāi)口加勁肋的矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，由在帶縱向加勁肋的矩形截面鋼管內(nèi)填充混凝土而成，矩形鋼管的縱向加勁肋上有梯形開(kāi)口，梯形呈波形分布，波峰部分和鋼管壁板焊接。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)可以有效地提高結(jié)構(gòu)的受壓性能，改善結(jié)構(gòu)的抗震性能，所述結(jié)構(gòu)制造工藝簡(jiǎn)單，鋼管部分便于工廠制作，焊接矩形鋼管的施工質(zhì)量受人為因素影響較小，梯形開(kāi)口的設(shè)計(jì)降低了焊接應(yīng)力，并和壁板構(gòu)成“封閉梯形孔”，可以有效改善矩形鋼管混凝土兩種材料共同受力的性能。所述結(jié)構(gòu)可以根據(jù)混凝土使用的骨料種類以及最大粒徑選擇梯形的大小和β角，增強(qiáng)了對(duì)不同混凝土的適應(yīng)性。
文檔編號(hào)E04B1/30GK201843214SQ20102018868
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者劉永健, 張俊光, 徐暉, 楊健, 楊根杰, 鄧勇幫 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)