一种装配式TRC-钢管复合约束混凝土柱及其安装方法技术

本发明专利技术公开了一种装配式TRC

【技术实现步骤摘要】
一种装配式TRC
‑
钢管复合约束混凝土柱及其安装方法


[0001]本专利技术涉及一种装配式TRC(Textile Reinforce Concrete)
‑
钢管复合约束混凝土柱制备及连接方法。

技术介绍

[0002]相比于传统的现浇钢筋混凝土结构，装配式的结构具有实现建筑设计的模块化、安装和施工过程便捷化、施工场地环境和劳动条件的改善、节约资源和降低建筑成本、可持续性和效率提高等一系列优点。为了进一步推动我国装配式建筑健康、高速发展，国内有必要对装配式建筑采取更细化的研究。
[0003]而在海水潮汐区下，传统的装配式钢管混凝土柱受到氯盐侵蚀，极易发生钢筋的锈蚀和混凝土的劣化。钢管混凝土柱的耐久性能，需要通过进一步有加固和修复来保证其正常使用功能。随着新材料的发展和应用，织物增强混凝土(TextileReinforce Concrete,TRC)发展较为迅速。TRC具有质轻、高强、耐腐、控裂等特性，其作为增强耐腐材料在钢管混凝土柱中的应用值得进一步的研究。
[0004]目前，我国装配式钢管混凝土柱钢管对接时一般设置环形隔板和内衬钢管段，上下钢管之间采用全熔透坡口焊缝。钢管分段接头一般在现场焊接。钢管混凝土柱能很好地将装配式结构和混凝土合理结合起来，钢管的强约束力以及工厂预制特点，可以保证较为稳定的产品质量。然而钢管通过焊缝连接，焊缝质量不稳定，钢管混凝土表面钢管若无处理，不耐火，且在氯盐环境下易发生锈蚀。此外，混凝土现场浇筑的过程使其施工和养护质量不能保证。
[0005]为提高钢管混凝土柱连接性能，专利CN109208823A公开了一种可快速装配的内置钢箱式钢管混凝土柱，利用上下连接钢箱穿入约束拉杆和连接套筒灌浆提高机械咬合力和灌浆料的粘结力，进而提高连接件的连接性能。专利 CN109339232A公开了一种装配式混凝土柱的钢管连接节点，利用方形钢管灌浆连接上下预制混凝土柱，进而提高套筒连接性能。上述两种专利技术是通过套筒内增加钢性构件来提高连接性能，但增加的同时制作复杂，成本较高且吊装定位困难，其耐腐蚀性能也未有提高，在实际应用中存在较大局限性。
[0006]综上所述，实有必要专利技术一种无上下钢管焊接、无现场浇筑混凝土、耐火耐腐、施工质量高、施工时间短的装配式钢管混凝土柱连接件。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的不足，本专利技术提供了一种装配式TRC
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钢管复合约束混凝土柱及其安装方法。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0009]一种装配式TRC
‑
钢管复合约束混凝土柱，包括TRC
‑
钢管复合约束混凝土柱节段和连接底板组合件，两根TRC
‑
钢管复合约束混凝土柱节段通过连接底板组合件相连接；
[0010]所述TRC
‑
钢管复合约束混凝土柱节段包括约束钢管、镂空孔、半封闭灌浆套筒连
接件、灌浆嘴、出浆嘴、混凝土、TRC外壳；约束钢管为方管，TRC外壳包裹于约束钢管外，约束钢管内填充有混凝土，约束钢管靠近连接底板组合件的位置沿内边缘设有一周半封闭灌浆套筒连接件，半封闭灌浆套筒连接件，半封闭灌浆套筒连接件一端筒口封闭，另一端筒口开口连通外界，半封闭灌浆套筒连接件上靠近封闭端设有灌浆嘴，靠近开口端设有出浆嘴，出浆嘴一周位于灌浆嘴和出浆嘴位置开设有镂空孔，灌浆嘴和出浆嘴各对应一个镂空孔插置连通外界；
[0011]所述连接底板组合件包括钢板、螺纹孔、小直径开口套筒、外螺纹、内螺纹、出浆孔、螺纹连接钢筋；钢板的两面上均沿边缘一周布置有螺纹孔，螺纹孔为贯通孔，一个螺纹孔位置对应两侧两个小直径开口套筒，小直径开口套筒的一端外为外螺纹，内为内螺纹，外螺纹厚度为1/2钢板厚度并与螺纹孔配合，小直径开口套筒靠近该端部位置开设有出浆孔，小直径开口套筒插入半封闭灌浆套筒连接件后，出浆孔与出浆嘴重叠，螺纹连接钢筋周身为螺纹，将螺纹连接钢筋插入固定于螺纹孔两侧小直径开口套筒，贯通钢板与内螺纹配合固定。
[0012]作为更进一步的优选方案，螺纹连接钢筋的长度大于2倍的小直径开口套筒，小于2倍的半封闭灌浆套筒连接件。
[0013]作为更进一步的优选方案，TRC外壳为TRC复合材料，TRC复合材料由细骨料混凝土和纤维织物网复合而成，其中纤维织物网作为增强筋，细骨料混凝土水泥基材料作为基体。
[0014]作为更进一步的优选方案，TRC外壳对约束钢管内柱体的混凝土起核心约束作用，增加了混凝土抗压性能，则混凝土能承受的压应力为σ
r
，σ
r
的计算公式如下：
[0015][0016]上式中，n为TRC外壳中纤维编制网铺设层数；f
f
为纬向碳纤维束极限抗拉强度；A
f
为纤维束横截面面积；f
y
为纬向约束钢管极限抗拉强度；A
n
为约束钢管横截面面积；s为纤维织物网格间距；d
se
为核心混凝土的边长。
[0017]作为更进一步的优选方案，混凝土朝向连接底板组合件的一端为平面，半封闭灌浆套筒连接件的筒口与混凝土的端面齐平，混凝土的平面端与约束钢管端面的距离为1/2钢板的厚度。
[0018]作为更进一步的优选方案，约束钢管内混凝土的抗剪力V由螺纹连接钢筋和小直径开口套筒共同承担，V的计算公式如下：
