一种中空夹层钢管混凝土柱脚节点制造技术

本实用新型专利技术公开了一种中空夹层钢管混凝土柱脚节点，包括内钢管、外钢管、浇注混凝土和混凝土基础，外钢管同轴套设在内钢管的外部，浇注混凝土填充在内钢管管壁和外钢管管壁之间，内钢管和外钢管通过连接件固定在混凝土基础上，连接件包括主体板、锚栓和加劲肋。本实用新型专利技术的所有锚栓均在外钢管外围安装，避免了现有柱脚节点需要施工人员进入中空夹层钢管混凝土柱内部拧紧内法兰螺栓的问题，简化了内部构造，使得内钢管和外钢管与连接件之间可在工厂预制，再运至现场进行安装，使得连接节点的制作效率和质量都得以提升，提高了施工的便捷性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种中空夹层钢管混凝土柱脚节点
本技术属于输电杆塔
，涉及一种组合杆塔柱脚节点，具体涉及一种中空夹层钢管混凝土柱脚节点。
技术介绍
随着国家城市、农村电网改造的实施和电网的快速发展，输电线路架设向大跨径、多回路发展，杆塔结构的荷载也不断增大。传统圆形钢筋混凝土电杆、圆形预应力电杆自重大、承载力低，且运输、起吊、组装困难。尤其对于车辆、农业机械不能达到的交通闭塞地区，普通钢筋混凝土大弯矩电杆无法安装。近年来发展的钢管电杆虽然承载力较高，但用钢量大，刚度相对较小，造价较高。中空夹层钢管混凝土电杆具有承载力高，用钢量小，刚度大，自重轻，造价相对较低等优点，近年来受到广泛关注，并逐步在工程中得到应用。目前，中空夹层钢管混凝土杆塔柱脚节点采用内外壁双刚性法兰的连接形式，在中空夹层钢管混凝土柱脚内部和外部均布置锚栓，使得内部构造复杂，施工难度大，具有较大的安全隐患，施工成本较高。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术的目的是提供一种中空夹层钢管混凝土柱脚节点，解决现有的钢管混凝土柱脚节点由于在柱脚内外均设置锚栓使得施工难度大的问题。为了解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案予以实现：一种中空夹层钢管混凝土柱脚节点，包括内钢管、外钢管、浇注混凝土和混凝土基础，所述的外钢管同轴套设在内钢管的外部，所述的浇注混凝土填充在内钢管管壁和外钢管管壁之间，所述的内钢管和外钢管通过连接件固定在混凝土基础上，所述的连接件包括主体板、锚栓和加劲肋，所述的主体板包括板体和空心短柱，所述的板体的中心设置有中心通孔，空心短柱设置在板体中心通孔孔壁上，所述的空心短柱与内钢管对接，所述的外钢管连接在板体上，所述的加劲肋沿外钢管管壁周向均匀分布，所述的板体上设置有通孔，所述的锚栓通过通孔将板体固定在混凝土基础上。具体的，所述的空心短柱的外壁为沿空心短柱顶部至板体方向直径逐渐增加的斜坡状。具体的，所述的加劲肋与锚栓沿外钢管周向间隔设置。具体的，所述的锚栓在板体上设置有内外两圈。具体的，所述的板体为圆盘状。具体的，所述的加劲肋的整体外部轮廓为三角形或梯形。具体的，所述的内钢管的截面形状为圆形，所述的外钢管的截面形状为圆形或多边形。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)本技术的所有锚栓均在外钢管外围安装，避免了现有柱脚节点需要施工人员进入中空夹层钢管混凝土柱内部拧紧内法兰螺栓的问题，简化了内部构造，使得内钢管和外钢管与连接件之间可在工厂预制，再运至现场进行安装，使得连接节点的制作效率和质量都得以提升，提高了施工的便捷性和安全性。(2)本技术的连接件中的空心短柱的外壁设置有渐坡，这种渐坡结构增加了内钢管与连接件的连接刚度，进而保证了节点刚度。本技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明图1是本技术整体结构示意图。图2是本技术节点的结构示意图。图3是本技术节点的俯视图。图4是本技术节点的剖面图。图5是本技术结构的有限元模型边界条件及网格划分示意图。图6是本技术外钢管开始屈服时外钢管的应力云图。图7是本技术外钢管开始屈服时内圈锚栓的应力云图。图8是本技术外钢管开始屈服时外圈锚栓的应力云图。图9是本技术外钢管开始屈服时主体板的应力云图。图10是本技术内侧锚栓开始屈服时外钢管的应力云图。图11是本技术内侧锚栓开始屈服时内圈锚栓的应力云图。图12是本技术内侧锚栓开始屈服时外圈锚栓的应力云图。图13是本技术内侧锚栓开始屈服时主体板的应力云图。图14是本技术达到极限侧移时外钢管的应力云图。图15是本技术达到极限侧移时内圈锚栓的应力云图。图16是本技术达到极限侧移时外圈锚栓的应力云图。图17是本技术达到极限侧移时主体板的应力云图。图18是本技术的主体板在外钢管开始屈服时的变形图。图19是本技术的主体板在内圈锚栓开始屈服时的变形图。图20是本技术的主体板在极限侧移时的变形图。图中各标号表示为：1-内钢管，2-外钢管，3-浇注混凝土，4-混凝土基础，5-连接件；51-主体板，52-锚栓，53-加劲肋；511-板体，512-空心短柱。以下结合附图和具体实施方式对本技术的具体内容作进一步详细解释说明。