穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固rc柱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱（RC指鋼筋混凝土），包括外包矩形鋼管、自密實(shí)混凝土、加勁肋、拉桿、既有RC柱。所述加勁肋與外包鋼管壁厚相同。所述加勁肋上拉桿穿過(guò)部位應(yīng)開孔，孔的大小以恰能穿過(guò)拉桿。所述加勁肋在外包鋼管管壁內(nèi)部周邊均勻布置，位于外包鋼管管壁與既有RC柱之間，垂直于外包鋼管壁采用焊接方法安裝。所述拉桿垂直穿過(guò)外包矩形鋼管的管壁，沿柱高長(zhǎng)邊，短邊以適當(dāng)間距交錯(cuò)布置。所述拉桿端部與外包鋼管壁的連接方式采用焊接或螺栓連接。在外包穿孔肋拉桿約束矩形鋼管與既有RC柱之間的間隙內(nèi)澆筑自密實(shí)混凝土。本發(fā)明能較大限度地用較薄的鋼板厚度實(shí)現(xiàn)良好的加固效果。
【專利說(shuō)明】
穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱(RC是reinforced concrete的縮寫，在土建技術(shù)上指鋼筋混凝土，下同)。
【背景技術(shù)】
[0002]地震、火災(zāi)、爆炸、碰撞、環(huán)境、人為、耐久性、使用功能的改變等原因，會(huì)導(dǎo)致鋼筋混凝土柱的承載力不足。當(dāng)能比較準(zhǔn)確地進(jìn)行RC柱剩余力學(xué)性能的評(píng)估，合理評(píng)價(jià)其損傷程度，可以選擇合理的修復(fù)加固方法，保證土木工程的結(jié)構(gòu)安全性，避免拆除重建，減少經(jīng)濟(jì)損失。國(guó)家每年要投入大量資金用于各種建筑加固修復(fù)?；炷两Y(jié)構(gòu)加固技術(shù)已成為迫切需要解決的關(guān)鍵科技問(wèn)題，對(duì)于國(guó)計(jì)民生具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)價(jià)值。
[0003]工程上常用的鋼筋混凝土柱補(bǔ)強(qiáng)加固方法主要有:增大截面加固法、外包鋼加固法、外粘貼碳纖維布加固法和外包鋼管加固法等。增大截面法現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)多，施工周期長(zhǎng)，對(duì)原結(jié)構(gòu)影響較大，有時(shí)甚至?xí)驑?gòu)件自重的增加而需對(duì)原結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)進(jìn)行附加加固。夕卜包鋼加固法對(duì)混凝土橫向變形的約束能力卻較低，不能很好地提高構(gòu)件的延性。粘貼碳纖維(fiber reinforced plastic，簡(jiǎn)稱FRP)布加固法對(duì)加固柱的承載力提高幅度不大，剛度提高也有限，且FRP材料利用率也較低。外包鋼管加固法是在處理待加固的鋼筋混凝土柱表面(或鑿毛，或植筋，或兩者結(jié)合)后，外套鋼管，并在空隙間澆筑混凝土，可保證鋼管、新澆筑混凝土和既有混凝土之間良好的粘結(jié)。外包鋼管加固法將鋼管和混凝土共同作用的原理應(yīng)用到加固受壓柱，在壓力作用下，由于外包鋼管的約束作用，加固后構(gòu)件的核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，抗壓強(qiáng)度提高，從而使構(gòu)件的極限承載力增大，變形能力也增強(qiáng)。這樣的加固后的構(gòu)件可達(dá)到共同工作、整體受力的目的。
[0004]外包矩形鋼管對(duì)核心混凝土約束作用主要集中在角部，在四邊中部約束作用幾乎不存在，故此鋼管對(duì)核心混凝土的整體約束效應(yīng)遠(yuǎn)小于圓形鋼管混凝土，其承載力較外包圓形鋼管混凝土要低很多。外包矩形鋼管截面長(zhǎng)邊對(duì)核心混凝土的約束作用弱于短邊，且鋼管長(zhǎng)邊較短邊更易發(fā)生局部屈曲。有效地提高外包矩形鋼管混凝土柱鋼板的側(cè)向剛度，延緩鋼管壁與混凝土之間的粘結(jié)滑移，可以提升其抵抗局部屈曲的能力和對(duì)核心混凝土的約束作用，強(qiáng)化鋼管與混凝土的一體性，從而提高承載力和延性。