[0019]V＝V1+V2[0020][0021][0022]上式中，V1为小直径开头套筒的抗剪承载力，V2为螺纹连接钢筋的抗剪承载力，N为小直径开口套筒的数量；f
v1
为小直径开口套筒的抗剪强度；D1为小直径开口套筒的外径；d1为半封闭灌浆套筒连接件的外径尺寸；f
v2
为螺纹连接钢筋的抗剪强度；d0为螺纹连接钢筋截面直径。
[0023]作为更进一步的优选方案，半封闭灌浆套筒连接件和小直径开口套筒之间形成抗拔力F1，其计算公式如下：
[0024][0025][0026][0027]F
s
＝fl2πD1[0028]上式中，为传统整体式灌浆套筒的粘结力；为小直径开口套筒与半封闭灌浆套筒连接件之间的粘结力；F
s
为小直径开口套筒和半封闭灌浆套筒连接件之间的摩擦力；为注入连接浆料后螺纹连接钢筋与小直径开口套筒之间的平均粘结应力；l0为螺纹连接钢筋伸入半封闭灌浆套筒的轴向长度；d0为螺纹连接钢筋截面直径；l2为小直径灌浆套筒伸入半封闭灌浆套筒的轴向长度；d1为小直径开口套筒内径直径；D1为小直径开口套筒外径直径。
[0029]一种装配式TRC
‑
钢管复合约束混凝土柱的安装方法，包括以下步骤：
[0030]S1、将钢板两侧的小直径开口套筒通过螺纹连接固定在钢板的边缘一周，小直径开口套筒的外螺纹嵌于钢板内；
[0031]S2、螺纹连接钢筋插入小直径开口套筒内，扭至内螺纹上；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装配式TRC
‑
钢管复合约束混凝土柱，其特征在于：包括TRC
‑
钢管复合约束混凝土柱节段(1)和连接底板组合件(2)，两根TRC
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钢管复合约束混凝土柱节段(1)通过连接底板组合件(2)相连接；所述TRC
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钢管复合约束混凝土柱节段(1)包括约束钢管(11)、镂空孔(111)、半封闭灌浆套筒连接件(12)、灌浆嘴(121)、出浆嘴(122)、混凝土(13)、TRC外壳(14)；约束钢管(11)为方管，TRC外壳(14)包裹于约束钢管(11)外，约束钢管(11)内填充有混凝土(13)，约束钢管(11)靠近连接底板组合件(2)的位置沿内边缘设有一周半封闭灌浆套筒连接件(12)，半封闭灌浆套筒连接件(12)，半封闭灌浆套筒连接件(12)一端筒口封闭，另一端筒口开口连通外界，半封闭灌浆套筒连接件(12)上靠近封闭端设有灌浆嘴(121)，靠近开口端设有出浆嘴(122)，出浆嘴(122)一周位于灌浆嘴(121)和出浆嘴(122)位置开设有镂空孔(111)，灌浆嘴(121)和出浆嘴(122)各对应一个镂空孔(111)插置连通外界；连接底板组合件(2)包括钢板(21)、螺纹孔(211)、小直径开口套筒(22)、外螺纹(221)、内螺纹(222)、出浆孔(223)、螺纹连接钢筋(23)；钢板(21)的两面上均沿边缘一周布置有螺纹孔(211)，螺纹孔(211)为贯通孔，一个螺纹孔(211)位置对应两侧两个小直径开口套筒(22)，小直径开口套筒(22)的一端外为外螺纹(221)，内为内螺纹(222)，外螺纹(221)厚度为1/2钢板(211)厚度并与螺纹孔(211)配合，小直径开口套筒(22)靠近该端部位置开设有出浆孔(223)，小直径开口套筒(22)插入半封闭灌浆套筒连接件(12)后，出浆孔(223)与出浆嘴(122)重叠，螺纹连接钢筋(23)周身为螺纹，将螺纹连接钢筋(23)插入固定于螺纹孔(211)两侧小直径开口套筒(22)，贯通钢板(21)与内螺纹(222)配合固定。2.根据权利要求1所述的一种装配式TRC
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钢管复合约束混凝土柱，其特征在于：所述螺纹连接钢筋(23)的长度大于小直径开口套筒(22)，小于2倍的半封闭灌浆套筒连接件(12)。3.根据权利要求1所述的一种装配式TRC
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钢管复合约束混凝土柱，其特征在于：所述TRC外壳(14)为TRC复合材料，TRC复合材料由细骨料混凝土和纤维织物网复合而成，其中纤维织物网作为增强筋，细骨料混凝土水泥基材料作为基体。4.根据权利要求3所述的一种装配式TRC
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钢管复合约束混凝土柱，其特征在于：TRC外壳(14)对约束钢管(11)内柱体的混凝土(13)起核心约束作用，增加了混凝土(13)抗压性能，则混凝土(13)能承受的压应力为σ
r
，σ
r
的计算公式如下：上式中，n为TRC外壳(14)中纤维编制网铺设层数；f
f
为纬向碳纤维束极限抗拉强度；A
f
为纤维束横截面面积；f
y
为纬向约束钢管(11)极限抗拉强度；A
n
为约束钢管(11)横截面面积；s为纤维织物网格间距；d
se
为核心混凝土13的边...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勤，解雨璇，李振，代欢欢，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：