方形节段式预应力超高性能混凝土管组合柱制造技术

本实用新型专利技术公开了一种方形节段式预应力超高性能混凝土管组合柱，包括超高性能混凝土管节(1)和预应力纵筋(2)，超高性能混凝土管节(1)通过预应力纵筋(2)连接起来，内部浇筑填充混凝土(3)；其特征在于：所述超高性能混凝土管节(1)是采用离心法成型的外部为方形、内部为圆形的空管，在内部配置封闭箍筋(4)，在角部沿纵轴方向设置通长的预留孔道(5)，在两端分别设置公接口(6)和母接口(7)；所述预应力纵筋(2)贯穿一个或多个超高性能混凝土管节(1)的预留孔道(5)，通过后张预应力对超高性能混凝土管节(1)施加轴向预紧力。本实用新型专利技术适用于离心法生产，长度调整方便，符合装配式施工要求，具备承载力高、耐久性能好等特点，在装配式建筑及海洋工程中具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
方形节段式预应力超高性能混凝土管组合柱
本技术主要涉及到土木工程中的建筑结构领域，特指一种可作结构柱使用的方形节段式预应力超高性能混凝土管组合柱。
技术介绍
超高性能混凝土(简称UHPC)，是一种具有超高抗压强度、高耐久性以及高韧性的新型水泥基复合材料。一般抗压强度在150MPa以上，抗弯强度可达30～60MPa，有效克服了普通混凝土的高脆性，性能卓越，且拌制工艺与普通混凝土类似，在土木工程中具有广泛的应用前景。作为一种高技术混凝土，目前，阻碍UHPC大量应用的主要因素有两个：第一个是单方材料成本较高。活性粉末混凝土的水泥及活性掺合料用量大，同时还需要掺入高效减水剂和钢纤维等，材料成本显著增加；另一个是构件需要进行热养护，以加速活性材料的反应进程，实现强度的快速提升。因此，在实际工程中，UHPC的应用以预制构件为主要形式，以及与其他材料组成组合构件，在充分发挥其超高的抗压性能的同时，尽量减少材料的用量，从而提高UHPC的性能/费用比这一指标。离心法是生产中空薄壁混凝土预制构件的一种高效方式，其原理是利用管模在高速旋转下产生巨大的离心力，使混凝土在模具内壁聚集并少量排水，从而获得质地密实，厚度均匀的混凝土管。实践证明该方法工艺简单成熟，无需内模，生产效率高。目前，离心法生产的UHPC管材在电力行业得到应用，并且出现了在UHPC管材内部浇筑混凝土的组合柱。但是，已有的UHPC管组合柱存在一些不足，首先，离心法生产的UHPC管全部为圆管，则形成的组合柱为圆柱，但实际应用中，方柱更为普遍，因而，与基于UHPC圆管的组合柱的应用前景受到明显限制；再者，对于实际建筑而言，预制UHPC圆管的长度有限，往往在楼层位置断开，如果在管壁中设置纵向钢筋抵抗建筑物所承受的侧向力(如地震作用)，则纵向钢筋在预制管端部处是断开的，无法将上部侧向力引起的纵筋拉力向下传递，因此，不能依靠在管壁中设置纵向钢筋抵抗侧向力，需要在预制管内部浇筑的填充混凝土中设置连续的纵向钢筋，加工和绑扎纵向钢筋笼这一工序大大增加了组合柱的施工难度和工期；此外，受制于生产设备、运输限制及吊装要求，UHPC预制管的长度有限，则对于一些层高大的建筑，或高墩桥梁，单节预制管的长度很可能不满足设计要求，其应用也会受到限制。因此，研制一种适用于离心法生产的、长度可以调节的方形UHPC管组合柱已为现实需求。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种方形节段式预应力超高性能混凝土管组合柱，适用于离心法生产，长度调整方便，符合装配式施工要求，具备承载力高、耐久性能好等特点。本技术的解决方案为一种方形节段式预应力超高性能混凝土管组合柱，包括超高性能混凝土管节(1)和预应力纵筋(2)，超高性能混凝土管节(1)通过预应力纵筋(2)连接起来，内部浇筑填充混凝土(3)；其特征在于：所述超高性能混凝土管节(1)是采用离心法成型的外部为方形、内部为圆形的空管，在内部配置封闭箍筋(4)，在角部沿纵轴方向设置通长的预留孔道(5)，在两端分别设置公接口(6)和母接口(7)；所述预应力纵筋(2)贯穿一个或多个超高性能混凝土管节(1)的预留孔道(5)，通过后张预应力对超高性能混凝土管节(1)施加轴向预紧力；所述的预留孔道(5)中灌入注浆料(8)；所述的应力纵筋(2)和封闭箍筋(4)包括钢筋和纤维增强塑料筋；所述的填充混凝土(3)包括普通混凝土、轻混凝土、海水海砂混凝土和再生骨料混凝土。与现有技术相比，本技术的优点就在于：①方形UHPC管节适用于离心法生产。