[0005]穿孔肋拉桿約束矩形鋼管混凝土柱一體性強(qiáng)化技術(shù)是通過(guò)在加勁肋上開孔，約束拉桿穿孔而過(guò)，連接(可采用焊接，如穿孔塞焊，亦可螺栓連接)于鋼管壁上，對(duì)開孔加勁肋形成有效的約束作用，進(jìn)而減緩鋼管壁的局部屈曲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于外包鋼管加固法和穿孔肋拉桿約束矩形鋼管混凝土柱一體性強(qiáng)化技術(shù)，本發(fā)明提出穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固既有RC柱技術(shù)，即通過(guò)在加勁肋上開孔，約束拉桿穿孔而過(guò)，連接(可采用焊接，如穿孔塞焊，亦可螺栓連接)于鋼管壁上，對(duì)開孔加勁肋形成有效的約束作用，在外包穿孔肋拉桿約束矩形鋼管與既有鋼管混凝土柱之間的間隙內(nèi)澆筑自密實(shí)微膨脹混凝土，以加固既有RC柱體。
[0007]穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱設(shè)計(jì)，強(qiáng)度大的截面分布于四周，可形成較大的截面慣性矩，更適合用作承受壓彎荷載，具有較好的整體穩(wěn)定性。開孔加勁肋與約束拉桿結(jié)合，將約束拉桿的點(diǎn)狀約束變成加勁肋的線狀約束，不需加密約束拉桿，不需要采用較大的肋板剛度比，可有效避免在鋼管壁上過(guò)多開孔。并且，約束拉桿的設(shè)置對(duì)鋼管壁形成了較大的環(huán)向約束作用，能有效延緩鋼管壁與混凝土之間的粘結(jié)滑移。
[0008]穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱施工技術(shù)，在不增加施工難度，滿足結(jié)構(gòu)安全的前提下，能較大限度地用較薄的鋼板厚度，增強(qiáng)其抵抗局部屈曲的能力和對(duì)核心混凝土的約束作用，提高矩形鋼管混凝土柱鋼管壁的側(cè)向剛度，增強(qiáng)鋼管與既有RC柱的一體性，以較低的造價(jià)實(shí)現(xiàn)較高的強(qiáng)度、剛度以及延性，加固效果良好。
[0009]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱，包括外包矩形鋼管、自密實(shí)混凝土、加勁肋、拉桿、既有RC柱。所述加勁肋為條帶形鋼板，其厚度宜與外包鋼管壁厚相同。所述加勁肋上拉桿穿過(guò)部位應(yīng)開孔，孔大小以恰能穿過(guò)拉桿為宜。所述加勁肋在外包鋼管管壁內(nèi)部周邊均勻布置，位于外包鋼管管壁內(nèi)部與既有RC柱之間，垂直于外包鋼管壁采用焊接方法連接。所述拉桿采用普通拉桿或鋼筋，垂直穿過(guò)外包矩形鋼管的長(zhǎng)邊，短邊，沿柱高以適當(dāng)間距交錯(cuò)布置。所述拉桿端部與外包鋼管壁的第一種連接方式是選用焊接，如穿孔塞焊等方式，第二種連接方式是在拉桿端部用鋼筋套絲機(jī)進(jìn)行套絲處理，穿過(guò)外包鋼管壁開孔處采用螺栓連接。在外包穿孔肋拉桿約束矩形鋼管與既有RC柱之間的間隙內(nèi)澆筑自密實(shí)微膨脹混凝土。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
(I)具有較大的截面慣性矩，更適合用作承受壓彎荷載，具有較好的整體穩(wěn)定性；(2)不需加密約束拉桿，不需要采用較大的肋板剛度比，有效避免在外包鋼管壁上開孔過(guò)多；(3)可以減小外包鋼管壁厚度，增強(qiáng)側(cè)面約束能力，最大限度地減緩?fù)獍s束鋼管的局部彈塑性屈曲，有效延緩?fù)獍摴鼙谂c混凝土之間的粘結(jié)滑移，提高柱體的強(qiáng)度和延性；(4)與增大截面加固法相比，縱筋和箍筋換為外包鋼管，可降低增大截面面積；(5)自密實(shí)微膨脹混凝土能有效降低施工難度，保證混凝土澆筑質(zhì)量；(6)外包鋼管可作為后澆混凝土的模板，簡(jiǎn)化施工工序，縮短工期，降低工程成本。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明的正立面圖；
圖2為本發(fā)明的側(cè)面圖；
圖3為圖1、圖2的A-A剖面圖；
圖4為本發(fā)明的特例，即穿孔肋拉桿約束方形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱的正立面圖；
圖5為本發(fā)明的特例，即穿孔肋拉桿約束方形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱的側(cè)面圖；
圖6為圖4、圖5的A-A剖面圖。
[0012]圖中所示:1-拉桿與外包鋼管壁連接點(diǎn)2-長(zhǎng)邊方向開孔加勁肋3-短邊方向開孔加勁肋4-拉桿5-外包鋼管6-自密實(shí)混凝土 7-既有RC柱8-加勁肋開孔位置
對(duì)于方形鋼管混凝土柱，2，3表示不同方向邊長(zhǎng)方向設(shè)置的開孔加勁肋。
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例
