一种钢管高延性组合柱及其施工方法技术

本发明专利技术涉及一种钢管高延性组合柱及其施工方法。包括外钢管、内波纹管和多个连接板，外钢管内周面上均匀固定有多根第一挂条，第一挂条的横截面为C形，内波纹管和连接板材质为纤维增强复合材料，内波纹管上的波纹形沟槽为螺旋形且其外周面上一体固定有与第一挂条一一对应设置的第二挂条，波纹管上均布有多个贯通内外的贯穿孔，连接板包括两层波纹板以及两条对称连接在两层波纹板两端的插板，连接板通过插板分别插入一组相互对应的第一挂条和第二挂条之间，纤维混凝土浇筑在外钢管内且经由任意上下相邻的波纹板之间以及贯穿孔将外钢管内的空腔填满，具有多方向的高延展性，可以有效吸收震动的能量，避免结构损坏，组各部分连接紧密、不易脱离。不易脱离。不易脱离。

【技术实现步骤摘要】
一种钢管高延性组合柱及其施工方法


[0001]本专利技术涉及一种钢管高延性组合柱及其施工方法。

技术介绍

[0002]组合柱一般是指由钢管、混凝土等两种或多种材料组合而成的结构构件。常见的为钢管混凝土柱，钢管混凝土柱的核心混凝土可承受纵向压力，并且受到钢管的侧向约束，处于三向受压的状态，使核心混凝土具有更高的轴向抗压强度和压缩变形能力，塑性和韧性性能大为改善。同时，钢管借助内填的混凝土的支撑作用，增强钢管壁的稳定性，提高了整体的稳定性。
[0003]然而，随着高层、超高层结构以及大跨度拱桥的出现，传统钢管组合柱使用时，由于混凝土材料自身的脆性，其抗拉、抗剪和抗弯强度都较低，且与钢管之间的粘结性能差，尤其是对于要频繁承受暴风和地震的海滨或地震带区域的建筑，由于组合柱在承受震动和暴风时，其延展性较差，无法很好的抵消震动的能量，导致其他结构体损坏严重。地震灾害具有发生频率低、破坏力大和不确定性高的特点，提高结构抗震性能的方法最为基本的手段是提高结构自身强度和延性，以主体结构抵抗地震及吸收地震能量。
[0004]因此，对于组合柱而言，由于在地震中可能需要承受各向的震动，因此要求其在正常承载能力的前提下，一方面要充分发挥混凝土与钢管结合的优势，使得两者之间不脱离，另一方面，要尽可能提高组合柱的各个方向的延展性和抗弯、抗剪切的综合承载能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种钢管高延性组合柱，用以解决现有组合柱在承受多向载荷时延展性不足的技术问题；本专利技术的目的还在于提供一种使用上述钢管高延性组合柱的施工方法。
[0006]本专利技术的钢管高延性组合柱的技术方案如下：钢管高延性组合柱包括：外钢管，横截面为圆形，内周面上均匀固定有多根第一挂条，第一挂条沿外钢管的轴向延伸，第一挂条的横截面为C形；内波纹管，材质为纤维增强复合材料，与外钢管同轴设置，内波纹管上的波纹形沟槽为螺旋形，内波纹管的外周面上一体固定有与第一挂条一一对应设置的第二挂条，相互对应的第一、第二挂条的连线经过内波纹管的轴心，内波纹管上均布有多个贯通内外的贯穿孔；连接板，有多个，材质为纤维增强复合材料，包括两层波纹板以及两条对称连接在两层波纹板两端的插板，插板与波纹板垂直连接，两块插板之间沿插板长度方向间隔设置至少两组所述的两层波纹板，插板的两端分别向外伸出对应的波纹板以使相邻连接板的波纹板之间具有一定间隔；连接板通过插板分别插入一组相互对应的第一挂条和第二挂条之间；
纤维混凝土，浇筑在外钢管内且经由任意上下相邻的波纹板之间以及所述贯穿孔将外钢管内的空腔填满，以使外钢管内的纤维混凝土在凝固后形成一体结构。
[0007]进一步地，所述纤维混凝土中添加的是PVA纤维。
[0008]进一步地，第一挂条的材质为钢材，通过焊接方式与外钢管连接。
[0009]进一步地，外钢管的内表面为高粗糙度的打毛表面。
[0010]本专利技术的钢管高延性组合柱施工方法的技术方案如下：钢管高延性组合柱施工方法包括以下步骤：S10、在外钢管的内周面上均匀固定有三根第一挂条，使第一挂条均沿外钢管的轴线方向延伸；S20、将加工好的内波纹管放置在外钢管内，使对应的第二挂条与第一挂条对齐；S30、取三块连接板，分别通过其插板连接在三组第一挂条和第二挂条之间，以使内波纹管定位在外钢管的中心处；S40、继续将其余的连接板通过插板插入三组第一挂条和第二挂条之间，直至每组第一、第二挂条对应的区域内堆砌的连接板的高度与外钢管的高度一致；S50、向外钢管内腔中充填纤维混凝土，通过振动器对外钢管进行震动，以使纤维混凝土将外钢管的内腔填满，待纤维混凝土凝固后即可。