中空的方形截面为轴对称形状，绕其纵轴线旋转时不会产生偏心力，因而适合于离心法生产，只需将方形模具替换圆形模具即可采用现有离心设备进行生产，简单方便。②组合柱长度调整方便。通过UHPC管节数量及管节长度的调整与组合，极为方便的调整组合柱的长度，满足非标长度以及超长柱的设计要求，突破了现有技术的限制，且大大降低了预制管生产、运输、吊装等环节的难度。③符合装配式施工要求。UHPC管节采用对接方式拼接，通过纵向预应力筋实现预紧力连接，实现了全装配式施工。另外，通长布置的纵向预应力筋作为组合柱的纵向受力筋，可以有效传递侧向力产生的拉力，因而无需在内部填充混凝土中另外设置连续的纵向受力筋，大大简化了施工。④组合柱承载力高。UHPC预制管本身具有很高的轴向承载力，而预制管中配制的封闭箍筋对内部填充混凝土提供了有效的侧向约束应力，成形约束组合柱，大大提高了内部混凝土的抗压强度。因此，方形节段式预应力超高性能混凝土管组合柱将UHPC超高强度与箍筋的约束效应有效结合了起来，组合柱具有超高的抗压承载力和延性。⑤组合柱的耐久性能好，使用和维护成本低。UHPC具备高密实性，外界的有害介质很难侵入，具有突出的耐久性能。因此，组合柱具有良好的耐腐蚀性能和耐久性能，使用和维护成本低。附图说明图1是方形节段式预应力超高性能混凝土管组合柱的横截面结构示意图；图2是方形节段式预应力超高性能混凝土管组合柱沿纵轴线切开的纵剖面结构示意图；图3是方形节段式预应力超高性能混凝土管组合柱沿纵向预应力筋切开的纵剖面结构示意图。图例说明1为超高性能混凝土管节2为预应力纵筋3为填充混凝土4为封闭箍筋5为预留孔道6为公接口7为母接口8为注浆料具体实施方式本专利技术如附图1、附图2和附图3所示，方形节段式预应力超高性能混凝土管组合柱，包括超高性能混凝土管节(1)和预应力纵筋(2)，超高性能混凝土管节(1)通过预应力纵筋(2)连接起来，内部浇筑填充混凝土(3)；其特征在于：所述超高性能混凝土管节(1)是采用离心法成型的外部为方形、内部为圆形的空管，在内部配置封闭箍筋(4)，在角部沿纵轴方向设置通长的预留孔道(5)，在两端分别设置公接口(6)和母接口(7)；所述预应力纵筋(2)贯穿一个或多个超高性能混凝土管节(1)的预留孔道(5)，通过后张预应力对超高性能混凝土管节(1)施加轴向预紧力。实施时，首先，绑扎由封闭箍筋(4)形成的箍筋笼，并放置在超高性能混凝土管节(1)的模具内，采用离心法成型；制作好的超高性能混凝土管节(1)，放置在90℃的热水中养护48小时；将预制好的超高性能混凝土管节(1)运至施工现场进行吊装，按公接口(6)插入母接口(7)的方式对接起来；在超高性能混凝土管节(1)中的预留孔道(5)内穿入纵向预应力筋(2)，并进行张拉，对各个超高性能混凝土管节(1)施加轴向预紧力；然后，在超高性能混凝土管节(1)内部浇筑填充混凝土(3)；最后，在预留孔道(5)内中灌入注浆料(8)，完成施工。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.方形节段式预应力超高性能混凝土管组合柱，包括超高性能混凝土管节(1)和预应力纵筋(2)，超高性能混凝土管节(1)通过预应力纵筋(2)连接起来，内部浇筑填充混凝土(3)；其特征在于：所述超高性能混凝土管节(1)是采用离心法成型的外部为方形、内部为圆形的空管，在内部配置封闭箍筋(4)，在角部沿纵轴方向设置通长的预留孔道(5)，在两端分别设置公接口(6)和母接口(7)；所述预应力纵筋(2)贯穿一个或多个超高性能混凝土管节(1)的预留孔道(5)，通过后张预应力对超高性能混凝土管节(1)施加轴向预紧力。/n

【技术特征摘要】
1.方形节段式预应力超高性能混凝土管组合柱，包括超高性能混凝土管节(1)和预应力纵筋(2)，超高性能混凝土管节(1)通过预应力纵筋(2)连接起来，内部浇筑填充混凝土(3)；其特征在于：所述超高性能混凝土管节(1)是采用离心法成型的外部为方形、内部为圆形的空管，在内部配置封闭箍筋(4)，在角部沿纵轴方向设置通长的预留孔道(5)，在两端分别设置公接口(6)和母接口(7)；所述预应力纵筋(2)贯穿一个或多个超高性能混凝土管节(1)的预留孔道(5)，通过后张预应力对超高性能混凝土管节(1)施...

【专利技术属性】
技术研发人员：单波，肖岩，李天宇，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43