具体实施方式以下给出本技术的具体实施方式，需要说明的是本技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本技术的保护范围。在本技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。如图1至图4所示，本技术公开了一种中空夹层钢管混凝土柱脚节点，包括内钢管1、外钢管2、浇注混凝土3和混凝土基础4，外钢管2同轴套设在内钢管1的外部，浇注混凝土3填充在内钢管1管壁和外钢管2管壁之间，内钢管1和外钢管2通过连接件5固定在混凝土基础4上。连接件5包括主体板51、锚栓52和加劲肋53，主体板51包括板体511和空心短柱512，板体511的中心设置有中心通孔(图中未标出)，具体的，板体511为圆盘状。空心短柱512设置在板体中心通孔孔壁上，其中，空心短柱可通过焊接的方式连接在孔壁上，最好的，空心短柱512与板体511一体加工而成。空心短柱512与内钢管1对接焊接，其中空心短柱与内钢管接触处的壁厚较内钢管壁厚大2～3mm，以预留加工误差。外钢管2焊接在板体511上，加劲肋53沿外钢管2管壁周向均匀分布，其中，加劲肋53的整体外部轮廓为三角形或梯形，优选三角形，既能达到加强的效果又能节约材料。加劲肋焊接在外钢管2管壁和板体511上。板体511上设置有通孔(图中未标出)，锚栓52通过通孔将板体511固定在混凝土基础4上。加劲肋53与锚栓52沿外钢管2管壁周向间隔设置。锚栓52的设置圈数可根据内外钢管的直径大小进行调整，在本实施例中，锚栓52在板体511上设置有内外两圈。本技术的所有锚栓均在外钢管外围安装，避免了现有柱脚节点需要施工人员进入中空夹层钢管混凝土柱内部拧紧内法兰螺栓的问题，简化了内部构造，使得内钢管和外钢管与连接件之间可在工厂预制，再运至现场进行安装，使得连接节点的制作效率和质量都得以提升，提高了施工的便捷性和安全性。具体的，内钢管1的截面形状为圆形，外钢管2的截面形状为圆形或多边形，本实施例中外钢管2为圆形。优选的，在本技术的一个实施例中，空心短柱512的外壁为沿空心短柱512顶部至板体511方向直径逐渐增加的斜坡状，这种渐坡结构增加了内钢管1与连接件5的连接刚度，进而保证了节点刚度。以下通过有限元分析明确本实施例中空夹层钢管混凝土柱脚节点的受力情况：(1)模型建立采用有限元软件ABAQUS对本专利技术专利进行有限元模拟，建立圆形中空夹层钢管混凝土柱脚节点模型。中空夹层钢管混凝土构件模型几何尺寸如表1所示，带颈锻造法兰模型几何尺寸如表2所示。表1中空夹层钢管混凝土柱模型尺寸表2带颈锻造法兰模型几何尺寸有限元模型中所有单元均采用实体单元C3D8R，钢材采用理想弹塑性模型，除地脚锚栓52外，钢材均采用Q345，屈服强度为345MPa，锚栓52采用6.8级螺栓，屈服强度为480MPa，弹性模量E＝206000本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中空夹层钢管混凝土柱脚节点，包括内钢管(1)、外钢管(2)、浇注混凝土(3)和混凝土基础(4)，所述的外钢管(2)同轴套设在内钢管(1)的外部，所述的浇注混凝土(3)填充在内钢管(1)管壁和外钢管(2)管壁之间，所述的内钢管(1)和外钢管(2)通过连接件(5)固定在混凝土基础(4)上，其特征在于，所述的连接件(5)包括主体板(51)、锚栓(52)和加劲肋(53)，所述的主体板(51)包括板体(511)和空心短柱(512)，所述的板体(511)的中心设置有中心通孔，空心短柱(512)设置在板体中心通孔孔壁上，所述的空心短柱(512)与内钢管(1)对接，所述的外钢管(2)连接在板体(511)上，所述的加劲肋(53)沿外钢管(2)管壁周向均匀分布，所述的板体(511)上设置有通孔，所述的锚栓(52)通过通孔将板体(511)固定在混凝土基础(4)上。

【技术特征摘要】
1.一种中空夹层钢管混凝土柱脚节点，包括内钢管(1)、外钢管(2)、浇注混凝土(3)和混凝土基础(4)，所述的外钢管(2)同轴套设在内钢管(1)的外部，所述的浇注混凝土(3)填充在内钢管(1)管壁和外钢管(2)管壁之间，所述的内钢管(1)和外钢管(2)通过连接件(5)固定在混凝土基础(4)上，其特征在于，所述的连接件(5)包括主体板(51)、锚栓(52)和加劲肋(53)，所述的主体板(51)包括板体(511)和空心短柱(512)，所述的板体(511)的中心设置有中心通孔，空心短柱(512)设置在板体中心通孔孔壁上，所述的空心短柱(512)与内钢管(1)对接，所述的外钢管(2)连接在板体(511)上，所述的加劲肋(53)沿外钢管(2)管壁周向均匀分布，所述的板体(511)上设置有通孔，所述的锚栓(52)通过通孔将板体(511)固定在混凝土基础(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王先铁，梁旭东，闫辰状，韩军科，王灿灿，郑江，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61