[0011]本专利技术的有益效果：本专利技术的一种钢管高延性组合柱及其施工方法具有以下优点：1.多方向的高延展性，对于沿组合柱的轴线的上下方向，当承受交变载荷时，例如承受纵向震波时，由于内波纹管和连接板均为高延性的纤维增强复合材料，与其粘附在一体的也是高延性的纤维混凝土，因此，可以有效补偿原有组合柱轴向延性不足的缺点，另外，由于内波纹管上设置的为螺旋形的波纹形沟槽，其主要起到轴向延展变形的作用，可以有效吸收震动的能量，避免结构损坏；而在垂直轴线的径向上，由于采用的连接板为双层波纹板，其波纹为沿径向延伸，因此具有径向良好的延展性，不仅可以抵抗地震时最常见的横向震波，而且还能承受组合柱弯曲应力，消耗掉交变应力的能量，提高结构强度，加之连接板为高延性、高强度的纤维增强复合材料，也进一步提高了径向承载和抵抗震动的能力，由于外钢管内无论是混凝土是一体结构，而且高延展、高强度的纤维增强复合材料以内波纹管和连接板的形式裹挟其中，纤维混凝土具有轴向高承载性能，由于增加了高强纤维，其延展和强度均增加，加之内波纹管上的贯穿孔和波纹板之间间隔的设置，使得纤维混凝土填充穿插其中，整体结构更为牢固、稳定；2.组合柱的各结构部分连接紧密、不易脱离，整体性高，可以充分利用各结构件的优点进行互补，提高了整体的强度，主要变现为径向上，通过多个连接板将外钢管与位于中心处的内波纹管径向连接，避免彼此脱离而失去结合的加强效果，内波纹管由于处于中间，其与核心混凝土紧密连接为一体，内波纹管与外钢管的机械连接就是相当于将核心混凝土与外钢管进行了紧密牢固连接，因此承载能力大幅提升。
附图说明
[0012]图1为本专利技术的一种钢管高延性组合柱的横截面结构示意图；图2为两个连接板上下对接前的纵剖示意图；
图3为图1中的内波纹管沿A
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A处的旋转剖视图；图中：1
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外钢管，11
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第一挂条，2
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内波纹管，21
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波纹沟槽，22
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贯穿孔，23
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第二挂条，3
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连接板，31
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插板，32
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波纹板，4
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纤维混凝土。
具体实施方式
[0013]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0014]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.钢管高延性组合柱，其特征在于，包括：外钢管，横截面为圆形，内周面上均匀固定有多根第一挂条，第一挂条沿外钢管的轴向延伸，第一挂条的横截面为C形；内波纹管，材质为纤维增强复合材料，与外钢管同轴设置，内波纹管上的波纹形沟槽为螺旋形，内波纹管的外周面上一体固定有与第一挂条一一对应设置的第二挂条，相互对应的第一、第二挂条的连线经过内波纹管的轴心，内波纹管上均布有多个贯通内外的贯穿孔；连接板，有多个，材质为纤维增强复合材料，包括两层波纹板以及两条对称连接在两层波纹板两端的插板，插板与波纹板垂直连接，两块插板之间沿插板长度方向间隔设置至少两组所述的两层波纹板，插板的两端分别向外伸出对应的波纹板以使相邻连接板的波纹板之间具有一定间隔；连接板通过插板分别插入一组相互对应的第一挂条和第二挂条之间；纤维混凝土，浇筑在外钢管内且经由任意上下相邻的波纹板之间以及所述贯穿孔将外钢管内的空腔填满，以使外钢管内的纤维混凝土在凝固后形成一体结构。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤培波，李鹏，闫晓乐，王航，张海洋，王仪，张斯涵，宋帅奇，孙守昌，赵晋，屈讼昭，马政伟，王伟，张聪俊，杨振，王正，张怡恺，唐宇航，马博涵，李颖，
申请(专利权)人：河南城建学院，
类型：发明
国别省市：