一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱，包括截面長(zhǎng)邊方向設(shè)置的開孔加勁肋2、截面短邊方向設(shè)置的開孔加勁肋3、拉桿4、外包矩形鋼管5、自密實(shí)混凝土7。所述開孔加勁肋為條帶形鋼板，其厚度宜與外包鋼管5壁厚相同。所述開孔加勁肋上拉桿穿過(guò)部位8應(yīng)開孔，孔大小以恰能穿過(guò)拉桿4為宜。所述開孔加勁肋在外包鋼管5管壁內(nèi)部周邊均勻布置，位于外包鋼管管壁內(nèi)部與既有RC柱之間，垂直于外包鋼管5管壁采用焊接方法連接。所述拉桿4采用普通拉桿或鋼筋，垂直穿過(guò)外包矩形鋼管5的管壁，沿柱截面長(zhǎng)邊，短邊以適當(dāng)間距交錯(cuò)布置。所述拉桿端部與外包鋼管壁連接點(diǎn)I的第一種連接方式是選用焊接，如穿孔塞焊等方式，第二種連接方式是在拉桿端部用鋼筋套絲機(jī)進(jìn)行套絲處理，穿過(guò)鋼管壁開孔處采用螺栓連接。在外包穿孔肋拉桿約束矩形鋼管與既有RC柱之間的間隙內(nèi)澆筑自密實(shí)微膨脹混凝土 6。
[0015]實(shí)施例1
一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱的施工步驟為:
(1)按照設(shè)計(jì)圖紙要求確定外包矩形鋼管、拉桿及開孔加勁肋的強(qiáng)度、尺寸、位置；
(2)制作外包矩形鋼管5、開孔加勁肋、拉桿4;
(3)測(cè)量定位拉桿4布置位置，在外包矩形鋼管的拉桿I穿過(guò)位置鉆孔；
(4)采用焊接方式方法將開孔加勁肋焊接在外包矩形鋼管壁上；
(5)將拉桿4穿過(guò)開孔加勁肋安裝在外包矩形鋼管已鉆好的孔內(nèi)，采用穿孔塞焊連接或螺栓連接；
(6)在外包矩形鋼管與既有RC柱之間的間隙內(nèi)澆筑自密實(shí)微膨脹混凝土，按施工要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
[0016]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱(RC是reinforcedconcrete的縮寫，在土建技術(shù)上指鋼筋混凝土，下同)，其特征在于，包括外包矩形鋼管、自密實(shí)微膨脹混凝土、加勁肋、拉桿、既有RC柱。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)加固RC柱，其特征在于，在外包矩形鋼管與既有RC柱之間的間隙內(nèi)澆筑自密實(shí)微膨脹混凝土。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱，其特征在于，所述加勁肋在外包鋼管管壁內(nèi)部周邊均勻布置，位于外包鋼管管壁內(nèi)部與既RC柱之間，垂直于外包鋼管壁采用焊接方法安裝，所述拉桿穿過(guò)加勁肋開孔部位，沿柱高長(zhǎng)邊、短邊以適當(dāng)間距交錯(cuò)布置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱，其特征在于，所述加勁肋為為條帶形鋼板，其厚度宜與外包鋼管壁厚相同。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱，其特征在于，所述開孔加勁肋上在拉桿穿過(guò)部位開孔，孔大小以恰能穿過(guò)拉桿為宜。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱，其特征在于，所述約束拉桿采用普通拉桿或鋼筋，垂直穿過(guò)開孔加勁肋和外包鋼管的管壁，沿柱高長(zhǎng)邊、短邊以適當(dāng)間距交錯(cuò)布置，拉桿端部與外包鋼管壁連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱，其特征在于，所述拉桿端部與外包鋼管壁的第一種連接方式選用焊接，如穿孔塞焊方式。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管外包自密實(shí)混凝土加固RC柱，其特征在于，所述拉桿端部與外包鋼管壁的連接方式采用螺栓連接，即所采用拉桿的端部預(yù)先用鋼筋套絲機(jī)進(jìn)行套絲處理，穿過(guò)外包鋼管壁開孔采用螺栓連接。
【文檔編號(hào)】E04G23/02GK106088639SQ201610267529
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日 公開號(hào)201610267529.9, CN 106088639 A, CN 106088639A, CN 201610267529, CN-A-106088639, CN106088639 A, CN106088639A, CN201610267529, CN201610267529.9
【發(fā)明人】鄭新志
【申請(qǐng)人】河南理工大學(xué)